Nghiên cứu giải pháp ổn định chống bồi lấp cửa tiên châu huyện tuy an tỉnh phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI - NGUYỄN TRƯỜNG DUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CHỐNG BỒI LẤP CỬA TIÊN CHÂU, HUYỆN TUY AN, TỈNH PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN TRƯỜNG DUY NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CHỐNG BỒI LẤP CỬA TIÊN CHÂU, HUYỆN TUY AN, TỈNH PHÚ N Chun ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình biển Mã số: 8580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Trường Hồng Sơn PGS.TS Lê Hải Trung HÀ NỘI, NĂM 2022 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn dƣới hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) đƣợc thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Nguyễn Trường Duy i LỜI CÁM ƠN Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới hai thầy giáo hƣớng dẫn TS Trƣơng Hồng Sơn PGS.TS Lê Hải Trung tận tình giúp đỡ tác giả việc lên ý tƣởng nhƣ suốt trình nghiên cứu ngày hoàn thiện Luận văn Tiếp theo, tác giả xin gửi lời cám ơn chân thành tới thầy cô giáo bạn lớp cao học 27B11 tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tác giả thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành Luận văn Và, thiếu sót tác giả không gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban chủ nhiệm đề tài “N ả ố ả y T C ” mã ố ĐTĐL.CN.33/18 cho phép tác giả đƣợc sử dụng số liệu kết nghiên cứu đề tài để thực Luận văn Tác giả xin trân trọng cám ơn Trƣờng Đại học Thủy Lợi, Khoa Cơng trình Phịng Đào tạo Đại học Sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả thời gian nghiên cứu hoàn thành Luận văn Cuối cùng, từ tận đáy lòng, tác giả xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới tất thành viên thân yêu gia đình hậu phƣơng vững chắc, bên cạnh tác giả, động viên mặt vật chất lẫn tinh thần để tác giả vững tâm hoàn thành Luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Học viên cao học Nguyễn Trường Duy ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CÁM ƠN .II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH ẢNH .VII DANH MỤC BẢNG BIỂU .XI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích đề tài .3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu .3 Cách tiếp cận Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc luận văn CHƢƠNG TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Ý nghĩa việc nghiên cứu chống bồi lấp cửa sông 1.2 Khu vực cửa Tiên Châu 1.2.1 Vị trí địa lý 1.2.2 Đặc điểm khí tƣợng, thủy hải văn [4] 1.2.2.1 Đặ 1.2.2.2 T ủy 1.2.2.3 G ó ểm ị ảy .7 [6] .8 ó ể [7] [8] 1.2.3 Các công trình lƣu vực sơng Kỳ Lộ .10 1.2.4 Phân loại cửa sông 12 1.2.4.1 Dự yế ố ỷ ộ ự ọ 12 1.2.4.2 Dự yế ố ì 13 1.3 Tổng quan nghiên cứu bồi lấp cửa sông .20 1.3.1 Cơ chế bồi lấp cửa sơng dạng đảo chắn ảnh hƣởng sóng gió mùa 20 1.3.2 Tổng quan giải pháp chống bồi lấp cửa sông 22 1.3.2.1 G ả ố ấ ô 1.3.2.2 G ả ố ấ ô ế 22 ởm T (V ệ N m) .23 1.4 Các nghiên cứu bồi lấp cửa Tiên Châu 25 iii 1.5 Kết luận chƣơng 26 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CƠ CHẾ BỒI LẤP CỬA TIÊN CHÂU .27 2.1 Nghiên cứu thiết lập mô hình mơ khu vực cửa Tiên Châu 27 2.1.1 Giới thiệu phƣơng pháp mơ hình tốn 27 2.1.2 Giới thiệu sơ mơ hình thủy động lực .27 2.1.3 Lựa chọn mơ hình tính toán cho khu vực nghiên cứu .28 2.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình DELFT 3D 29 2.2.1 Mô đun tính tốn thủy động lực học (Delft3D – Flow) 29 2.2.2 Mơ đun tính tốn sóng (Delft3D – Wave) 31 2.2.3 Lƣới tính (Grid) 33 2.2.4 Địa hình (Bathymetry) 34 2.2.5 Biên thủy lực 35 2.2.6 Biên sóng 37 2.3 Dữ liệu đầu vào 38 2.3.1 Địa hình đƣờng bờ 38 2.3.2 Mực nƣớc, sóng dịng chảy 40 2.4 Thiết lập miền tính tạo lƣới tính 41 2.4.1 Thiết lập miền tính .41 2.4.2 Thiết lập lƣới tính 42 2.4.3 Thiết lập địa hình 43 2.5 Thiết lập điều kiện biên mơ hình 44 2.5.1 Biên lƣu lƣợng sông 44 2.5.2 Biên thuỷ triều 44 2.5.3 Điều kiện biên mơ hình sóng .47 2.5.4 Điều kiện ban đầu 48 2.5.4.1 C 2.5.4.2 C ệ ệ ba ầ ò ảy mự ướ .48 ầ ó 49 2.6 Thiết lập thơng số sóng, thủy lực 49 2.6.1 Các thơng số mơ hình thủy động lực (mực nƣớc, dịng chảy) 49 2.6.2 Các thơng số mơ hình sóng 50 iv 2.7 Vị trí trạm trích xuất số liệu 50 2.8 Hiệu chỉnh kiểm định .51 2.9 Phân tích sơ kết mơ cửa Tiên Châu 55 2.9.1 Kết mơ dịng chảy 55 2.9.2 Kết mơ sóng 59 2.9.3 Kết mơ q trình vận chuyển bùn cát biến đổi đáy .60 2.10 Kết luận chƣơng 61 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CỬA TIÊN CHÂU 62 3.1 Mục tiêu chỉnh trị 62 3.2 Chọn tuyến luồng tàu (Chi tiết tính toán nằm phụ lục chƣơng trang) 62 3.3 Các phƣơng án bố trí cơng trình chỉnh trị .64 3.3.1 Nhiệm vụ cơng trình chỉnh trị 64 3.3.2 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp chỉnh trị 65 3.3.2.1 C ả ô 65 3.3.3 Cơ sở thiết kế đê hƣớng dòng truyền thống 65 3.3.4 Đê hƣớng dòng bẫy cát (weir jetty) .67 3.3 4.1 V 3.3.4.2 C í ố ượ ì 3.3.4.3 C ủ ự ẫy ( z ) 67 ủ ộ ẫy (w ) 69 ủ ộ ẫy (w ) 69 3.3.4.4 T ế ế ướ ò ẫy ộ ợ .69 3.3.5 Đê hƣớng dòng dạng móc câu (spur jetty) [40] 70 3.3.5.1 V 3.3.5.2 C í ủ ộ móc câu 71 ộ ủ ộ 3.3.5.3 C mó 71 ủ ộ 3.3.5.4 Mộ ố ý mó 71 ò ảy ọ 71 3.3.6 Phân tích lựa chọn giải pháp chỉnh trị .72 3.3.7 Bố trí khơng gian giải pháp chỉnh trị 73 3.3.7.1 T ế ế ể ( ) ( ố yế ướ ò ẫy ) .73 3.3.7.2 T yế ướ ị 73 v 3.3.7.3 Bộ 3.3.7.4 Bộ ẫy (ố ệ ố mó (ố ệ ướ ố ò ướ ò ẫy ) 75 mó ) 75 3.3.8 Kết luận chƣơng 78 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA GIẢI PHÁP CHỈNH TRỊ 79 4.1 Tiêu chí đánh giá hiệu giải pháp chỉnh trị 79 4.1.1 Tiêu chí 80 4.1.2 Tiêu chí 81 4.2 Đánh giá hiệu giải pháp chỉnh trị 82 4.2.1 Tiêu chí 82 4.2.1.1 Ả ưở ủ ệ 4.2.1.2 Ả ưở ủ ệ ố ố ơ ì ế ộ ị ì ế ì ảy 82 y 91 4.2.2 Tiêu chí 92 4.2.2.1 H ệ q ả ảm ó ủ ệ ố ì 92 4.3 Lựa chọn giải pháp chỉnh trị cửa Tiên Châu 97 4.4 Kết luận chƣơng 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 105 Phụ lục bảng .105 Phụ lục hình .114 Phụ lục tính tốn 127 vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống lƣu vực sơng Kỳ Lộ Hình 1.2 Diễn biến lƣu lƣợng lũ hàng năm lớn bề rộng cửa Tiên Châu Hình 1.3 Mực nƣớc thực đo cảng cá Tiên Châu (06/2019) .9 Hình 1.4 Hoa sóng nƣớc sâu khu vực cửa Tiên Châu (1995-2020) 10 Hình 1.5 Hệ thống cơng trình lƣu vực sông Kỳ Lộ khu vực cửa Tiên Châu 11 Hình 1.6 Phân loại cửa Tiên Châu theo yếu tố động lực tác động (Hayes, 1979) 12 Hình 1.7 Đƣờng trình mực nƣớc đo đạc cảng Tiên Châu (06/2019) 13 Hình 1.8 Hoa sóng khu vực nghiên cứu mùa mƣa (tháng 06) mùa khơ (tháng 10) 13 Hình 1.9 Các cửa sơng dạng đảo chắn tiêu biểu miền Trung .14 Hình 1.10 Sự phát triển doi cát chắn cửa sơng .15 Hình 1.11 Hình thái cửa sơng dạng Bosboom &Stive (trái) cửa Tiên Châu (phải) 16 Hình 1.12 Các thành phần hình thái khu vực cửa Tiên Châu mặt cắt điển hình 16 Hình 1.13 Các mặt cắt ngang điển hình khu vực cửa Tiên Châu (AA‟- EE‟) 17 Hình 1.14 Cung bờ ổn định tĩnh dải bờ biển nằm cạnh cửa Tiên Châu .19 Hình 1.15 Hai chế bồi lấp cửa sông chịu ảnh hƣởng sóng gió mùa 21 Hình 2.1 Mơ hình thủy động lực khu vực ven bờ với ba biên mở (bao gồm biên xa bờ [A-B] biên nƣớc sâu hai biên ngang bờ [A-A‟] [B-B‟]) 36 Hình 2.2 Địa hình khu vực nƣớc sâu phục vụ tính tốn lan truyền sóng 39 Hình 2.3 Địa hình đáy chi tiết khu vực ven bờ từ gành Đá Dĩa đến vịnh Xuân Đài 39 Hình 2.4 Sơ đồ trạm đo lƣu vực sông Kỳ Lộ vịnh Xuân Đài 40 Hình 2.5 Phạm vi tính tốn mơ hình thủy động lực chi tiết cửa Tiên Châu 42 Hình 2.6 Phạm vi xây dựng lƣới tính chiều .43 Hình 2.7 Địa hình khu vực cửa Tiên Châu điều kiện trạng .44 Hình 2.8 Tính tốn dự báo thành phần triều khu vực cửa Tiên Châu 45 Hình 2.9 Các thành phần triều đƣợc phân tích 45 Hình 2.10 Đƣờng trình mực nƣớc đo đạc trạm C (06/2019) .46 Hình 2.11 Minh họa điểm mặt cắt trích xuất số liệu 51 Hình 2.12 Kết hiệu chỉnh mực nƣớc trạm C 54 vii Hình 2.13 Kết hiệu chỉnh lƣu lƣợng trạm D 54 Hình 2.14 Kết hiệu chỉnh lƣu tốc trạm B .54 Hình 2.15 Kết hiệu chỉnh lƣu tốc trạm C .55 Hình 2.16 Kết hiệu chỉnh chiều cao sóng trạm A 55 Hình 2.17 Trƣờng dịng chảy trung bình khu vực cửa Tiên Châu pha triều lên 56 Hình 2.18 Trƣờng dịng chảy trung bình khu vực cửa Tiên Châu pha triều lên 57 Hình 2.19 Trƣờng dịng chảy khu vực vịnh Xuân Đài pha triều lên pha triều xuống 58 Hình 2.20 Kết tính tốn chiều cao sóng Hm0, trƣờng hợp sóng Đơng Bắc 59 Hình 2.21 Địa hình đáy ban đầu (trái) địa hình đáy thay đổi sau tháng mô điều kiện trạng chƣa có cơng trình (phải) 60 Hình 2.22 Sơ họa chế vận chuyển bùn cát cửa sông (trái) chế bồi lấp cửa Tiên Châu (phải) 61 Hình 3.1 Mặt cắt ngang luồng đào 63 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí mặt tuyến luồng thiết kế 64 Hình 3.3 Đê hƣớng dịng cửa sông ven biển 66 Hình 3.4 Các thành phần hệ thống đê hƣớng dòng bẫy cát 67 Hình 3.5 Cơ chế vận chuyển bùn cát khu vực đê hƣớng dịng khu trữ cát 68 Hình 3.6 Mơ tả thành phần hệ thống đê hƣớng dịng móc câu 70 Hình 3.7 Phƣơng án PA1 bố trí tuyến đê hƣớng dịng bẫy cát 77 Hình 3.8 Phƣơng án PA2 bố trí tuyến đê hƣớng dịng truyền thống 77 Hình 3.9 Phƣơng án PA3 bố trí đê hƣớng dịng móc câu 78 Hình 4.1 Các vị trí trích xuất sóng dịng chảy phục vụ đánh giá hiệu giải pháp .82 Hình 4.2 Trƣờng dịng chảy pha triều lên 83 Hình 4.3 Trƣờng dịng chảy pha triều rút 84 Hình 4.4 Trƣờng dịng chảy pha triều lên điều kiện trạng (trái) có cơng trình đê hƣớng dòng bẫy cát (phải) 85 Hình 4.5 Trƣờng dịng chảy pha triều rút điều kiện trạng (trái) có cơng trình đê hƣớng dịng bẫy cát (phải) 85 Hình 4.6 Trƣờng dòng chảy pha triều lên điều kiện trạng (trái) có cơng trình đê hƣớng dịng (phải) 87 vi