Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp công trình bảo vệ bãi biển cửa đại hội an

Tính cấp thiết củađề tài

BãibiểnCửaĐại,HộiAnnằmởtrungtâmcủadảibờbiểnkéodàitừ chânnúiSơnTrà thuộc thành phố Đà Nẵng, qua phường Điện Dương thuộc thị xã Điện Bàn đến phường Cửa Đại thuộc thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam Bãi biển Cửa Đại, Hội An là một bãi biển đẹp được nhiều chuyên trang du lịch nổi tiếng trong nước và quốc tế bầu chọn là một trong những bãi biển đẹp hàng đầu ở châu Á, với những cồn cát trắng chạy dài, nướcmàulamngọcvànắngvàng.ĐặcbiệtvenbờbiểnCửaĐạiđượccácdoanhnghiệp xây dựng những khu nghỉ dưỡng lộng lẫy, tiện nghi hiện đại Chính vì vậy nơi đây trở thành điểm đến hấp dẫn của du khách trong và ngoài nước và đã tạo ra nguồn thu sách ngân sách lớn cho địaphương.

BắctoànbộvùngvenbờphíaBắcbiểnCửaĐại,HộiAnphảihứngchịunhiềuthiêntai như: bão, gió mùa, triều cường, nước dâng gây hệ quả về xói lở bờ biển, để lại hậu quả nghiêm trọng về kinh tế - xã hội và môi trường sinhthái.

Tình trạng xói lở nghiêm trọng bãi biển phía Bắc Cửa Đại, Hội An bắt đầu xảy ra liên tụctừnăm2009trởlạiđây,tạinơiđangtậptrungcáckhunghỉdưỡngcaocấpnhấtcủa thành phố du lịch này Đứng trước tình trạng xói lở nghiêm trọng đó chính quyền địa phương cũng như chủ các khu nghỉ dưỡng ven biển đã bỏ ra hàng trămtỷđồng đểxâydựngcáccôngtrìnhbảovệbờbiểnnhưngquathờigiansửdụngcáccôngtrìnhnàyhầu như không phát huy được hiệu quả bảo vệ bờ và bãi biển Những khu vực đã bố trí xây dựngcôngtrìnhbảovệ,sóngtrongbãovẫngâyxóilởbờvàbãibiển,trànquađỉnhcông trình và phá hủy nghiêm trọng công trình và các hạ tầng kiến trúc phía trong vùng bờ(hình1).Đốivớinhữngkhuvựcbãibiểntựnhiênchưacócôngtrìnhbảovệnhưtạibãi biển Tân Mỹ,bãi biển từ khách sạn Agribank đến bãi biển An Bàng tình trạng xói lở khu vực bãi cao và chân các đụn cát ngày càng nghiêm trọng, đường bờ của khu vực này ngày càng lấn sâu vào phía trong đất liền gây ảnh hưởng lớn đến hạ tầngkỹthuật và cuộc sống của người dân trong khu vựcnày.

Tình trạng xói lở nghiêm trọng bãi biển Cửa Đại, Hội An đã và đang gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn thu ngân sách của địa phương từ ngành du lịch trong những năm qua. a) Bãi tắm KS Vin Pearl, Cửa Đại không tồn tại b) Công trình KS Fusion Alya bị phá hủy c) Kè mái nghiêng bằng bê tông bị sập mái d) Sóng bão phá hủy kè và tràn qua đỉnh kè tại khu vực bãi chính Cửa Đại

(10/2016) e) Sóng bão vươn sâu vùng bờ phá hủy chân đụn cát tại bãi Tân Mỹ, Cửa Đại (10/2016) g) Sóng bão vươn sâu vùng bờ phá hủy chân đụn cát tại bãi KS Agribank (10/2016) h) Bãi chính biển An Bàng vẫn ổn định trước ngày

29/10/2020 h) Bãi chính biển An Bàng bị xói lở nghiêm trọng ngày

14/11/2020 h) Bãi biển An Bàng giáp bãi Hà My bị xói lở nghiêm trọng ngày 14/11/2020

Hình 1 Tình trạng xói lở nghiêm trọng tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An do ảnh hưởng sóng trong bão, gió mùa Đông Bắc gây ra. Để làm rõ nguyên nhân gây ra tình trạng xói, bồi bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội Anđãcónhiềunghiêncứuvềquátrìnhthủythạchđộnglực,vậnchuyểnbùncátvàbiến độngvùngvenbiển,cửasôngtrongkhuônkhổcácđềtàiKH&CN,cácdựánvànghiên cứu độc lập của các nhóm nghiên cứu Nghiên cứu do Lê Đình Mầu chủ trì, thực hiện năm 2015, cho thấy “từ những năm 1965 trở lại đây vùng ven biển Cửa Đại, Hội An hiệntượngxóilởluônchiếmưuthếhơnhiệntượngbồitụvàcườngđộxóilởngàycàng gia tăng, đường bờ ngày càng lấn sâu vào trong đất liền” [1] Nghiên cứu trong đề tài KH&CN do Nguyễn Kim Đan và Nguyễn Trung Việt chủ trì, thực hiện trong cácnăm

2016-2017 đã đưa ra được các nguyên chính gây ra xói lở bờ phía Bắc biển Cửa Đại là do“thiếuhụtbùncát,dothayđổihướngsóng,dotácđộngtừxâydựngcôngtrìnhtrong khu vực” [2]. Nghiên cứu do Nguyễn Ngọc Thế chủ trì, thực hiện năm 2016-2017 cho thấy “các công trình được xây dựng không phát huy hiệu quả trong bão, trong bão hiện tượng xói lở nghiêm trọng thường xảy ra vùng bãi cao và chân đụn cát ven bờ” [3] Nghiên cứu về cán cân vận chuyển bùn cát dọc bờ tại khu vực biển Cửa Đại (Hội An) doLêĐìnhMầuthựchiệnnăm2012,chothấy“cơchếVCBCngangbờtrongbãochiếm ưuthếhơnVCBCdọcbờ”[4].NghiêncứudoHuỳnhCôngHoàichủtrì,thựchiệnnăm 2018, cho thấy “xói lở nghiêm trọng bãi biển Cửa Đại, Hội An chủ yếu xảy ra về thời kỳ mùa gió Đông Bắc” [5], ngoài ra còn một số các nghiên cứu khác về đặc điểm biến động đường bờ, vùng cửa sông [6], [7], [8], [9], [10] Nhìn chung, kết quả các nghiên cứu đã mô tả đượcquyluật biến động bãi biển là xói lở nghiêm trọng về thời kỳ mùa gió Đông Bắc và bồi tụ về mùa gió Tây Nam và đã làm rõ khu vực phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An tình trạng xói lở chiểm ưu thế hơn bồi tụ, khu vực bãi biển phía Nam biển Cửa Đại, Hội An ổn định ít biến động, cơ chế VCBC ngang bờ trong bão chiếm ưu thế hơn VCBC dọc bờ, kết quả các nghiên cứu cũng đã đưa ra được các nguyên chínhgâyra xói lở bờ biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An là do thiếu hụt bùn cát, do thay đổi hướngsóng,dotácđộngtừxâydựngcôngtrìnhtrongkhuvực.Tuynhiên,vẫncònthiếu cácnghiêncứuchuyênsâuvềảnhhưởngcủacácyếutốđộnglựcvùngvenbờtácđộng đếnbiếnđộngbãibiểntrongđiềukiệnthờitiếtcựcđoancóbão,giómùaĐôngBắcgâysóng lớn, đặc biệt yếu tố NDDS trong bão đến biến động các bãi cao, đụn cát ven bờ làmđườngbờngàycànglấnsâuvàophíatrongđấtliền.Mặtkhácmộtsốgiảiphápcông trình bảo vệ bờ đề xuất áp dụng cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An còn chưa có căn cứ khoa học đầy đủ và thuyếtphục.

Xuấtpháttừnhữngvấnđềnêutrên,việclựachọnđềtàiluậnán“Nghiêncứuảnhhưởngcủa nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, HộiAn”sẽđónggópmộtphầnvàogiảiquyếtcácyêucầuthựctiễntrongcôngtácphòng chống thiên tai, xây dựng công trình bảo vệ bờ và bãi biển cho Cửa Đại, Hội An cũng như trong quản lý, quy hoạch nhằm ổn định bờ bãi biển để phục vụ phát triển kinh tế - xã hội trong tươnglai.

Mục tiêunghiên cứu

- Nghiêncứuxâydựngkỹthuậtquantrắcvàphươngphápphântíchnướcdângdosóng (NDDS) từ số liệu đo đạc tại hiện trường, và sử dụng bộ số liệu này để kiểm định mô hình toán mô phỏng NDDS ở vùng ven bờ khu vực cửa Đại, HộiAn

- Áp dụng mô hình toán đã được hiệu chỉnh, kiểm định để mô phỏng độ lớn và phânbốNDDS dọc bờ Phân tích, đánh giá phạm vi, mức độ ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển, xác lập cơ sở học học phục vụ đề xuất định hướng giải pháp công trình bảo vệ bãi biển khu vực Cửa Đại, HộiAn.

Đối tượng và phạm vinghiêncứu

Nước dâng do sóng, biến động bãi biển do tác động của nước dâng do sóng.

Bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An dài 7,6 km từ giáp cửa sông Cửa Đại lên đến hết bãi tắm An Bàng.

Hình 2 Phạm vi khu vực nghiên cứu [3].

Cách tiếp cận và phương phápnghiêncứu

Trong nghiên cứu khoa học về biển nói chung và nghiên cứu động lực học sóng vùng ven bờ nói riêng, các số liệu đo đạc luôn giữ một vai trò quan trọng trong việc kiểm nghiệm và phát triển các phương pháp tính toán cũng như mô hình số trị Chính vì vậy, trong nghiên cứu của luận án tác giả đã lựa chọn cách tiếp cận từ quan trắc, thu thập số liệuthựctếtrongbãotạikhuvựcnghiêncứuvàứngdụngcácmôhìnhsốtrịđểphụcvụ vấn đề nghiên cứu của luận án đặt ra Bên cạnh đó, trong luận án tác giả cũng sử dụng cáchtiếpcậnkếthừacóchọnlọccáckếtquảnghiêncứuđãcótừtrướcđểcóđịnhhướng giải quyết vấn đề cần nghiên cứu chặt chẽ và khoa họchơn.

Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau: phương pháp nghiên cứu tổng quan; Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm quan trắc hiện trường (quan trắc biến độngMCNbãibiển,quantrắcmựcnước,quantrắcdaođộngmựcnướcbằngcôngnghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu….); Phương pháp sử dụng mô hình số trị; Phương pháp nghiên cứu ứngdụng.

Ý nghĩa khoa học vàthựctiễn

Trong các nghiên cứu về yếu tố NDDS tại Việt Nam vẫn còn thiếu các nghiên cứu chuyên sâu theo hướng thực nghiệm hiện trường, yếu tố NDDS trong các nghiên cứu thường được tính theo công thức kinh nghiệm và để kiểm định kết quả tính toán từ các mô hình số trị thường sử dụng kết quả tính toán từ độ chênh lệch giữa vết nước dâng cực đại do bão để lại ở các khu vực bờ bãi, nhà cửa, công trình bị ngập so với mặt biển tại thời điểm đo đạc, do vậy kết quả tính toán cũng giảm độ tin cậy.

Từ những vấn đề trên, để có cơ sở tin cậy để hiệu chỉnh, kiểm định kết quả từ mô hình toánmôphỏngNDDSvàảnhhưởngcủaNDDSđếnbiếnđộngbãibiểnkhuvựcnghiên cứu,trongluậnánđãnghiêncứuxâydựngkỹthuậtquantrắcvàphươngphápphântích

NDDStừsốliệuquantrắcthựctếhiệntrườngbằngcôngnghệcamerakếthợphệthống cọc tiêu.Thành công của nghiên cứu trong luận án cho phép lập quy trình ứng dụng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu để nghiên cứu xác định NDDS vùng ven bờ và làm cơ sở tin cậy để hiệu chỉnh, kiểm định các mô hình toán mô phỏng NDDS vùng ven bờ tại ViệtNam Kết quả nghiên cứu của luận án cũng đã làm rõ một số quy luật biến động bãi biển khu vực nghiên cứu, đây là cơ sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất các giải pháp công trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, HộiAn.

Hiện tại khu vực bờ và bãi phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An đang bị xói lở nghiêm trọng, tình trạng xói lở thường xảy ra trong điều kiện thời tiết cực đoan khi xuất hiện bão, gió mùa Đông Bắc gây sóng lớn Xói lở đã làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến cuộc sống của người dân vùng venbờ,làm giảm vẻ đẹp cảnh quan bãi biển từng được đánh giá là bãi biển đẹp đứng hàng đầu khu vực châu Á, làm ảnh hưởng lớn đối với ngành du lịch biển cũng như ảnh hưởng đến môi trường sinh thái của khu vực Do vậy, kết quả nghiên cứu về quy luật, phạm vi biến động và vai trò tác động của yếu tố NDDS đến biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An trong luận án sẽ cung cấp định hướng giải pháp công trình hợp lý nhằmphòngchốngxóilởbãibiểnkhuvựcnghiêncứuvàcũnglàtàiliệuthamkhảohữu ích áp dụng vào việc duy tu, nâng cấp các công trình bảo vệ trực tiếp bờ của khu vực nghiêncứu.

Cấu trúc củaluận án

Khái quát chung về nước dâng do sóng và ảnh hưởng của nước dângdosóng

1.1.1 Cácthuật ngữ liên quan đến nước dâng dosóng

Mực nước cực trị trong bão là giá trị dâng lên của mực nước biển trong bão so vớimực nước trung bình, là tổng các thành phần thủy triều, nước dâng do bão và nước dâng do sóng, trong đó, nước dâng do bão là thành phần quantrọng.

Nước dâng do bão là hiện tượng mực nước biển dâng cao hơn mức bình thường dưới tácđộngtổnghợpcủanhiềuyếutốkhítượngkhicóbão.NDDBthườngxảyratrênmột đoạn bờ biển khoảng 100 dặm hoặc hơn Mặc dù tần suất xuất hiện không nhiều nhưng nó lại rất nguy hiểm do mực nước thường dâng cao và bất ngờ, gây hậu quả nghiêm trọng cho khu vực venbiển.

Nướcdângdosónglàsựtănglêncủamựcnướctrungbìnhdosựtruyềncủanănglượng sóng lên cột nước trong quá trình truyền sóng và đặc biệt là quá trình sóng đổ Các nghiêncứuvềlýthuyếtcũngnhưmô hìnhsốtrịchothấy,nướcdângdosóngcóđộlớn đáng kể tại vùng nước nông ven bờ do độ sâu giảm Theo các đánh giá khác nhau, khoảngthờigiantốithiểuđểhìnhthànhnướcdângdosónglà1giờ.Trongcáccơnbão, thời gian kéo dài nước dâng do sóng trùng với thời gian của sóng bão và tồn tại trong nhiềugiờ.Cácnghiêncứutrênthếgiớiđãchứngminhsựđónggópđángkểcủanóvào mực nước cực trị trong bão tại các điểm ven bờ [11] Trong những đợt gió mùa mạnh, nước dâng do sóng có thể kéo dài đến hàng ngày[12].

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả các thuật ngữ về nước dâng do bão, nước dâng do sóng. Đối với bãi biển tự nhiên, những biến đổi của mực nước và đặc trưng sóng có thểdẫnđến những biến đổi của mặt cắt ngang cũng như hình dạng bãi biển Hệ quả quan trọng nhấtlàhiệntượngxóilởbờ.Trongtrườnghợpsóngbão,sựbiếnđổicủamặtcắtngang bão biển là đáng kế và đòi hỏi một khoảng thời gian dài mới có thể phục hồi được[13].

1.1.2 Phạmvi ảnh hưởng và tác động của nước dâng do sóng tới bãibiển

Phạmviảnhhưởngcủanướcdângdosóngtớibãibiểnthườngtrongkhuvựcnướcnông venbờ,khuvựcchịutácđộngmạnhnhấtthuộcvùngsóngtràn(Swashzone),đâylàmột khu vực có biến động mạnh và có chế độ thủy động lực rất phứctạp.

Hình 1.2 Hình thái bãi biển [14].

Trên hình 1.2 chỉ ra các khái niệm cơ bản, thành phần cấu tạo của địa hình bờ biển Bờ phía trong là vùng phía trong của bãi biển hoặc bờ biển có ranh giới từ vị trí mực nước caotrungbìnhđếnrãnhxóicủađụncát;Bờphíangoàilàvùngcóranhgiớitừvịtrímực nước trung bình cao nhất đến vị trí mực nước trung bình thấp nhất, vùng này bao gồm đới sóng vỡ và vùng sóng tràn; Đới sóng vỡ là vùng có ranh giới từ mực nước trung bình thấp nhất đến vị trị trí sóng vỡ hoàn toàn; Vùng sóng tràn là khu vực sóng tràn lên bãisaukhivỡhoàntoàn;Vùngsóngvỡcủabờlàvùngphíatrongcủađớisóngvỡngoài, có giới hạn là vị trí mực nước thấp nhất; Đới sóng vỡ ngoài là vùng có ranh giới từ khi sóngđổlầnđầuđếnvịtríngoàicủađớisóngvỡngoài.Vùngsóngđổlàkhuvựctừgiới hạn ngoài của đới sóng đổ và điểm sóng bổnhào.

Trong các nghiên cứu của Butt & Russell (1999), Masselink & Puleo (2006), Bakhtyar et al (2009) đã chứng minh rằng vùng sóng tràn là khu vực biến động nhất trong khu vựcgầnbờvànóđượcđặctrưngbởidòngchảymạnhvàkhôngổnđịnh,mứcbiếnđộng cao, vận chuyển bùn cát diễn ra mạnh mẽ gây thay đổi hình thái bãi biển trong một khoảng thời gian nhỏ [15], [16],[17].

NghiêncứucủaShort(1999)đãmôtảhaiđặc điểmbổsunglàmchohìnhtháiđộnglực vùng sóng tràn độc đáo so với phần còn lại của bãi biển Thứ nhất là độ sâu nước trong sóngtràncóthểrấtnhỏ,đặcbiệttrongphanướcđixuống,dẫnđếnmộttìnhhuốngdòng chảy phức tạp. Thứ hai, một phần của đáy trong vùng sóng tràn là không bão hòagâynên sự xâm nhập của nước ở phía dưới đáy, đây là một khía cạnh quan trọng liên quan đến vận chuyển bùn cát [18]. Đốivớibãibiểncát,hìnhdạngcủabãibiểnthayđổiliêntụcdướitácđộngcủasónggió vàdòngchảyvàđặcbiệtlàthayđổiđángkểtrongthờigianxảyrabão.Mộtcơnbãocó thểlàmxóilởmạnhchânvàsườnngoàicủađụncátvàđưaphầnlớnlượngcátbịxóilở ở chân và sườn ngoài ra khu vực gần bờ tạo thành các bar, làm phẳng bãi biển và khiến nórộnghơn.Mấtcáttừmộtđụncátdướisựtácđộngcủasóng,chủyếudoquátrìnhtạo rãnh, sạt lở và sụtlún.

Hình 1.3 Cơ chế phá hủy đụn cát ven bờ [19].

Sự tác động của NDDS vào các đụn cát có thể làm một phần của mặt ngoài đụn cát bị sụp đổ hoặc cũng có thể tạo ra một vết nứt sâu ở chân đụn cát dẫn đến sự sụp đổ của cả mảngđấtcátphíatrênđụncát,bắtđầubởisựnứtdokéoởbềmặttrêncùngcủacồncát, sau đó là sự cố trượt dọc theo mặt phẳng hư hỏng bên trong hoặc bị lật do trọng lượng của phần nhô ra Lớp trầm tích bị sụtnàysẽ trượt xuống dưới, nơi nó có thể bị xóimòn thêm lần nữa bởi các quá trình do sóng gây ra Sau đó, trầm tích được vận chuyển ra biển, nơi nó sẽ lắng xuống ở vùng nước sâu hơn phía ngoài tạo thành các bar chắn phía ngoài.

Ngoàitácđộnggâyxóilởbãibiển,hiệuứngNDDStạicácbãibiểncóđộdốckhácnhau có thể gây ra hiện tượng dòng Rip, là nguyên nhân của các vụ đuối nước của ngườidân cũng như du khách tắm biển, nghỉdưỡng. a) Nước dâng vươn phía trên các đụn cát b) Tác động bào mòn mặt bãi và phá hủy chân đụn cát c) Nước rút mang bùn cát khỏi vị trí ban đầu

Hình 1.4 Hình ảnh minh họa tác động NDDS đến xói lở chân đụn cát tại bãi Tân Mỹ,

Cửa Đại trong đợt bão tháng 10/2016.

Tổng quan các nghiên cứu về nước dâng do sóng trênthếgiới

Trênthếgiới,nướcdângdosóngđượccácnhàkhoahọcquantâmnghiêncứutừnhững năm 1960 sau lý thuyết ban đầu được nghiên cứu của Longuet-Higgins (1962) và Longuet-Higgins và Stewart (1963, 1964) [20], [21], [22] Các nghiên cứu này lần đầu đưa ra khái niệm về ứng xuất bức xạ và mối quan hệ với NDDS tại các điểm venbờ.

Hình 1.5 Ứng suất bức xạ sóng [23]. Ứng suất bức xạ được đưa ra như sau: S xx E(ncos 2

(1 3) trong đó: Sxx, Syy, Sxy, Syxlà các thành phần của ứng suất bức xạ theo các hướng x vày;E là mật độ năng lượng sóng, n là tỉ số giữa vận tốc nhóm sóng và vận tốc sóng;là góc giữa hướng sóng và trục x.

Nếu không xét đến tác động của ứng suất gió thì sự biến đổi của mực nước trong một chu kỳ sóng được đưa ra như sau:

∂y ρg(h+η̅) ∂y ∂x by trong đó,là thành phần nước dâng do ứng suất sóng,là mật độ nước biển, g là giatốc trọng trường, h là độ sâu,bx,bylà ứng suất đáy theo hướng x, y.

Trongtrườnghợpđơngiảnkhisóngtruyềnvuônggócvớihướngbờv à bỏquaứngsuất mặt và ứng suất đáy Khi đó sự biến đổi của mực nước trung bình theo phương vuông góc với bờ được đưa ra nhưsau:

Theo Longuet-Higgins (1964), vị trí sóng đổ là điểm bắt đầu có sự biến đổi của mực nước trung bình do tác động của sóng và được xác định như sau [22]: η̅= −C − 1

(̅u̅ 2 ̅̅−̅ ̅̅𝑤̅̅ 2 ̅)2g η=0 (1 7)Trong đó,u 2 vàw 2 lần lượt là giá trị tốc độ quỹ đạo sóng trung bình phương ngang và phương thẳng đứng theo thời gian.

Phương trình 1.7 là một dạng của phương trình Bernoulli cho dòng chảy không ổn định b và với giả thiết là không có biến động mực nước trung bình gây ra bởi sóng tại vùng nước sâu (C = 0) và khi đó nước dâng do sóng có giá trị âm(wave setdown)và được đưa ra như sau:

H 2 k b η̅̅̅ = − (1 8) b 8sin2k b h b trong công thức (1.8): Hbvà kblà độ cao sóng và số sóng tại điểm sóng đổ Đối với điều kiện nước nông và giới hạn độ sâu sóng đổ (Hb=(h +)), ta có:

16 Tại các điểm ven bờ và với điều kiện biên tại các điểm sóng đổ như trên, nước dâng do sóng được tính bởi:

Có thể thấy rằng, giá trị của nước dâng do sóng phụ thuộc vào chỉ số sóng vỡκ, giá trị này phụ thuộc vào độ dốc của địa hình đáy biển và các thông số sóng ngoài khơi.

Nghiên cứu của Holman R A (1985), King B A (1990), đã sử dụng các dữ liệu đo đạc và thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, khẳng định về cấu trúc của trường mực nước, ở vùng sóng không đổ nhào quan sát thấy sự hạ thấp mực nước, còn ở vùng sóng vỗ bờ sự dâng lên Hơn nữa giữa lý thuyết và thực nghiệm trùng hợp với nhau về định lượng [24], [25].

LýthuyếtLonguet-Higgins−Stewarttỏraphùhợpđểgiảithíchsựhìnhthànhcủahiện tượng rút và dâng nước do sóng, cũng như giải thích cơ chế hình thành các mạch động vỗ bờ ở đới ven bờ[21].

Bowen và nnk (1968), đã tiến hành một thí nghiệm để kiểm tra lý thuyết này, đã mô phỏngquátrìnhsóngtrànvàobờvàbịpháhủyởđớisóngvỗbờ,kếtquảcủathínghiệm được thể hiện trên hình 1.6 Kết quả thí nghiệm cho thấy sự phù hợp rất tốt giữa tính toán lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm Ngoài ra có thể thấy rằng từ lý thuyết, bênngoài b vùng sóng vỗ bờ đã quan sát thấy sự hạ thấp mực nước (nước rút do sóng), còn trong vùng sóng vỗ bờ đã quan sát thấy hiện tượng nước dâng [26].

Hình 1.6 Trắc diện mực nước sóng (a) và độ cao sóng (b) theo dữ liệu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm của [26].

TiếptheođãcónhiềunghiêncứuvềNDDStheohướngthựcnghiệmhiệntrườngtạicác bãi biển phẳng với độ dốc nhỏ đến những bãi biển phức tạp như cửa sông, vũng, vịnh trên thế giới. Kết quả của các nghiên cứu đã đưa ra được một số công thức gần đúngvề tính toán NDDS, điển hình như nghiên cứu của Hanslow D J (1992), Happer B.A (2001) Các công thức thực nghiệm đã được ứng dụng rộng rãi và đảm bảo độ tin cậy [27],[28].

TừsốliệunghiêncứuthựcnghiệmtạibãibiểnWoolacombe,Anhtrongđiềukiệnchiều cao sóng lớn hơn 2m trong nhiều ngày, King và cộng sự (1990) đã thiết lập công thức xác định chiều cao nước dâng từ độ cao sóng vỡ quân phương nhưsau:

HanslowvàNielsen(1993)đãthiếtlậpđượccôngthức(1.12)tínhtoánNDDStừnghiên cứu thực nghiệm tại nhiều bãi biển trên thế giới trong điều kiện ngoài khơi có độ cao sóng lên trên 4,2 m và NDDS đo được lên tới 1,6m. w̅=0,04√H0L0η̅̅̅ (1 12) trong đó: là NDDS tại điểm sát bờ, H là độ cao sóng nước sâu, L là độ dài sóng w s0 p

0 nước sâu (m), được tính bằng công thức:

Stockdon và cộng sự (2006) đã thực hiện nghiên cứu tại 10 khu vực bãi biển khácnhautrênthếgiớivớicácđiềukiệnchiềucaosónggần4m,độdốcbãibiểnbiếnthiên( f )vàthiết lập được công thức xác định NDDS đối với bãi biển tự nhiên (1.13) và đối với bãi biển có công trình phá sóng(1.14). η̅=0,385βf√H0L0 η̅=0,043βf√H0L0

Trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của NDDS tới sự biến thiên mực nước ở đới ven bờcủacáctácgiảTanakavàShuto(1992),HanslowvàNielsen(1992),Hanslowvànnk

(1996),Tanakavànnk(2009)đãchothấynướcdângdosóngcóthểcóảnhhưởngđáng kể tới sự biến thiên mực nước ở đới ven bờ và góp phần quan trọng vào sự hình thành ngập lụt vùng ven biển [27].

Một phương pháp khác để nghiên cứu về nước dâng do sóng là sử dụng kết hợp nhiều mô hình Nghiên cứu của Funakoshi và nnk (2008) đã sử dụng kết hợp 2 mô hình mô phỏng nước dâng do bão ADCIRC (ADvanced CIRCulation model) và mô hình sóng SWANđểnghiêncứuhiệntượngnướcdângdosóng,kếtquảcủanghiêncứunàychỉra rằng NDDS có thể đóng góp từ 10–15% vào mực nước cực trị trong bão [29] Kết quả sửdụngkếthợpmôhìnhnướcdângdobãovàmôhìnhsóngtrongnghiêncứucủaChen et al (2008) về cơn bão Katrina năm 2005 tại HoaKỳđã đánh giá được nước dâng do cáchiệuứngsóngvenbờchiếmtới80%mựcnướccựctrịtrongkhicácảnhhưởngkhác như thủy triều, sóng bề mặt và nước dâng do gió chỉ đóng góp 20% [30] Điều này chỉ ra rằng, trong các điều kiện với địa hình khác nhau, các đóng góp của nước dâng do sóng vào mực nước cực trị trong bão cũng khácnhau.

Hiện nay khi khoa học và công nghệ đã phát triển một số nhà khoa học đã sử dụng các thiết bị công nghệ hiện đại như ứng dụng các thiết bị Lidar, camera để nghiên cứu về

TổngquancácnghiêncứutạiViệtNamvềnướcdângdobão,nướcdângdosóngvà công trình bảo vệbờ biển

1.3.1 Cácnghiên cứu về nước dâng, nước dâng dosóng

Tại Việt Nam nghiên cứu về nước biển dâng trong bão đã được thực hiện từ năm 1970, tiêu biểu là các nghiên cứu của Lê Phước Trình (1970), Trần Kỳ (1970), Nguyễn Văn

Cư (1979), Đỗ Ngọc Quỳnh (1982), Lê Trọng Đào (1999), Nguyễn Vũ Thắng (1999), BùiXuânThông(2000)[32],[33],[34],[35],[36],[37].Cácnghiêncứunàynằmtrong khuônkhổcácluậnántiếnsĩvàmộtsốđềtàinghiêncứu,dovậycáckếtquảcủachúng đã đề cập tới nhiều khía cạnh khác nhau của hiện tượng này [38] Từ những năm 1980, ViệnCơhọcchủtrìnghiêncứunhiềuđềtàicấpnhànướcvềnướcbiểndângdobãodọc ven biển Việt Nam [33], [39], [40],[41].

Trong khuôn khổ của đề tài “Hợp tác Việt - Trung về nghiên cứu dự báo sóng biển và nước dâng do bão bằng phương pháp số”, bằng phương pháp khảo sát, điều tra số liệu vềnướcdângtổngcộngtrongbãochocácđiểmvenbờViệtNamđãphântích,xácđịnh được sự khác biệt đáng kể về độ cao nước dâng tại một số điểm ven bờ so với độ cao nướcdângđượctáchratừtrạmHònDấu.Đánhgiásựkhácbiệtnàylàdonướcdângdo sóng gây ra[42]. Ứngdụngcácthiếtbịhiệnđạiphụcvụnghiêncứutạihiệntrườngđểphântíchdaođộng mực nước vùng ven bờ cũng đã được áp dụng vào Việt Nam trong những năm gầnđây, điểnhìnhnhưđềtàiKH&CNnghịđịnhthưcấpnhànước“Nghiêncứuchếđộthủyđộnglực học và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông và bờ biển Vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa”doNguyễnTrungViệtchủtrì(2013),đãứngdụngthiếtbị VectrinoIIkếthợphệ thống cọc quan trắc để đo dao động của mực nước biển tại bãi biển Nha Trang trong tháng 5/2013 và tháng 12/2013[43].

Trong nghiên cứu luận án tiến sĩ của Lê Thanh Bình"Nghiên cứu diễn biến đường bờbiển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang"đã ứng dụng côngnghệvideo-camerađểxácđịnhcácđặctrưngsóngdựatrênsốliệuảnhchuỗithời gian trích xuất tại một mặt cắt định trước, chukỳsóng nội suy được dựa trên sự biến thiên của cường độ sáng trên một đường thẳng trích từ ảnh chuỗi thời gian, vận tốc đầu sóng được suy ra từ độ dốc của các đường quỹ tích đầu sóng và chiều cao sóng được phân tích dựa trên cường độ sáng thay đổi trước và sau khi sóng đổ[44].

SửdụngcácmôhìnhtoánđểnghiêncứuvềNDDStạicácdảivenbiểntừBắcvàoNam cũng được các nghiên cứu áp dụng, các kết quả nghiên cứu đã cho thấy bức tranh tổng thể về hiện tượng NDDS và ảnh hưởng của nó đến các khu vực nghiêncứu.

TrongnghiêncứuluậnántiếnsĩcủaNguyễnXuânHiển(2013),đãsửdụngbộmôhình sốtrịvàcôngthứcthựcnghiệmđểnghiêncứu,tínhtoánnướcdângtổngcộngtrongbão có xét đến ảnh hưởng của NDDS tại khu vực ven biển thành phố Hải Phòng, kết quả nghiên cứu cho thấy NDDS có thể chiếm từ 20% đến 30% mực nước dâng tổng cộng trong bão[45].

TrongnghiêncứucủaĐỗĐìnhChiến(2014),đãsửdụngmôhìnhSuWATđểphântích tương tác giữa sóng biển và nước dâng do bão dựa trên kết quả tính toán sóng và nước dângtrongbãoXangsenatháng9/2006đổbộvàoĐàNẵng.Kếtquảcủanghiêncứucho thấykhixétđếnảnhhưởngcủasóngtrongmộtsốtrườnghợp,NDDScóthểchiếm35% nước dâng tổng cộng trong bão[46].

Nghiên cứu của Nguyễn Bá Thủy (2017), đã sử dụng số liệu quan trắc và kết quả mô phỏng của mô hình số trị tích hợp SuWAT sử dụng trường gió và khí áp từ mô hình WRFvàmôhìnhbãogiảitíchđểphântíchlàmrõcơchếgâynướcdângsaukhibãođổ bộ tại ven biển Bắc Bộ[47].

Nghiên cứu của Vũ Hải Đăng và nnk (2017), đã sử dụng mô hình số trị tích hợp thủy triều, sóng biển và nước dâng do bão (SuWAT - Surge, Wave and Tide) để nghiên cứu đánhgiáđịnhlượngcácthànhphầnnướcdânggâyrabởigió,ápsuấtkhíquyểnvàsóng trong bão được áp dụng cho cơn bão Xangsane đổ bộ vào Đà Nẵng tháng 9/2006 Kết quả nghiên cứu cho thấy, ảnh hưởng của thủy triều là không đáng kể do biên độ triều nhỏ, nước dâng do ứng suất gió và sóng chủ yếu đạt giá trị lớn ở vùng ven bờ phíab ê n phải bão đổ bộ, trong khi đó nước dâng do khí áp có độ lớn tập trung quanh đường đi của bão và giảm dần khi vào vùng ven bờ [48].

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Thế và nnk (2019), đã kết hợp hai mô hình SWAN và SWASHđểnghiêncứuđánhgiáđộlớnNDDStrongbãodọctheocácđiểmtạivenbiển Cửa Đại, Hội An[49].

Tóm lại:Các nghiên cứu về NDDS trong bão trên thế giới cũng như ở trong nước, về cơ bản đã giải quyết được một số các vấn đề khoa học, phát triển nhiều mô hình tính toánápdụngtrongthựctiễn,giúphiểurõvềđặcđiểmvàbiếnđộngcủamựcnướctrong bão ở dải ven biển Tuy nhiên, trong nghiên cứu về NDDS trong bão theo hướng thực nghiệm tại hiện trường tại Việt Nam còn hạn chế, kết quả nghiên cứu về NDDS bằng mô hình số trị đều được kiểm định bằng kết quả phân tách thành phần NDDS từ công tác điều tra vết nước để lại trong vùng bờ sau các đợt bão nên phần nào cũng giảm độ tin cậy khi sử dụng trong thựctiễn.

1.3.2 Các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển đã áp dụng tại ViệtNam

Kinh nghiệm phòng chống xói lở bờ biển của các nước trên thế giới và nước ta đã chỉ ra rằng vấn đề phòng chống xói lở bờ biển là rất khó khăn, phức tạp đòi hỏi phải được tiến hành đồng bộ và toàn diện các giải pháp công trình và phi công trình phù hợp với từng đoạn bờ cụ thể Ở nước ta để giảm thiểu các tác động của sóng và các yếu tố động lực biển tới bờ và bãi biển, giải pháp công trình được lựa chọn và áp dụng rộng rãi tại nhiều địa phương, các giải pháp công trình chủ yếu, gồm:

- Công trình bảo vệ trực tiếp bờ: thường áp dụng dạng tường chắn sóng, kè chắn sóng vớimụcđíchlàmgiảmáplựcsónghoặcphảnxạmộtphầnnănglượngsónglênkhubờ Tuy nhiên, tường hoặc kè chắn sóng chỉ bảo vệ bờ và phần đất phía sau công trình còn phần bờ và bãi biển kế cận thì vẫn tiếp tục bị xói lở, nhiều khi đe doạ sự ổn định ngay bản thân côngtrình.

- Công trình đê chắn sóng xa bờ:được xây dựng trong hoặc ngoài khu sóng vỡ. Đêchắnsóng có vai trò quan trọng trong việc giảm độ lớn của sóng khi lan truyền vào khu vực đượcbảovệ,kíchthíchbồilắngvàbờbiểnđượcmởrộngraphíangoàikhơi.Thôngsốquantrọngđặ ctrưngđêphásónglàchiềudàicủađêchắnsóng(LB)vàkhoảngcáchcủa đê phá sóng đến bờ biển (X).Giải pháp công trình này đã được áp dụng xây dựng ở bờ biển Tây, khu vực Cà Mau, Bạc Liêu và đang thử nghiệm một đoạn dài 230m tại biển Cửa Đại, Hội An.

- Côngtrìnhkèmỏhàn:đượcápdụngxâydựngvuônggóchoặcxiêngócvớiđườngbờ biển Kè mỏ hàn có tác dụng hạn chế sự mất mát bồi tích do dòng dọc bờ, giảm thiểu cườngđộxóilởbờ,sựdichuyểnbồitíchdọcbờvàthayđổihướngcủadòngchảy.Công trình này có thể gây ra hiệu ứng bồi/xói cục bộ nếu khoảng cách giữa chúng không hợp lý Giải pháp công trình này đã ứng dụng xây dựng tại Cát Hải (1994-2003); Ở Nam Thịnh, Tiền Hải, Thái Bình; ở Nghĩa Phúc, Nghĩa Hưng, Nam Định (2003); Ở Lạch Vạn, Diễn Châu Nghệ An (2002) ; ở Hội Thống, Nghi Xuân, Hà Tĩnh (1999); Ở Cẩm Nhượng,CẩmXuyên,HàTĩnh(2007- 2008);ỞQuảngPhúc,QuảngTrạch,QuảngBình; ở Bầu Tró, Quảng Bình; Ở Eo Bầu, Thuận An,

Thừa Thiên- Huế; tại Phú Thuận, Thừa Thiên-

Huế(2007);ỞTamHải,QuảngNam;ỞCầnGiờ,thànhphốHồChíMinh(1995).

- Nuôi bãi nhân tạo:nuôi bãi có thể được coi như là một cách rất tự nhiên chống xói mòn bờ biển vì nó thay thế bùn cát bị thiếu hụt qua một giới hạn nào đó với một khối lượng cát phù hợp Tuy nhiên, nguyên nhân của sự xói mòn vẫn chưa bị loại bỏ, xói mòn sẽ tiếp tục trong khu vực nuôi dưỡng Điều này có nghĩa rằng nuôi bãi như là một phương pháp độc lập thông thường đòi hỏi một nỗ lực duy trì lâudài.

Các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại,HộiAn

Từ trước đến nay, vấn đề nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cátvàbiếnđộngvùngcửasôngvenbiểnCửaĐại,HộiAnđãđượctiếnhànhnghiêncứu trong khuôn khổ từ các đề tài KHCN đến các dự án và các nghiên cứu độc lập của các nhóm nghiêncứu.

Nghiên cứu đặc điểm biến đổi đường bờ tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An từ năm 1965 đến2003củaLêĐìnhMầu(2003),đãphântíchphạmvi,mứcđộvàđặcđiểmxóilở/bồi tụtạikhuvựcbiểnCửaĐại,HộiAntheocácthờikỳkhácnhau;Kếtquảnghiêncứucho thấy từ năm

1965 đến 2003 đường bờ biển Cửa Đại đã di chuyển về phía Đông - Nam với khoảng cách xấp xỉ 900 m, tốc độ khoảng 23 m/năm; Thờikỳmùa mưa dải bờ phía Bắc và bờ phía Nam của biển Cửa Đại có tốc độ xói lở/bồi tụ lớn gấp 1,52 lần so với thờikỳmùakhô.MũiCửaĐạiđượcbồitụmạnhtrongthờikỳmùamưanhưngbịxóilở trongthờikỳmùakhô.Nhìnchung,trongnhữngnămgầnđâybờbiểnphíaBắcbịxóilở nhẹ,bờbiểnphíaNamđượcbồitụ,bờsôngbịxóilở,nguyênnhângâyrasựbiếnđổibất thường của đường bờ tại khu vực Cửa Đại phần lớn là do sự tác động của sóng bão[8].

Nghiên cứu tính toán cán cân vận chuyển bùn cát dọc bờ tại khu vực biển Cửa Đại, Hội AncủaLêĐìnhMầuvànnk,đãnghiêncứusửdụngmôhìnhsốtrịWAM(WamdiGroup,

1988)đểtínhtoáncácđặctrưngsóngngoàikhơi,môhìnhsốtrịSwan(Booijetal.,1999) để tính toán các đặc trưng sóng vùng ven bờ, mô hình số trị Genesis để tính cán cân vận chuyểnbùncátdọcbờdosóngđổnhàogâyratrongthờigiantừ01/9/1998đến31/8/1999 với bước tính theo thời gian ∆T = 6 giờ[4].

Nghiên cứu chế độ sóng bờ biển Cửa Đại, Hội An và ảnh hưởng của nó đến xói lở của Huỳnh Công Hoài và nnk, kết quả phân tích dựa trên kết quả mô phỏng sóng bằng mô hình TOMAWAC cho toàn bộ Biển Đông và cho khu vực bờ biển Cửa Đại trong thời gian 8 năm (2009 - 2016) Kết quả mô phỏng được hiệu chỉnh và kiểm nghiệm với số liệu sóng dự báo của NOAA và phân tích sóng cho thấy, khu vực biển Cửa Đại sóng có

2 mùa rõ rệt, mùa gió Đông Bắc sóng chủ đạo có hướng ĐĐB và ĐB, đây cũng là mùa có chiều cao sóng lớn, chiều cao sóng cực đại lên đến 4,7 m và gây xói lở nghiêm trọng cho đường bờ phía Bắc Cửa Đại [5].

NghiêncứucủaVũMinhCát(2013),đãmôphỏngdiễnbiếnđịahìnhđáyvùngcửasông và đáy biển trước cửa sông Cửa Đại bằng mô hình MIKE21-FM Couple và mô phỏng địa hình đáy theo các kịch bản khác nhau, kết quả mô phỏng cho phép đánh giá định lượng sự thay đổi địa hình đáy sau những trận lũ điển hình[6].

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Thế và nnk (2017), đã nghiên cứu đánh giá hiệu quả các giải pháp kè mềm bảo vệ bờ biển khu vực biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An; Nghiên cứu biến đổi hình thái bãi biển khu vực biển Cửa Đại, Hội An và nghiên cứu nước dâng do sóng trong bão tại khu vực ven biển Cửa Đại, Hội An bằng mô hình SWASH [7],

Phương pháp sử dụng trong các nghiên cứu này gồm: thu thập, phân tích kết quả điều tra, khảo sát; mô hình hóa các quá trìnhthủyđộng lực, VCBC và diễn biến hình thái. Nhìn chung, kết quả các nghiên cứu đã làm rõ các quá trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cát và tình trạng xói lở/bồi tụ bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An.Tuynhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của các yếu tố động lực vùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiết cực đoan có bão, giómùaĐôngBắcgâysónglớn,đặcbiệtyếutốNDDSảnhhưởngtớibiếnđộngcácbãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào phía trong đất liền Mặt khác một số giải pháp công trình bảo vệ bờ đề xuất áp dụng cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An còn chưa có căn cứ khoa học đầy đủ và thuyếtphục.

Trong khuôn khổ đề tài"Nghiên cứu về quá trình xói lở/bồi lắng của bờ biển Hội An vàđề xuất các giải pháp để bảo vệ bờ biển một cách bền vững”[2] đã tiến hành khảo sát địa hình, trầm tích đáy và đo đạc các yếu tố thủy, hải văn một cách đồng bộ và đã sử dụng mô hình toán (ROM, TELEMAX, MIKE, …) để tìm hiểu cơ chế gây ra quá trình xói lở/bồi tụ ở bãi biển Hội An và tìm ra những nguyên nhân chính gây ra xói lở; tìm ra cácgiảipháptổnghợpđểbảovệbờbiểnHộiAnmộtcáchbềnvững.Tuynhiên,kếtquả dự án mới đưa ra các nguyên nhân chính gây ra quá trình xói lở/bồi tụ bãi biển CửaĐại, Hội An, chưa đi sâu nghiên cứu diễn biến xói/bồi khu vực bãi cao, các đụn cát ven bờ biển trong bão Chính vì vậy, luận án sẽ đi sâu nghiên cứu diễn biến xói/bồi khu vực bãi cao,cácđụncátvenbờbiểntrongbãodoảnhhưởngcủayếutốthủyđộngvựcvùngven bờ, đặc biệt là ảnh hưởng của yếu tố NDDS Trong nghiên cứu, luận án sử dụng bộ số liệu được đo đạc đồng bộ và tin cậy của dự án để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình toán nghiêncứuảnhhưởngcủaNDDStớibiếnđộngbãibiển.Kếtquảcủanghiêncứusẽlàm sángtỏhơnquyluậtbiếnđộngbãibiểnvàđánhgiáảnhhưởngcủayếutốNDDStớibiến động bãi biển, từ đó đề xuất được giải pháp công trình nhằm ổn định, tôn tạo bãi biển khu vực nghiên cứu phù hợp với mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội đã đềra.

Đặt vấn đề nghiên cứu củaluậnán

Từ các vấn đề đã được tổng quan ở nội dung trên, trong phạm vi thời gian và điều kiện trong nghiên cứu của một luận án Tiến sĩ kỹ thuật, tác giả sử dụng các phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp giữa thực nghiệm quan trắc thu thập số liệu đồng bộ tại hiện trường và mô hình toán để đi vào nghiên cứu các vấn đề sau:

(1) Đođạc,quantrắcđượcbộsốliệuđồngbộđểphântích,kháiquátđượcquyluậtbiến độngbãibiểndướitácđộngcủayếutốđộnglựcvenbờkhuvựcbiểnCửaĐại,HộiAn.

(2) Tính toán được NDDS từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường bằng công nghệ camera kếthợphệthốngcọctiêuvàtrênmôhìnhtoánđểlàmrõảnhhưởngcủaNDDSđếnbiến động bãi biển khu vực nghiêncứu.

(3) Đềxuấtđượcgiảiphápcôngtrìnhbảovệhiệuquảnhằmổnđịnhvùngbờbiển,phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững trong khu vực nghiêncứu.

Kết luậnChương1

Từ vấn đề thực tế đang tồn tại ở khu vực biển Cửa Đại, Hội An và định hướng nghiên cứu của luận án, trong chương 1 đã nghiên cứu làm rõ được các vấn đề sau:

(1) Giải thích được một số thuật ngữ liên quan đến nước dâng do sóng và ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiết cực đoan gây sónglớn.

(2) Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về nước dâng dosóng.

Nghiên cứu về NDDS trên thế giới đã đạt được nhiều kết quả, đã giải quyết được một số các vấn đề khoa học liên quan đến hiện tượng nước dâng do sóng Việc tính toán NDDS đã có nhiều bước tiến mạnh mẽ nhờ vào những tiến bộ vượt bậc về công nghệ và kỹ thuật tính toán Các mô hình toán được sử dụng để tính toán và mô phỏngNDDS một cách chi tiết, trực quan Đến nay nhiều bộ mô hình thủy động lực học thương mại cũng như mã nguồn mở đã và đang được ứng dụng, sử dụng rộng rãi Bên cạnh đó, nghiên cứu thực nghiệm hiện trường về NDDS cũng đã đạt được những kết quả đáng kể, thông qua nghiên cứu thực nghiệm trên nhiều bãi biển với các điều kiện khác nhau đã phát triển nhiều công thức xác định NDDS có ý nghĩa khoa học cũng như tính thực tiễncao.

(3) Tổngquancácnghiêncứutrongnướcvềnướcdângdosóngvàgiảiphápcôngtrình bảovệ. ỞViệtNamtrongthờigianquacũngcónhiềuđềtài,dựánnghiêncứuchủyếuvềnước dâng do bão trên quy mô lớn, nghiên cứu sâu về NDDS được thực hiện trong những năm gần đây thông qua các nghiên cứu luận án Tiến sĩ,tuynhiên do điều kiện hạn chế vềsốliệuđođạchiệntrườngtrongđiềukiệnsónglớntrongbão,giómùaĐôngBắcnên kếtquảnghiêncứuvềNDDSvẫnchưađạtđếnmứcchitiếtvàđộtincậyđểcóthểtriển khai ứng dụng trong thực tế Bên cạnh đó, kết quả các nghiên cứu về NDDS chưa đề cậpđếnảnhhưởngcủanóđếnbiếnđộngbãibiển,đặcbiệtkhuvựcbãicaovàchânđụn cát venbờ.

(4) Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại, HộiAn

TrêncơsởphântíchcácnghiêncứuđãcóvềkhuvựcbiểnCửaĐại,HộiAntácgiảtiếp thu, thừa kế các kết quả đã có để làm sáng tỏ các vấn đề còn chưa được giải quyết đầy đủ tại khu vực nghiên cứu.

(5) Luận án đặt mục tiêu nghiên cứu như sau:

- Tính toán được NDDS từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường trong bão bằng côngnghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu và từ mô hình toán để làm rõ quy luật biến động bãi biển và ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiêncứu.

- Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ hiệu quả nhằm ổn định vùng bờ biển, phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững trong khu vực nghiêncứu.

CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH NƯỚC DÂNG DO SÓNG VÀ BIẾNĐỘNGBÃIBIỂN

Lựa chọn phương pháp xác định nước dâng do sóng trongluậnán

Hiệnnay,khinghiêncứuvềNDDSvàđánhgiáảnhhưởngcủanóđếnvùngvenbờ,các phươngphápcơbảnthườngsửdụngtrongnghiêncứulà:phươngphápnghiêncứutrên mô hình vật lý; Phương pháp phân tích xác định NDDS từ số liệu đo đạc hiện trường; Phương pháp mô phỏng trên mô hình toán; Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Mỗi phương pháp có một thế mạnh riêng, được ứng dụng để giải quyết những vấn đề cần thiết và giữa các phương pháp cũng có sự liên hệ bổ trợ cho nhau nhằm đạt được mục đích nghiên cứu.

- Phương pháp nghiên cứu NDDS trên mô hình vật lý có thể mô phỏng được bản chất vật lý của hiện tượng Ưu điểm của phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý là vừa mangtínhthựctếcủahiệntượnglạivừacóthểmôphỏngvàtheodõidiễnbiếncủahiện tượng theo các kịch bản Tuy nhiên, khi áp dụng phương pháp nghiên cứu trên môhình vật lý đòi hỏi chi phí khá lớn, công phu và mất rất nhiều thời gian và không phải hiện tượng nào cũng mô phỏngđược.

- Phương pháp phân tích xác định NDDS từ số liệu đo đạc hiện trường là một trong những phương pháp có độ tin cậy cao và được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu về NDDS trên thế giới Tuy nhiên, tùy theo mỗi loại công nghệ, thiết bị đo đạc khác nhau sẽ có bộ số liệu và cơ sở khoa học phân tích NDDS khác nhau Kết quả của nghiên cứu theo phương pháp này đánh giá đúng thực chất hiện tượng hoặc là kiểm chứng kết quả nghiên cứu của các phương pháp khác hay đưa ra các kết luận, phục vụ cho nhiều mục đích trong các nghiêncứu.

- Phương pháp mô phỏng NDDS trên mô hình toán cũng là phương pháp có độ tincậycao,hiệnnaycácnhàkhoahọctrongvàngoàinướcsửdụngkháphổbiến.Phươngpháp môphỏngNDDStrênmôhìnhtoáncóthểmôphỏngcácquátrìnhphứctạptạikhuvực rộnglớnvenbiểnvàtươngtáccủachúngvớinhữnghệthốngkhácvàtừcáckếtquảmô phỏng sẽ có cơ sở để phân tích đánh giá, lựa chọn ra phương án tốiưu.

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết về NDDS hay còn gọi là phương pháp nghiên cứu tài liệu Phương pháp này cũng được áp dụng trong các nghiên cứu về NDDS, dựa trên cơ sở các tài liệu được thu thập có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu và bằng các thao tác tư duy logic để rút ra tóm lại khoa học cần thiết về lĩnh vực nghiêncứu.

Nhìn chung, mỗi phương pháp nghiên cứu đều có ưu điểm, nhược điểm riêng nên khi áp dụng các phương pháp vào để giải quyết các vấn đề mà nghiên cứu đặt ra cũng cần xem xét lựa chọn để sao giải quyết được vấn đề cụ thể trong nghiên cứu và giữa các phương pháp nghiên cứu đó có sự liên kết, bổ trợ cho nhau để nhằm giải quyết tốt nhất mục tiêu nghiên cứu đã đưa ra.

Trongnghiêncứucủaluậnán,đểgiảiquyếtvấnđềvàmụctiêunghiêncứuđưarangoài phươngphápkhảosátvàthốngkêphântíchsốliệu,luậnánsửdụngkếthợp02phương pháp: phương pháp phân tích NDDS từ số liệu đo đạc hiện trường và phương pháp mô phỏng NDDS trên mô hìnhtoán.

Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu của luận án có sự có sự liên kết, bổ trợcho nhau để đạt được mục tiêu nghiên cứu đưa ra, có thể mô tả tóm tắt sự liên kết, bổ trợ giữa các phương pháp lựa chọn trong nghiên cứu của luận án như sơ đồ hình2.1.

Hình 2.1 Sơ đồ mô tả sự liên kết, bổ trợ giữa các phương pháp nghiêncứu.

Trong nghiên cứu luận án ứng dụng mô hình SWAN để tính toán lan truyền sóng nước sâuvàokhuvựcvenbờvàđồngthờicungcấpcácđiềukiệnbiênchomôhìnhXBEACH đểtínhtoánNDDSvàbiếnđộngbãibiển,đồngthờiluậnánsửdụngmôhìnhXBEACH để mô phỏng hiệu quả các phương án công trình đềxuất.

Các số liệu cơ bản phục vụnghiêncứu

- Bảnđồsốhóađịahìnhđáybiển,tỉlệ1/100.000,t r ả i dàitừmũiSơnTrà,ĐàNẵngđến khu vực Cửa

Lở, Núi Thành, Quảng Nam và mở rộng ra phía biển, cách bờ khoảng 35km do Viện Hải Dương Nha Trang thực hiện năm 2015[1].

- Bình đồ chi tiết vùng nghiên cứu do dự án [2] lập tháng 10/2016: địa hình dưới nước tỷlệ1/5000,đườngđồngmức2m;Địahìnhtrêncạn,tỷlệ1/2000,đườngđồngmức1m.

Từ các số liệu địa hình thu thập ở trên, tiến hành tổng hợp, chỉnh lý số liệu với kích thước ô lưới (15x15)m và thiết lập miền tính cho mô hình toán thủy động lực, sóngcho khu vực biển Cửa Đại, Hội An (hình2.2).

Hình 2.2 Tổng hợp địa hình khu vực biển Hội An (a) và địa hình sau khi nội suy số liệu với khoảng cách ô lưới 15x15m (b) [1], [2].

2.2.1.2 Số liệu thực đo địa hình của luậnán

Mặc dù bộ số liệu địa hình đáy biển ở khu vực nghiên cứu được thu thập khá đầy đủ, nhưng chưa đảm bảo độ chi tiết cần thiết để tính toán NDDS ở vùng ven bờ Do vậy, luận án tiến hành đo đạc bổ sung chi tiết địa hình mặt cắt ngang bãi biển Cửa Đại, Hội

An qua các thờikỳmùa gió Tây Nam, mùa gió Đông Bắc Máy móc sử dụng trong đo đạc là máy toán đạc điện tử Leica TS02 và các cặp gương sào có giá đỡ 3 chân, máycó độ chính xác đo khoảng cách [3+2ppmxD]mm, đo góc độ chính xác ±2”; Đo sâu dưới nước bằng máy đo sâu hồi âmGarmin.

- Vị trí đo đạc:bố trí 02 vị trí đo đạc tại khu vực bãi TânMỹđể đo biến động địa hình

MCN qua các thời kỳ; Đo đạc biến động địa hình MCN bãi biển qua các mùa gió Tây Nam và mùa gió Đông Bắc tại vị trí mốc MCN-01 (phạm vi đo đạc ra ngoài khơi tại vùngnướccóđộsâuH>10m);ĐođạcbiếnđộngđịahìnhMCNbãibiểnvàothờiđiểm trước, trong và sau một đợt bão hoặc gió mùa Đông Bắc tại vị trí mốcMCN-02.

Hình 2.3 Vị trí đo đạc mặt cắt ngang địa hình bãi biển MCN-01, MCN-02.

- Thời gian và nội dung đo đạcđược thống kê trong bảngsau:

Bảng 2.1 Bảng thống kê thời gian và nội dung đo đạc các mặt cắt ngang bãi biển

TT Thời gian Nội dung đo đạc Vị trí đo đạc Điều kiện đo đạc

1 23/3/2016 Đo MCN bãi đến độ sâu h>10m MCN-01 Trước mùa gió TN

2 17/8/2016 Đo MCN bãi đến độ sâu h>10m MCN-01 Cuối mùa gió TN

3 12/10/2016 Đo MCN khu vực gần bờ MCN-02 Trước bãoS A R I K A

4 14/10/2016 Đo MCN khu vực gần bờ MCN-02 Trước bão SARIKA

5 17/10/2016 Đo MCN khu vực gần bờ MCN-02 Trong bão SARIKA

6 18/10/2016 Đo MCN khu vực gần bờ MCN-02 Sau bão SARIKA

7 26/10/2016 Đo MCN bãi đến độ sâu h>10m MCN-01 Mùa gió ĐB

8 28/12/2016 Đo MCN bãi đến độ sâu h>10m MCN-01 Mùa gió ĐB

9 23/3/2017 Đo MCN bãi đến độ sâu h>10m MCN-01 Cuối mùa gió ĐB

9/2016vàtháng10/2019vùngvenbiểnCửaĐạichịuảnhhưởngcủa02đợtbão;Trong tháng11/2016, tháng 12/2016 tổng cộng có 04 đợt do bão và gió mùa ĐB tác độngtrực tiếp vùng bờ,tháng 3/2017 có 1 đợt gió mùa ĐB tác động trực tiếp vùngbờ.

Từcácsốliệukhảosátthựctếhiệntrường,tiếnhànhxửlývàthànhlậpbảnvẽđịahình mặtcắtngangtạivịtrímặtcắtngangđãđượcthiếtlậptrênbãibiểnkhuvựcnghiêncứu Kết quả đo đạc địa hình mặt cắt ngang bãi biển tại mặt cắt ngang MCN-01 trong 5 đợt đo từ 23/3/2016 đến 23/3/2017 thể hiện trong hình 2.4; Kết quả đo đạc địa hình MCN bãi biển tại MCN-02 trước, trong và sau bão SARIKA được thể hiện trong hình2.5.

Hình 2.4 Mặt cắt ngang địa hình các đợt khảo sát tháng 03/2016, 08/2016, 10/2016,

12/2016, 3/2017 tại MCN-01, khu vực bãi Tân Mỹ, Cửa Đại

Hình 2.5 Mặt cắt ngang địa hình thời điểm trước, trong và sau đợt ảnh hưởng bão

SARIKA năm 2016 tại MCN-02, bãi Tân Mỹ, Cửa Đại

Hình 2.6 Đo đạc khảo sát địa hình khu vực nghiên cứu sau đợt bão 3/2017.

- Số liệu sóng nước sâu được tính toán bằng mô hình SWAN từ số chuỗi số liệu gió tái phân tích của NCEF từ năm 1988 đến năm 2017[52].

- Số liệu mực nước tổng cộng tại trạm hải văn Sơn Trà: số liệu mực nước năm 2016 sử dụngtrongphântíchNDDStừsốliệuđođạc,sốliệumựcnướcnăm2017sửdụngtrong phân tích biến động mặt cắt ngang bãi biển khu vực nghiêncứu.

- Số liệu các cơn bão có tác động đến khu vực biển Quảng Nam từ năm 1979 đến năm

2020từnguồnsốliệuthốngkêbãophântíchcủatổchứckhítượngNhậtBảnJMA[53] Sử dụng số liệu các cơn bão trong nội dung phân tích NDDS từ số liệu thực đo trong bão và dùng định hướng các trường hợp tính toán để phân tích biến động bãibiển.

Bảng 2.2 Bảng thống kê số lượng cơn bão từ năm 1979 đến 2020

Bán kính 100km Bán kính 150km Bán kính 200km

Số lượng Tỷ lệ (%) Số lượng Tỷ lệ (%) Số lượng Tỷ lệ (%)

Bảng 2.3 Thống kê về thời gian, tham số một số cơn bão có ảnh hưởng nghiêm trọng đến biến động vùng bờ khu vực biển Cửa Đại, Hội An từ 1979 đến 2020

STT Năm Tên cơn bão Áp suất tâm bão

Bán kính ảnh hưởng và tác động của bão đến vùng bờ

Hình 2.7 Biểu đồ thống kê số lượng cơn bão xuất hiện trong tháng từ 1979 – 2020.

Hình 2.8 Biểu đồ thống kê số lượng cơn bão và phạm vi bản kính ảnh hưởng đến vùng bờ.

QuasốliệuthuthậpvềcáccơnbãocótácđộngđếnkhuvựcbiểnQuảngNam1979đến 2020 có thể đánhgiá:

 Bão xảy ra chủ yếu vào tháng 9 và tháng 10, chiếmtỷlệ 60,24% trên toàn bộ số cơn bão tác động đến khu vực biển Quảng Nam (hình2.7).

 Theo bảng 2.3, các cơn bão ngoài Biển Đông có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến khu vực biển Quảng Nam lớn nhất đạt đến cấp 13 (cơn bão Doksuri, 2017), nhỏ nhất cấp 9 (cơn bão Rai, 2016).Tuynhiên, trong thực tế và qua các kết quả nghiên cứu [1],[3]thìkhibãodichuyểnvàokhuvựcvenbờkhuvựcnghiêncứuthìtốcđộgiólớn nhất của các cơn bão đều khoảng cấp10.

 Cơn bão có tên quốc tế DOKSURI năm 2017 không đổ bộ trực tiếp vùng biển khu vực nghiên cứu nhưng hoàn lưu của cơn bão nàygâyra trường sóng lớn tác động lên cáckhuvựcvenbờCửaĐại,HộiAn.LuậnánsửdụngsốliệucơnbãoDOKSURItrong năm 2017 kết hợp số liệu số liệu đo đạc dao động mực nước vùng ven bờ để phân tích ra yếu tố NDDS Số liệu chung về cơn bão DOKSURI như sau:

Cơn bão DOKSURI (2017) di chuyển và tác động trên vùng phía bắc Biển Đông và đổ bộvàocáctỉnhHàTĩnh,QuảngBìnhnhưnghoànlưucủacơnbãotrênđườngdichuyển ngày 14/9/2017 và 15/9/2017 gây ra sóng lớn tại khu vực biển Cửa Đại, HộiAn.

Số liệu sóng tái phân tích chothấyđộ cao sóng nước sâu đạt trên 5 m và khu vực ven bờcóđộcaosóngtrên3mgâyranướcdângdosóngkhálớn.Hình2.9(a)đưarađường đi của bão DOKSURI Bản đồ sóng tái phân tích do tổ chức SEAMOS tính toán được đưa ra trong hình 2.9 (b), bản đồ trường gió của cơn bão hình 2.9(c). a) Đường đi của bão DOKSURI b) Bản đồ sóng tái phân tích khu vực biển đông c) Bản đồ trường gió của cơn bão

Hình 2.9 Đường đi, bản đồ sóng tái phân tích và bản đồ trường gió của cơn bão

DOKSURI di chuyển ngày 14/9/2017 và 15/9/2017 [53].

2.2.2.2 Số liệu đo đạc trong khuôn khổ đề tài[2]

- Sốliệuthủy,hảivăn:trongnăm2016,dựán[2]đãtiếnhànhhailầnkhảosátthủy,hải văn vào tháng 10/2016 để thu thập được các đặc trưng sóng có tính chất của gió mùa Tây Nam; Trong năm 2017 tiến hành khảo sát thủy, hải văn vào tháng 3/2017 thu thập được các đặc trưng sóng có tính chất của gió mùa Đông Bắc Máy móc sử dụng trong đođạcsóng,dòngchảy,mựcnướccácđợtkhảosátlàmáyAWACvàmáyAQUAPRO.

Vớikếtquảđođạcthủy,hảivăntrongkhuvựcnghiêncứucủahaiđợtđođạctrêndùng để hiệu chỉnh và kiểm định mô hình toán trong nghiên cứu của luậnán.

Vị trí các trạm được thể hiện trong hình 2.10 và các yếu tố khảo sát hải văn được thống kê trong bảng 2.4 và bảng 2.5.

Hình 2.10 Vị trí bố trí các trạm đo đạc thủy, hải văn trong khu vực nghiên cứu. Bảng 2.4 Bảng thống kê cao độ và tọa độ các trạm đo hải văn trong tháng 10/2016 [2]

Tên trạm Tọa độ trạm Độ sâu

Các tham số đo đạc

SMS01 15°55'8.28"N 108°22'37.63"E -8,0 Sóng, dòng chảy, mực nước SMS02 15°52'43.13"N 108°25'8.56"E -6,0 Sóng, dòng chảy, mực nước MN01 15°52'33.06"N 108°23'20.81"E -3,0 Mực nước

Bảng 2.5 Bảng thống kê cao độ và tọa độ các trạm đo hải văn trong tháng 3/2017 [2]

Tên trạm Tọa độ trạm Độ sâu

(m) Các tham số đo đạc

SMS01 15°54'1.47"N 108°21'56.94"E -6,0 Sóng, dòng chảy, mực nước SMS02 15°52'43.79" 108°25'13.73"E -6,0 Sóng, dòng chảy, mực nước SCR1 15°54'3.06"N 108°21'45.37"E -1,8 Dòng chảy

+ Số liệu đo đạc sóng các đợt khảo sát trong đợt 1, tháng 10/2016:

Phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ bộ số liệuđođạc

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, phương pháp đo đạc các tham số sóng vùngvenbiểnđãđượcpháttriểnứngdụngtheonhiềunguyênlývàgiảiphápcôngnghệ khácnhau.Trongnghiêncứucủaluậnán,tácgiảsửdụngcôngnghệcamerakếthợphệ thống cọc tiêu để đo đạc, thu nhận các hình ảnh về dao động mực nước trong điều kiện thờitiếtcựcđoankhicóbãogâysónglớn.KếtquảphântíchNDDStừbộsốliệuđođạc thực tế hiện trường được sử dụng kiểm định kết quả tính toán NDDS từ mô hìnhtoán.

2.3.1 Cơsở khoa học phân tích nước dâng do sóng từ hình ảnhcamera

2.3.1.1 Cơ sở định dạng màu điểmảnh

Trong mỗi khung hình được camera ghi lại, tại mỗi điểm ảnh được thể hiện bằng một màu, màu này được lưu trữ trong file ảnh dưới dạng các con số (cường độ màu) của 3 màu cơ bản đó là màu đỏ (R), màu xanh dương (B) và mà xanh lá (G), phần màu nhìn thấy là tổng hợp từ ba màu cơ bản mà thành (hình 2.19).

Nhưvậy,cơsởđểphânbiệtsựkhácbiệtmàusắcgiữahaiđiểmảnhlàdựavàobộthông số về cường độ màu tồn tại trong mỗi điểm ảnh Trong phương pháp phân tích NDDS từ ảnh camera sẽ sử dụng cơ sở này để phân biệt hai điểm ảnh tại ranh giới giữa phần trên và dưới mặt nước của cọctiêu.

2.3.1.2 Cơ sở phân biệt ranh giới trên cọctiêu

Xét trên một mặt cắt thẳng đứng dọc theo chiều dài cọc tiêu với độ rộng là 1 điểm ảnh và chiều dài là số điểm ảnh bắt đầu từ điểm cao nhất của cọc tiêu (hình 2.20) Dựa vào cơ sở định dạng màu điểm ảnh để xác định vị trí điểm ảnh ranh giới giữa phần trên cọc tiêu (cường độ mầu ở dải cường độ thấp) và dưới mặt nước (cường độ màu nằm ở dải cường độ cao) Trong phần thiết kế, chế tạo cọc tiêu (phụ lục 1) đã đưa ra các tiêu chí để tạo nên sự khác biệt lớn dễ nhận biết trong chương trình xử lý và phân tích.

Như vậy, qua mỗi khung hình, ta có khoảng cách từ điểm đầu mặt cắt đến điểm phân tách được tính dưới dạng số điểm ảnh (số pixel), số điểm ảnh này thay đổi qua mỗi khung hình (tần số 25 hình/giây) tương ứng với nó là dao động mặt nước do sóng được tính bằng số pixel Dựa vào khoảng cách được xác định sẵn trên mỗi cọc, ta có thể quy đổi từ số điểm ảnh sang đơn vị độ dài thực tế, chuỗi khoảng cách theo thời gian cho ta các dao động của mặt nước tương ứng với dao động của sóng.

Hình 2.19 Sơ đồ tổng hợp màu cơ bản Hình 2.20 Sơ đồ mặt cắt dọc theo cọc tiêu.

2.3.1.3 Cơ sở lý thuyết phân tích các tham số sóng bằng đường MNTB (zerocross)

Từ chuỗi dữ liệu dao động mực nước được trích xuất dưới dạng số lượng điểm ảnh từ đầu mỗi cọc tới vị trí mặt nước, dựa vào thước khoảng cách trên các cọc xác định trước cóthểquyđổitừsốlượngđiểmảnhsangđơnvịđộdài.Khoảngcáchđộdàitừđỉnhcọc tiêu tới điểm phân tách mặt nước được thu nhận liên tục trong chuỗi thời gian ghi hình Từ chuỗi dao động mặt nước thu được phân tích ra các tham số sóng, trong nghiên cứu này để phân tích các tham số sóng sử dụng phương pháp phân tích theo đường MNTB Các tham số phân tích theo sơ đồ đường MNTB được trình bày trong hình2.21.

Hình 2.21 Sơ đồ phân tích sóng theo đường mực nước trung bình. Đường MNTB được lấy bằng giá trị trung bình trên toàn chuỗi dữ liệu tại mỗi obs đo đạc.Mỗiconsóng(gồmphầnđỉnhsóngvàchânsóng)làphầndữliệunằmtrongkhoảng hai lần giao nhau liên tiếp tại vị trí 0 Sau khi có được chuỗi các giá trị tham số sóng, sắp xếp theo thứ tự giảm dần và ta có các đại lượng thống kế về sóng như sau:

H1/3= Hsig: độ cao sóng có nghĩa được tính bằng trung bình của 1/3 các con sóng lớnnhất trong chuỗi;

H10: độ cao sóng 1/10, được tính bằng trung bình của 1/10 các con sóng lớn nhất;

Hmax: độ cao sóng lớn nhất trong chuỗi;

Hmean: độ cao sóng trung bình;

Tz: chu kỳ sóng trung bình;

Tsig: chu kỳ sóng có nghĩa.

2.3.1.4 Thiết lập, bố trí camera và hệ thống cọc tiêu tại hiệntrường

Thiết lập, bố trí camera và hệ thống cọc tiêu tại bãi biển thuộc KS Agribank (hình 2.22).

Vị trí camera được bố trí tại khu vực cao và lệch sang bên so với vị trí bố trí hệ thống cọctiêunhằmbaoquátvàrõràngnhấttrongquátrìnhquantrắc,thunhậnhìnhảnhdao động mực nước trên từng vị trí cọctiêu.

Hình 2.22 Thiết lập, bố trí camera và hệ thống cọc tiêu tại bãi tắm KS Agribank.

Hệ thống cọc tiêu được thiết lập trên một mặt cắt ngang tại bãi biển, hướng của tuyến cọc song song với hướng sóng, vị trí cọc cao nhất được bố trí trên mép trong của bãi cao,cáccọcngoàikhơibốtrítrongphạmvivùngsóngvỡ.Hệthốngcọcvàkhoảngcách cọc tiêu được thiết lập như trong hình2.23.

Hình 2.23 Bố trí hệ thống cọc tiêu trên MCN địa hình tại bãi tắm KS Agribank. Cao độ địa hình trên mặt cắt ngang bãi biển tại vị trí các cọc tiêu được xác định trước, trong và sau khi đo đạc, từ đó đánh giá sự biến động đáy biển dưới tác động của sóng cũng như xác định độ sâu nước trong thời điểm quan trắc.

Một số hình ảnh thi công hệ thống cọc tiêu, đo đạc thu thập hình ảnh dao động mực nước, đo đạc địa hình trước và sau bão được thể hình trong hình 2.24 dưới đây: a) Thi công cọc tiêu tại hiện trường b) Hệ thống cọc tiêu hoàn chỉnh c) Vị trí bố trí camera tại hiện trường h) Hình ảnh camera quan trắc, thu nhận dao động mực nước d) Cao đạc địa hình bằng máy toàn đạc e) Dựng mia caođạc chân và đỉnh cọctiêuHình 2.24 Một số hình ảnh lắp đặt thiết bị quan trắc thu nhận dao động mặt nước biển trong bão DOKSURI (từ ngày 12 đến 15//9/2017) tại bãi tắm KS Agribank.

2.3.1.5 Hiệu chỉnh sai số biến dạng trong khung hình và sai số độ dài tại các cọctiêu a Hiệu chỉnh sai số biến dạng trong khunghình

Trên cọc tiêu, đo và đánh dấu khoảng cách quy ước (20 cm) tại các vị trí phía trên (T), ở giữa (G) và cuối (C) trên cọc tiêu (hình 2.25) Sau khi camera thu nhận hình ảnh,tiến hành phân tích đánh giá biến dạng của khung ảnh camera thu nhận (hình2.26). Đoạn trên (T) Đoạn giữa (G) Đoạn dưới(C) Hình 2.25 Các vị trí, độ dài quy ước kiểm tra trên cọc tiêu.

Hình 2.26 Biến dạng ảnh các vị trí trên cọc tiêu.

Kếtquảsaukhiphântíchđánhgiátheotỉlệđộdài/pixeltạicácvịtrítrêncọctiêuvàsai số về biến dạng ảnh được thống kê trong bảng2.6.

Bảng 2.6 Bảng thống kê tỉ lệ độ dài/pixel tại các vị trí trên cọc tiêu, sai số độ dài

Vị trí kiểm chứng T G C Sai số Độ dài

Từ kết quả bảng trên cho thấy giá trị sai số do biến dạng tại các vị trí phía trên (T), giữa (G)vàcuối(C)dọcchiềudàicọctiêurấtnhỏ.Dovậy,trongnghiêncứukhôngcầnhiệu chỉnh sai số do biến dạng ảnh trong một khung hình Tuy nhiên, sai số độ dài/pixel tại vị trí các cọc tiêu có khác biệt lớn, các cọc tiêu ở vị trí càng gần camera thì sai số độ dài/pixel càng nhỏ hơn so với các cọc tiêu có vị trí xa camera Chính vìvậyđể chính xác trong phân tích nước dâng do sóng từ hình ảnh camera thu nhận cần hiệu chỉnh sai số độ dài tại các cọctiêu. b Hiệu chỉnh sai số độ dài tại các cọctiêu Để đánh giá được sai số giữa độ dài thực và độ dài từ khung hình tại các cọc tiêu, trên phầnđầucáccọctiêuđovàđánhdấuvịtrívớikhoảngcáchquyướclà20cm.Từkhung hình camera thu nhận, tính toán sai số giữa độ dài thực và độ dài trong khung hình.Kết quả tính toán tỉ lệ độ dài/pixel tại các cọc và sai số độ dài thống kê trong bảng2.7.

Bảng 2.7 Bảng thống kê tỉ lệ độ dài/pixel tại vị trí các cọc tiêu, sai số độ dài

Tên cọc 01 02 03 04 05 06 07 08 độ dài /pixel(cm/Pix) 1,43 1,25 1,11 0,91 0,74 0,65 0,65 0,63

Với kết quả tính toán sai số giữa độ dài thực và độ dài tính toán từ khung hình trong bảng trên dùng để hiệu chỉnh sai số độ dài cho các cọc tiêu và được khai báo trong chương trình phân tích, trích xuất dao động mực nước từ hình ảnh camera.

2.3.1.6 Chương trình phân tích, trích xuất dao động mực nước từ hình ảnhcamera

Từfilehìnhảnhcamerathunhậntạihiệntrườngvềdaođộngmựcnướctạicáccọctiêu, tiến hành phân tích, trích suất các dữ liệu phục vụ tính toán NDDS thông qua chương trìnhphântíchhìnhảnhđượcxâydựngbằngngônngữlậptrìnhMATLAB.Sơđồkhối, cấutrúcchươngtrìnhthểhiệntronghình2.27.Sửdụngchươngtrìnhđãđượcxâydựng, tiến hành phân tích ảnh camera và trích xuất dao động mực nước tại vị trí các cọc tiêu trongthờigianđođạc(kếtquảtrìnhbàytrongphụlục1).Hình2.31dướiđâymôphỏng dao động mực nước tại các cọc trong thời gian đođạc.

Ph ần tr ên m ặt n ướ c

Hình 2.28 Định dạng file dữ liệu ảnh thu nhận từ camera Đỉnh Cọc tiêu Điểm phân tách

Hình 2.29 Trích xuất khung hình đại diện.

Hình 2.27 Sơ đồ khối chương trình trích xuất tín hiệu từ ảnh camera và hệ thống cọc tiêu.

Hình 2.30 Tín hiệu màu R-G-B trên mặt cắt được chương trình đọc và xử lý.

2.3.2 Phân tích ảnh, trích xuất dao động mực nước từ camera và hệ thống cọctiêu

Phương pháp mô hình toán mô phỏng nước dâng do sóng và biến động bãi biểndưới tác động của nước dângdosóng

2.4.1 Giới thiệu mô hình sử dụng trong nghiên cứu luậnán

Mô hình toán là công cụ hữu hiệu trong mô phỏng trường sóng, dòng chảy và thiết kế các công trình ven biển Trong nghiên cứu của luận án, tác giả sử dụng mô hình số trị bằng mô hình mã nguồn mở thủy động lực 2 chiều XBEACH có tích hợp kết quả tính toánsóngcủamôhìnhSWANchokhuvựcbiểnCửaĐại,HộiAn.Sửdụngmôhìnhkhi đãhiệuchỉnh,kiểmđịnhbằngbộsốliệuđođạcđểnghiêncứulàmrõđộlớnNDDSdọc theo vùng ven bờ và phân tích, đánh giá ảnh hưởng của nó đến biến động bãi biển Với kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học cho việc đề xuất các giải pháp công trình bảo vệ bãi biển của khu vực nghiêncứu.

Cơ sở lý thuyết của mô hình SWAN [55] và mô hình XBEACH [56] được trình bày trongphụlục2.Trongnghiêncứucủaluậnán,sửdụngmôhìnhSWANtrongtínhtoán lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào vùng ven bờ và mô hình SWAN được chạy độc lậpvớisốliệugióngoàikhơivàđộcaosóngtạibiênngoàikhơi.MôhìnhXBEACHsử dụng tính toán nước dâng do sóng, biến động bãi biển dưới tác động của nước dâng do sóng, mô hình XBEACH chạy với bước thời gian t=0,1s, tự động cập nhật trường ứng xuất do sóng từ kết quả tính của mô hình SWAN và tính ứng suất tổngcộng.

Hình 2.37 Sơ đồ khối tính toán nước dâng do sóng và biến động bãi biển.

2.4.2 Tính toán lan truyền sóng từ nước sâu vào vùng venbờ

2.4.2.1 Tàiliệuphụcvụtínhtoán:t à iliệuđịahình,tàiliệuđườngbờ,tàiliệusóngnước sâu, tài liệu sóng đo đạc ven bờ phục vụ hiệu chỉnh và kiểm định mô hình, các tài liệu này đã được mô tả trong mục2.2.

2.4.2.2 Thiết lập mô hình, miền tính, lưới tính và các điều kiệnbiên a Thiết lập vùng tính, lướitính

Dựa trên đặc điểm địa hình, địa mạo và tính chất lan truyền của sóng từ vùng nước sâu vào vùng ven bờ và quá trình biến dạng, sóng đổ, sóng leo trong vùng sóng tràn Do đó trong khu vực biển Cửa Đại, Hội An vùng tính sóng được thiết lập trên hai vùng: vùng tính toán lan truyền sóng (vùng 1) và vùng tính toán chi tiết tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An (vùng 2).

Vùng 1:vùng tính toán lan truyền sóng từ vùng nước sâu vào khu vực biển Cửa Đạisử dụng cho mô hình SWAN, biên nước sâu lấy tại vị trí đường đẳng sâu 70 m phía ngoài đảo Cù Lao Chàm, biên phía Bắc tại bán đảo Sơn Trà, biên phía Nam tại mũi An Hòa, NúiThành,QuảngNam.Chiềudàidọcbờ80km,chiềungangbờ35km.Hình2.38đưa ra sơ đồ miền tính toán lan truyền sóng bằng mô hìnhSWAN.

Hình 2.39 Miền tính toán sóng chi tiết. Hình 2.38 Miền tính toán vùng 1, vùng 2.

Lướitính:LướitínhtoánSWANsửdụngtrongmiềntính1làdạnglướicongtrựcgiao được xây dựng trên phần mềm RGFGRID của DELFT3D Lưới tính được thiết lập với 421ôtheochiềudọcbờvà170ôtheochiềungangbờ,kíchthướclướinhỏnhấttạikhu vực ven bờ là 30 m và lớn nhất tại khu vực nước sâu (độ sâu lớn nhất 70m) là 400 m Hình 2.40 đưa ra lưới tính toán vùng 1, vùng 2 và địa hình đáy biển CửaĐại.

Hình 2.40 Lưới tính toán vùng 1, vùng 2 và địa hình đáy biển. b Điều kiện biên, điều kiện banđầu.

- Điều kiện biên cho lưới tính toán lan truyền sóng (lưới tính thô): biên lỏng ngoàikhơi sử dụng các tham số sóng tái phân tích trích xuất tại vị trí biên Tính toán hiệu chỉnhvà kiểm định mô hình được thực hiện trong thời gian đo đạc vào tháng10/2016.

- Điều kiện biên cho lưới tính chi tiết: điều kiện biên trên lưới tính chi tiết được trích suấtdọctheobiêntheodạnglướilồngghépvớimiềntínhtoánthôbằngmôhìnhSWAN.

Hình 2.41 Độ cao sóng tại biên nước sâu, biển Cửa Đại (10/2016) [52].

2.4.2.3 Hiệu chỉnh, kiểm định mô hình tính toán lan truyềnsóng a Hiệu chỉnh mô hình tính toán lan truyềnsóng

Mô hình SWAN được sử dụng tính toán lan truyền các tham số sóng từ vùng nước sâu vào khu vực biển nước nông ven bờ, đồng thời trích suất phổ sóng tại biên phục vụlàm điều kiện biên đầu vào cho mô hình tính toán chi tiết các tham số sóng vùng venbờ.

Vị trí, tọa độ các của trạm đo đạc tham số sóng SMS01và SMS02 được trình bày ở hình 2.10 và bảng 2.3, bảng 2.4 trong mục 2.2.

Thờigiantínhtoánhiệuchỉnhmôhìnhtừngày11đếnngày26/10/2016.Sốliệuđođạc sóng tại các trạm SMS01, SMS02 được sử dụng đánh giá kết quả hiệu chỉnh môhình.

Hình 2.42 Hiệu chỉnh độ cao sóngtại trạmSMS01 Hình 2.43 Hiệu chỉnh độ cao sóng tại trạm SMS02.

Hình 2.44 Hiệu chỉnh chu kỳ sóngtại trạmSMS01 Hình 2.45 Hiệu chỉnh chu kỳ sóng tại trạm SMS02

Hình 2.46 Hiệu chỉnh hướng sóngtại trạmSMS01 Hình 2.47 Hiệu chỉnh hướng sóng tại trạm SMS02. Để đánh giá mức độ phù hợp giữa kết quả tính toán và thực đo về độ cao sóng, chukỳsóng, hướng sóng trong đợt khảo sát tháng 10/2016, luận án tiến hành tính sai số thống kêtrungbìnhvềđộlệchBIASvàsaisốthốngkêtrungbìnhbìnhphươngRMStheocác công thứcsau:

Trongđó N: số trường hợp tiến hành so sánh;

Pi: giá trị độ cao sóng tính toán;

Oi: giá trị độ cao sóng thựcđo. Độ lệch và sai số trung bình quân phương cho chuỗi độ cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng thực đo trong tháng 10/ 2016 được thống kê trong bảng 2.9.

Bảng 2.9 Kết quả hiệu chỉnh độ cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng mô hình SWAN

Trạm Độ cao sóng Chu kỳ sóng Hướng sóng

Từ kết quả tính toán về độ lệch và sai số trung bình quân phương trong bảng 2.9 cho thấy,giátrịđộcaosóng,chukỳsóng,hướngsóngtrongsuốtchuỗitínhtoántừmôhình vàthựcđocósailệchkhôngđángkể,cóthểchấpnhậnđược.Mặtkhác,kếtquảmôhình mô phỏng diễn biến của độ cao sóng, chukỳsóng, hướng sóng khá tương đồng với số liệu thực đo (xem hình 2.42, 2.43, 2.44, 2.45, 2.46,2.47). b Kiểm định mô hình tính toán lan truyềnsóng

Sử dụng bộ số liệu khảo sát trong tháng 3/2017 để kiểm định kết quả tính toán của mô hìnhSWANđãđượchiệuchỉnhởphầntrên.Kếtquảkiểmđịnhđượcbiểuthịtrongcác hình dướiđây:

Từ kết quả so sánh về độ cao sóng, chu kỳsóng, hướng sóng ở các hình (từ hình 2.48 đến hình 2.53) tại trạm SMS01, SMS02 cho thấy sự phù hợp khá tốt giữa kết quả tính toán từ mô hình đã được hiệu chỉnh và kết quả đo đạc trong tháng 3/2017 Kết quả độ lệch và sai số trung bình quân phương được tính toán và thống kê trong bảng 2.10.

Bảng 2.10 Kết quả kiểm định độ cao sóng, chu kỳ sóng và hướng sóng mô hình SWAN

Trạm Độ cao sóng Chu kỳ sóng Hướng sóng

BIAS (m) RMS (m) BIAS (s) RMS (s) BIAS (độ) RMS (độ)

Kết quả tính độ lệch và sai số trung bình quân phương cho chuỗi độ cao sóng, chu kỳ sóng,hướngsóng thựcđotrongtháng3/2017cósailệnhkhánhỏ(10%)chứngtỏmô hình hiệu chỉnh độ cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng đạt độ chính xáccao.

Hình 2.48 Kiểm định độ cao sóng tại Trạm

Hình 2.49 Kiểm định độ cao sóng tại Trạm

Hình 2.50 Kiểm định chu kỳ sóng tại Trạm

SMS01(3/2017) Hình 2.51 Kiểm định chu kỳ sóng tại Trạm

Hình 2.52 Kiểm định hướng sóng tại trạm

SMS01 (3/2017) Hình 2.53 Kiểm định hướng sóng tại trạm

2.4.3 Tính toán nước dâng do sóng và biến động bãi biển dưới tác động của nướcdâng dosóng

2.4.3.1 Thiết lập môhình a Thiết lập vùng tính, lướitính

Vùng tính sóng chi tiết tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An (vùng 2) Miền tính có chiều dài dọc bãi biển Cửa Đại là 12 km và chiều dài ngang bờ là 3.25 km (hình 2.39).

Lưới tính XBEACH được tạo bởi phần mềm chia lưới RGFGRID trong DELFT3D và được lồng trong lưới tính SWAN (hình 2.40), lưới tính sử dụng là dạng lưới chữ nhật vớikíchthướclướitheophươngngangbờlà5mvàtheophươngdọcbờlà25m,tương ứngvớiđólà310ôlướitheophươngngangbờ(độsâutrungbìnhtạibiên18m)và481 ô lưới theo phương dọcbờ. b Thiết lập điều kiện biên thủylực:

Kết luậnChương2

Với mục tiêu nghiên cứu ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu, trong nội dung chương 2 tác giả đã xây dựng được các phương pháp nghiên cứu, làmrõcơsởkhoahọccácphươngphápvàtiếnhànhthuthập,đođạcnhữngsốliệuphục vụ mục tiêu nghiên cứu, kết quả nhưsau:

1 Thiết lập được 02 phương pháp để phân tích NDDS, đó là: phương pháp phân tích NDDS từ số liệu đo đạc, phương pháp phân tích NDDS từ mô hình toán Các phương phápnghiêncứuđócósựliênkết,bổtrợchonhauđểnhằmgiảiquyếttốtnhấtmụctiêu nghiên cứu đã đưa ra Trong nghiên cứu của luận án sử dụng kết quả phân tích NDDS từ số liệu thực đo để kiểm định kết quả phân tích NDDS từ mô hìnhXBEACH.

2 Đã xây dựng được bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ, đồng bộ và chi tiết để phục vụ các mục tiêu nghiên cứu của luận án Bộ cơ sở dữ liệu được đo đạc có ý nghĩa quan trọng trong hiệuchỉnh,kiểmđịnhcácmôhìnhtoánvàphântích,môtảđịnhlượngquyluậtxói/bồi, diễn biến MCN địa hình bãi biển của khu vực nghiêncứu.

3 ThiếtlậpthànhcôngkỹthuậtquantrắcvàphươngphápphântíchxácđịnhNDDStừ kết quả quan trắc dao động mực nước trong bão bằng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu trên bãi biển Đây là phương pháp có kỹ thuật quan trắc nhiều ưu điểm về tính linh hoạt của các thiết bị và có thể ứng dụng tốt trong lĩnh vực thực nghiệm về quan trắc, phân tích các tham số sóng vùng sóng vỡ trong điều kiện thời tiết cực đoan có bão, gió mùa Đông Bắc gây sóng lớn Mặt khác kết quả của nghiên cứu còn có thể ứng dụng tốt trong phòng thí nghiệm khi xây dựng mô hình mô phỏng để phân tích các tham số sóng vùng sóng vỡ venbờ.

4 Áp dụng thành công mô hình mã nguồn mở thủy lực 2 chiều XBEACH có tích hợp kết quả của mô hình tính lan truyền sóng SWAN cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An.Kết quả hiệu chỉnh và kiểm định mô hình với bộ số liệu thực đo cho thấy mô hình thủy lực mã nguồn mở 2 chiều XBEACH có độ chính xác cao và có thể tin cậy sử dụng để môphỏngNDDS,ảnhhưởngcủaNDDSđếnbãibiểnvàmôphỏnghiệuquảcácphương án công trình trong nội dung chương 3, chương4.

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG DO SÓNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN

Đặtvấnđề

HiệntượngxóilởbờphíabắcbiểnCửaĐại,HộiAnngàycàngnghiêmtrọngcảvềquymô và cường độ, quá trình xói lở bắt đầu xuất hiện từ khu vực tiếp giáp phía cửa sông Cửa Đại và đã lan truyền dần lên phía Bắc Khu vực bãi cao và đụn cát ven bờ biển từ bãi tắm KS Agribank đến bãi tắm An Bàng trước năm 2017 vẫn ổn định nhưng hiện tại đã bị xói lở nghiêm trọng, tình trạng xói lở đã phá hủy nghiêm trọng hạ tầngkỹthuật bên trong vùng bờ và làm ảnh hưởng lớn đến cuộc sống của người dân khu vựcnày.

Hình 3.1 Bãi biển KS Agribank

10/2016 Hình 3.2 Bãi biển KS Agribank

Quy luật xói lở và bồi tụ bãi biển Cửa Đại, Hội An cũng đã được nhiều nghiên cứu mô tả: vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc (từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau), bờ biển phía Bắc Cửa Đại, Hội An luôn bị xói lở, vào thời kỳ gió mùa Tây Nam (từ tháng 4 đến tháng 9) bãi biển được bồi tụ [1], [2], [3] … Mặt khác trong kết quả của các nghiên cứu [1], [2], [3]…cũngchothấy,từnăm1965đếnnăm2018tìnhtrạngxóilởbờphíaBắcbiểnCửa Đại, Hội An luôn chiến ưu thế hơn là bồi tụ, tình trạng xói lở nghiêm trọngxảyra chỉ khi xuất hiện thời tiết cực đoan khi có bão hoặc gió mùa Đông Bắc gây sóng lớn Kết quả các nghiên cứu cũng đã sơ bộ phân tích được nguyên nhân gây ra quá trình xói lở bờbiểnphíaBắcCửaĐại,trongđónguyênnhântrựctiếpgâyraquátrìnhxóilởbờbãi biển là do các tác nhân sóng, thủy triều, dòng chảy, nướcdâng

Từ các vấn đề nêu trên, để làm rõ hơn quy luật xói lở vùng ven bờ và đánh giá định lượng các yếu tố ảnh hưởng đến xói lở khu vực bãi cao, đụn cát ven bờ, trong nội dung chương3sẽsửdụngbộsốliệuđođạcđồngbộvàmôhìnhtoánđểphântích,làmrõảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển khu vực nghiêncứu.

Bộ số liệu được sử dụng trong nghiên cứu, bao gồm: mực nước tổng cộng được đo đạc đồng bộ về thời gian với số liệu khảo sát địa hình mặt cắt ngang bãi biển qua các mùa và trước, trong, sau cơn bão Kết quả phân tích biến động bãi biển từ bộ số liệu đo đạc sẽ được dùng để đánh giá, phân tích ảnh hưởng của các yếu tố thủy động lực biển tới diễn biến địa hình mặt cắt ngang bãi biển, đặc biệt khu vực bãi cao và đụn cát ven bờ biển Mặt khác, từ kết quả phân tích biến động bãi biển từ bộ số liệu đo đạc sẽ là cơ sở quantrọngđểđịnhhướngxâydựngcáckịchbảnmôphỏngbiếnđộngbãibiểndướitác động của các yếu tố ngoại sinh, đặc biệt yếu tố NDDS vùng venbờ.

Sơ đồ tổng hợp nội dung nghiên cứu trong chương 3 được thể hiện trong hình 3.3

Hình 3.3 Sơ đồ phân tích đánh giá ảnh hưởng của NDDS tới biến động bãi biển.Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và kết quả mô phỏng từ mô hình toán về ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu trong chương 3 sẽ là cơ sởkhoa học cho việc đề xuất giải pháp công trình nhằm giảm thiểu tác động của sóng đến biến đổi địa hình bãi biển khu vực nghiêncứu.

Phântíchvàkháiquátmộtsốquyluậtvềbiếnđộngmặtcắtngangbãibiểntừsốliệuđođạc.61 1 Phân tích biến động mặt cắt ngang bãi biển qua cácgiaiđoạn

3.2.1 Phân tích biến động mặt cắt ngang bãi biển qua các giaiđoạn

3.2.1.1 Các số liệu sử dụng trong phântích

- Mặt cắt ngang địa hình bãi biển được đo đạc qua các giai đoạn vào thờikỳmùa gió Tây Nam, mùa gió Đông Bắc (hình 2.4); trước và sau một đợt bão (hình2.5).

- Cácthamsốsóngnướcsâu[52]:giátrịcácthamsốsóngđượctríchxuấttạibiênvùng nước sâu thuộc vị trí đường đẳng sâu 70 m phía ngoài đảo Cù Lao Chàm (hình3.4).

Hình 3.4 Vị trí trích xuất sóng khu vực nước sâu tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An.

- Độ lớn nước dâng được phân tích từ chuỗi số liệu mực nước đo đạc trong thời gian từ tháng 9/2015 đến tháng 3/2017 tại khu vực biển CửaĐại.

+ Phương pháp phân tích nước dâng: từ chuỗi số liệu mực nước đo đạc, dựa vào các hằng số điều hòa tại khu vực Cửa Đại, Hội An [54] để phân tách thành phần mực nước triều và xác định được thành phần nước dâng theo công thức:

Trongđó: HTC: mực nước dâng tổng cộng, m;

HND: mực nước dâng do bão, do sóng và các thành phần khác, m.

Dựavàocáckếtquảphântích,xâydựngtươngquangiữađộcaosóngnướcsâuvànước dâng (hình3.5) để phục vụ phân tích biến động MCN bãi biển qua các thời kỳ mùa gió Tây Nam, mùa gió Đông Bắc tại khu vực nghiêncứu.

Hình 3.5 Tương quan giữa nước dâng và độ cao sóng nước sâu thời kỳ trước mùa gió

Tây Nam và sau thời kỳ mùa gió Đông Bắc 2016.

Kết quả phân tích các tham số sóng nước sâu và độ lớn nước dâng khu vực ven bờ theo các giai đoạn được thống kê trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Bảng thống kê các tham số sóng nước sâu, nước dâng ven bờ theo các giai đoạn đo đạc MCN địa hình

Giai đoạn Độ cao sóng

Từ ngày Đến ngày Hsmin Hsmax HTB

3.2.1.2 Kết quả phân tích biến động MCN bãi biển qua các giaiđoạn

Căn cứ các số liệu như trình bày ở trên tiến hành phân tích, đánh giá biến động mặt cắt ngang bãi biển qua các giai đoạn như sau: a Giaiđoạntừ23/3/2016đến17/8/2016:trongthờikỳnàychiềucaosóngnướcsâuvànước dâng khu vực nghiên cứu có biến động, giá trị Hsmaxđạt độ lớn 2,69 m vào cuối tháng 3/2016 (HND= 16,14cm) Tính trung bình cho cả thời kỳ độ cao sóng trung bình

HsTB=0,79mvàđộcaonướcdângHNDTB0,hướngsóng ENE-SE(67,500–157,050).Qua so sánh mặt cắt ngang địa hình đo đạc vào đầu và cuối giai đoạn cho thấy, vùng thềm bãi biển có hiện tượng bồi tụ nhẹ, khu vực vách mái của đụn cát bị biến động nhẹ nhưng do cơ chế tự cân bằng (hình 3.6).

Hình 3.6 Diễn biễn địa hình mặt cắt ngang MCN-01 từ 23/3/016 đến 17/8/2016. b Giai đoạn từ 17/8/2016 đến 26/10/2016:trong thờikỳnày, chiều cao sóng nước sâuvà nước dâng khu vực nghiên cứu có biến động mạnh, giá trị Hsmaxđạt độ lớn 4,98 m vào ngày 17/10/2016 (HND,13 cm), độ cao nước dâng lớn nhất

HNDmaxE,04cm(18/10/2016) Giai đoạn này bãi biển bị động mạnh, nguyên nhân chủ yếu gây ra biến độngmạnhlàdoảnhhưởngcủa02đợtbãovàongày12/9/2016vàngày17/10/2016tác động đến vùng ven bờ khu vực nghiêncứu.

Hướng đi của đợt bão ngày 12/9/2016 Hướng đi của đợt bão ngày 17/10/2016

Trường gió trong bão ngày 12/9/2016 Trường gió trong bão ngày 17/10/2016

Hình 3.7 Hướng đi và trường gió trong bão ngày 12/9/2016, 17/10/2016 [53].

Kếtquảphântíchcácthamsốsóngnướcsâucủa02cơnbãovànướcdângvenbờcùng thời điểm bão xuất hiện được thống kê trong bảng3.2

Bảng 3.2 Bảng thống kê các tham số sóng nước sâu, nước dâng ven bờ cơn bão ngày

Thời gian Điều kiện thời tiết H smax (m) H NDmax (cm) Hướng sóng

Chập mặt cắt ngang đo đạc ngày 17/8/2016 và 26/10/2016 cho thấy, hiện tượng biến động bãi biển xảy ra trong phạm vi khoảng 200m từ mép bờ ra ngoài khơi, khu vực bãi biển cách mép bờ khoảng 70m (hình 3.8) bị xói lở nghiêm trọng nhất, tiếp đến khu vực ngoàikhơiđếnphạmvi200mcóhiệntượngxói/bồixenkẽnhưngkhôngnghiêmtrọng, ngoàiphạmvi200mrangoàikhơithềmbãiđượcbồitụnhẹ,chiềudàybồitụtrungbình 0,12m Tính từ mực nước trung bình mép bãi đã bị dịch chuyển vào vùng bờ tại vị trí sâu nhất khoảng 25m, vách mái dốc đứnghơn. Ước tính diện tích xói lở theo mặt cắt ngang khu vực ven bờ do bão tác động trongthời kỳ này của bãi Tân Mỹ là 130,19m 2 /MCN, tổng thể tích lượng bùn cát bị xói mòn (tính cho phạm vi 500m bãi Tân Mỹ ) khoảng 65.095m 3

Hình 3.8 Biến động địa hình mặt cắt ngang MCN-01 tại bãi Tân Mỹ từ ngày 17/8/2016 đến 26/10/2016. Để thấy rõ hơn quy luật biến động MCN bãi biển trong bão do các yếu tố sóng, nước dâng, hướng sóng… tác động, tác giả đã tiến hành đo đạc địa hình mặt cắt ngang vào thờigiantrước,trongvàsaucơnbãoSARIKA(hình3.9)vàphântíchcácthamsốsóng, nước dâng cùng thời điểm bão xuất hiện (bảng 3.2) Kết quả phân tích phạm vi ảnh hưởngdoảnhhưởngcủacácyếutốsóng,nướcdâng,hướngsóng…trongbãoSARIKA được thống kê trong bảng 3.3.

Hình 3.9 Biến động bãi biển tại MCN-02 trong đợt ảnh hưởng bão SARIKA.

Hình 3.10 Tương quan mực nước dâng và độ cao sóng thời đoạn ảnh hưởng bão số 7

Bảng 3.3 Bảng thống kê giá trị các yếu tố ảnh hưởng đến biến động bãi biển và phạm vi ảnh hưởng trong bão SARIKA tại MCN-02

Cao trình bị tác động (m)

Từ ngày Đến ngày Phần bãi Vách bãi 12/10 14/10 1,69 25,82 33,75 0 – 85,95 0 +0.70 +3.50 Xói chân bãi cao làm sạt vách mái 15/10 6h30’

17/10 2,57 28,77 +1.25 +3.50 Chân bãi dịch vào trong bờ 3m 7h,

18/10 4,58 30,44 +1.80 +4.00 Vách mái bị sạt, vách dốc đứng

Qua kết quả phân tích biến động địa hình mặt cắt ngang MCN-02 tại bãi Tân Mỹ từng thời điểm bão đổ bộ (bảng 3.3) cho thấy rõ mức độ, vị trí ảnh hưởng và cao trình bị tác động.Mặcdùđộlớncủasóngnướcsâunhỏhơn2m,nướcdânglớnhơn20cmthìphạm vi bãi tại cao tại cao trình +0,7m đã bị xói lở, phạm vi và mức độ xói lở càng nghiêm trọng hơn khi độ lớn của sóng, nước dâng càng cao.Tuynhiên ngoài yếu tố độ lớn của sóngvànướcdângthìhướngsóng,thờigianduytrìbãotácđộngcũngđóngvaitròquan trọng ảnh hưởng đến phạm vi, mức độ xói lở vùng bãi cao, chân đụn cát venbờ. c Giai đoạn từ 26/10/2016 đến 28/12/2016:trong giai đoạn này, tình trạng biến động bãi biển vẫn tiếp diễn nhưng không nghiêm trọng bằng giai đoạn trước Biến động bãi biển trong giai đoạn này chủ yếu do tác động của các yếu tố sóng, nước dâng…trong cácđợtgiómùaĐôngBắctácđộng.Quasosánhkếtquảđođạcmặtcắtngangđịahình vàođầuvàcuốigiaiđoạnchothấyphạmvibiếnđộngcáchmépbờkhoảng200m(hình 3.11), vùng bị xói lở nghiêm trọng nhất là vùng bãicao. d Giaiđoạntừ28/12/2016đến23/3/2017:tronggiaiđoạnnày,tìnhtrạngbiếnđộngbãi biển vẫn tiếp diễn do ảnh hưởng của các đợt gió mùa Đông Bắc và đợt bão vào ngày 26/3/2017 Phạm vi biến động cách mép bờ khoảng 200m (hình 3.11), vùng bị xói lở nghiêm trọng nhất là vùng bãi cao, chân đụn cát venbờ.

Hình 3.11 Diễn biến mặt cắt ngang địa hình bãi biển các giai đoạn.

Biến động bãi biển khu vực nghiên cứu chỉ diễn ra khi có bão hoặc gió mùa Đông Bắc xuấthiện,tuynhiênkhôngphảiđợtbãohaygiómùaĐôngBắcnàocùnggâyxóilởđến bờ bãi khu vực biển Cửa Đại, Hội An, mức độ xói lở còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố của bão, gió mùa Đông Bắc tác động đến vùng bờ Qua số liệu đo đạc, phân tích ở trên nếu xét về phạm vi,mức độ ảnh hưởng đến vùng ven bờ biển Cửa Đại, Hội An thì ảnh hưởng của bão nghiêm trọng hơn so với ảnh hưởng của gió mùa ĐôngBắc.

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp kết quả phân tích biến động bãi biển các giai đoạn

Giai đoạn Sự kiện xảy ra, tính chất bão hay gió mùa

Diễn biễn bờ bãi, mức độ ảnh hưởng

Từ ngày Đến ngày (m) (cm)

Bồi tụ nhẹ 17/8/2016 12/9/2016 Ảnh hưởng bãongày1 2 / 9 / 2 0

2,70 38,90 ENE Xói lở mép bãi, bãi cao

4,98 45,04 NE Xói lở mép bãi, bãi cao, chân đụn cát Ảnh hưởng gió mùa ĐB 02/11/2016

4,0 37,53 NE Xói lở mép bãi, bãi cao, chân đụn cát Ảnh hưởng gió mùa ĐB 30/11/2016

3,63 21,30 NE Xói lở mép bãi, bãi cao Ảnh hưởng gió mùa ĐB 15/12/2016

3,77 29,43 NE Xói lở mép bãi, bãi cao Ảnh hưởng gió mùa ĐB 27/12/2016

3,79 23,67 NE Xói lở mép bãi, bãi cao 01/1/2017 30/3/2017 Ảnh hưởng

3,44 38,84 ENE Xói lở mép bãi, bãi cao

Bờ biển giữa KS Palm Garden và KS

Agribank sau đợt bão tháng 9,10,11,12/2016.

Bờ biển giữa KS Agribank sau đợt bão tháng 9,10,11,12/2016.

Hình 3.12 Hình ảnh xói lở khu vực biển từ KS Palm Garden đến KS Agribank.

3.2.2 Khái quát một số quy luật biến động mặt cắt ngang bãi biển Cửa Đại, HộiAn

Qua kết quả phân tích ở trên bước đầu có thể khái quát một số quy luật về biến động MCN bãi biển do tác động của các yếu tố sóng, nước dâng, như sau:

(1) Biến động bãi biển khu vực nghiên cứu có tính chất mùa khá rõ rệt Trong thờikỳmùa gió Đông Bắc, hiện tượng xói lở chiếm ưu thế hơn bồi tụ và diễn ra liên tục với cường độ lớn Thời kỳ gió mùa gió Tây Nam hiện tượng xói lở chỉ xảy ra trong điều kiện thời tiết bất thường khi có bão hay áp thấp nhiệtđới.

(2) Phạmvi,mứcđộxóilởbãibiểndoảnhhưởngcủabãonghiêmtrọnghơnsovớiảnh hưởng của gió mùa ĐôngBắc.

(3) Với độ cao sóng nước sâu có giá trị H s =1,69m, HND%,82cm hướng sóng từ 200-

(4) Phạm vi biến động bãi biển trong bão, gió mùa Đông Bắc nằm cách mép đường bờ ra khơi khoảng 200m, vùng biến động xói/bồi mạnh nhất cách mép bờ khoảng 70 m. Trongbãovậnchuyểnbùncáttheophươngnganglàchínhvàkhốilượngbùncátxóilở được bồi tụ phía ngoài khơi ngay phía sau phạm vixói.

(5) Tương quan giữa hướng sóng và điều kiện khí tượng trong khu vực cho thấy nếu xuất hiện bão vào thời điểm giữa tháng 9, tháng 10, sóng thường có hướng NNE -ENE

(20 0 – 70 0 ) lúc này bờ và bãi biển bị xói lở nghiêm trọng nhất Còn nếu xuất hiện bão vào thời điểm từ tháng 1 đến cuối tháng 3 sóng thường có hướng ENE đến ESE, bờ bãi biển khu vực nghiên cứu cũng bị xói lở nhưng ít nghiêm trọng hơn do ảnh hưởng của đảo Cù Lao Chàm phía ngoàikhơi.

Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển bằng môhìnhtoán

3.3.1 Trường hợp tính toán và vị trí các mặt cắt tínhtoán

Theo bảng 2.3 tốc độ gió lớn nhất của các cơn bão phía ngoài Biển Đông có ảnhhưởng trựctiếphoặcgiántiếpđếnkhuvựcnghiêncứuđạtđếncấp13(cơnbãoDoksuri,2017), nhỏ nhất cấp 9 (cơn bão Rai, 2016).Tuynhiên, trong thực tế và qua kết quả các nghiên cứu[1], [3],khibãodichuyểnvàovùngvenbờkhuvựcnghiêncứutốcđộgiólớnnhất các cơn bão đều khoảng cấp 10 Để làm rõ quy luật biến động bãi biển vùng ven bờ do ảnh hưởng của các yếu tố thủy động lực trong bão gây ra và từ đó có giải pháp ứngphó đối với những cơn bão có cấp gió bão lớn hơn quá khứ mà tương lai có thể xuất hiện trong khu vực nghiên cứu, luận án đưa ra 04 trường hợp tính toán với các cấp gió bão ứngvớicáctầnsuấtbãokhácnhauđểmôphỏng.Mặtkhác,kếtquảphântíchtrongmục

3.2 cho thấy, bờ và bãi biển Cửa Đại, Hội An bị xói lở nghiêm trọng nhất khi hướng sóngtácđộngđếnvùngvenbờlàhướngĐôngBắc,dođótrongnghiêncứucủaluậnán sửdụnghướngsónggâybấtlợinhấtchobờvàbãibiểnCửaĐạilàhướngĐôngBắcđể tính toán. Các trường hợp tính toán được thống kê ở bảng3.5

Bảng 3.5 Bảng thống kê các tham số sóng vùng nước sâu theo tần suất ứng với các trường hợp tính toán [57]

TT Trường hợp tính toán

Chu kỳ lặp [năm] Tần suất

3.3.1.2 Vị trí các mặt cắt ngang tínhtoán

BãibiểnCửaĐại,HộiAncócácyếutốđịahình,địamạo,hìnhtháibờbiểnkhôngđồng nhất, ngoài khơi có đảo Cù Lao Chàm che chắn nên khi tính toán không xem xét đến cácvấnđềnàysẽảnhhưởnglớnđếnđộchínhxáccủakếtquảtínhtoán.Dođó,luậnán lựa chọn 04 vị trí mặt cắt ngang tính toán (xem hình 3.13) đại diện cho đặc điểm riêng biệt từng khu vực ven bờ của khu vực nghiêncứu.

Mặt cắt tính toán CD01:vị trí tại khu vực kè mái nghiêng (giữa KS Fusion Alya đến

KS Sunrise), nằm gần cửa sông Cửa Đại, chính diện phía ngoài khơi có đảo Cù Lao Chàm che chắn Khu vực này cũng đã xây dựng công trình kè mái nghiêng bảo vệ bờ.

Mặt cắt tính toán CD02:vị trí tại bãi tắm chính biển Cửa Đại Đây là là bãi biển đã bố trí các công trình bảo vệ trực tiếp và gián tiếp vùng bờ, phía ngoài khơi có đảo Cù Lao Chàm che chắn.

MặtcắttínhtoánCD03:vịtrítạibãibiểnthuộcKSAgribank.Đâylàbãibiểntựnhiên, chưacócôngtrìnhbảovệbờ,vùngbãicaovàchânđụncátđangbịxóilởnghiêmtrọng

Mặt cắt tính toán CD04:vị trí tại bãi biển An Bàng Đây là bãi biển tự nhiên nằm xa cửa sông Cửa Đại, chưa có công trình bảo vệ bờ, vùng bãi cao và chân đụn cát ổnđịnh.

. Hình 3.13 Vị trí điểm tính toán vùng ven bờ biển phía Bắc Cửa Đại, Hội An.

Vị trí, tọa độ, độ sâu nước các điểm tại biên của mặt cắt tính toán được thống kê trong bảng 3.6.

Bảng 3.6 Vị trí, tọa độ, độ sâu nước các điểm tính toán tại biên

Tọa độ Y Độ sâu nước (m)

1 CD01 221643 1760720 -19.53 Khu vực biển Kè mái nghiêng

2 CD02 219986 1761870 -19.21 Khu vực bãi chính Cửa Đại

3 CD03 218793 1762716 -18.57 Khu vực biển KS Agribank

4 CD04 217128 1763875 -18.57 Khu vực biển An Bàng

3.3.2 Kếtquả mô phỏng nước dâng do sóng trong bão ven biển Cửa Đại, HộiAn 3.3.2.1 Kết quả tính toán lan truyềnsóng

SửdụngmôhìnhSWANđãđượchiệuchỉnh,kiểmđịnhtrongchương2đểtínhtoánlan truyền sóng từ vùng nước sâu vào vùng ven bờ Phân bố trường sóng theo các trường hợp ứng với các tần suất bão khác nhau được thể hiện trong hình3.14. a) Phân bố trường sóng theo tần suất P= 10% b) Phân bố trường sóng theo tần suất P= 5% c) Phân bố trường sóng theo tần suất P= 2% d) Phân bố trường sóng theo tần suất P= 1% Hình 3.14 Phân bố trường sóng theo tần suất bão khu vực biển Cửa Đại, Hội An.

Từ kết quả phân bố trường sóng (hình 3.14) theo các trường hợp ứng với các tần suất bão khác nhau tiến hành trích xuất, thống kê giá trị các tham số sóng theo các trường hợp tính toán tại biên dọc theo vùng ven biển Cửa Đại, Hội An.

Kếtquảtríchxuấtgiátrịcácthamsốsóngtạibiêncủamặtcắttínhtoán(vịtrícácđiểm tại biên mặt cắt tính toán thống kê ở bảng 3.6) theo các trường hợp tính toán thống kê trong bảng 3.7.

Bảng 3.7 Giá trị tham số sóng các điểm tính toán tại biên

MC tính toán Tham số

Trường hợp tính toán TH1

Hình 3.15 Biểu đồ so sánh chiều cao sóng các điểm tại biên các trường hợp.

Từbiểuđồsosánhchiềucaosóng(hình3.15)cácvịtrítạibiêntínhtoánchocáctrường hợp tính toán chothấy:

 Chiều cao sóng tính toán tại biên của các mặt cắt tính toán CD01, CD02 có giá trị chênh lệch khá lớn so với mặt cắt tính toán CD03,CD04.

 ChiềucaosóngtínhtoántạibiêncóxuthếtăngdầntừphíaNam(MCCD01)lênphía Bắc (MC CD04) khu vực nghiêncứu.

 Giá trị chiều cao sóng tính toán tại biên lớn nhất thuộc mặt cắt tính toán CD04, nhỏ nhất tại mặt cắt tính toán CD01 Điều này chứng tỏ đảo Cù Lao Chàm có ảnh hưởng nhất định đến chiều cao sóng vùng ven biển từ mặt cắt tính toán CD02 thuộc bãi tắm chính Cửa Đại xuống giáp cửa sông Cửa Đại Ngoài ảnh hưởng của đảo Cù Lao Chàm thìcáccồncátngầmbênngoàikhơicũngcóảnhhưởnglàmgiảmchiềucaosóngtạicác điểm CD01 vàCD02.

3.3.2.2 Kết quả mô phỏng, trích xuất phân bố độ cao sóng các trường hợp tínhtoán

SửdụngmôhìnhXBEACHđãđượchiệuchỉnh,kiểmđịnhtrongchương2đểmôphỏng phânbốđộcaosóngchotoànkhuvựcvenbiểnphíaBắcbiểnCửaĐại,HộiAntheocác trường hợp tính toán Kết quả mô phỏng phân bố độ cao sóng khu vực ven biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An cho các trường hợp tính toán được thể hiện trong hình3.16. a) TH 1 (P%)

Hình 3.16 Mô phỏng phân bố độ cao do sóng các trường hợp tính toán.

Từ kết quả mô phỏng phân bố độ cao sóng (hình 3.16), tiến hành trích xuất giá trị độ caosóngtheomặtcắtngangtạicácvịtrímặtcắttínhtoándọctheokhuvựcvenbờphía Bắc biển Cửa Đại Trong luận án, tác giả trích xuất phân bố độ cao sóng theo mặt cắt ngang ra phía ngoài khơi là300m.

Kết quả giá trị độ cao sóng phân bố theo mặt cắt ngang tại các vị trí của mặt cắt tính toán theo trường hợp được trình bày trong hình 3.17.

120m a) Phân bố độ cao sóng theo MC CD01.

141m b) Phân bố độ cao sóng theo MC CD02.

160m c) Phân bố độ cao sóng theo MC CD03 d) Phân bố độ cao sóng theo MC CD04.

Hình 3.17 Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt ngang các trường hợp tính toán. Kết quả mô phỏng phân bố độ cao sóng ở trên hình 3.16 cho thấy: tại khu vực ven biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An phân bố độ cao sóng có khác biệt rõ rệt dọc theo vùng ven bờ, có thể ra chia làm 3 khu vực khác biệt như sau (xem hình 3.16).

 Khuvực1:làkhuvựctrướccửasôngCửaĐại.Tạikhuvựcnàyphânbốđộcaosóng có khác biệt lớn với các khu vực khác, phân bố độ cao sóng có độ lớn từ 1m đến 3,5m trải rộng hơn(khoảng 1200m) ra phía biển so với khu vực 2, khu vực 3, mức độsuygiảmchiềucaosóngnhanhtạivùngbiểntrướccửasôngdoảnhhưởngcủacồncátngầm ở phíangoài.

 Khu vực 2: là khu vực từ mũi bờ biển phía Bắc giáp cửa sông Cửa Đại đến bãi tắm

KS Agribank, tại khu vực này dải phân bố độ cao sóng có khác biệt rõ rệt tại các vị trí dọc theo bờ biển (xem hình3.16).

Kết luậnChương3

Để đánh giá được ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu, trong chương 3 đã sử dụng số liệu đo đạc qua các thời kỳ mùa gió Tây Nam, mùa gió Đông Bắc và sử dụng mô hình XBEACH được hiệu chỉnh kiểm định trong chương 2, nghiên cứu làm rõ được các vấn đề sau:

1 Đã làm sáng tỏ được một số quy luật về biến động bãi biển của khu vực nghiêncứu

Với bộ số liệu đo đạc đồng bộ về mực nước, MCN địa hình qua thờikỳmùa gióTâyNam,mùagióĐôngBắcnăm2016,đãphântíchvàbướcđầuđưaramộtsốquyluậtvề biến động bãi biển của khu vực nghiên cứu: Vào thời kỳ mùa gió Tây Nam bãi biển có hiệntượngbồitụnhẹ(trungbìnhkhoảng0,15m),hiệntượngxóilởchỉxảyratrongđiều kiện thời tiết bất thường khi có bão (8/2016) hay áp thấp nhiệt đới Trong thờikỳmùa gióĐôngBắc,biếnđộngbãibiểndoảnhhưởngcủabãonghiêmtrọnghơnsovớigió mùa Đông Bắc; Xói lở bãi biển nghiêm trọng nhất thườngxảyra vào tháng 9, tháng 10 vàtháng11;Phạmvibiếnđộngbãibiểnnằmcáchmépđườngbờrakhơikhoảng200m, khuvựcbiếnđộngmạnhnhấtkhuvựcvenbờ(cáchmépbờkhoảng70m);Độlớnnước dâng trong bão, gió mùa Đông Bắc và hướng sóng (sóng có hướng 20 0 – 70 0 ) có ảnh hưởng lớn đến xói lở bãi biển; Trong bão vận chuyển bùn cát theo phương ngang là chính và bùn cát xói lở được bồi tụ phía ngoài khơi ngay phía sau phạm vixói.

2 Đã mô phỏng được độ lớn NDDS vùng ven bờ phía bắc biển Cửa Đại HộiAn ĐộlớnNDDSvùngvenbờcógiátrịchênhlệchkhálớntheotừngkhuvựcvàcóxuthế giảm dần từ phía Bắc xuống phía Nam khu vực nghiên cứu, tại vị trí có giá trị NDDS sát bờ lớn nhất thuộc bãi biển An Bàng (MC CD04), nhỏ nhất khu vực giáp cửa sông Cửa Đại (MC CD01) Điều này chứng tỏ đảo Cù Lao Chàm phía ngoài khơi có ảnh hưởng nhất định đến độ lớn của sóng cũng như NDDS tại khu vực nghiêncứu.

TừkếtquảmôphỏngvềđộlớnNDDStacóthểtríchxuấtđượcgiátrịNDDSbấtkỳtại vịtrínàotrongkhuvựcphíabắcbiểnCửaĐại,HộiAn.Đâylàcơsởsốliệuquantrọng cóthểápdụngtrongtínhtoánthiếtkế,nângcấptusửacáccôngtrìnhbảovệbờtạikhu vực nghiêncứu.

3 Đã làm rõ ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiêncứu

- ẢnhhưởngcủaNDDSđếnbiếnđộngbãibiểnkhôngnhữngkhuvựcbãidướimàphạm vi đã ảnh hưởng đến các bãi cao, chân các đụn cát ven bờ và mức độ xói lở đẩy lui bãi vào phía trong đường bờ lớn gấp hơn 2 lần khi không xét thành phầnNDDS.

- Ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển đều nghiêm trọng vào các thời kỳ triều cao hay triều trung bình khi bão đổ bộ, nghiêm trọng hơn vẫn là trường hợp bão đổ bộ vào thời kỳ triều cao (xói lở bãi biển khi bão đổ bộ và thờikỳtriều cao gấp 3-4 lần so với thờikỳtriều trungbình).

- Biến động bãi biển các khu vực ven bờ của khu vực nghiên có khác biệt lớn: đối với khuvựcbãibiểntựnhiênchưacócôngtrìnhbảovệbờ(vịtrítạiMCCD03,MCCD04), NDDS tác động gây xói lở nghiêm trọng khu vực bãi cao, chân đụn cát làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào trong đất liền; Đối với khu vực đã có công trình bảo vệ bờ (vị trí tạiMCCD01,MCCD02)thìNDDSsẽtácđộnggâyxóilởbãitrướcvàgâyxóisâu phía trước chân công trình biển đã có công trình bảo vệ bờ, chiều sâu xói lớn nhất do NDDS tác động -1,83m (khu vực MC CD01).

- Phạm vi biến động bãi biển nằm cách mép đường bờ ra khơi khoảng 200m, khu vực biến động mạnh nhất thuộc khu vực khu vực sát bờ, phạm vi khu vực bãi biển phía sau 200mrangoàikhơiổnđịnhkhôngcóbiếnđộngnhiều.Đâylàcơsởquantrọngđểxem xét bố trí vị trí công trình phá sóng ngoàikhơi.

10hàngnăm,biếnđộngbãibiểntrongcácđợtbãonghiêmtrọnghơnsocácđợtgiómùa Đông Bắc tác động và yếu tố ngoại sinh, đặc biệt yếu tố NDDS là tác nhân quan trọng gây ra xói lở nghiêm trọng các khu vức thềm bãi cao, chân đụn cát làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào đất liền.

Do vậy, để bảo vệ vùng bờ bãi cũng như bảo vệ tài sản, tính mạng người dân trong vùng bờ khu vực nghiên cứu cần có giải pháp công trình giảm sóng tác động đến vùng ven bờ Trong chương 4, luận án đề xuất các giải pháp công trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, HộiAn.

CHƯƠNG4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘIAN

Giớithiệuchung

4.1.1 Vị trí địa lý, địa hình và địa mạo khu vực nghiêncứu

KhuvựcbiểnCửaĐạinằmvềphíaĐôngcủathànhphốHộiAn,tỉnhQuảngNam.Phạm vi bờ biển Cửa Đại, Hội An có chiều dài 7,6 km nằm thuộc 2 phường là phường Cẩm AnvàphườngCửaĐại.PhầnbờbiểnnằmthuộcphườngCẩmAndài4,23km,phầnbờ biển thuộc phường Cửa Đại dài 3,37 km Phía đối diện với bờ biển Hội An là đảo Cù Lao Chàm cách bờ biển Hội An 18km.

Hình 4.1 Phạm vi khu vực nghiên cứu [3]. Địahìnhkhuvựcnghiêncứucócaođộthềmbờbiểntrongphạmvisóngtrườnđếnmép bờbịsạtlởtừ+1,54mđến+2,25m.độdốcthềmbãitừmépbờbịsạtlởđếnchânthềm bờtrungbình7%.Từsátmépbờbịxóivàsạtlởtrởvàolàcáckhudâncưthuộcphường

CửaĐạivàcáckhudunghỉmát,caođộtrungbìnhtừ+2,98mđến+3,29m.Venbờbiển từ khu vực bãi chính biển Cửa Đại về giáp bãi biển An Bàng là những đụn cát cao, cao độ đỉnh các đụn cát trung bình từ +5,30m đến8,35m. Địa mạo ở phía bắc Cửa Đại thuộc dạng bề mặt hỗn hợp, nhiều nguồn phát sinh bồi tụ, các bãi cát ngầm với phù sa nguồn gốc biển được hình thành, phân bố tại vùng sóng đổ ở cửa sông Cát tại bờ biển thường có thành phần cấp hạt trung bình đến thô.

Thủy triều vùng ven biển Quảng Nam thuộc chế độ bán nhật triều chiếm ưu thế, trung bình mỗi tháng có 10 ngày nhật triều Triều ở vùng biển Quảng Nam thuộc loại triều yếu, biên độ triều trung bình khoảng 0,8m đến 1,2m, lớn nhất đạt trên 1,5m.

Hình thái địa hình bãi biển Cửa Đại, Hội An biến đổi mạnh mẽ theo mùa và đặc biệt là khi gặp thời tiết cực đoan có bão, gió mùa Đông Bắc gây sóng lớn.

4.1.2 Hiện trạng bãi biển Cửa Đại, HộiAn

4.1.2.1 Diễn biến bãi biển Cửa Đại, HộiAn

(1) Bãi biển biến động mạnh theomùa

Bắchiệntượngxóilởdiễnraliêntụcvớicườngđộlớnvàxuhướngxóilởđanglandần lên phía Bắc, thờikỳgió mùa gió Tây Nam bãi biển bồi tụ nhẹ và hiện tượng xói lở chỉ xảy ra trong điều kiện thời tiết bất thường khi có bão hay gió mùa (hình4.2).

Bảng 4 1 Kết quả đánh giá biến động bờ biển khu vực phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An thời kỳ 1965–2014 [1] Đoạn bờ

Tỷ lệ bồi/xói Độ dài (m) Diện tích (ha) Tốc độ TB

Bắc-Cửa Đại 499,6 26,11 18,75 6,559 107,6 6,25 1:4 a) Bãi tắm chính Cửa Đại thời kỳ gió mùa ĐB b) Bãi tắm chính Cửa Đại thời kỳ gió mùa TN Hình 4.2 Bãi biển Cửa Đại, Hội An biến động theo mùa.

(2) Bãi biển tự nhiên bị xói lở mạnh sau khi xây dựng công trình bảo vệbờ

Các công trình bảo vệ bờ trực tiếp của các khách sạn và của nhà nước đầu tư xây dựng tuy bảo vệ được bờ tương đối ổn định nhưng làm biến mất hoàn toàn các bãi tắm phía ngoài công trình Mặt khác, công trình giảm sóng xa bờ, kè mỏ hàn sau khi được xây dựng sẽ có tương tác với bãi biển và các quá trình động lực ven bờ, các công trình này sẽ ảnh hưởng nhất định tới quá trình vận chuyển bùn cát dọc bờ và làm thay đổi phân bố năng lượng trường sóng tới, chi phối diễn biến xói lở, bồi tụ lân cận khu vực xây dựng công trình.

Kè mỏ hàn khu vực KS Golden Sand Tường kè KS Palm graden

Hình 4.3 Biến đổi bãi biển khi có các công trình xây dựng ven bờ.

(3) Bờ biển bị xói lở mạnh trong bão mặc dù đã được xây dựng công trình bảovệ

Giải pháp đối với tuyến kè mái nghiêng bằng các túi vải địa kỹ thuật để bảo vệ bờchưa thực sự là giải pháp tốt cho bờ biển Cửa Đại, trong vòng hơn 2 năm kể từ khi thi công xong đưa vào sử dụng các túi này đã bị tác động của sóng trong các đợt bão, gió mùa ĐôngBắcpháhủyhoàntoàn,làmảnhhưởngđếnmôitrườngsinhthái.TườngkèBTCT của KS Fusion Alya bị sóng lớn phá hủy dẫn đến dãy nhà phía sát biển bị đổ vỡ[3].

Với giải pháp công trình giảm sóng ngoài khơi bằng hệ thống geotubes không có tác dụnggiảmsóng,sónglớnvẫntrànquađỉnhbờhệthốnggeotubessátbờlàmmấtlượng cát lớn phía trong và cũng gây xói lở phía trong của tườngkè. a) Sóng lớn trong bão tràn qua đỉnh kè tại bãi chính biển Cửa Đại b) Sóng lớn trong bão phá hủy tường kè và cơ sở hạ tầng KS Fusion Alya Hình 4 4 Công trình bảo vệ bờ không phát huy hiệu quả trong bão.

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do các công trình không được thiết kế đểchống bão; Cao trình đỉnh công trình thấp do vậy công trình không chống được sóng bão nên khi có tổ hợp nước dâng do bão, sóng và triều cường xảy ra, sóng tràn mặt đỉnh công trình bảo vệ trực tiếp bờ gây ảnh hưởng đến cơ sở hạ tầng phía trong vùngbờ.

4.1.2.2 Hiện trạng các công trình đã xây dựng tại bãi biển Cửa Đại, Hội An

Với chiều dài 7,6 km, bãi biển Cửa Đại, Hội An đã được địa phương cũng như chủ các khu nghỉ dưỡng, khu du lịch ven biển sử dụng đa dạng giải pháp, hình thức, kết cấu để phòngchốngxóilởbờbiểntrongphạmvicủamình.Cácgiảiphápcôngtrìnhbảovệbờ biển Cửa Đại, Hội An baogồm:

(1) Giải pháp "cứng" bảo vệ bờ biển CửaĐại

Các giải pháp “cứng” phòng chống xói lở đã thực hiện khu vực biển Cửa Đại, Hội An hiện nay được chia thành 2 dạng cơ bản là:

+Kètườngđứng:côngtrìnhloạinàycócấutạodạngtườngvớichứcnăngchắngiữđất phía sau hoặc là bảo vệ vùng đất phía sau khỏi bị tác động của sóng lớn Tường có kết cấu đá xây, rọ đá, tường bê tông, tường hỗn hợp bê tông và đá xây, tường bằng cọc bê tông ốngbuy.

Kè tường đứng được áp dụng xây dựng trong khu vực bảo vệ bờ biển của khu nghỉ dưỡng thuộc các khách sạn: KS Vinpearl, KS Fusionn, KS Sunrise, KS Victorya.

+ Kè mái nghiêng:kè mái nghiêng được xây dựng nhằm chống xói mòn và bảo vệ bờ dướitácđộngcủasóngvàdòngchảy.Kècókếtcấuchủyếulàcáccấukiệnbêtôngđúc sẵn được lắp đặt trên máidốc.

Kè mái nghiêng chủ yếu được xây dựng ở các bãi biển công cộng có quỹ đất dồi dào.

(2) Các giải pháp "mềm" khu vực biển CửaĐại

Các giải pháp kè mềm phòng chống xói lở đã thực hiện khu vực biển Cửa Đại, Hội An hiện nay được chia thành 3 dạng cơ bản là:

+Kèmềmgiữbãi:côngtrìnhnàycócấukiệngồmnhiềutúivảiđịakỹthuật(túigeobags hoặc geotubes), bên trong được bơm đầy cát hoặc đất, có hiệu quả và kinh tế trongviệc đặt những túi lớn giống nhau, phục vụ cho chức năng chống xói mòn và bảo vệ bờ và khu đất phía sau kè Kè mềm giữ bãi được bố trí xây dựng tại khu vực bờ biển KS Victoria đến KSPalmGarden.

+Mỏhànmềm:cóchứcnănglàmgiảmsóngvàdòngchảydọcbờ,tạobồichobờbiển Mỏ hàn

“mềm” được cấu tạo bởi các ống vải địa kỹ thuật (geotubes) được bơm đầy cát lẫn nước biển bởi hệ thống bơm thủy lực Ống vải địa tổng hợp giữ lại cát còn nước được thấm qua lớp màng chảy ra ngoài Geotubes giữ lại một cách thường xuyên vật liệu dạng hạt, gây bồi tạo bãi cho khu vực bị xóilở.

Mục tiêu giải pháp công trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại,HộiAn

Với tình trạng xói lở nghiêm trọng bờ và bãi biển, để bảo vệ bờ cũng như bảo vệ công trình, hạ tầngkỹthuật bên trong thì địa phương cũng như chủ các nhà hàng, khu nghỉ dưỡngđãápdụngđadạngcácgiảiphápcôngtrìnhđểbảovệbờvàbãibiển.Tuynhiên, qua thời gian sử dụng các công trình vẫn bộc lộ rõ các tồn tại, như: giữ được bờ nhưng làm biến mất hoàn toàn các bãi tắm, trong bão công trình vẫn bị phá hủy hoặc sóngbão trànquađỉnhcôngtrìnhbảovệbờgâyảnhhưởnglớnđếncơsởhạtầngphíatrong.

Nguyên nhân dẫn đến tình trạng trên là do các công trình không được thiết kế đểchống bão, cao trình đỉnh các công trình thiết kế cũng chưa phù hợp với điều kiện thủy động biển của khu vực nghiên cứu. Như kết quả nghiên cứu trong chương 3 cũng cho thấy, tại vị trí mặt cắt CD02 mặc dù đã xây dựng công trình đê phá sóng xa bờ nhưng tình trạngxóilởthềmbãiphíatrongcôngtrìnhvàgâyxóisâuthềmbãiphíatrướcchâncông trình bảo vệ trực tiếp bờ vẫn xảy ra, đặc biệt khi có tổ hợp nước dâng do bão, sóng và triều cường xảy ra thì tình trạng xói lở bãi biển càng nghiêm trọnghơn.

Từ những nội dung trên, để bảo vệ bờ và bãi biển ổn định trong điều kiện thời tiết cực đoancóbão,giómùaĐôngBắcgâysónglớnthìmụctiêugiảipháp côngtrìnhđượcđề xuất cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả giảm sóng lớn tác động đến bờbiển;

- Ngăn chặn xói lở chân công trình và bãi biển khu vực nghiêncứu;

- Công trình đảm bảo mỹ quan của bờ biển phục vụ dulịch.

Các căn cứ nghiên cứu đề xuất phương án bố trí công trình bảo vệbãibiển

(1) Theo kết quả nghiên cứu biến động bãi biển từ số liệu thực đo và mô hình toán ở chương 3 luận án: biến động bãi phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An có tính chất mùa khá rõ rệt, thờikỳgió mùa gió Tây Nam hiện tượng xói lở chỉ xảy ra trong điều kiện thời tiết bất thường khi có bão, thời kỳ mùa gió Đông Bắc tình trạng xói lở diễn ra liên tục với cường độ lớn, đặc biệt khi có tổ hợp nước dâng do bão, sóng và triều cường xảy ra thì tình trạng xói lở bờ và bãi biển càng nghiêm trọng hơn, phạm vi xói/bồi do các yếu tố động lực biển trong bão gây ra nằm cách mép bờ khoảng 200m Qua kết quả nghiên cứu ở chương 3 cũng cho thấy, các công trình được xây dựng tại các khu vực biển Cửa Đại, Hội An (vị trí MC CD01, MC CD02) tuy đã bảo vệ ổn định vùng bờ nhưng tình trạng xói sâu thềm bãi phía trước chân công trình trong bão vẫn nghiêm trọng và hầu như các bãi tắm tại các khu vực bố trí công trình không tồntại.

Từnhữngvấnđềtrên,đểthỏamãncácmụctiêuđãnêutrongmục4.2trongnghiêncứu của luận án tác giả đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển khu vực nghiên cứu là công trình đê ngầm giảm sóng từxa.

Công trình đê ngầm giảm sóng từ xa là một biện pháp vừa đảm bảo mỹ quan lại vừa có hiệu quả giảm sóng rất tốt Tuy nhiên dạng công trình này cũng tác động tới quá trình vận chuyển bùn cát và diễn biến đường bờ Đê ngầm có thể xây dựng theo cấu trúcđơn hoặc phân đoạn Giải pháp đê ngầm có cấu trúc đơn được sử dụng để bảo vệ một đoạn đường bờ nhỏ, giải pháp đê phân đoạn được áp dụng để bảo vệ một dải đường bờ rộng lớnhơn.Theochiềudàicủađoạnđườngbờcầnbảovệcủakhuvựcnghiêncứu,luậnán lựa chọn đê ngầm giảm sóng theo hình thức phânđoạn.

(2) TCVN 9901:2014 Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển [57] để lựa chọn cấp công trình, tần suất thiết kế công trình Theo phụ lục A, cấp công trình khu vực nghiêncứuthuộccấpIII,tầnsuấtthiếtkếP=2%,giátrịmựcnướcthiếtkếlà134,4cm.

(3) CăncứtheoTCVN12261:2018CôngtrìnhThủylợi-Kếtcấubảovệbờbiển-Yêu cầuthiếtkếhệthốngcôngtrìnhgiữcátgiảmsóng[61]đểsơbộ lựachọnkíchthướcvà khoảng cách bố trí các côngtrình.

(4) Ngoài các các căn cứ trình bày trên, hiện trạng xói lở và các giải pháp công trình đã được thiết kế, thi công [58], [59], [60] tại khu vực nghiên cứu cũng là một cơ sở quan trọng để phân tích lựa chọn giải pháp công trình hợp lý bảo vệ bãibiển.

Phương án bố trí công trình đê ngầm giảm sóngtừ xa

4.4.1 Phương án chung bố trí mặt bằng côngtrình

Bố trí một hệ thống đê ngầm giảm sóng từ xa theo hình thức đê phân đoạn, hướng tim của các đê ngầm được bố trí song song với đường bờ nhằm giảm thiểu ảnh hướng của sóng hướng Đông Bắc tác động vào vùng bờ và giữ lượng bùn cát do sóng Tây Nam vận chuyển vào bờ để tạo ra các khối bồi tụ dạng tombolo ở gần bờ.

Ngoàicácđoạnđêngầmgiảmsóngtừxa,bốtrí02mỏhànvuônggócvớibờbiểntạivị trí giáp ranh giữa vùng biển An Bàng và vùng biển Hà My thuộc thị xã Điện Bàn để ngănchặnảnhhưởngcôngtrìnhđêngầmđếnkhuvựcbãilâncậnvàngăndòngbùncát dodòngvenbờtrongthờikỳgiómùaĐôngBắcđẩyvềphíaBắc.Bốtrí01mỏhànphía giáp sông Cửa Đại để tái tạo, khôi phục lại đường bờ và bãi biển tại khu vựcnày.

Hình 4.6 Mặt bằng bố trí tổng thể công trình khu vực biển Cửa Đại Hội An.

4.4.2 Cácphương án bố trí công trình

4.4.2.1 Lựa chọn kích thước và khoảng cách bố trí các côngtrình

CăncứtheoTCVN12261:2018CôngtrìnhThủylợi-Kếtcấubảovệbờbiển-Yêucầu thiếtkếhệthốngcôngtrìnhgiữcátgiảmsóng[61]sơbộlựachọnkíchthướcvàkhoảng cách bố trí các công trình nhưsau:

Khoảngcáchgiữacáccôngtrình(tínhtừmépngoàicùngcủahaiđầucôngtrìnhkếtiếp nhau)nênlấytrongphạmvitừchiềudàisóngthiếtkếđến80%chiềudàicủamộtcôngtrình giảm sóng: Ls≤ G ≤ 0,8 xLd

Trong đó: G là khoảng cách giữa các công trình, m;

Lslà chiều dài bước sóng thiết kế, m (Ls0m);

Ldlà chiều dài của một công trình, m.

Qua tính toán sơ bộ, lựa chọn được chiều dài của một công trình đê ngầm Ld= 200 m,khoảng cách giữa các công trình đê ngầm G = 120 m, bề rộng đỉnh công trình B=5m, mái dốc đê ngầm m = 5.

Như vậy, với chiều dài đường bờ biển khu vực nghiên cứu và kích thước, khoảng cách công trình như đã sơ bộ lựa chọn, trên mặt bằng ta bố trí được 22 đoạn đê ngầm giảm sóng từ xa (xem hình 4.6).

Từ kết quả nghiên cứu trong chương 3, đã cho thấy phạm vi khu vực biến động mạnh của bãi biển trong bão cách mép bờ ra khơi khoảng 200m Do vậy, để đảm bảo ngăn chặn xói lở đến vùng ven bờ cũng như tạo ra bãi tắm có chiều rộng phù hợp, trong luận án lựa chọn khoảng cách bố trí các công trình đê ngầm cách mép bờ ra khơi khoảng X%0m.

Sơbộlựachọnkíchthước02mỏhànphíaBắctạivùngbiểnAnBàngdài100mvà50m, khoảng cách giữa các mỏ hàn 100m, mỏ hàn phía giáp cửa sông Cửa Đại dài270m.

Hình 4.7 Sơ họa bố trí công trình đê ngầm giảm sóng, kè mỏ hàn phía Nam, phía Bắc.

4.4.2.2 Các phương án bố trí côngtrình

Như mục tiêu đã đặt ra trong đề xuất các giải pháp công trình, ngoài hiệu quả ngăn cát, giảm sóng, hạn chế xói lở vùng ven bờ thì mục tiêu tạo cảnh quan môi trường để phục vụ du lịch cũng rất quan trọng Mặt khác, trong kết quả phân tích chương 3 cho thấy rõ các công trình đê ngầm bảo vệ gián tiếp vùng ven bờ bãi biển Cửa Đại không phát huy hiệu quả trong bão, khi bão xuất hiện thì toàn bộ khu vực bãi phía trong công trình vẫn bị xói lở và chân công trình bảo vệ trực tiếp bờ vẫn bị xói sâu.

Từ những vấn đề trên, ngoài phương án bố trí chung các công trình như đã trình bày mục 4.4.1, trong luận án tác giả chỉ tập trung xem xét và đề xuất các phương án bố trí công trình có cao trình đỉnh khác nhau để từ đó có phân tích đánh giá hiệu quả về giảm sóng và tình trạng xói lở vùng bờ khu vực nghiên cứu Các phương án đề xuất về cao trình đỉnh công trình đê ngầm và kè mỏ hàn như sau:

- Phương án 01: Cao trình đỉnh công trình đê ngầm và kè mỏ hàn chọn: - 0,20m.

- Phương án 02: Cao trình đỉnh công trình đê ngầm và kè mỏ hàn chọn: + 0,3m.

- Phương án 03: Cao trình đỉnh công trình đê ngầm và kè mỏ hàn chọn: + 0,8m.

- Phương án 04: Cao trình đỉnh công trình đê ngầm và kè mỏ hàn chọn: + 1,30m.

Đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trícôngtrình

Hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trí công trình được đánh giá bằng kết quả tính toán trên mô hình toán đã được hiệu chỉnh, kiểm định trong chương 2 trên cơ sở hiệu quả giảm sóng sau khi bố trí công trình và không gây xói lở bờ bãi biển, đặc biệt các khu vực bãi cao và chân các đụn cát ven bờ.

4.5.2 Độ cao sóng sau khi bố trí các phương án công trình bảovệ Đểđánhgiáhiệuquảgiảmsóngsaukhibốtrícôngtrình,tácgiảthiếtlập04vịtrí(xem hình 4.6) để trích xuất độ cao sóng của các phương án bố trí công trình Kết quả mô phỏng phân bố độ cao sóng được thể hiện trong hình4.8. a)Phân bố độ cao sóng sau khi bố trí công trình theo Phương án 1 c)Phân bố độ cao sóng sau khi bố trí công trình theo Phương án 3 b)Phân bố độ cao sóng sau khi bố trí công trình theo Phương án 2 d)Phân bố độ cao sóng sau khi bố trí công trình theo Phương án 4Hình 4.8 Phân bố độ cao sóng sau khi bố trí các phương án công trình bảo vệ.

Kết quả trích xuất độ cao sóng theo các phương án bố trí công trình được thể hiện trong hình 4.9 dưới đây. a) Độ cao sóng trước và sau khi bố trí công trình tại MC CD01 c) Độ cao sóng trước và sau khi bố trí công trình tại MC CD03 b) Độ cao sóng trước và sau khi bố trí công trình tại MC CD02 d) Độ cao sóng trước và sau khi bố trí công trình tại MC CD04

Hình 4.9 Độ cao sóng trước khi bố trí công trình và sau khi bố trí công trình tại các vị trí mặt cắt CD01, CD02, CD03 và CD04.

Từ kết quả ở trên cho thấy, độ cao sóng trước và sau khi bố trí công trình có khác biệt lớn, sau khi bố trí công trình độ cao sóng đã giảm rõ rệt So sánh độ cao sóng giữa các phương án cho thấy, phương án 4 đạt hiệu quả lớn nhất về giảm độ cao sóng.

4.5.3 Biến động bãi biển theo các phương án bố trí côngtrình

4.5.3.1 Kết quả tính toán bồi, xói trên mặtbằng

Kết quả trích xuất hình ảnh bồi, xói khu vực nghiên cứu theo 4 phương án cho thấy rõ sự khác biệt giữa phương án 4 và các phương án còn lại, phương án này tình trạng xói lở sâu vùng bờ là nhỏ nhất. a) Biến động địa hình bãi biển sau khi bố trí công trình theo Phương án 1 b) Biến động địa hình bãi biển khu vực từ KSFusion Alya đến KSBoutique, Pa2 c) Biến động địa hình bãi biển khu vực từ

KSFusion Alya đến KSBoutique, Pa3 d) Biến động địa hình bãi biển khu vực từKSFusion Alya đến KSBoutique, Pa4Hình 4.10 Biến động bãi biển theo các phương án bố trí công trình.

Các khối bồi tụ dạng tombolo tại khu vực bãi tắm KS Agribank theo phương án 3 Các khối bồi tụ dạng tombolo tại khu vực bãi tắm KS Agribank theo phương án 4 Hình 4.11 Các khối bồi tụ dạng tombolo ở gần bờ được hình thành sau khi bố trí công trình.

4.5.3.2 So sánh kết quả bồi, xói theo các mặt cắt ngang các phươngán Để đánh giá được hiệu quả của các phương án bố trí công trình, lựa chọn bốn mặt cắt đại diện trong khu vực để trích xuất kết quả biến đổi địa hình bãi biển Kết quả bồi, xói theo bốn mặt cắt của các phương án được thể hiện lần lượt từ hình 4.12 đến hình 4.15.

Từ các kết quả phân tích trên các hình 4.12 đến hình 4.15 có thể thấy, tại các mặt cắt trong phạm vi 110m ra khơi giáp vị trí bố trí công trình ở cả 4 phương án biến độngđịa hình đáy là không lớn lắm, khu vực biến động địa hình mạnh mẽ nhất là khu vực ven bờ, mặc dù địa hình đáy khu vực này có được bồi tụ nhưng vẫnxảyra tình trạng xói lở bờ của một số phương án sau khi bố trí côngtrình.

Hình 4.12 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD01 các phương án.

Hình 4.13 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD02 các phươngán.

Hình 4.14 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD03 các phươngán.

Hình 4.15 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD04 các phươngán.

Tại mặt cắt CD01 và CD02, đây là hai mặt cắt thuộc bãi biển đã được xây dựng công trình bảo vệ trực tiếp bờ Theo kết quả trên (hình 4.12, hình 4.13), hiện tượng xói, bồi tại hai mặt cắt CD01, CD02 không biến động mạnh như hai MC CD03 và CD04, hiện tượngxóibồitạihaimặtcắtnàychỉxảyrađốivớikhuvựcchânvàphíatrướccủachân công trình. Khi bố trí công trình theo phương án 1 và 2 tình trạng xói tại chân và phía trước của chân công trình vẫn xảy ra, chiều sâu xói tại chân công trình MC CD01 là - 1,12 m; tại MC CD02 là -1.35m.

Tại mặt cắt CD03 và CD04, đây là hai mặt cắt thuộc bãi biển tự nhiên chưa có công trình bảo vệ trực tiếp bờ Theo kết quả trên (Hình 4.14, hình 4.15) cho thấy, bố trí công trìnhtheophươngán1và2khôngpháthuyhiệuquảbảovệvùngbờ,hiệntượngxóilở khu vực bãi cao và chân đụn cát vẫn nghiêm trọng, đường bờ vẫn lấn sâu vào đất liền Bố trí công trình theo phương án 3, phương án 4 cho thấy vùng bờ tương đối ổnđịnh.

Trong tất cả các phương án ở hai mặt cắt CD03, CD04 có thể thấy phương án 4 chokết quảtốtnhất,hầuhếttrongcảquátrìnhmôphỏngtạikhuvực gầnbờtạihaimặtcắtnày của phương án 4 tình trạng vùng bờ tương đối ổnđịnh.

Kết quả phân tích cũng cho thấy bố trí công trình theo phương án 3 và phương án 4 là hiệu quả hơn, hiện tượng xói sâu tại chân và phía trước của chân công trình được khắc phục.

Lựa chọn phương án côngtrình

Từnhữngkếtquảnghiêncứuvềbiếnđộngđịahìnhbãibiểntrongcácphươngánbốtrícông trình ứng với tần suất thiết kế P2%, chúng ta có thể thấy phương án 4 cho hiệu quảtốt nhất trong bảo vệ vùng ven bờ và chân các công trình ven bờ, kết quả nghiên cứu cũng cho thấy phương án 3 cũng cho kết quả tương đối tốt về hiệu quả giảm sóng và bảovệổnđịnhvùngvenbờ.Nếuxétvềchứcnăngcôngtrìnhsaukhixâydựngnhưmục đích đặt ra thì lựa chọn phương án 4 là tốt nhất, nhưng nếu xét về khía cạnh tạo cảnh quanmôitrườngđểphụcvụdulịchthìvớicaotrìnhđỉnhđêngầmlựachọnnhưphương án 4 (MNTK) không được phùhợp.

Cách bố trí hệ thống đê ngầm ngoài biển có vai trò quan trọng trong việc giảm sóng và giữ bùn cát dịch chuyển theo phương ngang bờ khi có bão, bố trí 02 mỏ hàn tại vùng biển giáp ranh An Bàng có vai trò không gây xói lở khu vực lân cận và và ngăn dòng bùn cát do dòng ven bờ trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc đẩy về phía Bắc, bố trí 01 mỏ hàn phía giáp sông Cửa Đại để khôi phục lại bãi khu vực này.

VớimụctiêugiảmthiểutácđộngsóngcũngnhưNDDStácđộngđếnvùngvenbờnhằm ổnđịnhvùngbờ,ổnđịnhcuộcsốngcủangườidân,luậnánkiếnnghịlựachọnbốtríhệ thống công trình bảo vệ bờ biển khu vực nghiên cứu theo phương án3.

Kết luậnChương4

1 Đã đề xuất được các giải pháp công trình cho mục tiêu giảm thiểu tác động của sóng đến vùng ven bờ nhằm ổn định vùng bờ khu vực nghiêncứu.

2 Thực hiện đánh giá tính hiệu quả của các phương án đề xuất: sử dụng mô hình toán đã được hiệu chỉnh, kiểm định ở chương 2 vào việc tính toán, nghiên cứu đánh giá tính hiệu quả của các giải pháp côngtrình.

3 Đãxácđịnhđượcphươngánhiệuquảnhấttrongcácphươngánđềxuất:hiệuquảcủa giải pháp được chọn là giảm thiểu tác động của sóng đến vùng ven bờ khu vực nghiên cứu đáp ứng được yêu cầu cấp thiết ổn định vùng bờ, ổn định cuộc sống người dân và phát triển kinh tế du lịch biển bền vữnghơn.

4 Giải pháp đề xuất lựa chọn là tổ hợp của các công trình ngăn cát, giảm sóng ở dạng ngầm nên sẽ không ảnh hưởng nhiều đến cảnh quan của bãibiển.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Những kết quả đạt được cửaluậnán

Từkếtquảnghiêncứutổngquan,tổnghợptàiliệu,quantrắchiệntrườngvànghiêncứu bằng mô hình toán, luận án đã đạt được những kết quảsau:

1 Tổng quan nghiên cứu về nước dâng do sóng và công trình bảo vệbờ

Luận án đã tổng quan được các nghiên cứu về NDDS ở trong nước và trên thế giới, đã khái quát được những thành tựu đạt được và tồn tại của các nghiên cứu đi trước, nhận dạngđầyđủảnhhưởngcủaNDDSđếnvùngvenbờ.Từnhữngtồntạitrongcácnghiên cứu, hiện trạng bãi biển và điều kiện thủy, hải văn vùng ven biển tại khu vực nghiên cứu, tác giả đã đưa ra định hướng chính là nghiên cứu thiết lập phương pháp đo đạc, quan trắc bộ số liệu đồng bộ để phân tích, khái quát được quy luật biến động bãi biển dưới tác động của yếu tố động lực ven bờ khu vực biển Cửa Đại, Hội An; Tính toán được NDDS từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường bằng công nghệ camera kết hợp cọc tiêu và trên mô hình toán để làm rõ ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vựcnghiêncứuvàtừđólàmcơsởkhoahọcchoviệcđềxuấtđượcgiảiphápcôngtrình phùhợpđểgiảmthiểucáctácđộngcủaNDDSđếnbãibiểnnhằmổnđịnhvùngbờbiển, phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển khu vực nghiên cứu bềnvững.

2 Cơsởkhoahọcnghiêncứunướcdângdosóngvàthiếtlậpmôhìnhtoánđểnghiêncứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãibiển

Trong nghiên cứu khoa học về biển nói chung và nghiên cứu động lực học sóng nói riêng,cácsốliệuđođạcluôngiữmộtvaitròhếtsứcquantrọngtrongviệckiểmnghiệm và phát triển các phương pháp tính toán cũng như mô hìnhsốtrị Do vậy, trong nghiên cứu của luận án, tác giả đã tiến hành đo đạc bổ sung các số liệu về mực nước, số liệu MCN địa hình qua các thờikỳmùa gió Tây Nam và mùa gió Đông Bắc, bộ số liệu về dao động mực nước được quan trắc bằng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu trong điều kiện sóng lớn trong bão Đây là bộ cơ sở dữ liệu có ý nghĩa quan trọngtrong phântíchNDDS,kháiquátđịnhlượngquyluậtbiếnđộngbãibiểncũngnhưhiệuchỉnh, kiểmđịnhkếtquảtínhtoántừmôhìnhtoánđượcsửdụngtrongnghiêncứucủaluậnán.

Vớimụctiêunghiêncứucủaluậnán,tácgiảđãnghiêncứuthiếtlậpđượckỹthuậtquan trắc dao động mực nước bằng công nghệ camera kết hợp cọc tiêu tại hiện trườngt r o n g điều kiện sóng lớn trong bão và đã xây dựng được cơ sở khoa học để phân tích yếu tố nước dâng do sóng từ số liệu quan trắc Kết quả của nghiên cứu về NDDS từ số liệu quantrắctạihiệntrườnglàcơsởtincậyđểkiểmđịnhkếtquảtừmôhìnhtoánmôphỏng NDDS vùng ven bờ, mặt khác kết quả của nghiên cứu còn có thể ứng dụng tốt trong phòng thí nghiệm khi xây dựng mô hình mô phỏng để phân tích các tham số sóng vùng sóng vỡ venbờ. Để nghiên cứu đánh giá mức độ, phạm vi ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến độngbãibiểntrongđiềukiệnbãoxuấthiệntrongkhuvựcnghiêncứuvớinhiềucấpgió bão khác nhau, trong nghiên cứu của luận án đã thiết lập mô hình toán để mô phỏng, luận án lựa chọn và sử dụng mô hình mã nguồn mở thủy lực 2 chiều XBEACH có tích hợp kết quả tính của mô hình tính lan truyền sóng SWAN cho khu vực biển Cửa Đại, HộiAn.Môhìnhđãđượchiệuchỉnhvàkiểmđịnhvớibộsốliệuthựcđovàkếtquảchothấy mô hình thủy lực mã nguồn mở 2 chiều XBEACH có độ chính xác cao và có thể tin cậy sử dụng để mô phỏng NDDS, ảnh hưởng của NDDS đến bãi biển và mô phỏng hiệu quả các phương án công trình trong nội dung chương 3, chương 4 của luậnán.

3 Đã làm rõ được một số quy luật, phân bố độ lớn nước dâng do sóng và ảnhhưởngcủa nước dâng do sóng đến biến động bãi biển Cửa Đại, HộiAn

Từ bộ số liệu thu thập, đo đạc thực tế hiện trường và bằng các phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu của luận án, đã nghiên cứu làm rõ được các vấn đề sau:

Làmrõđượcmộtsốquyluậtbiếnđộngbãibiểnkhuvựcnghiêncứu:biếnđộngbãibiển cótínhchấtmùakhárõrệt;ThờikỳmùagióĐôngBắcbãibiểnbịxóilởnghiêmtrọng, thờikỳmùa gió Tây Nam xói lở chỉ xảy ra trong điều kiện thời tiết bất thường khi có bão; Phạm vi, mức độ xói lở bãi biển do ảnh hưởng của bão nghiêm trọng hơn gió mùa Đông Bắc; Sóng có hướng NNE đến ENE (20 0 – 70 0 ) gây xói lở bờ và bãi biển nghiêm trọngnhất;Phạmvibiếnđộngbãibiểntừmépbờrakhơikhoảng200m,vùngbiếnđộng mạnhnhấtcáchmépbờkhoảng70m,trongbãovậnchuyểnbùncáttheophươngngang làchính,khốilượngbùncátxóilởđượcbồitụngayphíasauphạmvixóilở;Xóilởbãi biển Cửa Đại, Hội An nghiêm trọng nhất khi bão xuất hiện vào tháng 9, tháng 10, bão xuất hiện vào tháng 1 đến cuối tháng 3, hướng sóng ENE đến ESE (70 0 – 112,5 0 ) bãi biển cũng bị xói lở nhưng ít nghiêm trọng hơn do có đảo Cù Lao Chàm chechắn. Đã mô phỏng được độ lớn NDDS vùng ven bờ phía bắc biển Cửa Đại Hội An: độ lớn NDDS vùng ven bờ có giá trị chênh lệch khá lớn theo từng khu vực và có xu thế giảm dần từ phía Bắc xuống phía Nam khu vực nghiên cứu, tại vị trí có giá trị NDDS sát bờ nhỏ nhất là khu vực giáp cửa sông Cửa Đại (MC CD01), lớn nhất thuộc bãi biển An Bàng (MC CD04) Điều này chứng tỏ đảo Cù Lao Chàm phía ngoài khơi có ảnh hưởng nhất định đến độ lớn của sóng cũng như NDDS tại khu vực nghiên cứu Từ kết quả mô phỏngvềđộlớnNDDStacóthểtríchxuấtđượcgiátrịNDDSbấtkỳtạivịtrínàotrong khuvựcphíaBắcbiểnCửaĐại,HộiAn.Đâylàcơsởsốliệuquantrọngcóthểápdụng trong tính toán thiết kế, nâng cấp tu sửa các công trình bảo vệ bờ tại khu vực nghiên cứu. ĐãlàmrõảnhhưởngcủaNDDSđếnbiếnđộngbãibiểnkhuvựcnghiêncứu:ảnhhưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu đều nghiêm trọng vào các thời kỳtriềucaohaytriềutrungbìnhkhibãođổbộ,nghiêmtrọnghơnvẫnlàtrườnghợpbão đổ bộ vào thờikỳtriều cao (xói lở bãi biển khi bão đổ bộ và thời kỳ triều cao gấp 3-4 lầnsovớithờikỳtriềutrungbình).BiếnđộngbãibiểnCửaĐại,HộiAncókhácbiệtrõ rệtgiữacáckhuvực,đốivớikhuvựcbãibiểntựnhiênchưacócôngtrìnhbảovệbờthì NDDS tác động gây xói lở nghiêm trọng khu vực bãi cao, chân đụn cát làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào trong đất liền; Đối với khu vực đã có công trình bảo vệ bờ thì NDDS sẽ tác động gây xói lở thềm bãi trước và gây xói sâu phía trước chân công trình Về phạm vi biến động bãi biển nằm cách mép đường bờ ra khơi khoảng 200m, khuvực biến động mạnh nhất thuộc khu vực khu vực sát bờ, phạm vi khu vực bãi biển phía sau 200 m ra ngoài khơi ổn định không có biến độngnhiều.

Kết quả từ những nghiên cứu trên sẽ có đóng góp quan trọng vào quá trình nghiên cứu, giải quyết các yêu cầu thực tiễn trong công tác phòng chống thiên tai, xây dựng công trình bảo vệ bờ biển cũng như trong quản lý, quy hoạch nhằm ổn định bờ và bãi biển Cửa Đại, Hội An để phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.

4 Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ bờ hiệu quả tại khu vực biển Cửa Đại,HộiAn

Từ kết quả nghiên cứu đánh giá về mức độ, phạm vi ảnh hưởng của yếu tố nước dâng do sóng đến biến động bãi biển, luận án đã sử dụng mô hình toán đã được hiệu chỉnh kiểm định kỹ càng để mô phỏng và thực hiện đánh giá tính hiệu quả của các phươngán đề xuất Kết quả nghiên cứu về các phương án công trình bảo vệ bờ khu vực biển Cửa Đại, Hội An cho thấy phương án hiệu quả nhất trong các phương án đề xuất là phương án bố trí một tổ hợp công trình bao gồm 22 đoạn đê ngăn cát, giảm sóng dạng ngầm bố trí xa bờ và 02 mỏ hàn tại vùng biển An Bàng, 01 mỏ hàn phía giáp sông Cửa Đại; Cao trình đỉnh của của trình có hiệu quả giảm sóng tốt nhất được đề xuất là +0,80m.

Những đóng góp mới củaluậnán

(1) Thiếtlậpcókếtquảkỹthuậtquantrắcvàphươngphápphântíchxácđịnhnướcdâng do sóng từ số liệu quan trắc dao động mực nước trong bão bằng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu trên bãibiển.

(2) Ứng dụng các kết quả nghiên cứu làm rõ tác động của nước dâng do sóng tới xói lở bãi biển Cửa Đại, Hội An và đề xuất được định hướng giải pháp công trình bảo vệ bãi biển.

III Những tồn tại và kiến nghị hướng tiếp tục nghiêncứu

(1) Luận án mới chỉ thực hiện quan trắc số liệu hiện trường trong bão vào ban ngày; chưa bố trí đầy đủ cọc tiêu trong phạm vi vùng sóngvỡ.

(2) Luận án chưa xét đến ổn định của giải pháp công trình đềxuất.

2 Kiến nghị hướng tiếp tục nghiêncứu

(1) Nghiên cứu để hoàn thiện kỹ thuật quan trắc số liệu hiện trường trong bão bằng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu vào nghiên cứu nước dâng dosóng.

(2) Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về giải pháp công trình được lựa chọn để tiến tới hiện thực hóa giải pháp công trìnhnày.

(3) Mở rộng phạm vi nghiên cứu để áp dụng phương pháp và bộ công cụ đã sử dụng trong nghiên cứu về nước dâng do sóng và ảnh hưởng của nó đến biến động bãi biển cho các vị trí khác của bãi biển ViệtNam.

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

[1] N.N Thế,D.C Điển, T.T Tùng, N.T Việt (2019) Nghiên cứu ứng dụng camera kết hợp hệ thống cọc tiêu quan trắc và tính toán các tham số sóng vùng sóng vỡ ven bờ tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An Tạp chí Khoa học Thủy lợi và Môi trường; Vol 65, pp.,2019.

[2] N.N Thế, T.T Tùng, D.C Điển (2019) Research on wave set-up during storms along the coast of Cua Dai, Hội An Vietnam Journal of Marine Science and Technology Vol 19, No 3; pp 337–347,2019.

[3] D.C.Điển,N.T.Việt,N.N.Thế,N.V.Thắng(2019).“Tínhtoánvậnchuyểnbùncát khu vực biển Cửa Đại – Hội An bằng mô hình tính toán đồng thời các yếu tố thủyđộng lựchọcsóngvàvậnchuyểnbùncát”HộinghịKhoahọccơhọcThủykhílầnthứ21.

NXB KHoa học Tự nhiên và xã hội, PP.100 -108, 2018

[4] D.C.Điển,Đ.V.Mạnh,N.T.Việt,N.N.Thế,“Tínhtoáncácđặctrưngsóngtrênbiển Đông bằng mô hình SWAN sử dụng trường gió tái phân tích NCEP” Tuyển tập Công trình, Hội nghị Khoa học cơ học Thủy khí lần thứ 20, NXB Bách Khoa Hà Nội,2016.

[5] N.N Thế, T.T Tùng (2017) Nghiên cứu đánh giá hiệu quả các giải pháp kè mềm bảo vệ bờ biển khu vực biển Cửa Đại, Hội An Tuyển tập Công trình Hội nghị khoa học

Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 20 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95- 0226-2) trang 707-717,2018.

[6] N.N Thế, D.C Điển, N.V Định, T.T Tùng, N.T Việt, N.V Mơi (2017) Nghiên cứu xác định các đặc trưng mực nước thủy triều khu vực biển Cửa Đại, Hội An Tuyển tập Công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 20 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 784-791,2018.

[7] N.N The, T.T Tung, D.C Dien & N.T Viet (2017) “Research on the seasonal trend of shoreline and coastal changes for Cua Dai, Hoi An using sbeach model ”Vietnam-Japan Workshop on Estuaries, Coasts and Rivers 2017, September, Hoi An,Vietnam,pp.38-44

[8]N.N.Thế,D.H.Thuận,Đ.T.Tuấn,H.T.T.Giang,N.T.Việt(2016).Nghiêncứudiễn biến đường bờ biển Cửa Đại, Hội An thông qua hệ thống giám sát video-camera trực tuyến. Tuyển tập Công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 590-596,2017.

[9]N.N Thế, N.V Định, D.C Điển, L.N Viên, N.T Việt, T.H Ngọc (2016) Nghiên cứubiếnđổihìnhtháibãibiểnkhuvựcbiểnCửaĐại,H ộ i An.TuyểntậpCôngtrìnhHội nghị khoa học

Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 581-589,2017

[10] N.T Việt, B.M Hòa, D.C Điển,N.N Thế(2016) Mô phỏng đặc điểm thủy động lựchọckhuvựcbiểnCửaĐại,HộiAnbằngmôhìnhmãnguồnmở3chiềuEFDC.Tuyển tập Công trìnhHội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 707-717,2017.

[1] L.Đ.Mầuetal,"BáocáotổngkếtđềtàiKH&CNcấptỉnh:Nghiêncứucơsởkhoa học cho việc bảo vệ bờ biển, cửa sông phục vụ việc quản lý, phát triển bền vững vùng ven biển tỉnh Quảng Nam," Viện Hải dương học Nha Trang, Quảng Nam, 2015.

[2] N K Đan and N T Việt , "dự án KH&CN: Nghiên cứu quá trình xói lở và các biệnphápbảovệbờbiểnphòngchốngxóilởCửaĐại,HộiAn,"TrườngCaođẳng Công nghệ, Kinh tế và Thủy lợi miền Trung, Quảng Nam,2016.

[3] N N Thế et al, "Báo cáo tổng kết đề tài KH&CN cấp tỉnh: Nghiên cứu đánh giá các giải pháp kè mềm bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An hiện nay và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả," Quảng Nam, 2017.

[4] L.Đ.Mầu,"Tínhtoáncáncânvậnchuyểnbùn-cátdọcbờtạikhuvựccửađại(hội an),"Tạp chí khoa học và công nghệ biển T12,pp pp 27 - 42,2012.

[5] H C Hoài, "Chế độ sóng bờ biển Cửa Đại - Hội An và ảnh hưởng của nó đếnxói lở,"Tạp chí khoa học và công nghệ đại học đà nẵng, số 11(132),pp pp 31-35, 2018.

[6] V M Cát and Đ Đ Đoan, "Mô phỏng vận chuyển bùn cát và biến đổi địa hình đáykhuvựccửasôngThuBồn,"Tạpchíkhoahọckỹthuậtthủylợivàmôitrường

- số đặc biệt ,pp pp 102-110, 11 2013.

[7] N.N Thế, N.V Định, D.C Điển, L.N Viên, N.T Việt and T.H Ngọc, "Nghiên cứu biến đổi hình thái bãi biển khu vực biển Cửa Đại, Hội An,"Tuyển tập

Côngtrình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội,pp pp 581-589, 2017.

[8] L.Đ.Mầu,"NghiêncứuđặcđiểmbiếnđổiđườngbờtạikhuvựcCửaĐại,HộiAn từ năm 1965 đến 2003,"Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển,pp pp 38 - 48, 2006,XV.

[9] D.C Điển et al, "Tính toán vận chuyển bùn cát khu vực biển Cửa Đại – Hội An bằngmôhìnhtínhtoánđồngthờicácyếutốthủyđộnglựchọcsóngvàvậnchuyển bùn cát,"Hội nghị Khoa học cơ học Thủy khí lần thứ 21 ,p pp., 2019.

[10] N.T.Việtetal,"MôphỏngđặcđiểmthủyđộnglựchọckhuvựcbiểnCửaĐại,Hội An bằng mô hình mã nguồn mở 3 chiều EFDC,"Hội nghị khoa học Cơ học Thủykhí toàn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội,pp pp.707-717,2016.

[11] U S Army Corps of Engineers, Shore Protection Manual, Volumes I, II and III,

[12] Tanaka, H and Nguyen X T, "Wave Setup at River Mouths in Japan,"Journal ofWater Resources and Environmental Engineering, (23).,2008.

[13] T T Tùng and Jan van de Graaf, Tài liệu giảng dạy: Hình thái bờ biển, Trường Đại học THủy lợi, Hà Nội: Trường Đại học Thủy lợi, 2008.

[14] Coastal Engineering Manual (CEM) Coastal Engineering Research Center US Navy, 2001.

[15] T & R P Butt, "“Suspended sediment transport mechanisms in high-energy swash”.Marine Geology," pp 161(2-4), 361-375., 1999.

[16] G & P J A Masselink, "Swash-zone morphodynamics Continental Shelf Research," pp 26(5), 661-680 , 2006.

[17] R B D A L L J D S & Y.-B A Bakhtyar, "“Modeling sediment transport in the swash zone: A review” Ocean Engineering," pp 36(9-10), 767-783., 2009.

[18] A D Short, "Handbook of beach and shoreface morphodynamics / edited by Andrew D.Short New York: John Wiley.," 1999.

[19] Jan van de Graaff and Job Dronkers, "Dune erosion," 2020.

[20] Longuet-Higgins M S., Stewart R W, "Radiation stress and mass transport in gravity waves, with applications to “surf-beats,"J Fluid Mech 1962 Vol 13.

[22] Longuet-Higgins, M.S., Stewart, R.W, "Radiation stresses in water waves; a physical discussion with application,"Deep Sea Research, (11),p pp 529–540., 1964.

[23] N M Hùng, Biến động cửa sông và bờ biển Việt Nam, Hà Nội: Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 2010.

[24] Holman R A., Sallenger A H, "Setup and swash on a natural beach,"J

Geophys.Res 1985 Vol 90 N Cl,pp pp 945-953.

[25] KingB.A.,BlackleyM.W.L.,CarrA.P.,HardcastleP.J,"Observationsofwave- inducedset- uponanaturalbeach,"J.Geophys.Res.1990.Vol.95.NC12,pp.pp 22289-22297.

[26] BowenA.J.,InmanD.L.,SimmonsV.P,"Waveset-downandsetup,"J.Geophys.Rea 1968

[27] Hanslow D J and Nielsen P, "Wave setup on beaches and in river entrances,"

Coastal Engineering, ASCE, (23),pp pp 240-252., 1992.

[28] Happer B.A et al, "Queensland Climate Change and Coastal Vulnerability to Tropical cyclones,"Stage 3 Queensland Government, Queensland,

[29] Funakoshi, Y., Hagen, S.C., Bacopoulos, P, "Coupling of hydrodynamic and wave models: case study for Hurricane Floyd (1999) Hindcast,"Journal of

Waterway,Port, Coastal and Ocean Engineering, (134) ,p pp 321 – 335., 2008.

[30] Chen, Q., Wang, L., Zhao, H, "Chen, Q., Wang, L.An integrated surge and wave modelingsystemforNorthernGulfofMexico:simulationsforHurricanesKatrina and Ivan,"Proceedings of 23rd International Conference on CoastalEngineering2008,

[31] Rafael Almar et al, "A new breaking wave hight direct estimator from video imagery,"Journal of Coastal Engineering, no 61,pp pp 42-48, 2012.