Nghiên cứu chế độ trường sóng và tác động của nó đến biến động suy thoái bãi biển nha trang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VŨ THẮNG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TRƯỜNG SÓNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ ĐẾN BIẾN ĐỘNG – SUY THOÁI BÃI BIỂN NHA TRANG LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT Hà nội – 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VŨ THẮNG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TRƯỜNG SÓNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ ĐẾN BIẾN ĐỘNG – SUY THOÁI BÃI BIỂN NHA TRANG Ngành: Cơ kỹ thuật Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 60.52.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Mạnh Hùng Hà nội – 2015 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn: “Nghiên cứu chế độ trường sóng tác động đến biến động – suy thoái bãi biển Nha Trang” kết nghiên cứu riêng với hƣớng dẫn PGS.TS Nguyễn Mạnh Hùng Các số liệu nêu trích dẫn luận văn trung thực ch p toàn văn t k tài liệu hay công tr nh nghi n cứu kh c mà không ch r tài liệu tham khảo Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2015 Tác giả luận văn Nguyễn Vũ Thắng ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn xin ày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới: Ban giám hiệu trƣờng Đại học Công nghệ khoa Cơ học kỹ thuật, Phòng Sau đại học tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành luận văn Viện Cơ học, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam quan nơi công t c tạo điều kiện mặt thời gian, kinh phí thủ tục hành suốt trình học tập PGS TS Nguyễn Mạnh Hùng - ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn giúp đỡ tạo điều kiện trình nghiên cứu hoàn thành luận văn C c đồng nghiệp Phòng Cơ học Môi trƣờng Biển giúp đỡ suốt thời gian làm luận văn Nhiệm vụ hợp tác quốc tế: Nghiên cứu chế độ thủy động lực học vận chuyển bùn cát vùng cửa sông bờ biển vịnh Nha Trang, t nh Khánh Hòa PGS.TS Nguyễn Trung Việt chủ nhiệm Nhiệm vụ cung c p cho số liệu đo đạc địa hình, sóng mặt cắt bãi biển Nha Trang Cuối xin chân thành cảm ơn c c thầy cô Khoa Cơ học kỹ thuật tận tính dạy dỗ truyền thụ kiến thức cho năm học vừa qua iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ TIẾN HÀNH CHO KHU VỰC VỊNH NHA TRANG 1.1 Tổng quan khu vực nghiên cứu .3 1.1.1 Đặc điểm kinh tế xã hội .3 1.1.2 C c điều kiện tự nhiên 1.2 Các nghiên cứu trƣờng sóng biến đổi ãi tiến hành cho khu vực 1.2.1 Tình hình nghiên cứu tính toán sóng vận chuyển bùn cát 1.2.2 Các nghiên cứu trƣờng sóng khu vực vịnh Nha Trang 1.2.3 Các nghiên cứu biến đổi bãi khu vực vịnh Nha Trang CHƢƠNG II – CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC MÔ HÌNH ĐƢỢC SỬ DỤNG ĐỂ TÍNH TOÁN TRONG LUẬN VĂN Cơ sở lý thuyết mô hình SWAN 2.1.1 Giới thiệu mô hình .9 2.1.2 C c phƣơng tr nh ản .9 2.2 Cơ sở lý thuyết mô hình tính sóng, dòng chảy vận chuyển bùn cát hệ thống mô hình SMS (CMS-flow CMS-wave) 12 2 Cơ sở lý thuyết mô hình CMS-flow 12 2 Cơ sở lý thuyết mô hình CMS-wave 22 2.2.3 Kết nối mô hình CMS-flow CMS-wave 25 Cơ sở lý thuyết mô hình SBEACH: 26 CHƢƠNG III – ÁP DỤNG CÁC MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ ĐỘNG LỰC VÀ BÙN CÁT CHO KHU VỰC BÃI BIỂN NHA TRANG VÀ CÁC KẾT QUẢ NHẬN ĐƢỢC .30 3.1 Thu thập số liệu sóng vùng nƣớc sâu 30 3.2 Tính sóng lan truyền từ vùng nƣớc sâu vào khu vực ven bờ vịnh Nha Trang mô hình SWAN 32 3.2.1 Miền tính lƣới tính: 32 3.2.2 Kiểm chứng mô hình tính sóng: 33 3.2.3 Kết tính lan truyền sóng từ vùng nƣớc sâu vào vịnh Nha Trang: 37 3.3 Thiết lập thông số mô hình CMS-wave CMS-flow .39 iv 3.3.1 Thiết lập thông số mô hình CMS-wave .39 3.3.2 Thiết lập thông số mô hình CMS-flow 41 3.3.3 Thiết lập thông số kết nối hai mô hình CMS-flow CMS-wave: 43 3.4 Các kết tính toán 44 3.5 Phân tích kết tính toán biến động ãi đ y iển khu vực bãi biển Nha Trang dƣới t c động c c trƣờng sóng thịnh hành 52 3.6 Tính toán biến động bãi biển Nha Trang dƣới t c động bão .53 3.6.1 Thiết lập thông số mô hình SBEACH .53 3.6.2 Kết tính mô hình SBEACH 54 Sơ ộ nhận x t đề xu t giải pháp ổn định bãi 54 KẾT LUẬN 56 v DANH MỤC CÁC HÌNH H nh Sơ đồ “Avalanching” mô hình SBEACH Hình 3.1 Trích đoạn số liệu th ng năm 1988 số liệu trƣờng sóng thu thập đƣợc H nh Lƣới tính sóng theo mô hình SWAN cho khu vực Vịnh Nha Trang lân cận Hình 3.3 Vị trí trạm đo đạc tham số sóng Hình 3.4 So s nh độ cao sóng tính toán thực đo trạm A tháng 5/2013 Hình 3.5 So sánh chu k sóng tính toán thực đo trạm A tháng 5/2013 H nh So s nh độ cao sóng tính toán thực đo trạm A tháng 12/2013 Hình 3.7 So sánh chu k sóng tính toán thực đo trạm A tháng 12/2013 H nh Lƣới tính CMS-wave Hình 3.9 Thiết lập thông số CMS-wave H nh 10 Điều kiện phổ sóng biên CMS-wave H nh 11 Lƣới tính CMS-flow Hình 3.12 Thiết lập thông số mô hình CMS-flow Hình 3.13 Các thông số tính toán VCBC Hình 3.14 Giao diện điều khiển tính toán cặp đồng thời hai mô hình Hình 3.15 Vị trí mặt cắt đƣợc sử dụng trích xu t số liệu Hình 3.16 Bản đồ phân bố trƣờng sóng ứng với hƣớng sóng NE H nh 17 Địa h nh đ y iển khu vực bãi Nha Trang sau tính toán với hƣớng sóng NE Hình 3.18 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng NE Hình 3.19 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng NE Hình 3.20 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng NE Hình 3.21 Bản đồ phân bố trƣờng sóng ứng với hƣớng sóng E H nh 22 Địa h nh đ y iển khu vực bãi Nha Trang sau tính toán với hƣớng sóng E Hình 3.23 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng E Hình 3.24 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng E Hình 3.25 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng E Hình 3.26 Bản đồ phân bố trƣờng sóng ứng với hƣớng sóng SE H nh 27 Địa h nh đ y iển khu vực bãi Nha Trang sau tính toán với hƣớng sóng SE Hình 3.28 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE Hình 3.29 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE Hình 3.30 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE Hình 3.31 Biến động địa hình bãi mặt cắt số dƣới t c động c c hƣớng sóng thịnh hành năm NE, E SE Hình 3.32 Biến động địa hình bãi biển mặt cắt số dƣới t c động c c hƣớng sóng thịnh hành năm NE E SE Hình 3.33 Biến động địa hình bãi biển mặt cắt số dƣới t c động c c hƣớng sóng thịnh hành năm NE E SE Hình 3.34 Mực nƣớc ngày 09,10-11-2013 khu vực Nha Trang Hình 3.35 Kết tính toán mô hình SBEACH vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Tần su t (%) xu t c c độ cao sóng theo c c hƣớng Bảng 3.2 Bảng độ cao sóng trung nh theo c c hƣớng độ sâu 90m Bảng 3.3 Bảng chu k sóng trung nh theo c c hƣớng độ sâu 90m Bảng 3.4 Bảng độ cao sóng trung bình độ sâu 15m Bảng 3.5 Bảng chu k sóng trung bình độ sâu 15m Bảng 3.6 Hình trƣờng sóng theo hƣớng t c động Bảng 3.7 Số liệu địa hình mặt cắt bãi biển trƣớc sau bão vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT SMS tầng mặt Surface-water Modeling System - Hệ thống mô hình tính CMS – wave Coastal Modeling System – wave - Hệ thống mô hình tính vùng ven bờ - tính sóng CMS – flow Coastal Modeling System – flow - Hệ thống mô hình tính vùng ven bờ - tính dòng chảy SWAN Simulating WAve Nearshore – Mô hình tính sóng gần bờ STWAVE STeady state spectral WAVE – Mô hinh tính sóng phổ ổn định SBEACH Storm-induced BEAch Change - Mô hình tính biến đổi mặt cắt vuông góc với bờ bão VCBC Vận Chuyển Bùn Cát NT Nha Trang MỞ ĐẦU Trong năm gần khu vực bãi biển Nha Trang phải đối mặt với số vần đề cần đƣợc giải nhƣ v n đề môi trƣờng biến động – suy thoái bãi Biến động – suy thoái bãi đƣợc hiểu trình nhƣ xói lở, m t bãi, biến động địa h nh dƣới mặt nƣớc tạo c c ar sâu s t m p nƣớc hay xu t hiện tƣợng động lực ven bờ nhƣ dòng t ch (rip currents), xoáy cục khu vực ven bờ Những tƣợng tr n đƣợc x c định suy thoái bãi biển gây m t bãi tắm khu vực dọc bờ biển vịnh Nha Trang ảnh hƣởng trực tiếp đến mạnh nh t nơi ngh dƣỡng, tắm biển Các yếu tố động lực biển bao gồm sóng, dòng chảy, mực nƣớc vận chuyển bùn cát (VCBC) tham số đầu vào định đến suy thoái bãi Nhà nƣớc ta từ lâu nhận thức đƣợc tầm quan trọng v n đề biến động cửa sông, bờ biển n n triển khai nhiều công trình, đề tài, dự án nhằm điều tra, thu thập, x c định trạng bồi xói, theo dõi diễn biến địa hình vùng trọng điểm, xây dựng luận khoa học cho giải pháp phòng chống Tuy nhi n đặc điểm phức tạp vùng cửa sông, ven biển dƣới t c động yếu tố động lực biển, gió mùa bão, chƣa có đƣợc kết phân tích đ nh gi tính toán cho phép lý giải chế dự báo diễn biến c c đặc trƣng thủy động lực bùn cát phục vụ cho phát triển kinh tế, xã hội Ngoài ra, điều kiện t c động biến đổi khí hậu, việc tính toán trình hậu biến đổi bãi biển, bờ biển trở lên phức tạp Hầu hết quy trình mô hình sử dụng chƣa có điều kiện kiểm tra hiệu ch nh chi tiết đồng điều kiện Việt Nam V n đề suy thoái bãi tắm Nha Trang sau có công trình bảo vệ đƣợc Ủy ban nhân dân t nh Kh nh Hòa quan tâm đặc biệt Ngày 08/03/2012, Sở Khoa học Công nghệ Khánh Hòa tổ chức hội thảo khoa học: “Đề xu t giải pháp khoa học công nghệ nhằm nâng c p bãi biển Nha Trang phục vụ du lịch phát triển bền vững” với tham gia c c chuy n gia đầu ngành hải dƣơng học, công trình biển quản lý môi trƣờng Nhận thức đƣợc mức độ c p thiết v n đề biến động – suy thoái khu vực bãi biển Nha Trang, lựa chọn hƣớng nghiên cứu với đề tài: “nghiên cứu chế độ trường sóng tác động đến biến động – suy thoái bãi biển Nha Trang" Luận văn có mục tiêu nhƣ sau: - - Có đƣợc chế độ trƣờng sóng vùng nƣớc sâu khu vực vịnh Nha Trang Dựa vào phƣơng ph p tính to n lan truyền trƣờng sóng vùng nƣớc sâu vào khu vực ãi iển Nha Trang có đƣợc c c h nh trƣờng sóng thịnh hành t c động đến đ y iển ãi iển Nha Trang Đ nh gi đƣợc c c iến động đ y iển ãi iển Nha Trang qua c c kết tính to n iến đổi đ y theo c c mô h nh tính đại Sơ ộ nhận x t đƣa c c giải ph p nhằm ổn định ãi Luận văn ao gồm: Mở đầu chƣơng I - Tổng quan khu vực tình hình nghiên cứu tiến hành cho khu vực vịnh Nha Trang chƣơng II - Cơ sở lý thuyết mô h nh đƣợc sử dụng để tính toán luận văn chƣơng III - Áp dụng mô hình tính toán yếu tố động lực bùn cát cho khu vực bãi biển Nha Trang kết nhận đƣợc, cuối kết luận 44 3.4 Các kết tính toán Mô hình tính cặp đồng thời mô vận chuyển bùn cát biến động bãi biển đƣợc thiết lập theo thông số đƣợc kiểm chứng phần Tính toán vận chuyển bùn cát biến đổi đ y đƣợc thực theo hƣớng sóng NE, E SE, với tham số đầu vào đƣợc l y từ bảng 3.6 Các kết tính to n đƣợc trình bày dƣới dạng đồ biến động đ y iển cho toàn khu vực bãi biển Nha Trang Ngoài để th y r đƣợc biến động bãi biển thiết lập mặt cắt: mặt cắt bờ nam sông Cái, mặt cắt khu vực gần nhà ngh Công an – khu vực có mật độ ngƣời ngh dƣỡng, tắm biển đông nh t mặt cắt trung tâm bãi biển Nha Trang Bản đồ tính toán biến động đ y iển mặt cắt khảo sát chi tiết biến động từ bờ khơi đƣợc đƣợc đƣa hình 3.15 Hình 3.15 vị trí mặt cắt đƣợc sử dụng trích xu t số liệu Các tham số tính toán cho hƣớng sóng thịnh hành từ khơi vào ( ảng 3.6) với tham số mực nƣớc đƣợc tr nh ày dƣới a Kết tính toán với hƣớng sóng NE: Các tham số sóng tính toán : Hmor=0.89, Tp =6.03 hƣớng sóng trung bình= 810, thời gian t c động 115 ngày Mực nƣớc trung bình biến đổi hảng ngày đƣợc l y theo mực nƣớc đặc trƣng cho mùa gió mùa đông ắc Trên hình 3.16 – 3.20 đƣa trƣờng sóng, đồ biến động địa h nh đ y iển biến động bãi biển mặt cắt ABC dƣới t c động trƣờng sóng NE 45 Hình 3.16 Bản đồ phân bố trƣờng sóng ứng với hƣớng sóng NE sau 115 ngày Hình 3.17 Địa h nh đ y iển khu vực bãi Nha Trang sau tính toán với hƣớng sóng NE sau 115 ngày 46 Hình 3.18 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng NE sau 115 ngày Hình 3.19 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng NE sau 115 ngày Hình 3.20 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng NE sau 115 ngày 47 b Kết tính toán với hƣớng sóng E: Các tham số sóng tính toán : Hmor=0.65, Tp =5.99 hƣớng trung bình= 900, thời gian t c động 119 ngày Mực nƣớc trung bình biến đổi hàng ngày đƣợc l y theo mực nƣớc đặc trƣng cho cho c c tháng giao thời từ th ng đến tháng Trên hình 3.21 – 3.25 đƣa trƣờng sóng, đồ biến động địa h nh đ y iển biến động bãi biển mặt cắt A B C dƣới t c động trƣờng sóng E Hình 3.21 Bản đồ phân bố trƣờng sóng ứng với hƣớng sóng E sau 119 ngày Hình 3.22 Địa h nh đ y iển khu vực bãi Nha Trang sau tính toán với hƣớng sóng E sau 119 ngày 48 Hình 3.23 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng E sau 119 ngày Hình 3.24 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng E sau 119 ngày Hình 3.25 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng E sau 119 ngày 49 c Kết tính toán với hƣớng sóng SE: Các tham số sóng tính toán là: Hmor=0.14, Tp =4.18 hƣớng trung bình= 920, thời gian t c động 47 ngày Mực nƣớc trung bình biến đổi hảng ngày đƣợc l y theo mực nƣớc đặc trƣng cho cho c c th ng gió mùa tây nam (tháng 7, 8) Trên hình 3.26 – 3.30 đƣa trƣờng sóng, đồ biến động địa h nh đ y iển biến động bãi biển mặt cắt A B C dƣới t c động trƣờng sóng SE Hình 3.26 Bản đồ phân bố trƣờng sóng ứng với hƣớng sóng SE sau 47 ngày Hình 3.27 Địa h nh đ y iển khu vực bãi Nha Trang sau tính toán với hƣớng sóng SE sau 47 ngày 50 Hình 3.28 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE sau 47 ngày Hình 3.29 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE sau 47 ngày Hình 3.30 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE sau 47 ngày 51 Để đ nh gi so s nh t c động hình trƣờng sóng kh c kết hợp kết tính biến động bãi biển mặt cắt đồng thời hình trƣờng sóng NE, E SE Trên hình 3.31 – 3.33 đƣa tổng hợp biến động bãi biển Nha Trang dƣới t c động hình trƣờng sóng thịnh hành vùng biển Nha Trang hình trƣờng sóng với c c hƣớng sóng vùng nƣớc sâu NE, E SE Hình 3.31 Biến động địa hình bãi mặt cắt số dƣới t c động c c hƣớng sóng thịnh hành năm NE E SE Hình 3.32 Biến động địa hình bãi biển mặt cắt số dƣới t c động c c hƣớng sóng thịnh hành năm NE E SE 52 Hình 3.33 Biến động địa hình bãi biển mặt cắt số dƣới tác động c c hƣớng sóng thịnh hành năm NE E SE 3.5 Phân tích kết tính toán biến động bãi, đáy biển khu vực bãi biển Nha Trang dƣới tác động trƣờng sóng thịnh hành Trong tính toán biến động ãi đ y iển Nha Trang theo hình trƣờng sóng thịnh hành nhận đƣợc từ bảng 3.6 tiến hành tính toán cho hình trƣờng sóng với hƣớng S Kết nhận đƣợc hình có thời gian t c động lớn (83 ngày lớn gần g p đôi thời gian t c động hình SE) nhƣng trƣờng sóng có độ cao, chu k sóng nhỏ đặc biệt hƣớng truyền sóng chủ yếu lên phía tây bắc (1620) nên hầu nhƣ không gây iến đổi địa h nh đ y ãi iển rõ ràng khu vực bãi biển Nha Trang Do không tr nh ày c c kết tính toán luận văn Kết nhận đƣợc cho th y hình trƣờng sóng hƣớng NE E đóng vai trò lớn đến biến động đ y ãi iển Khu vực biến động nhiều nh t khu vực phía bắc bãi (nam cửa sông Cái) Tiến dần xuống phía nam, biến động bãi biển giảm dần khu vực cuối phía nam - cảng Hải Quân hầu nhƣ không ph t biến động bãi biển Phân tích mặt cắt cho th y hầu nhƣ m t bùn cát bãi biển mà biến đổi ch dạng thay đổi lƣợng bùn cát từ vùng sát bờ phía ch nằm giới hạn vùng sóng đổ Bùn cát từ phía có xu đƣợc vận chuyển vào sát bờ tạo c c đụn cát m p nƣớc (điều đặc biệt th y rõ hình 3.31) Tại phía bắc ãi sóng hƣớng đông ắc hƣớng đông tạo thành đụn cát mép nƣớc lên cao khoảng mét so với đầu mùa đông (th ng 11 12) Để tạo đụn cát cao này, lƣợng bùn cát lớn ị óc khoảng độ sâu từ 2m đến 4m Nhƣ làm cho khu vực bị xói mạnh không bãi tắm an toàn khách du lịch Cơ chế tiếp tục thịnh hành mặt cắt số Ở không tạo đụn c t đƣợc bồi m p nƣớc cao nhƣ mặt căt số nhƣng lại tạo bar ngầm sâu (có thể lên tới m) nguy hiểm ngƣời tắm biển Tại mặt cắt số 53 tƣợng bồi tạo thành đụn c t xói đ y khu vực sát bờ giảm không gây trở ngại đến ngƣời tắm biển nhƣ hai mặt cắt nêu 3.6 Tính toán biến động bãi biển Nha Trang dƣới tác động bão 3.6.1 Thiết lập thông số mô hình SBEACH Mô hình SBEACH mô hình tính toán biến động bãi biển (thông qua mặt cắt đại diện) dƣới t c động bão Cơ sở khoa học mô h nh tr nh ày chi tiết chƣơng II phần Để thuận tiện cho ngƣời sử dụng mô h nh SBEACH đƣợc tích hợp hệ thống phần mềm CEDAS (Coastal Engineering Design Analysis System - Hệ thống Công nghệ ven bờ phục vụ Thiết kế Phân tích) [12] Để tính toán biến động bãi biển khu vực Nha Trang dƣới t c động bão sử dụng số liệu đo địa hình mặt cắt bãi biển – vuông góc với đƣờng bờ biển đợt đo đạc ngày 09-11-2013 ngày11-11-2013 ứng với thời gian trƣớc sau bão Haiyan [3] Các tham số đầu vào phục vụ tính toán bao gồm: Địa hình bãi biển Nha Trang thực đo ngày 13 th ng 11 năm 2013 mặt cắt gần với mặt cắt số tính toán biến động đ y ãi iển phần trên; Các tham số động lực đƣa vào gồm Độ cao sóng vùng nƣớc sâu 4m hƣớng sóng vuông góc với bờ, dạng sóng sóng đơn xắc Thủy triều đƣợc l y theo số liệu thực đo trạm đo mực nƣớc Cầu Đ – Nha Trang từ ngày đến ngày 10 th ng 11 năm 2013 Nƣớc dâng ão không ghi đƣợc biến đổi đ ng kể mực nƣớc ngày có bão so với mực nƣớc triều nh thƣơng n n không đƣa vào tính toán Số ƣớc tính theo mặt cắt vuông góc với bờ 53 ƣớc với khoảng cách ƣớc 1m Đã tiến hành tính to n hai ngày gồm 49 với ƣớc tính phút Trên hình 3.34 đƣa mực nƣớc trạm Cầu Đ c c ngày – 10 sử dụng để tính toán mô hình SBEACH Các tham số bùn cát đƣợc l y theo giá trị mặc định gồm hệ số VCBC: K=1,75x106 m4/N; Hệ số VCBC dƣới t c động độ dốc bãi biển: Eps = 0,002m2/s độ sâu biên vùng sóng đổ vùng sóng leo B=0,3m Hình 3.34 Mực nƣớc ngày 09,10-11-2013 khu vực Nha Trang 54 3.6.2 Kết tính mô hình SBEACH Với thông số đƣa tiến hành tính toán biến đổi nhanh profil bãi biển mô hình SBEACH Kết tính to n đƣợc đƣa hình 3.35 cho th y thay đổi địa hình mặt cắt chủ yếu xảy vùng sóng đổ vùng sóng leo Hình 3.35 Kết tính toán mô hình SBEACH Do bão Haiyan không trực tiếp đổ vào khu vực Nha Trang nên kết đo đạc tính toán cho th y độ dốc bãi biển thay đổi không nhiều Mặc dù có xu chuyển dịch tạo bar ngầm bãi biển vùng sóng đổ Tuy nhi n thƣờng thƣờng bão làm xói phần đụn c t phía tr n m p nƣớc mang xa để tạo bar – vùng bồi ngầm phía nhƣng ở phía bãi phía trên, sát kè bờ bãi biển Nha Trang lại có xu bồi (mặc dù r t ít) Điều th y r t rõ từ số liệu đo đạc ngày 11/1 số liệu tính toán theo SBEACH Các hình dạng biến đổi bãi phía m p nƣớc tƣơng đối phù hợp kết tính toán thực đo dƣới dạng bar ngầm 3.7 Sơ nhận xét đề xuất giải pháp ổn định bãi Bãi biển Nha Trang thuộc loại bãi dốc đặc trƣng cho c c ãi iển khu vực Miền Trung với loại ùn c t đ y thô (D=0 25mm) Xu chung bãi biến động theo mùa với mùa thịnh hành mùa gió mùa đông ắc Do đặc điểm nằm vịnh Nha Trang nên bãi biển đƣợc che chắn tốt c c sóng hƣớng nam đông nam – thịnh hành mùa gió mùa tây nam Các kết nhận đƣợc cho th y với biến động mùa khu vực có đ y ãi iển nhiều nh t khu vực phía bắc bãi, sát bờ phía nam sông C i Đây khu vực hội tụ lƣợng sóng tạo dòng VCBC vào bờ m p nƣớc VCBC khơi khu vực vùng sóng đổ dòng VCBC dọc bờ xuống phía nam Kết tạo đụn cát sát bờ vùng sóng leo với xói lở vùng sóng đổ tạo bar có 55 độ sâu lớn (có thể lên tới 4m) gây nguy hiểm cho hoạt động ngh dƣỡng, tắm biển Càng xuống phía nam, xa dần với bờ nam sông Cái biến động bãi biển theo mùa giảm khu vực gần cảng Hải Quân đ y iển hầu nhƣ không iến đổi theo mùa Bão chắn yếu tố gây biến đổi mạnh bãi biển Nha Trang Đặc biệt với địa hình dốc bãi biển Nha Trang chịu ảnh hƣởng r t mạnh c c ão lớn Do địa hình dốc n n t c động bão r t mạnh khu vực sát bờ, gây sạt lở kè chắn, sạt lở bờ biển xói đ y iển vùng gianh giới sóng đổ sóng leo làm m t khả nâng phục vụ du lịch bãi biển Với trạng biến động bãi biển Nha Trang n u phân trên, việc đề xu t giải pháp cực k khó, cần phải có tính toán chi tiết Tuy nhi n giải pháp khả thi nh t cần phải hiểu đƣợc quy luật biến động bãi từ khuyến cáo nhân dân tránh vùng biến động mạnh Vào cuối mùa đông n n tập trung khai thác khu vực phía nam bãi khu vực bị biến động Vào đầu mùa hè – tháng tháng khai thác toàn bãi, kể khu vực phía bắc khu vực biến động nhiều nh t Các biện pháp công trình cứng – xây kè giảm sóng ngăn c t xây kè ngầm phía sát đƣờng sóng đổ, tách rời với bờ biển đ ph sóng ổn định bãi phƣơng án áp dụng nhiên yếu tố nhƣ cảnh quan, phục vụ khách du lịch cần phải đƣợc tính tới Các biện pháp công trình mềm r t đƣợc thịnh hành để ổn định bãi tắm du lịch giới Đối với biện pháp khu vực bãi biển Nha Trang có thuận lợi thủy triều không lớn nhiên bãi lại r t dốc nên bùn cát bị vận chuyển khơi t c động thành phần VCBC theo hiệu ứng dốc bãi 56 KẾT LUẬN Nghiên cứu bãi biển với mục tiêu ổn định bãi phục vụ khai thác tài nguyên du lịch vùng bờ biển nƣớc ta khu vực Nha Trang nói riêng v n đề phức tạp, phụ thuộc vào trình thủy thạch động lực ven bờ điểm riêng địa hình vùng bờ (định hƣớng đƣờng bờ với c c hƣớng sóng thịnh hành) độ dốc bãi biển vùng sát bờ vv… Trong khuôn khổ luận văn sử dụng mô hình toán đại với kích cỡ nghiên cứu biến động bãi biển theo thời gian khác nhằm đ nh gi đƣợc tổng quát nguyên nhân gây biến đổi suy tho i ãi Trƣờng sóng đƣợc coi lực t c động chủ yếu gây biến đổi bãi biển bờ biển Do việc phải có đƣợc trƣờng sóng tin cậy để từ phân loại hình tính toán tác động đến đ y ãi iển Nhờ mô hình tính sóng toàn cầu thu thập đƣợc số liệu trƣờng sóng vùng nƣớc sâu có độ x c đủ độ dài (25 năm) tính to n chế độ sóng điểm nƣớc sâu (độ sâu 90m) cửa vịnh Nha Trang Việc tính toán lan truyền sóng từ điểm có số liệu vào khu vực vịnh toán cần phải đƣợc lựa chọn tối ƣu nhằm tiết kiệm thời gian tính to n Phƣong n tính tốt nh t tính lần lƣợt Obs đo (3 lần) 22 năm phải thực khối lƣợng tính toán khổng lồ Để khắc phục v n đề sử dụng phƣơng ph p lập tần su t tính toán cho khoảng độ cao chu k sóng theo bảng tần su t lập đƣợc Với phƣơng ph p sử dụng mô hình tính sóng hệ nhận đƣợc hình trƣờng sóng cho điểm có độ sâu 15m phía trƣớc bãi biển Nha Trang Trong tính to n c c hƣớng sóng bị che khu t cửa vịnh đƣợc loại trừ Vận chuyển bùn cát kết biến động (xói lở, bồi tụ) bãi biển trình phức tạp v kết t c động yếu tố động lực biển nhƣ sóng, mực nƣớc, dòng chảy đến c c đặc trƣng thủy thạch địa hình bãi xảy vùng hỗn loạn vùng sóng đổ m p nƣớc C c t c động lại xảy đồng thời nên yếu tố có t c động tƣơng t c với Một phƣơng ph p tính cặp sóng, mực nƣớc biến động đ y iển hệ thống tính toán trình ven bờ (CMS) đƣợc lựa chọn áp dụng luận văn Đã chọn phƣơng ph p tƣơng t c phức tạp nh t phƣơng ph p tƣơng t c hai chiều sóng với mực nƣớc – dòng chảy với địa h nh đ y với ƣớc thời gian trao đổi đủ nhỏ Kết nhận đƣợc tranh biến động đ y ãi khu vực bãi biển Nha Trang tính trung bình năm cho h nh sóng thịnh hành Các nghiên cứu n u tr n cho ta đƣợc i n đổi bãi biển Nha Trang theo mùa, nhi n nƣớc ta chịu ảnh hƣởng năm ổ bão giới Hiện việc mực nƣớc dâng biến đổi khí hậu phải tính đến khả xu t siêu bão với khả ph hủy bờ biển bãi biển r t lớn Phần tính toán luận văn đề cập đến tính toán biến động bãi biển bão vỡ cỡ biến đổi theo thời gian từ đến ngày Đã tính to n ão Haiyan theo số liệu địa hình thực đo trƣớc sau bão 57 Các kết nhận đƣợc hai phƣơng n tính to n c c phƣơng n khắc phục xuy tho i ãi đƣợc phân tích kỹ phần cuối chƣơng III Tác giả luận văn mong kết nhận đƣợc tài liệu tham khảo cho c c đồng nghiệp, nhà quản lý công tác khai thác tiềm du lịch ven biển không ch khu vực Nha Trang mà vùng ven biển kh c tr n đ t nƣớc 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Mạnh Hùng 2000 “Tính toán trường sóng vận chuyển bùn cát phục vụ xây dựng công trình biển ven bờ” b o c o tổng kết đề tài c p nhà nƣớc KHCN-06-10 “Cơ sở khoa học đặc trưng kỹ thuật đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công trình biển ven bờ” Viện Cơ học Hà Nội 2000 Nguyễn Mạnh Hùng Phạm Văn Ninh Dƣơng Công Điển Mô hình tính cặp đồng thời yếu tố sóng, dòng chảy mực nước phục vụ nghiên cứu biến động bờ biển vùng châu thổ sông Hồng, Tuyển tập công tr nh Hội nghị Khoa học Cơ học Thủy khí Toàn quốc năm 2005 Nhiệm vụ hợp t c quốc tế khoa học công nghệ theo nghị định thƣ “Nghiên cứu chế độ thủy động lực học vận chuyển bùn cát vùng cửa sông bờ biển vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” Đại học Thủy lợi Hà Nội 2012 Sở khoa học công nghệ t nh Kh nh Hòa (2004), "Đặc điểm khí hậu thủy văn tỉnh Khánh Hòa" UBND t nh Kh nh Hòa (2003) "Địa chí Khánh Hòa" NXB trị quốc gia http://nhatrang.khanhhoa.gov.vn/Default.aspx?TopicId=8e575c35-adbc4e2d-9a77-aa6f8317137e Nguyễn Kim Vinh (1997),"Đo đạc nghiên cứu đặc trưng động lực biển Nha Trang mối liên hệ với môi trường" B o c o đề tài sơ sở Viện Hải Dƣơng học Trần Văn B nh Trịnh Thế Hiếu,"Sự biến đổi hình thái địa hình bãi đường bờ số khu vực bờ biển Nam trung theo thời gian (20072008)" Tạp chí KHCN iển T10(2010) số Tr 15-29 Tiếng Anh CMS User Manual, Envinronment Modeling Research Laboratory 03/2012 10 SMS Surface Water Modeling System – Tutorials Version 10.1 Brigham Young University – Envinronment Modeling Research Laboratory 03/2011 11 Shore Protection Manual Coastal Engineering Research Center, US Navy, 1984 12 CEDAS-SBEACH version 4.03; Copyright 1999-2015, Veri-Tech, Inc [...]... chiều cao sóng nhỏ và không có ảnh hƣởng nhiều đến biến đổi bãi biển khu vực này [8] Đặc điểm địa hình đáy và bãi biển: Bãi biển Nha Trang có dạng cánh cung ôm l y phần bờ phía tây vịnh Nha Trang Địa hình bãi thuộc dạng bãi tích tụ - xói lở do t c động của sóng chiếm ƣu thế Bãi biển thoải đều, ở khu vực phía Bắc ãi có độ dốc hơn phía Nam độ dốc trung bình của bãi từ 7-80 Hình thái bãi biển biến đổi... tuyến tính của mật độ tác động của sóng đến: (87) 24 Trong đó K là hệ số phản xạ của sóng K=0 – không tính đến sóng phản xạ K=1 – tính đến sóng phản xạ Sóng đổ do địa hình đáy: Khi sóng truyền vào vùng nƣớc nông độ cao của sóng bị giới hạn bởi độ sâu của cột nƣớc Với mỗi chiều cao của sóng tới độ sâu nƣớc giới hạn sẽ là (theo Smith, 1999) (88) Trong đó Hb là độ cao sóng đổ Độ cao sóng đổ trong CMS-wave... Nghiên cứu chế độ thủy động lực học và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông và bờ biển vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” do PGS.TS Nguyễn Trung Việt chủ nhiệm nhiệm vụ Đây là một chƣơng tr nh nghi n cứu khá toàn diện cả về phƣơng diện đo đạc thực tế và tính toán mô hình cho khu vực vịnh Nha Trang nói chung và bãi biển Nha Trang nói riêng Đã thu đƣợc các kết quả đo đạc đồng bộ các yếu tố động lực biển và địa... do sóng đổ, một phần nhỏ bị phản xạ hoặc chuyển xuống các sóng có tần số nhỏ hơn Trong CMS-wave khi sóng bị chặn, khi đó mật độ t c động sóng đƣợc coi bằng 0 Sóng phản xạ: Năng lƣợng của sóng bị phản xạ khi truyền vào bờ biển hoặc công tr nh Năng lƣợng này đƣợc tính toán dựa trên góc của sóng đến và sóng phản xạ Mật độ năng lƣợng t c động của sóng phản xạ biểu thị bằng một hàm tuyến tính của mật độ tác. .. hƣởng của độ sâu nhƣ khu vực vịnh Bắc Bộ (với độ sâu 50-60m của vịnh Bắc Bộ, sóng bão có chu k >10s đã ị t c động của các hiệu ứng gây ra do độ sâu nhƣ hiệu ứng biến dạng, khúc xạ) Sóng trong ão thƣờng xu t hiện vào th ng 10 và th ng 11 Độ cao sóng hữu hiệu và chu k sóng với chu k lặp 20 năm một lần khoảng 8 - 9m và chu k 12-14s[1] 1.2.3 Các nghiên cứu về biến đổi bãi khu vực vịnh Nha Trang V n đề nghiên. .. 1.2.2 Các nghiên cứu về trƣờng sóng khu vực vịnh Nha Trang Trƣờng sóng đƣợc phát sinh và phát triển dƣới t c động trực tiếp của trƣờng gió, do vậy đặc điểm chế độ trƣờng sóng là hậu quả trực tiếp của chế độ khí hậu và trƣờng gió khu vực Do sóng đƣợc phát sinh và phát triển trên toàn bộ một vùng rộng lớn (đà sóng) n n đ nh gi chế độ trƣờng sóng tại một khu vực cụ thể cần phải có đƣợc phân bố sóng trên... kết quả nghiên cứu trong luận văn góp phần bổ sung thêm các thông tin khoa học về nghiên cứu đ nh gi sự biến đổi, suy thoái bãi biển Nha Trang nhằm đẩy mạnh việc áp dụng tiến bộ khoa học và công nghệ nói chung, khoa học và công nghệ biển nói riêng vào phục vụ phát triển kinh tế, xã hội của đ t nƣớc 3 CHƢƠNG I – TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ĐÃ TIẾN HÀNH CHO KHU VỰC VỊNH NHA TRANG 1.1... l n đến vùng giữa và bắc Biển Đông hƣớng gió thịnh hành trong gió mùa tây nam chuyển dần sang nam tây nam và nam Tại khu vực ngoài khơi Nha Trang gió mùa tây nam có hƣớng thịnh hành là hƣớng nam và thƣờng có chu k khá lớn (dạng sóng lừng), t c động r t mạnh đến biến động bờ biển Mùa bão và áp th p nhiệt đới: đối với khu vực nghiên cứu, mùa bão kéo dài từ th ng 5 đến tháng 12 Quy luật hoạt động của. .. Thông thƣờng các mô hình tính toán sóng sử dụng quá trình tiến triển của mật độ t c động sóng ⃗ theo không ⃗ gian và thời gian t Mật độ t c động sóng đƣợc xác 10 định bằng và đƣợc bảo toán trong quá trình truyền sóng, trong khi mật độ năng lƣợng sóng không đƣợc bảo toàn khi có mặt dòng chảy Phƣơng tr nh phát triển của cân bằng mật độ t c động sóng đƣa ra ởi Mei, 1983 và Komen 1994 nhƣ sau: ⃗ [( ⃗ ⃗⃗)... xạ sóng theo hƣớng dọc bờ E – Mật độ năng lƣợng sóng ω - tần số góc của sóng α - góc của sóng so với trục x Tham số Coriolis: (37) Ω – tần số góc quay của tr i đ t υ vĩ tuyến Hệ số nhớt rối phụ thuộc vào độ dài xáo trộn của cột nƣớc trong trƣờng hợp không có t c động sóng có thể tính theo hàm của độ sâu nƣớc, tốc độ dòng chảy và độ nhám của đ y iển (Fanconer, 1980) nhƣ sau: | | * + (38) Trong vùng sóng ... v n đề biến động – suy thoái khu vực bãi biển Nha Trang, lựa chọn hƣớng nghiên cứu với đề tài: nghiên cứu chế độ trường sóng tác động đến biến động – suy thoái bãi biển Nha Trang" Luận văn có... Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE Hình 3.29 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng sóng SE Hình 3.30 Bản đồ biến động bãi biển mặt cắt dƣới t c động hƣớng...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN VŨ THẮNG NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ TRƯỜNG SÓNG VÀ TÁC ĐỘNG CỦA NÓ ĐẾN BIẾN ĐỘNG – SUY THOÁI BÃI BIỂN NHA TRANG Ngành: Cơ kỹ thuật Chuyên