Nghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biển (Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biểnNghiên cứu tác dụng giảm sóng của rừng cây ngập mặn ven biển Bắc Bộ phục vụ quy hoạch và thiết kế đê biển

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ G G I VÀ ÁT T I GT VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIT NAM NGUYN TUN ANH NGHIÊN CứU TáC DụNG GIảM SóNG CủA RừNG CÂY NGậP MặN VEN BIểN BắC Bộ PHụC Vụ QUY HOạCH Và THIếT Kế ĐÊ BIểN LUN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ G G I VÀ ÁT T I VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG GIẢM SÓNG CỦA RỪNG CÂY NGẬP MẶN VEN BIỂN BẮC BỘ PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN Chuyên ngành: K M 62 58 02 02 : LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT N ười ướ ẫ k oa ọ 1: PGS.TS Đi Vũ T a N ười ướ ẫ k oa ọ 2: PGS.TS N ễ K ắ N HÀ NỘI - 2018 ĩa GT LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả, kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tá N i iả l ễ T ấ A LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ thực hướng dẫn khoa học GS.TS Đinh Vũ Thanh GS.TS guyễn Khắc ghĩa Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy định hướng khoa học, quan tâm tạo điều kiện thuận lợi suốt q trình nghiên cứu để hồn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn nhà khoa học – Tác giả cơng trình nghiên cứu cơng bố mà tác giả trích dẫn luận án, cung cấp nguồn tư liệu quý báu, kiến thức liên quan q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo cán Ban Tổ chức - Hành thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Việt am tạo điều kiện để nghiên cứu sinh thực hoàn thành chương trình nghiên cứu Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến nhóm cộng tác nghiên cứu tạo điều kiện thuận lợi, hỗ trợ thực việc quan trắc thu thập liệu trường, triển khai nghiên cứu, thí nghiệm mơ hình Tác giả xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo đồng nghiệp Vụ Khoa học Công nghệ Môi trường động viên, chia sẻ, tạo điều kiện trình nghiên cứu hồn thành luận án Cuối biết ơn gia đình người bạn thân thiết động viên, chia sẻ cảm thơng q trình để hồn thành luận án Tá ii iả l MỤC LỤC DA MỤC CÁC Ì Ả DA MỤC BẢ G BI U ix DA MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ T UẬT GỮ x vii CÁC KÝ I U C Ủ YẾU DÙ G T O G LUẬ Á xi M Đ U 1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu ội dung nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu .2 5.1 Cách tiếp cận 5.2 Các phương pháp sử dụng luận án .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án hững đóng góp luận án .5 Cấu trúc luận án C ƯƠ G 1: TỔ G QUA G IÊ CỨU VỀ Ừ G GẬ MẶ VÀ TÁC DỤ G GIẢM SÓ G CỦA Ừ G GẬ MẶ 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 ừng ngập mặn 1.1.2 Vai trò M bảo vệ để biển .9 1.1.3 ệ thống đê biển .10 1.2 ghiên cứu giới C M tác dụng giảm sóng M 11 1.2.1 hương pháp khảo sát trường 11 1.2.2 hương pháp sử dụng hệ số ma sát đáy 13 1.2.3 hương pháp hình khối trụ .15 1.3 ghiên cứu trường Việt am tác dụng giảm sóng M .18 1.3.1 hương pháp khảo sát trường 18 1.3.2 hương pháp sử dụng hệ số ma sát đáy 22 1.4 Kết luận Chương .25 C ƯƠ G 2: CƠ S K OA ỌC LÀM CĂ CỨ G IÊ CỨU TÁC DỤ G GIẢM SÓ G CỦA Ừ G GẬ MẶ 27 2.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 27 iii 2.1.1 Vị trí địa lý .27 2.1.2 Đặc trưng khí tượng thủy hải văn 28 2.1.3 ình thái dải ven biển nghiên cứu 31 2.2 Các trình vật lý tiêu hao lượng sóng vùng nước nơng 32 2.2.1 Vùng Sóng lan truyền bãi phía trước đai M - Ảnh hưởng yếu tố địa hình - ma sát đáy vùng nước nông 33 2.2.2 Vùng Sóng lan truyền khu vực có M - Ảnh hưởng M 34 2.2.3 Vùng Sóng khỏi M tác động đến bờ 36 2.3 Mơ hình hóa lý thuyết tương tự mơ hình 36 2.3.1 Khái niệm 36 2.3.2 Tính chất mơ hình tương tự .37 2.3.3 Điều kiện tương tự mơ hình .37 2.3.4 Các tiêu chuẩn tương tự 38 2.3.5 Điều kiện mơ hình hóa tượng thủy động lực .41 2.4 Xây dựng mơ hình thí nghiệm .42 2.4.1 Tỷ lệ mơ hình 42 2.4.2 Địa hình bãi trồng C M 43 2.4.3 Cấu trúc M 43 2.4.4 Các yếu tố động lực ven bờ 45 2.4.5 Máng thí nghiệm sóng thiết bị đo sóng 46 2.5 Kiểm tra kỹ thuật điều kiện giới hạn .47 2.6 Lựa chọn M T mô lan truyền sóng qua M 47 2.7 Mơ hình SWASH 48 2.7.1 ệ phương trình sử dụng mơ hình SWAS .49 2.7.2 Điều kiện biên tham số mơ hình 51 2.7.3 Thiết lập mô hình 52 2.8 Kết luận Chương 54 C ƯƠ G 3: G IÊ CỨU ĐÁ GIÁ TÁC DỤ G GIẢM SÓ G CỦA Ừ G GẬ MẶ 55 3.1 Đặt vấn đề .55 3.2 Đánh giá xu ảnh hưởng đặc điểm cấu trúc M đến suy giảm chiều cao sóng .56 3.2.1 Xác định thông số cho M T 57 iv 3.2.2 Mở rộng đánh giá xu mức độ ảnh hưởng đặc điểm cấu trúc M đến suy giảm chiều cao sóng, lượng sóng 66 3.3 Thiết lập phương trình tổng quát suy giảm sóng qua M .75 3.3.1 Tổ hợp kịch thí nghiệm .77 3.3.2 Trình tự thực tham số cần đo 79 3.3.3 Thiết lập phương trình tổng quát suy giảm chiều cao sóng qua M 80 3.4 hạm vi ứng dụng công thức thực nghiệm luận án 88 3.5 Kết luận Chương 88 C ƯƠ G 4: G IÊ CỨU ĐỀ XUẤT ƯƠ G Á VÀ QUY T Ì TÍ TỐ T IẾT KẾ Ừ G GẬ MẶ BẢO V ĐÊ BI 90 4.1 Đặt vấn đề 90 4.2 Xác định chức thiết kế 4.3 Các tốn thiết kế 4.4 Quy trình thiết kế M 90 M 90 M giảm sóng, bảo vệ đê biển 90 4.4.1 Xác định mật độ tuổi biết trước điều kiện bãi trước đê yếu tố động lực ven bờ 90 4.4.2 Xác định chiều rộng đai trồng M biết trước yếu tố động lực ven bờ chủ động giống ngập mặn (chiều cao cây, mật độ cây) 91 4.5 Áp dụng tính tốn thiết kế M giảm sóng cho đoạn đê biển lựa chọn thuộc xã Giao Xuân, huyện Giao Thủy, tỉnh am Định 92 4.5.1 Thông tin chung .92 4.5.2 Áp dụng tính tốn thiết kế M giảm sóng cho đê biển xã Giao Xuân, huyện Giao Thủy, tỉnh am Định .95 4.6 Kết luận Chương 98 KẾT LUẬ VÀ KIẾ G Ị 99 I Kết đạt luận án 99 ghiên cứu tổng quan 99 ghiên cứu mơ hình tốn .99 ghiên cứu mơ hình vật lý 100 ghiên cứu ứng dụng 101 II hững đóng góp luận án 102 III Tồn hướng phát triển 102 hững tồn .102 ướng phát triển 103 v IV Kiến nghị 103 DA MỤC C GT Ì ĐÃ C G BỐ 104 TÀI LI U T AM K ẢO 105 Ụ LỤC A 111 A1 Mực nước tổng hợp ven bờ [39] 111 A2 Tham số sóng vùng nước nông ven bờ [39] 111 Ụ LỤC B 114 B1 Kết xác định thơng số mơ hình (trường hợp bãi khơng có M) 114 B2 Kết tính tốn, hiệu chỉnh mơ hình xác định hệ số cản CD sóng lan truyền qua bãi có M .125 B3 Mở rộng đánh giá xu mức độ ảnh hưởng yếu tố chi phối đến hiệu giảm sóng rừng ngập mặn .142 Ụ LỤC C 152 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Phân bố RNM giới Hình 1.2 Hình ảnh bần chua Hình 1.3 Mơ hình hóa ngập mặn mơ hình .15 Hình 2.1 Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu .27 Hình 2.2 Hình ảnh lịch sử bão hoạt động biển Đơng [15] 30 Hình 2.3 Q trình vật lý tiêu hao lượng sóng 33 Hình 2.4 Cấu trúc RNM - Các yếu tố ảnh hưởng đến suy giảm sóng .34 Hình 2.5 Sự suy giảm lượng sóng theo chiều sâu nước 35 Hình 2.6 Mơ dòng chảy xung quanh khối trụ 36 Hình 2.7 Mơ dòng chảy sóng ảnh hưởng mật độ 36 Hình 2.8 Mơ cắt dọc máng sóng thí nghiệm 43 Hình 2.9 Hình ảnh CNM ngồi thực tế MHVL (cây thật) 44 Hình 2.10 Mơ hình hóa bố trí CNM máng sóng (Cây nhựa) .45 Hình 2.11 Máng thí nghiệm sóng .46 ình 2.12 Định nghĩa lưới theo phương đứng với K lớp K + mặt tiếp giáp 53 Hình 2.13 Thiết lập khơng gian tính tốn mơ hình SWASH 54 ình 3.1 Sơ đồ bước đánh giá xu xác định phạm vi ảnh hưởng yếu tố M đến suy giảm chiều cao sóng 56 ình 3.2 So sánh xác định thông số MHT (C, , ) 59 Hình 3.3 Biến thiên thơng số đầu vào MHT – Trường hợp D25H12T16 60 ình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm .61 Hình 3.5 So sánh phổ sóng tính tốn (M T, M VL), trường hợp mật độ N1 63 Hình 3.6 So sánh phổ sóng tính tốn (M T, M VL), trường hợp mật độ N2 65 Hình 3.7 Biểu đồ phân bố chiều cao sóng (Hm0) mật độ (N) .67 Hình 3.8 Quan hệ m đường kính thân (dv) .68 Hình 3.9 Quan hệ m chiều cao (hv) 70 ình 3.1 Đường q trình lan truyền sóng tính tốn theo chiều rộng đai rừng .72 Hình 3.11 Hệ số giảm sóng theo chiều rộng đai rừng 73 vii ình 3.12 Sơ đồ bước thiết lập công thức bán kinh nghiệm mô tả suy giảm chiều cao sóng qua RNM 75 Hình 3.13 Quan hệ CD hệ số KCv (KC cải biên) 84 Hình 3.14 Quan hệ CD KCv 85 Hình 3.15 So sánh suy giảm chiều cao sóng tính tốn (đường liền nét) thực đo M VL (điểm tròn), kịch số 49 đến 56, Bảng C 3.1 87 Hình 4.1 Bản đồ vị trí xã Giao Xn, huyện Giao Thủy, tỉnh am Định .93 Hình 4.2 Mặt cắt địa hình bãi biển (số 6) xã Giao xuân, Giao Thủy, am Định 94 viii ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ G G I VÀ ÁT T I VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG GIẢM SÓNG CỦA RỪNG CÂY NGẬP MẶN VEN BIỂN BẮC BỘ PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ THIẾT KẾ ĐÊ... G GẬ MẶ BẢO V ĐÊ BI 90 4.1 Đặt vấn đề 90 4.2 Xác định chức thiết kế 4.3 Các tốn thiết kế 4.4 Quy trình thiết kế M 90 M 90 M giảm sóng, bảo vệ đê biển 90 4.4.1... thiết kế M giảm sóng cho đoạn đê biển lựa chọn thuộc xã Giao Xuân, huyện Giao Thủy, tỉnh am Định 92 4.5.1 Thông tin chung .92 4.5.2 Áp dụng tính tốn thiết kế M giảm sóng cho đê biển