Nghiên cứu chế độ thủy động lực cửa tiên châu tỉnh phú yên

LỜI CAM ĐOAN Tôi - Mai Duy Khánh xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân học viên Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảođúng quy định Tác giả luậnv ă n Mai DuyK h n h LỜI CÁM ƠN Với tất tình cảm mình, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thanh Tùng, TS Lê Tuấn Hải, hai người thầy tận tình bảo, dìu dắt hướng dẫn cho tơi suốt q trình nghiên cứu thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Kỹ thuật công trình biển đường thủy tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập nghiêncứu Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo (Trường Đại học Thủy lợi), tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành luận văn Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm đề tài Độc lập cấp Nhà nước“Nghiên cứu giải phápchỉnh trị chống sa bồi luồng tàu cho cảng cá khu neo đậu tàu thuyền tỉnh Phú Yên vùng lân cận, áp dụng cho cửa Tiên Châu” mã số ĐTĐL.CN.33/18đã cho phép sử dụng số liệu, kết nghiên cứu đề tài Đây nguồn tài liệu quý giá giúp thực luậnvăn Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cha mẹ-những người sinh tôi, điểm tựa vững cho Tôi xin gửi lời cảm ơn tới vợ – người bạn đồng hành tơi lúc tơi khó khăn Cuối xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo anh, chị bạn đồng nghiệp Trung tâm Tư vấn kỹ thuật biển Phát triển cảng - Viện Kỹ thuật cơng trình ủng hộ, động viên giúp đỡ suốt trình thực luận vănnày Xin trân trọng cảm ơn! Học viên Mai Duy Khánh MỤC LỤC DANH MỤCHÌNHẢNH v DANHMỤCBẢNG viii DANH MỤC TỪV I Ế T TẮT .ix MỞĐẦU CHƯƠNG1 TỔNG QUAN KHU VỰCN G H I Ê N CỨU 1.1 Giới thiệu khu vựcn g h i ê n cứu .4 1.1.1 Vịtríđịalý,đặcđiểmđịahình,địamạocủakhuvựcnghiêncứu 1.1.2 Đặc điểm khí tượng, khíh ậ u [2] 1.1.3 Đặcđiểmthủyvăn,hảivăn,thủyđộnglựckhuvựcnghiêncứu[2] 10 1.1.4 Đặc điểm dân sinh, kinh tế – xãh ộ i [4] 16 1.2 Hiệntrạng cơng trình khu vực nghiên cứu 19 1.2.1 Cảng Tiên Châu khu nướcq u a n h cảng 19 1.2.2 Các cơng trình đập dâng lưu vựcsơngKỳLộ 22 1.2.3 Các cơng trình bảo vệ bờ sôngKỳLộ 23 1.3 KháiquátchungvềnghiêncứucửasôngtrênthếgiớivàởViệtNam 32 1.3.1 Phân loại cửa sông giới vàở ViệtNam 32 1.3.2 KháiquátchungvềnghiêncứucửasôngởViệtNamvàmiềnTrung 35 1.4 Kếtluậnchương 39 CHƯƠNG2 NGHIÊN CỨU QUY LUẬT DIỄN BIẾN DOI CÁT VEN BỜ PHÍABẮCCỬATIÊNCHÂUBẰNGTƯLIỆUẢNHVIỄNTHÁM[28] 40 2.1 Cơ sởdữliệu 40 2.2 Giải đoán đường bờ biển từ ảnhviễnthám 41 2.3 Phân tích quy luật phát triểnd o i cát 47 2.3.1 Phân tích lịch sử diễn biến doi cátcửa TiênChâu .48 2.3.2 Phântíchtươngquangiữadiễnbiếndoicátvàđộnglựcsơng 50 2.4 Kếtluậnchương 55 CHƯƠNG THIẾT LẬPMƠHÌNH THỦY ĐỘNG LỰC KHU VỰC CỬA TIÊNCHÂU .56 3.1 Giới thiệu mơ hình thủy độngl ự c Delft-3D 56 3.2 Cơ sở lý thuyết phươngp h p tính 58 3.2.1 Mơ đun tính tốn thủy động lựch ọ c [32] 58 3.2.2 Mơ đun tính tốns ó n g [33] 61 3.3 Tài liệu sử dụng trongn g h i ê n cứu 64 3.3.1 Tài liệu địa hình vàđ n g bờ .64 3.3.2 Tài liệu mực nước, sóng vàl u lượng 65 3.4 Thiết lập mơ hình thủy độngl ự c học 67 3.4.1 Xác định miền tính vàl i tính 67 3.4.2 Thiết lậpđịahình 69 3.4.3 Thiết lập điều kiện biên mô hìnhthủy động lực học 70 3.4.4 Thiếtl ậ p đ i ề u k i ệ n b a n đ ầ u m ô h ì n h t h ủ y đ ộ n g l ự c học 72 3.4.5 Thiết lập thông số thủy lựcc 72 3.4.6 Hiệu chỉnh kiểm định mơhình thủy độnglực .74 3.5 Thiết lập mơh ì n h sóng .79 3.5.1 Xác định miềnt í n h tốn .79 3.5.2 Xây dựnglướitính .80 3.5.3 Thiết lậpđịahình 81 3.5.4 Thiết lập điều kiện biên mơ hìnhsóng 81 3.5.5 Thiết lập điều kiện ban đầu mơ hìnhsóng 82 3.5.6 Hiệu chỉnh mơh ì n h sóng .82 3.6 Kếtluậnchương 85 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN THỦY ĐỘNG LỰC CỬA TIÊN CHÂU 86 4.1 Khái quát quy luật diễn biến cửaT i ê n Châu .86 4.2 Xây dựng tập kịch tính tốnmơphỏng 89 4.2.1 Thiết lập tham số mô nhóm kịchbảnlũ 90 4.2.2 Thiếtlậpdựngthamsốmơphỏngnhómkịchbảnsóng 95 4.2.3 Thiếtlậpthamsốmôphỏngchokịchbảnbãođổbộkhuvựcnghiêncứu 97 4.2.4 Tổng hợp kịch bảnm ô 100 4.3 Phân tích kết quảm ô 102 4.3.1 Kết mơ nhóm kịchb ả n lũ 102 4.3.2 Kết mơ nhóm kịchbảnsóng .108 4.3.3 Kết mô kịchb ả n bão 111 4.4 Kếtluậnchương 115 KẾT LUẬN VÀK I Ế N NGHỊ 118 Kếtluận .118 Kiếnnghị 120 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐC Ủ A T Á C GIẢ 122 TÀI LIỆUTHAM KHẢO 123 PHỤLỤC 127 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bản đồ khu vựcn g h i ê n cứu Hình 1.2 Lưu vực sơngKỳLộ Hình 1.3 Vị trí khu vực cửaT i ê n Châu Hình 1.4 Vị trí điểm trích xuấts ó n g T1 .12 Hình1.5BiếntrìnhđộcaosóngtạiđiểmT1tronggiaiđoạn2011–2014 13 Hình 1.6Hoa sóng điểm T1 giai đoạn 2011 – 2014 13 Hình1.7MặtbằngbếncảngTiênChâuvàkhunướctrướcbến 20 Hình1.8VịtrímộtsốcơngtrìnhbảovệbờsơngKỳLộtiêubiểutrongkhuvực 24 Hình 1.9 Vị trí kè AnN i n h Đông 26 Hình 1.10 Mặt cắt điển hình kè AnNinhĐơng 26 Hình 1.11 Đê, kèBình Thạnh, xã Xn Thọ 2,thị xã SơngCầu 28 Hình 1.12 Mặt cắt ngang đạid i ệ n đê 28 Hình 1.13 Mặt cắt ngang đạid i ệ n kè 29 Hình1.14KèsơngVétxãAnDân,huyệnTuyAn,tỉnhPhún 30 Hình1.15Cụmcơngtrìnhmỏhàn,xãAnNinhTây,huyệnTuyAn,tỉnhPhún .31 Hình1.16MộtsốcửasơngmiềnTrungđiểnhìnhcódạnglưỡicátcàngcua .35 Hình2.1Quytrìnhthuthập,chiếttáchđườngbờtừảnhviễnthám 41 Hình2.2Ảnhquanghọctrướcvàsautăngcườngchấplượngảnh 42 Hình 2.3 Ranh giới khu vựcc ắ t ảnh .45 Hình 2.4 Sơ họa cáchxác định chiều rộng cửa TiênChâu 46 Hình2.5SơhọacáchxácđịnhgóccủadoicátsovớihướngBắc 47 Hình2.6Diễnbiếnchiềurộngdoicátgiaiđoạntừ1988đến2020 .48 Hình 2.7 Diễn biến góc doi cát thờikì nhiềunăm 49 Hình 2.8Tỉlệ xuất góc doi cátt 1988–2020 49 Hình2.9Biểuđồcáctrậnlũvàbãocóảnhhưởngtớikhuvựcnghiêncứu 50 Hình 2.10 Cửa Tiên Châu sau trận lũ lịchsử năm2009 51 Hình2.11DiễnbiếnchiềurộngcửaTiênchâutrongđiềukiệnlũ .52 Hình2.12TươngquangiữachiềurộngcửavàlưulượngđỉnhlũQ max 52 Hình2.13Diễnbiếngócdoicáttrongđiềukiệnlũgiaiđoạn1995–2020 53 Hình2.14TươngquangiữagócdoicátvàchiềurộngcửaTiênChâu 54 Hình 3.1 Dữ liệu địa hình khu vựcn g h i ê n cứu 64 Hình3.2Vịtrítrạmđomựcnướcvàtrạmđosóng,dịngchảy .66 Hình3.3SơđồvịtrítrạmthủyvănHàBằngvàtrạmquantrắctàingunnước 67 Hình 3.4 Miền tính củam hình 68 Hình 3.5 Lưới tính mơ hìnhthủylực 69 Hình 3.6 Các biên củam hình 71 Hình 3.7 Các vị trí trích xuất kết quảmôphỏng .74 Hình 3.8 Vị trí trạm đo mực nước sử dụng để hiệu chỉnh kiểm định mơ hình thủylực 75 Hình3.9Hiệuchỉnhmựcnướctừnggiờtừ02/10/2019tới14/10/209 .77 Hình3.10Kiểmđịnhmựcnướctừnggiờtừ5/1/2020đến16/1/2020 .79 Hình 3.11 Miền tính mơh ì n h sóng 79 Hình 3.12 Lưới tínhk h u vực 80 Hình 3.13 Lưới tính chi tiết lưới tínhkhuvực 81 Hình 3.14 Các biên mơh ì n h sóng 81 Hình3.15Vịtrítrạmđosóngđượcsửdụngđểhiệuchỉnhvàkiểmmơhìnhsóng 82 Hình 3.16 Kết hiệu chỉnh chiều caosóng 84 Hình 3.17 Kết hiệu chỉnh chuk ỳ sóng 84 Hình 3.18 Kết hiệu chỉnhh n g sóng 84 Hình4.1DiễnbiểnchiềurộngcửaTiênChâutrongđiềukiệnlũ .86 Hình 4.2 Cửa Tiên Châu trước bão (ngày 21/8/2009) sau bão Mirinae (ngày 28/1/2010) .88 Hình4.3CửaTiênChâutrướcbão(24/09/2020)vàsaubãoMolave(18/11/2020) .89 Hình 4.4 Đường tần suất lũ trạmA n Thạnh 91 Hình4.5ĐườngbiếntrìnhlưulượnglũtrạmAnThạnhsửdụngđểmơphỏngkịchbản .91 Hình 4.6 Đường trình mực nước triềutháng11/2019 95 Hình 4.7 Hoa sóng trung bình nhiềunăm2005–2018 96 Hình4.8Tươngquanchiềucao–chukìsónggiaiđoạn2005–2018 96 Hình 4.9 Đường bãoD a m r e y 2017 98 Hình4.10DiễnbiếnchiềucaosóngtrongbãoDAMREY11/2017[34] 99 Hình4.11DiễnbiếnchukỳsóngtrongbãoDAMREY11/2017[34] 99 Hình4.12DiễnbiếnhướngsóngtrongbãoDAMREY11/2017[34] 100 Hình 4.13 Kết mơ trường dòng chảy KB1 KB2 khu vực nghiên cứu thời điểm lưu lượng lũđạ t đỉnh 102 Hình4.14Diễnbiếnmựcnước,lưutốcvịtrícửaTiênChâuKB1vàKB2 103 Hình 4.15 Diễn biến lưu tốc dịng chảy vị trí trích xuất kết mô KB1, KB2 .103 Hình 4.16 Vị trícác trạm trích xuất kết tínhtốn 104 Hình4.17Đườngqtrìnhmựcnướctại1sốvịtríKB1,KB2 105 Hình 4.18 Kết mơ trường vận tốc dịng chảy KB1 KB2 vị trí đoạn sông co hẹp khúcs ô n g cong 105 Hình 4.19 Kết mơ trường vận tốc dòng chảy KB1 KB2 khu vực cửa Tiên Châu thời điểm lũ lưu lượng lũđ t đỉnh 106 Hình4.20Bồilắngvàphânbốbùntạikhuvựcnghiêncứu 107 Hình4.21BềrộngvàhướngmũitêncátcửaTiênChâutrướcvàsaulũ2016 108 Hình 4.22 Kết mơ trường sóngKB3,KB4 108 Hình 4.23 Trường sóng khu vực cửaT i ê n Châu .109 Hình 4.24 Trường dịng chảy KB3vàKB4 110 Hình 4.25 Đường bờ khu vực nghiên cứu thời kì khơngc ó lũ .111 Hình 4.26 TrườngsóngKB5 111 Hình 4.27 So sánh trường sóng KB3vàKB5 112 Hình 4.28 Trường dịng chảy trongbãoKB5 113 Hình 4.29 So sánh trường dịng chảy KB3vàKB5 114 Hình4.30ĐườngbờkhuvựcnghiêncứutrướcvàsautrậnbãoDamrey2017 115 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc trưng hình thái sơngK ỳ Lộ .6 Bảng 1.2 Đặc trưng dịng chảy trung bình sơngKỳLộ 14 Bảng 1.3 Mực nước lưu lượng dòng chảy năm theo tần suất sông KỳLộtại trạmHàBằng 14 Bảng1.4TómtắtthơngtinmộtsốtrậnlũlớntrênlưuvựcsơngKỳLộ 16 Bảng1.5Diệntích,dânsốvàmậtđộdânsốkhuvựcnghiêncứunăm2017 16 Bảng1.6Dânsốtrungbìnhphântheonamnữtronggiaiđoạn2012–2016 17 Bảng1.7Dânsốtrungbìnhphântheothànhthị,nơngthơntronggiaiđoạn2012–2016 .17 Bảng 1.8 Thơng tin cơng trình đậpTamGiang .22 Bảng 1.9 Các thơng tin cơng trình đậpHàYến .23 Bảng 1.10 Các thơng tinchính cơng trình đập Đồng Kho 23 Bảng 1.11 Tóm tắt thơng tin số cơng trình bảo vệ bờ sôngKỳLộ khu vực nghiêncứu 24 Bảng 1.12 Bảng thông số kỹ thuật kè AnNinhĐơng 27 Bảng1.13Cácthơngsốkỹthuậtchủyếutuyếnđê,kèBìnhThạnh .29 Bảng1.14C c cáchphân lo ại cửa sôngtrênt h ế giới[ ] [9],[10] ,[1 1] , [12], [13] ,[14] .33 Bảng2.1Thốngkêloạiảnh,sốảnhđộphângiải,vàthờigianthuthập 40 Bảng3.1Tổnghợpvịtrícáctrạmđoviệcxâydựngvàhiệuchỉnhmơhình 67 Bảng 3.2 Bộ sốđ i ề u hòa .70 Bảng 3.3 Các thông số củam ô hình 72 Bảng 3.4 Tọa độ điểm trích xuất kết quảtínhtốn 73 Bảng 3.5 Vị trí cácmặt cắt trích xuất kết tính tốn 73 Bảng3.6ĐánhgiámứcđộphùhợpcủamơhìnhbằngchỉsốNash–Sutcliffe 76 Bảng 3.7 Bảng thơng số hiệu chỉnh mơ hìnhthủylực 77 Bảng 3.8 Kết kiểm địnhm hình 78 Bảng 3.9 Kết kiểm định mô hìnhthủylực .78 Bảng 3.10 Bảng thơng số hiệu chỉnh mơhìnhsóng .83 Bảng 3.11 đánh giá sai số độcaosóng .85 Bảng 4.1 Lưu lượng lũ tháng 11/2016 trạmAnThạnh 92 Bảng4.2ThốngkêcáccơnbãođổbộvàoPhúYênvàlâncận .98 Bảng 4.3 Tập kịch tính tốnm ô 101 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BĐ Báo động BIAS BTCT Sai số trungbình Bê tơng cốtthép Delft-3D Mơ hình thủy lực vận chuyển bùn cát mã nguồnm ĐTĐL Đề tài độclập E, N,W,S GIS Hướng Đông, Bắc, Tây,Nam Hệ thống thông tin đạilý HĐND Hội đồng Nhândân KB Kịchbản KHCN Mike21FM Khoa học cơng nghệ Mơ hình thủy động lực bùn cát 2chiều NOAA Cơ quan Quản lý Khí Đại dương Quốc giaM ỹ RMSE Sai số trung bình quânphương SW SWAN Hướng TâyNam Mơ hình sóng nướcsơng UBND Ủy ban Nhândân WAVEWATCHIII Mơ hình sóng tồncầu