NGHIÊN CỨU CHẾ ĐỘ SÓNG DÒNG CHẢY VÀ VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÙNG NƯỚC BIỂN VEN BỜ NAM ĐỊNH

®¹i häc quèc gia hμ néi Tr−êng ®¹i häc khoa häc tù nhiªn - V Công H u NGHIÊN C U CH SĨNG, DỊNG CH Y VÀ V N CHUY N TR M TÍCH VÙNG N C BI N VEN B NAM NH LU N V N TH C S KHOA H C H N 1i - 2010 đại học quốc gia h nội Trờng đại học khoa học tự nhiên - V Cơng H u NGHIÊN C U CH SĨNG, DỊNG CH Y VÀ V N CHUY N TR M TÍCH VÙNG N C BI N VEN B NAM NH Chuyên ngành Mã s : H i d ng h c : 60.44.97 LU N V N TH C S KHOA H C CÁN B H NG D N KHOA H C TS NGUY N MINH S N Hà N i - 2010 L ic m n hoàn thành lu n v n này, tác gi mong mu n đ c bày t lòng bi t n sâu s c nh t t i TS Nguy n Minh S n – Vi n Công ngh Môi Tr Vi n Khoa h c Công ngh Vi t Nam, đ nh h ng, tr c ti p h ng – ng d n t n tình giúp đ v nhi u m t Tác gi xin g i l i c m n t i TS Lê Xuân Hoàn - Vi n C h c Hà N i giúp đ v s li u c ng nh ph ng pháp lu n đ ti p c n đ n tốn th c t Tác gi ln bi t bi t n sâu s c đ i v i th y cô B môn H i D ng h c - Khoa KT – TV - HDH truy n đ t nh ng kinh nghi m quý báu trình đào t o, nh h c viên đ c nâng cao trình đ , m r ng t m hi u bi t ti p c n đ n th c t Cu i cùng, Tôi xin đ Công ngh Mơi tr c c m n Phịng Quy ho ch Môi tr ng – Vi n ng t o u ki n thu n l i đ b n lu n v n đ c hoàn thành Trong trình th c hi n, lu n v n ch c ch n không tránh kh i thi u sót Vì v y, r t mong nh n đ c s góp ý c a th y b n đ ng nghi p đ lu n v n có th hồn thi n h n Tác gi xin chân thành c m n! Hà N i, ngày 22 tháng 11 n m 2010 H c viên V Công H u M cl c L i c m n .1 M c l c M Ch U ng 1: T NG QUAN V KHU V C NGHIÊN C U 1.1 Ch đ gió 10 1.2 Ch đ sóng 11 1.3 Ch đ th y tri u n c dâng 12 1.4 c m đ a m o 13 1.5 c m đ a hình vùng ven b 15 1.6 Ch đ dòng ch y 15 1.7 Di n bi n c a sông 17 1.8 Tình hình xói l bi n đ i đ Ch UN TRONG H TH NG MƠ HÌNH ng GI I THI U CÁC MÔ MIKE ng b khu v c H i H u 18 C ÁP D NG TRONG NGHIÊN C U C A LU N V N 21 2.1 S l c v b ch ng trình th y đ ng l c 21 2.2 Gi i thi u mơ hình MIKE 21FM 26 2.3 Gi i thi u mơ đun tính sóng Mike21 SW 28 2.4 Gi i thi u mơ đun dịng ch y Mike21 HD FM 34 2.5 Gi i thi u mơ đun tính v n chuy n tr m tích Mike21 ST FM 37 2.6 S liên k t gi a mô đun 40 Ch ng S D NG MƠ HÌNH MIKE TÍNH TỐN CÁC C TR NG SĨNG, DỊNG CH Y VÀ V N CHUY N TR M TÍCH VÙNG N C BI N VEN B NAM NH 42 3.1 Thu th p s li u kh o sát th c đ a 42 3.2 Tính tốn đ c tr ng tr ng sóng 44 3.2.1 Hi u ch nh ki m tra mơ hình sóng 48 3.2.2 Tính tốn đ c tr ng tr 3.3 Tính tốn tr ng sóng 53 ng dịng ch y sóng 58 3.4 Tính tốn v n chuy n tr m tích 59 Ch ng 4: K T QU VÀ TH O LU N 60 4.1 K t qu ph ng án tính sóng 60 4.2 K t qu ph ng án tính dịng ch y sóng 67 4.3 K t qu tính tốn v n chuy n tr m tích 73 K T LU N VÀ KI N NGH 76 TÀI LI U THAM KH O 78 Ph l c 1: K t qu tính tốn phân b tr ng sóng c a 20 ph ng án 82 Ph l c 2: K t qu ph ng án tính dịng ch y sóng 103 Ph l c 3: K t qu ph ng án tính v n chuy n tr m tích 109 M U Tính c p thi t c a đ tài: Lan truy n sóng bi n, v n chuy n tr m tích b i xói nh ng l nh v c khoa h c quan tr ng, đ c nhà khoa h c r t quan tâm Trong th c t , sóng v n chuy n tr m tích nói chung, gây xói l gây nh h đ n ho t đ ng kinh t xã h i lý, k thu t khác đ ng tiêu c c nhi u vùng ven bi n Nhi u gi i pháp qu n c xây d ng nh m gi i quy t v n đ tính tốn mơ hình m t nh ng cơng c quan tr ng giúp ích cho vi c xây d ng gi i pháp T nh Nam nh có 72 km b bi n h l u c a nhi u sông l n nh : sông H ng, sông Ninh C , sông đ y đ tác đ ng nh h áy ây khu v c đ c thù, th hi n ng đ n bãi bi n, b bi n Nguyên nhân gây s b i xói vùng ven bi n tác đ ng c a sóng dịng ch y làm cho bùn cát d ch chuy n theo hai h ng: vng góc v i b (cross shore) d c theo b (long shore) Q trình b i xói x y th i gian dài (long term) s làm bi n đ i đ ng b đ c xem nh h q a c a s chuy n d ch bùn cát d c b Nhi u khu v c t i vùng b bi n Nam nh, đ c bi t đo n b kho ng t V n Lý t i Th nh Long b xói l m nh Trong nh ng n m g n đây, quy mô c h ng gia t ng ng đ xói l có chi u c bi t, c n bão s ngày 27 tháng n m 2005, r t nhi u đo n đê bi n khu v c nh đê bi n H i Tri u, H i Hoà, H i Th nh b v , gây ng p l t cho nh ng khu v c r ng l n ven b c bi t, t i m t s đ a m du l ch nh bãi bi n Th nh Long, sóng k t h p v i n bão phá hu toàn b đ Thông th t c dâng ng ven bi n nhi u nhà ngh ng, t i m t s vùng bi n, đ c bi t bi n mi n Trung, hi n ng xói l x y vào mùa đơng, sóng l n k t h p v i tri u c ng t n cơng vào b , đào h xói t i bãi làm s t l b bi n cơng trình xây d ng b Vào mùa hè, sóng l ng h n sóng l ng mang cát t ngồi xa vào b i l i bãi Tuy nhiên, c ch xói l t i bãi bi n Nam ràng i v i vùng bi n này, hi n t ng xói l x y th nh v n ch a rõ ng xuyên c n m, nh ng m nh h n vào mùa đơng Q trình di n bi n xói l b bi n tác đ ng c a sóng m t q trình ph c t p, b tác đ ng b i y u t nh chi u cao sóng, v trí sóng v , dịng ch y sóng v , ng su t sóng tác d ng đáy, l ng bùn cát chuy n d ch cách th c bi n d ng mái d c b bi n Hình M t s hình nh xói l b bi n Nam nh nghiên c u tốn xói l đ i v i khu v c bi n Nam nh, c n nghiên c u m i quan h t ng th gi a tác đ ng liên quan ho t đ ng kinh t xã h i t nhiên gây V m t t nhiên, c n xét đ n s tác đ ng t ng h p c a tác nhân, sóng, dịng ch y, th y tri u, n c dâng, … Vì v y, đ tài Nghiên c u ch đ song, dòng ch y v n chuy n tr m tích đ c l a ch n Tuy nhiên, khuôn kh c a lu n v n này, ch t p chung vào nghiên c u, tính tốn phân b tr ng sóng, dịng ch y sóng l chuy n cát gây sóng đ i v i vùng n ng v n c bi n ven b H i H u - Nam nh Mơ hình cơng c quan tr ng, h tr xây d ng gi i pháp qu n lý nh m gi m thi u thi t h i phòng ng a tác đ ng c a bi n Mơ hình MIKE đ c s d ng nhi u n c th gi i Vi t Nam, có đ ch c n ng đáp ng vi c gi i quy t tốn th c t Mơ đun liên h p Mike21 coupled model FM (hai chi u) b ch ng trình đ c s d ng cho nghiên c u Mô đun liên k t gi a mơ đun tính tốn dịng ch y (Mike21HD FM), mơ đun tính tốn sóng (Mike21 SW FM), mơ đun tính tốn v n chuy n cát (Mike21ST FM) v i l h p t t v i d ng đ i phi c u trúc (ph n t h u h n) phù ng b đ a hình ph c t p M c đích c a đ tài: Vi c s d ng cơng c mơ hình vào tốn th c t cịn nhi u khó kh n h n ch Trong t c t , th ng khơng có nhi u th c nghi m v h s c a mơ hình c ng nh s li u đo đ c hi n tr ng ph c v cho tham s đ u vào Vì v y, m c đích c a nghiên c u th nghi m áp d ng mơ đun c a b ch tốn đ c tr ng tr ng trình MIKE nh m tính ng sóng, dịng ch y sóng v n chuy n t m tích gây sóng Do v y, b c c c a lu n v n g m ph n nh sau: M U Ch ng 1: T ng quan v khu v c nghiên c u Ch ng 2: Gi i thi u mô đun h th ng mơ hình Mike đ c áp d ng nghiên c u c a lu n v n Ch ng 3: Tính tốn đ c tr ng sóng, dịng ch y v n chuy n tr m tích vùng n Ch c bi n ven b Nam nh ng 4: Các k t qu th o lu n K T LU N VÀ KI N NGH Ch ng 1: T NG QUAN V KHU V C NGHIÊN C U T nh Nam nh có đ ng b bi n dài ch y theo h ông B c (l ch kho ng 45o so v i h áy, c a Ninh C , c a Ba L t ng Tây Nam ng B c) m t s c a sông nh c a c m c a c a sông l ng phù sa v n chuy n hàng n m bi n l n Chính v y, t i vùng c a sông t n t i r t nhi u bãi cát, doi cát c n cát ng m Vì cát sơng đ a cát m n nên đ d c bãi toàn vùng bãi bi n Nam nh r t nh T i nhi u v trí, đ d c bãi bi n nh h n 1% Hình 1.1 B n đ t nh Nam nh (D án VNICZM, Hà N i) 1.1 Ch đ gió T i vùng bi n Nam nh t n t i hai mùa gió rõ ràng, gió mùa đơng b t đ u vào kho ng tháng 10 hàng n m k t thúc vào kho ng gi a tháng n m sau, gió mùa hè (nam, đơng nam tây nam) th i gian l i c a n m, t tháng đ n tháng Gió mùa đơng đ phía B c, nhi t đ th p h n l c đ c tr ng b i t c đ m nh th i t ng m a th p h n Gió mùa hè đ tr ng b i gió v a, th i t phía nam, nhi t đ cao h n l cđ c ng m a cao h n Ngồi ra, có m t giai đo n chuy n ti p gi a hai gió mùa (tháng tháng 10), đ c tr ng b i gió m u d ch h ng đông mang theo lu ng khí mát Xung quanh khu v c H i H u có tr m đo gió, cho th y tr V nh B c B b n m nh h ng gió ng b i đ a hình r t rõ Vì tr m B ch Long V gi a V nh B c B (trên đ o B ch Long V ), cách xa đ t li n, d li u gió ghi nh n t i tr m s đ i di n cho tính sóng n c sâu bãi bi n H i H u [18], [26] Hình 1.2 Hoa gió t i tr m xung quanh khu v c H i H u (d a chu i s li u t n m 1976 - 1995) 10 Kêt qu ph ng án (PA19): Các tham s sóng đ u vào: h cao sóng 1,46(m), chu k sóng 5,7(s), ng sóng 135o Hình 4.71 Phân b tr Hình 4.72 Phân b tr ng sóng c a ph ng án 19 (PA19) ng sóng khu v c H i H u, ph 101 ng án 19 (PA19) Kêt qu ph ng án (PA20): Các tham s sóng đ u vào: h cao sóng 1,85(m), chu k sóng 5,7(s), ng sóng 135o Hình 4.73 Phân b tr Hình 4.74 Phân b tr ng sóng c a ph ng án 20 (PA20) ng sóng khu v c H i H u, ph 102 ng án 20 (PA20) Ph l c 2: K t qu ph ng án tính dịng ch y sóng Hình 4.75 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA1) Hình 4.76 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA2) Hình 4.77 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA3) 103 Hình 4.78 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA4) Hình 4.79 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA5) Hình 4.80 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA6) 104 Hình 4.81 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA7) Hình 4.82 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA8) Hình 4.83 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA9) 105 Hình 4.84 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA10 Hình 4.85 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA11) Hình 4.86 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA12) 106 Hình 4.87 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA13) Hình 4.88 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA14) Hình 4.89 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA15) 107 Hình 4.90 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA17) Hình 4.91 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA18) Hình 4.92 Phân b tr ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA19) 108 Hình 4.93 Phân b tr Ph l c 3: K t qu ph ng dịng ch y sóng khu v c H i H u (PA20) ng án tính v n chuy n tr m tích Hình 4.94 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA1) Hình 4.95 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA2) 109 Hình 4.96 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA3) Hình 4.97 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u(PA4) Hình 4.98 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA5) 110 Hình 4.99 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA6) Hình 4.100 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA7) Hình 4.101 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA8) 111 Hình 4.102 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA9) Hình 4.103 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA10) Hình 4.104 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA11) 112 Hình 4.105 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA12) Hình 4.105 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA13) Hình 4.107 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA14) 113 Hình 4.108 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u 15 (PA15) Hình 4.109 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA16) Hình 4.110 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA17) 114 Hình 4.111 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA18) Hình 4.112 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA19) Hình 4.113 Phân b tr ng su t v n chuy n khu v c H i H u (PA20) 115