Tiểu luân xây dựng mô hình chống sạt lở bờ biển

VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN: XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẤT Đề tài: Xây Dựng Mô Hình Chống Sạt Lở Bờ Biển LỜI MỞ ĐẦU Hiện tượng sạt lở bờ sông, đường bờ ven biển ngày xem hiểm hoạ đe doạ đời sống phát triển bền vững xã hội, xảy ĐT - KDC Châu Á - châu lục coi nằm vùng có rủi ro vào loại lớn giới mà xảy khắp châu lục khác Việt Nam với hệ thống sông rạch dày đặc, đường bờ ven biển hàng ngàn km, tượng sạt lở bờ sông, bờ biển xảy nghiêm trọng Tuy nhiên, đặc điểm địa lý, địa chất, thuỷ văn vùng Bắc - Trung - Nam không giống nên việc ứng dụng phương pháp dự báo, giải pháp phòng chống sạt lở bờ sông biển ĐT - KDC, quy luật chung lại có đặc điểm riêng Cần thiết phải soạn thảo Quy phạm hay Tiêu chuẩn riêng dùng cho công tác quy hoạch, xây dựng ĐT - KDC ven sông, ven biển chịu tác động trình diễn biến lòng dẫn đường bờ ven biển Để công trình chống sạt lở phát huy tác dụng, cần thiết phải tổ chức quan quản lý công trình chống sạt lở trực thuộc cấp quyền địa phương Trước tình giúp giúp đỡ GsTS.KH Lê Huy Bá Tôi chọn đề tài “ Xây Dựng Mô Hình Chống Sạt Lở Bờ Biển” nhằm phần giúp cho người có thêm kiến thức sạt lở bờ biển như: nguyên nhân, chế, mô hình,giải pháp… để áp dụng từ đưa biện pháp cụ thể cho vùng MỤC LỤC Lời nói đầu Nội dung A Tổng quan sạt lở bờ biển nước ta B Xây dựng mô hình chống sạt lở 1.Giới thiệu Các mô hình kết hợp Áp dụng tính toán .10 Kết luận 16 C Ứng dụng mô hình để đưa giải pháp cụ thể cho vùng 17 Công nghệ cứng .17 Công nghệ mềm .17 Biện pháp phổ biến 20 Tài liệu tham khảo 21 NỘI DUNG A.TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ BỜ BIỂN Ở NƯỚC TA: Nước ta có bờ biển dài 3.260 km, với 144 cửa sông lớn nhỏ Dân số huyện ven biển chiếm 24% dân số nước có nhiều sở kinh tế quan trọng Tuy nhiên, vùng ven biển lại phải hứng chịu nhiều thiên tai bão, lũ, triều cường gây xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông, phá huỷ nhiều công trình dân sinh kinh tế ven bờ, gây khó khăn cho hoạt động sản xuất, an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế đất nước đời sống người dân ven biển Hàng năm xói lở vùng ven biển làm hàng trăm đất; tính riêng vùng ven biển Trung Bộ năm gần 390ha đất Hiện nay, sử dụng công nghệ mô hình toán, giám sát, thống kê việc dự báo xói lở bờ biển Bên cạnh đó, nhiều công trình nghiên cứu đề tài cấp Nhà nước nhiều góc độ khác nhau, từ tìm hiểu trạng, nguyên nhân, hậu xem loại tai biến thiên nhiên, từ đưa giải pháp giảm thiểu Có yếu tố ảnh hưởng đến việc xói, lở bờ biển: thứ yếu tố nội sinh, thứ hai ngoại sinh thứ ba yếu tố người Tuy nhiên, để đầu tư cho việc phải xem xét cụ thể chi phí lớn Cụ thể, để chống xói lở bờ biển cảng Dung Quất phải dùng đến viên đá Terpot (đá phá sóng), viên đá có giá thànhlà120triệu - Trước hết hiểu nguồn nhân lực nghiên cứu biển mảng rộng, nguồn nhân lực cho công tác chống xói lở việc làm cần thiết Có thể nói, trước tập trung vào việc thuỷ lợi nội địa Về hải dương học, biển bờ biển hạn chế, chưa mang tính cấp thiết Bên cạnh đó, hầu hết người làm công việc chống sạt lở vùng ven biển xuất phát từ ngành khác, thường làm theo kinh nghiệm chính, chưa có hệ thống đào tạo quy dẫn đến nguồn nhân lực thiếu trầm trọng Trước thách thức khó khăn vậy, vào năm 2000 Chính phủ hợp tác với Hà Lan thực dự án đào tạo ngành kỹ thuật bờ biển Hiện trường ĐH Thuỷ lợi sở đào tạo quy ngành kỹ thuật bờ biển Năm 2008, 50 kỹ sư ngành kỹ thuật bờ biển khoá trường Dự kiến năm 2009 mở rộng để đào tạo số chuyên ngành liên quan biển, khắc phục tình trạng thiếu nguồn lực -Phòng chống xói lở bờ biển cần tiến hành đồng toàn diện giải pháp Cần ưu tiên giải pháp công trình kết hợp nhiều lợi ích, trọng kết hợp phòng chống xói lở với chỉnh trị xa bờ Áp dụng giải pháp đại giới, đồng thời xây dựng giải pháp phù hợp với điều kiện nước ta Xây dựng giải pháp công trình cho sông, tuyến luồng đoạn bờ cụ thể, kè lát mái bê tông, kè phá sóng sau tổng kết thành mô hình Thành lập mạng lưới quan trắc, giám sát tai biến bồi, xói lở định kỳ sở phối hợp quan khoa học Trung ương đơn vị kỹ thuật địa phương Bên cạnh đó, cần có chương trình đào tạo ngắn, bổ sung kiến thức cho người làm công tác phòng, chống thiên tai, chống xói lở tỉnh ven biển Đây việc làm cần thiết, thực Việc khắc phục bồi lấp cửa sông việc khó khăn tốn kém, đặc biệt cửa sông miền Trung Nguyên nhân việc khai thác lưu vực xây dựng hồ chứa, chặt phá rừng thượng nguồn dẫn tới dòng chảy, bùn cát cửa sông, biến đổi theo mùa, mùa kiệt gây bồi, mùa lũ xói cửa sông Bộ NN PTNT phối hợp với số chuyên gia nước nghiên cứu tìm giải pháp khắc phục Tuy nhiên, kinh phí để thực việc tốn kém, để điều chỉnh cho cửa sông phải đến hàng nghìn tỷ (120 tỷ đồng/1km cho việc làm đê kè) Do vậy, phải xem xét cho phù hợp mặt kinh tế, xã hội thấy bồi, lở bỏ tiền vào đầu tư Cụ thể huyện Lộc Hà: Tại vùng ven biển huyện Lộc Hà (Hà Tĩnh) xảy tượng biển xâm thực bất thường, trôi nhiều tài sản nhân dân ven biển Tình trạng kéo dài từ tháng tới Bình thường triều cường xảy vào tháng 10 âm lịch hàng năm, tháng ngày đầu tháng nước biển lấn sâu vào đất liền khoảng 20m Hai năm biển xâm thực mạnh, năm từ 20 đến 30m, trôi hàng rừng Biển "ngoạm" đất liền phi lao phòng hộ Tại xã Thạch Bằng biển xâm thực mạnh, trôi nhiều hàng quán, tường bao hộ kinh doanh phục vụ ăn uống xây dựng ven biển Đầu năm nay, đoạn đất liền dài gần 1km dọc bờ biển Nam Ô thuộc phường Hòa Hiệp Nam, quận Liên Chiểu (Đà Nẵng) bị biển xâm thực gần 200m Một số nhà bị xói lở đánh bật móng đổ tường nhà xuống biển Nhiều gia đình phải nơi khác trước tàn phá sóng biển Nhưng nhiều gia đình liều bám trụ lại Gần 300m đất liền dọc đường Sơn Trà - Điện Ngọc (phường Phước Mỹ, quận Sơn Trà) bị biển xâm thực đánh bật gốc trụ điện Thời gian gần đây, bờ biển Bình Thuận với tổng chiều dài khoảng 190 ki lô mét, nhiều nơi phải đối mặt với nạn triều cường xâm thực Nhiều bãi biển đẹp Phan Rí Cửa, Mũi Né, La Gi bị nước biển xâm lấn sâu vào đất liền hàng chục mét, gây cản trở lớn đến đời sống ngư dân hoạt động doanh nghiệp du lịch địa bàn tỉnh Năm trước, khoảng thời gian này, bãi cát trải dài rừng dừa ven biển thành phố biển Phan Thiết (Bình Thuận) đứng trước nguy bị phá vỡ cảnh quan phải chịu liên tiếp đợt triều cường xâm thực Một số nhà dân ven biển đứng trước nguy bị sạt lở, vùng dừa lớn phường Hàm Tiến phập phồng sợ sóng trôi Do bờ biển Hàm Tiến có kết cấu địa chất cát, đá ngầm nên giải pháp kè mềm vật liệu địa kỹ thuật chọn để bảo vệ bờ biển du lịch Theo Sở TN&MT tỉnh Bình Thuận, tượng xâm thực ngày ảnh hưởng nghiêm trọng đến tình hình kinh doanh ngành du lịch môi trường biển địa phương Trước đó, tỉnh định lắp đặt hệ thống kè mềm chắn sóng bãi biển Đồi Dương (Phan Thiết) để chống tượng xâm thực Hệ thống kè mềm có tổng vốn đầu tư khoảng 26 tỉ đồng Sở Nông nghiệp Phát triển nông thôn làm chủ đầu tư, triển khai thí điểm khu vực biển Phan Thiết theo chiều dài khoảng 1,6 km chạy dọc bờ biển từ Khách sạn Novotel đến Kè C1, cảng cá Phan Thiết Nguyên liệu túi vải sản xuất Hà Lan Thụy Điển, tuổi thọ khoảng 40 năm, chịu mưa nắng nước biển Những túi xếp dọc nối mép biển, cách bờ sạt lở chừng 20 mét Trong túi cát bị lèn chặt Túi cát có khả ngăn không cho sóng biển đánh mạnh vào bờ cát ven biển để hạn chế xói mòn Theo đánh giá cán Sở TN&MT tỉnh Bình Thuận, trước đây, nhiều kè cứng đầu tư chắn sóng bị đánh trôi phương án kè mềm thí điểm bước đầu phát huy hiệu ngăn chặn tình trạng biển xâm thực Tuy nhiên, bờ biển nào, phương án kè mềm khả thi Ở khu vực bờ biển Hòa Duân (Phú Thuận, Phú Vang, Thừa Thiên - Huế), cuối năm ngoái, hệ thống mỏ hàn mềm Stabiplage (công nghệ chống xói lở xâm thực bờ biển) sau năm sử dụng bị sóng biển đập nát Công ty Espace Pur (Pháp), đơn vị thi công công trình xử lý khẩn cấp chống sạt lở bờ biển khu vực xã Phú Thuận, cam kết bảo hành công trình hai năm, bảo vệ bờ biển an toàn 40 năm Thế nhưng, sau năm "đối diện" với sóng biển, "thành trì" bị dập tan tành Trở lại tình trạng nước biển xâm thực bất thường Hà Tĩnh, tượng biển xâm thực xảy vài năm năm xảy mạnh Các quan khí tượng thủy văn, TN&MT, khoa học công nghệ chưa xác định nguyên nhân biển xâm thực bất thường Người dân sống ven biển Lộc Hà lo lắng mong chờ quan chức có biện pháp ngăn chặn, mùa mưa bão đến Đây mối lo chung người dân ven biển năm lại có hàng nghìn mét đất nằm sát bờ biển bị "hà bá" cướp B.XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SẠT LỞ BỜ BIỂN: 1.GIỚI THIỆU Một nguyên nhân gây sạt lở bờ biển tác động sóng Sóng truyền từ miền nước sâu vào bờ Khi tiến gần bờ độ sâu nước giảm làm cho chiều cao sóng tăng.Khi tăng đến lúc song ổn định vỡ Tại khu vực sóng vỡ, nước dao động mạnh tác động trực tiếp lên mái dốc bờ biển gây sạt lở Để mô tượng xói lở khuvực sóng vỡ đòi hỏi cần phảixác định yếu tố sóng chiều cao sóng,vị trí sóng vỡ, dòng chảy sóng vỡ, ứng suấtdo sóng tác dụng đáy từ xác định sựchuyển dịch bùn cát.Quá trình diễn biến xói lở bờ biển mộtqúa trình phức tạp nên cónhiều cáchtiếp cận khác Trong nghiên cứu nầy, môhình hoá qúa trình xói lở chỉxem xét trườnghợp sóng tác động thẳng góc với bờ yếu Mô hình hóa qúa trình thay đổi mái dốcbờ biển kết hợp mô hình bảnnhư sau : + Mô hình sóng khu vực nước nông cóxét đến phi tuyến số sóng ảnhhưởng độ sâu nước nông + Mô hình chuyển tải bùn cát sóngvỡ lúc chưa vỡ + Mô hình mô diễn biến đáy Ba mô hình áp dụng luân phiênđể mô tương tác yếu tố vớinhau Mô hình đánh giá việc tínhtoán diễn biến mô cát tác độngcủa sóng mô sạt lở máidốc bờ biển tác động sóng phòng thí nghiệm 2.CÁC MÔ HÌNH KẾT HỢP : 2.1 Mô hình sóng : Mô hình RefDif phát triển Kirbyvà Dalrymble (1994) sử dụng để môphỏng thay đổi chiều cao sóng vị trí sóngvỡ khu nước nông Mô hình RefDif sửdụng phương trình truyền sóng mái dốc lài380(mild slope equation) Berkhoff (1972) đãđược chuyển đổi dạng parabol bởiKirby(1986) số tán xạ sóng (disperson relation)phi tuyến theoHudges(1976).Với cải tiếnnầy mô hình cho phép xác định dược chiều caosóng xác vùng nước nông khichiều sâu nước nhỏ làm cho sóng khôngcòn sóng tuyến tính Các chi tiết môhình RefDif kiểm chứng mô hìnhcó thể xem [2], [4], [6], [7] 2.2 Mô hình chuyển tải bùn cát: Sự vận chuyển bùn cát yếu tố quantrọng cho thay đổi mái dốc bờ biển Do cấutrúc dòng chảy khu vực sóng vỡ kháphức tạp, nên để xác định chuyển tải bùncát khu vực nầy nhiều mô hình vi mô đãđược nghiên cứu để xác định sức tải cát Cácmô hình tính tóan sức tải cát đượcMaruyama thống kê đầy đủ [5].Trong báo nầy sử dụng mô hình củaWatanabe (1986) để xác định sức tải cát trongvà ngòai vùng sóng vỡ Mô hình Watanabedựa khái niệm lượng (energetic concept)và chấp nhận sức tải cát xácđịnh theo ứng suất đáy sóng giá trị củanó vượt qua giá trị phân giới Sức tải cát tòan phần tác dụng củasóng theo Watanabe cải tiến Horikawa(1988) mô tả sau: QW = FD = AW ( Tbw − Tcr ) uδ ρg Trong qw : sức tải cát sóng ρ : Khối lượng riêng nước biển g : gia tốc trọng trường δ uˆ : Vận tốc lớp biên sóng Các thông số khác xác định sau: - Thông số Aw : Aw = BwWs (1 − λ )( S − 1) ( S − 1) gd Fw với: Bw : hệ số vô thứ nguyên λ : độ rỗng ws : vận tốc lắng hạt bùn cát d : đường kính hạt bùn cát s : tỉ trọng hạt bùn cát s = ρs /ρ ρs : khối lượng riêng bùn cát • Hệ số ma sát (fw) ( Nielson, 1994)   K s ,w Fw = exp 5,5   Ab    0,  − 6,3  với: ks,w : Hệ số ma sát biểu kiến sóng δ Aˆ :Độ lệch quỹ đạo sóng (bottom peak orbital excursion), Aδ = H sinh ( kh ) H : chiều cao sóng k : số sóng h : chiều sâu nước - Ứng suất đáy sóng (τb,w) Ứng suất đáy sóng trung bình theo thời gian xác định theo Van Rijn (1989) Tb , w = ρf w uδ2 uδ = πh T sinh ( kh ) Trong đó: δ uˆ : Vận tốc lớp biên sóng (pick orbital velocity) T : Chu kỳ sóng  π −π Fd = tanh K d c πc     - Ứng suất đáy phân giới sóng (τcr) Trong nghiên cứu Van Rijn (1993), cáckết qủa thí nghiệm ứng suất phân giới củachuyển động sóng so sánh với giá trị củađường cong Shields cho thấy đường congShields thích hợp với chuyển độngsóng Do mô hình nầy sử dụng chỉtiêu phân giới Shields để xác định ứng suấtđáy phân giới - Hàm hướng (Fd): Hàm hướng dựa thông sốUrsell mức độ phi tuyến chuyển động, phụ thuộc vào vận tốc dao tuần hoàn cácphần tử chất lỏng sóng dòng chảy dosóng Hàm Fđ dùng để xác định chiềuchuyển động mức độ tậtrung dòngbùn cát uδ2 h π= SgdLo Với: Fd : Hàm hướng L0 : Chiều dài sóng nước sâu Kd : Hệ số kiểm sóat mức đệ thay đổi sức tải cát quanh điểm không ( null point) Πc :giá trị phân giới Π điểm nơi sức tải cát không Giá trị Πo cóthể lấy xác định qua thửnghiệm mô hình Khi Π nhỏ Πo ( Fd >0) dòng bùn cát di chuyển theo phương truyềnsóng Π lớn Πo dòng bùn cáttheo chiều nghịch lại 2.3 Mô hình diễn biến đáy: Phương pháp sai phân hữu hạn dùng đểgiải (8) Sơ đồ sai phân tiến (upwind) hay saiphân lùi (backwind) áp dụng tùy theochiều chuyển tải bùn cát, mô hìnhcó thể cần không cần điều kiện biên [4] 3 ÁP DỤNG TÍNH TÓAN: Hai trường hợp tính tóan áp dụng là(i) mô chyển dịch mô cátdưới ảnh hưởng sóng (ii) mô sựdiễn biến mái dốc bờ biển tác độngcủa sóng thẳng góc Trường hợp tính tóan (i)dùng để kiểm tra tương tác hợp lý cácmô hình trường hợp tình tóan (ii) dùng đểđánh giá mức độ xác mô hình 3.1 Sự chuyển dịch mô cát dứơi tác dụng sóng: 3.1.1 Mô tả miền tính toán: Một mô cát có đường kính hạt d = 0,27mm có dạng phần cung tròn cao 1m(hình 1) Mô cát đặt kênh chữ nhật cókích thước 100m dài rộng 9m (hình 2).Phương trình dạng mặt cong mô cát theo biểu thức: Dưới tác động ứng suất sóng, bùn cát sẽbị chuyển dịch Phương trình bảo toàn khốilượng cho : ∂Z b ∂ =− ∂t ∂x ( )  ∂z  ∂ ∂z b  q x − ε s q x b  − qy − ε s qy ∂x  ∂y ∂y  Với : zb : cao trình đáy qx , qy : sức tải cát theo phương x, y εs: hệ số ổn định mái dốc xác h a2 Z =  o + o  2ho − ao  X  ao   a2 h   − X −  o − o    2ho  Z = : X ≤ a o orX ≥ a o h0 : chiều cao mô cát , h0 = m a0 : khoảng cách từ tâm đến mép mô cát a0 = 10 m 3.1.2 Các thông số tính toán: -Thông số sóng: Sóng truyền từ thượng lưu hạ lưu với chiều cao sóng đến Ho = 0,4 m với chu kỳ T = 9s - Lưới tính toán Δx = Δy = 1m bước thời gian Δt = - Điều kiện biên cho mô hình diễn biến đáy xem đáy thượng hạ lưu không đổi - Các thông số cho mô hình sức tải cát: • Hệ số không thứ nguyên Bw = • Độ rỗng: λ = 0,4 • Hệ số ma sát biểu kiến sóng Ks,w = 0,1 m • T ỷ trọng bùn cát: s = 2,65 • Hệ số kiểm soát m ức độ thay đổi sức tải cát quanh điểm không (null point) Kd = • Giá trị phân giới Πc = • Hệ số ảnh hưởng độ dốc ε s=0 3.1.3 Kết qủa tính toán: Mô hình áp dụng mô sựchuyển dịch mố cát thời gian 400 Hình mô tả hình dạng, vị trí mô cát vàkết qủa tính tóan chiều cao sóng thời điểmban đầu (t = giờ) Sóng khu vực trướcmô cát có chiều cao 0,4 m, sóng dichuyển đến gần đỉnh mô cát độ sâu nước bịgiảm làm tăng chiều cao sóng Sau sóng dichuyển qua khỏi mô cát chiều cao sóng trở lại bình thường Kết qủa tính tóan cho thấy môhình sóng mô diễn biến sóng tốt.Hình trình bày diễn biến sức tải cát khisóng truyền qua mô cát Ta thấy sức tải cáttrước , sau mô cát có giá âm, đềunầy cho thấy phương chuyển động dòngbùn cát ngược chiều với chiều truyền sóng Trong khu vực trước sau mô cát sức tải cátcó gía trị không đổi Nhưng khu vực môcát, từ chân đến đỉnh mô cát phía thượng lưu,giá trị sức tải cát tăng dần theo phương truyềnsóng hay nói cách khác giảm dần theophương chuyển động dòng bùn cát, đótrong khu vực nầy sinh bồi lắng Ngượclại khu vực từ đỉnh mô cát đến chân phíahạ lưu, gía trị sức tải cát giảm dần theo phương truyền sóng hay theo phương dòngbùn cát gía trị sức tải cát tăng dần Điều nầycho thấy khu vực nầy sinh xói lở Hình mô tả biến dạng vị trí môcát thời điểm t = g, 100g , 200g, 300gvà 400g Kết qủa tính tóan cho thấy mô cátdịch chuyển dần hướng ngược chiều vớiphương truyền sóng Hình dạng mô cát khôngcòn đối xứng, mặt phía thượng lưu dốc vàmặt phía hạ lưu thoải dần Chiều cao mô cátgiảm dần theo chiều chuyển động.Qúa trình diễn biến mô cát chothấy việc kết hợp mô hình sóng, mô hìnhchuyển tải bùn cát, mô hình diễn biến đáy đãcó tương tác tốt Kết mô phùhợp với chất vật lý tượng chuyển dịch mô cát ảnh hưởng sóng 3.2 Sự thay đổi mái dốc bờ tác động 3.2.1 Mô tả miền tính toán: Mô hình áp dụng để mô sạtlở mái dốc bờ biển nhân tạo có kích thướcbằng kích thước thực tế xây dựng tạiphòng thí nghiệm CRIEP (Center ResearchInstitute of Electric Power Industry in Japan) Mô hình đặt máng dài 205 m,rộng 3,4 m Mái dốc bờ biển có độ dốc 3/10(hình 6) cát có đường kính 0,27 m(Horikawa,1988) 3.2.2 Thông số tính toán: - Thông số sóng : • Sóng đến độ sâu m với chiều cao sóng Ho = 1,06m • Chu kỳ sóng T = 4,5 s • Chiều dài sóng (nước sâu): L = 25,48 m - Lưới tính toán : Δx = 1,5 m Δy = m (100 x10 nút) - Điều kiện biên xem đáy biên đầu cuối cố định - Thông số mô hình sức tải cát: • Hệ số ma sát biểu kiến sóng ks,w =0.02 • Hệệ̣ số ảnh hưởng mái dốc: ε s = • Độ rỗng : λ = 0.4 • Tỉ trọng cát: s = 2.65 • Hệ số vô thứ nguyên : Bw = • Giá trị phân giới Πc = • Hệ số kiểm soát thay đổi sức tải cát quanh điểm không: Kd = Xét chất vật lý, tượng di chuyểnbùn cát từ khu vực sóng vỡ bồi đắp khu vựctrước sóng vỡ điều hợp lý 3.2.3 Kết qủa tính toán: Mô hình áp dụng mô thayđổi mái dốc thời gian 78 với bướcthời gian Δt = 1800s Để khảo sát yếu tố tác động đến diễnbiến mái dốc, hình trình bày chiều cao sóng,gía trị sức tải cát profile mái dốc thờiđiểm t = g (- - - ), t = 40g (xx x )và t = 78 g(⎯ ).Đường biểu diễn (hình 7) chiều cao sóng, ta nhận thấy chiều cao sóngđến H0 = 1,06 m tăng dần sóng vào bờ,đến độ cao cực đại nhanh chónggiảm dần đến không Vị trí có chiều cao sóngcực đại vị trí sóng vỡ.Đường biểu diễn gía trị sứctải cát Ta thấy hầu hết toàn mái dốc bờbiển sức tải cát mang gía trị âm, cho thấyhướng di chuyển dòng bùn cát ngược chiềusóng đến Như hầuhếtdưới tác động củasóng thẳng góc với bờ, bùn cát bị di chuyển rahướng biển Trên mái dốc bờ biển, từ vị trísóng vỡ hướng biển, giá trị sức tải cát cókhuynh hướng giảm dần, điều nầy cho thấykhu vực nầy có khuynh hương bị bồi Trongkhi từ đường bờ (vị trí cao máidốc) đến vị trí sóng vỡ, gía trị sức tải cát tăng dần cho thấy khu vực nầy (surfzone) cóó khuynh hướng bị xói Trên mặt mái dốc có mộtkhu vực gần mái dốc ( điểm I), gía trị sứctải cát không đổi, đường biểu diễn sức tải cánằm ngang Đây khu vực không bị bồi hoặcxói, mô hình gọi null point Diễn biến mái dốc bờ biển thời gian75 minh hoạ hình cho thấy cóhai khu vực bồi xói rõ rệt, phần từ vị trí sóngvỡ hướng vào đường bờ ( surfzone) bị xói, vàlượng bùn cát nầy di chuyển bồi đắp khu vực từ điểm sóng vỡ hướng biển.Xét chất vật lý, tượng di chuyểnbùn cát từ khu vực sóng vỡ bồi đắp khu vựctrước sóng vỡ điều hợp lý Để xem xét mức độ xác môhình, hình dạng mái dốc sóng tác độngsau 75 mô mô hình kết qủathực đo phòng thí nghiệm trình bàytrên hình Kết qủa cho thấy mô hình môphỏng phù hợp khu vực bồi xói trênmặt mái dốc Tuy nhiên có vài điểm khácbiệt mức độbồi thực tế tập trung vị trítrước sóng vỡ nên tạo bồi lắng mảnh liệt vị trí nầy, mô hình mô sựbồi lắng xuất đồng khu vựctrước sóng vỡ Trong khu vực sóng vỡ, diễnbiến xói thực tế xãy phạm vi ngắn sovới mô hình KẾT LUẬN : Từ kết qủa cho thấy việc kết hợp3 mô hình sóng, chuyển tải bùn cát diễnbiến đáy cho phép mô tượngbồi xói tác động sóng thẳng góc vớibờ Tuy kết qủa so sánh với số liệu thínghiệm chưa đạt đến mức độ xác hoàntoàn Lý khu vực sóng vỡ, hiệntượng dòng chảy phức tạp mà môhình mô chuyển dịch bùncát theo mô hình thực nghiệm Watanabe,dựa ứng suất ma sát sóng xácđịnh từ yếu tố chiều cao sóng Tuyvậy với kết qủa tính toán cho phép phát triển mô hình để dự báo khuynh hướng bồi xóikhi mà tác động sóng thẳng góc với bờ làchủ yếu Sau k hi xây dựng mô hình chống sạt lở bờ sông sóng thi nhà khoa học đưa công nghệ để hạn chế xóa lở bờ biển C.ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ ĐƯA RA NHỮNG GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO TỪNG VÙNG 1.CÔNG NGHỆ CỨNG Các công nghệ “cứng” có lịch sử phát triển từ lâu góp phần to lớn việc hạn chế sạt lở bờ sông, ven biển Phần lớn công trình chỉnh trị sông xây dựng thuộc loại gia cố bờ với vật liệu kết cấu khác đá đổ, khối bê tông chế sẵn tự chèn, cọc thép, loại vải địa kỹ thuật, ống túi cát xếp chồng, bê tông đất phun vữa xi măng áp lực cao xây dựng dạng tường, kè, đê, mỏ hàn… Việc lựa chọn cách thích hợp loại vật liệu, kết cấu, tính mềm dẻo, độ ổn định, biện pháp thi công, cảnh quan môi trường tiêu kinh tế vấn đề cần quan tâm Nhược điểm công trình sử dụng công nghệ “cứng” trước hết tính thẩm mỹ kém, không phù hợp với môi trường, việc tạo mặt phẳng rộng dẫn đến tính phản xạ mạnh va đập sóng lừng để tạo mà ta thường gọi sóng dừng tượng nhồi lắc cản trở bùn cát bồi lấp làm cho chân công trình bị xói mòn ngày nhiều Tính phản xạ với lượng lớn sóng với cộng hưởng làm cho công trình dễ bị phá hoại 2.CÔNG NGHỆ MỀM 2.1 TRƯỚC KIA Các công nghệ “mềm” xuất từ lâu, trước hết từ tập quán dân gian việc gia cố bờ hàng tre, bãi măng điền trúc, bãi bối gần cỏ VERTIVER Cỏ VERTIVER có thân cao 1,5 - m vành đai che giữ cát Rễ cỏ có mùi thơm, chiết xuất -3% tinh dầu quý Rễ có chiều dài 2-3 m, ăn sâu xuống đất, có chức chống xói mòn, sạt lở, lọc nước nhiễm bẩn Tại Việt Nam, thuộc dòng VERTIVER có loại Vertiveria zizanioides Linn, thường gọi cỏ hương lau cỏ hương bài, mọc hoang Mười năm Viện Nông hoá thổ nhưỡng tiến hành thử nghiệm dùng loại cỏ làm băng xanh bảo vệ đất canh tác đất dốc số tỉnh trung du phía Bắc Bộ NN&PTNN ký định cho phép áp dụng biện pháp để bảo vệ vùng đất dốc 2.2 HIỆN TẠI Nhóm nhà khoa học tiến sĩ Trương Thành Công - Giám đốc Sở Khoa học-Công nghệ tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu ông Jean Cotnic - Giám đốc kỹ thuật Công ty Espace Pur làm Chủ nhiệm, ứng dụng công nghệ mềm Stabiplage chống xói lở bờ biển Lộc An, huyện Đất Đỏ (Bà Rịa - Vũng Tàu), đạt hiệu thiết thực Trong 13 năm gần đây, tượng xâm thực bờ biển Lộc An làm biến toàn giồng cát có chiều cao 10m, rộng 50m phần lớn bãi cát phía nam Lộc An Nhờ ứng dụng công nghệ mềm Stabiplage, không dùng kết cấu bê tông cốt thép cứng, mà sử dụng túi Stabiplage có vỏ vật liệu geo-composite bên nhồi đầy cát, tạo hình dạng "con lươn" có chiều dài 50m đặt vuông góc song song với vạch bờ tùy theo khu vực giải vấn đề xói lở xâm thực bờ biển, đáp ứng yêu cầu bảo vệ vùng ven bờ địa phương Stabiplage thu giữ, tích tụ trì chỗ trầm tích, không chống lại thiên nhiên mà trợ giúp, dựa vào môi trường tự nhiên thông qua hoạt động thủy lực ven biển dịch chuyển trầm tích ngang dọc bờ, tạo trao đổi cho phép ổn định động lực khu vực cần xử lý Quá trình hoạt động Stabiplage với kích thước thích hợp cho phép sóng vượt qua, trầm tích, cát vượt qua giữ lại lượng cát dịch chuyển ven bờ Lượng cát thu giữ tích tụ dần dọc theo công trình, sau ổn định nâng dần độ cao bãi biển để bồi đắp, tái tạo lại profil bãi biển, hình thành địa mạo Hoạt động Stabiplage không gây biến động bất thường, không làm xói lở khu vực khác thuộc hạ lưu chân công trình Nhờ có đụn cát tái tạo lại, địa phương trồng xanh phía sau công trình Số xanh phát triển tốt, khôi phục lại thảm thực vật rặng phi lao Có khoảng đến 4ha bãi cát bảo vệ ổn định với lượng cát tích tụ tự nhiên từ 145.000 đến 150.000m3 Với thời gian thi công nhanh, khoảng tháng, giá thành công nghệ Stabiplage nửa so với làm công trình cứng bê tông mà công trình cứng không đảm bảo lâu dài, làm bãi tắm, không phát triển du lịch Kết hợp với công trình Stabiplage công trình phụ trợ Ganivells (hàng rào bẫy cát) tái tạo, phục hồi dải đồi cát đạt độ cao trung bình 2m, có nơi 3m với tổng khối lượng cát tích tụ hình thành dải đồi khoảng 25.000m3 Tiến sĩ Trương Thành Công cho biết, sau năm đưa vào ứng dụng, trải qua nhiều biến động bất thường thời tiết, bão, đợt triều cường lớn năm 2008 công trình đứng vững phát huy tác dụng Kết mở khả ứng dụng công nghệ Stabiplage vùng biển khác bị đe dọa Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu hỗ trợ, triển khai thi công ứng dụng công nghệ cho số dự án Thừa Thiên - Huế, Bình Thuận, Quảng Nam 3.BIỆN PHÁP PHỔ BIẾN Nổi bật biện pháp trồng rừng phòng hộ ven biển với trồng chủ lực mắm Đây loại rừng vùng nước mặn có khả chắn sóng biển hiệu Kết khảo sát cho thấy, vùng rừng mắm phòng hộ, năm sóng biển gây sạt lở sâu vào đất liền hàng chục m, ngược lại nơi có rừng phòng hộ tốt mức độ sạt lở không đáng kể Một biện pháp khác người dân phổ biến dùng gỗ địa phương để làm hàng rào bên ngoài, bên dùng đất đắp thành đê Cách làm vừa tốn cách xây bờ kè, vừa hạn chế sạt lở chưa đủ điều kiện kinh tế Cà Mau có bờ biển dài 250 km, tình trạng sạt lở nhiều nơi nghiêm trọng; đoạn rừng phòng hộ, nước biển xoáy sâu vào tới chân đê, nguy hiểm Mỗi năm quyền địa phương hàng chục tỷ đồng để gia cố đê biển, có tuyến đê biển Tây dài gần 100 km, nối liền từ huyện Phú Tân giáp ranh với tỉnh Kiên Giang bị triều cường đe dọa./ TÀI LIỆU THAM KHẢO www.cucktbvnlts.gov.vn/ /Cong-nghe-chong-xoi-lo-bobien.aspx www.siwrr.org.vn/? vietbao.vn/ sat-lo bo bo-bien/ /188/ tintuc.xalo.vn/ /kinh_nghiem_chong_sat_lo.html gralib.hcmuns.edu.vn/gsdl/collect/hnkhbk/index/assoc/ dir/do c.pdf [...]... cao mô cátgiảm dần theo chiều chuyển động.Qúa trình diễn biến của mô cát chothấy việc kết hợp các mô hình sóng, mô hìnhchuyển tải bùn cát, mô hình diễn biến đáy đãcó sự tương tác khá tốt Kết mô phỏng khá phùhợp với bản chất vật lý hiện tượng chuyển dịch của các mô cát dưới ảnh hưởng của sóng 3.2 Sự thay đổi mái dốc bờ do tác động của 3.2.1 Mô tả miền tính toán: Mô hình được áp dụng để mô phỏng sự sạtlở... bùncát theo mô hình thực nghiệm của Watanabe,dựa trên ứng suất ma sát do sóng được xácđịnh từ yếu tố cơ bản là chiều cao sóng Tuyvậy với kết qủa tính toán cho phép có thể phát triển mô hình để dự báo khuynh hướng bồi xóikhi mà tác động của sóng thẳng góc với bờ làchủ yếu Sau k hi xây dựng mô hình về chống sạt lở bờ sông do sóng thi các nhà khoa học đã đưa ra nhưng công nghệ để hạn chế xóa lở bờ biển C.ỨNG... xác của m hình, hình dạng của mái dốc do sóng tác độngsau 75 giờ mô phỏng bởi mô hình và kết qủathực đo trong phòng thí nghiệm được trình bàytrên hình 8 Kết qủa cho thấy mô hình môphỏng khá phù hợp các khu vực bồi xói trênmặt mái dốc Tuy nhiên có một vài điểm khácbiệt là mức độbồi thực tế tập trung ngay vị trítrước sóng vỡ nên tạo ra sự bồi lắng mảnh liệt tại vị trí nầy, trong khi mô hình mô phỏng... dụng là(i) mô phỏng sự chyển dịch của một mô cátdưới ảnh hưởng của sóng và (ii) mô phỏng sựdiễn biến của một mái dốc bờ biển do tác độngcủa sóng thẳng góc Trường hợp tính tóan (i)dùng để kiểm tra sự tương tác hợp lý giữa cácmô hình và trường hợp tình tóan (ii) dùng đểđánh giá mức độ chính xác của mô hình 3.1 Sự chuyển dịch của mô cát dứơi tác dụng của sóng: 3.1.1 Mô tả miền tính toán: Một mô cát có... làm này vừa ít tốn kém hơn cách xây bờ kè, vừa hạn chế được sạt lở trong khi chưa đủ điều kiện về kinh tế Cà Mau có bờ biển dài 250 km, tình trạng sạt lở nhiều nơi khá nghiêm trọng; ở những đoạn không có rừng phòng hộ, nước biển đã xoáy sâu vào tới chân đê, rất nguy hiểm Mỗi năm chính quyền địa phương phải chi hàng chục tỷ đồng để gia cố đê biển, trong đó có tuyến đê biển Tây dài gần 100 km, nối liền... 3.1.3 Kết qủa tính toán: Mô hình được áp dụng mô phỏng sựchuyển dịch của mố cát trong thời gian 400 giờ Hình 3 mô tả hình dạng, vị trí mô cát vàkết qủa tính tóan chiều cao sóng ở thời điểmban đầu (t = 0 giờ) Sóng trong khu vực trướcmô cát có chiều cao là 0,4 m, khi sóng dichuyển đến gần đỉnh mô cát do độ sâu nước bịgiảm làm tăng chiều cao sóng Sau khi sóng dichuyển qua khỏi mô cát chiều cao sóng trở... vi ngắn hơn sovới mô hình 4 KẾT LUẬN : Từ các kết qủa trên cho thấy việc kết hợp3 mô hình sóng, chuyển tải bùn cát và diễnbiến đáy cho phép mô phỏng đúng hiện tượngbồi xói dưới tác động của sóng thẳng góc vớibờ Tuy về kết qủa so sánh với số liệu thínghiệm chưa đạt đến mức độ chính xác hoàntoàn Lý do là trong khu vực sóng vỡ, hiệntượng dòng chảy khá phức tạp mà trong m hình chỉ có thể mô phỏng sự chuyển... 3.2.1 Mô tả miền tính toán: Mô hình được áp dụng để mô phỏng sự sạtlở một mái dốc bờ biển nhân tạo có kích thướcbằng kích thước thực tế được xây dựng tạiphòng thí nghiệm CRIEP (Center ResearchInstitute of Electric Power Industry in Japan) Mô hình được đặt trong một máng dài 205 m,rộng 3,4 m Mái dốc bờ biển có độ dốc 3/10 (hình 6) và cát có đường kính 0,27 m(Horikawa,1988) 3.2.2 Thông số tính toán: - Thông... đã đưa ra nhưng công nghệ để hạn chế xóa lở bờ biển C.ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ ĐƯA RA NHỮNG GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO TỪNG VÙNG 1.CÔNG NGHỆ CỨNG Các công nghệ “cứng” có lịch sử phát triển từ lâu và đã góp phần to lớn trong việc hạn chế sạt lở bờ sông, ven biển Phần lớn các công trình chỉnh trị sông đã được xây dựng cho tới nay thuộc loại gia cố bờ với những vật liệu và kết cấu khác nhau như đá đổ, các khối bê... nhồi đầy cát, tạo hình dạng "con lươn" có chiều dài 50m được đặt vuông góc hoặc song song với vạch bờ tùy theo từng khu vực có thể giải quyết vấn đề xói lở và xâm thực bờ biển, đáp ứng yêu cầu bảo vệ vùng ven bờ của địa phương Stabiplage thu giữ, tích tụ và duy trì tại chỗ các trầm tích, không chống lại thiên nhiên mà trợ giúp, dựa vào môi trường tự nhiên thông qua hoạt động thủy lực ven biển và dịch chuyển ... nằm sát bờ biển bị "hà bá" cướp B.XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SẠT LỞ BỜ BIỂN: 1.GIỚI THIỆU Một nguyên nhân gây sạt lở bờ biển tác động sóng Sóng truyền từ miền nước sâu vào bờ Khi tiến gần bờ độ sâu... Ba mô hình áp dụng luân phiênđể mô tương tác yếu tố vớinhau Mô hình đánh giá việc tínhtoán diễn biến mô cát tác độngcủa sóng mô sạt lở máidốc bờ biển tác động sóng phòng thí nghiệm 2.CÁC MÔ HÌNH... tác động sóng thẳng góc với bờ làchủ yếu Sau k hi xây dựng mô hình chống sạt lở bờ sông sóng thi nhà khoa học đưa công nghệ để hạn chế xóa lở bờ biển C.ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ ĐƯA RA NHỮNG GIẢI PHÁP