Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo giới thiệu những kết quả nghiên cứu và tính toán chế độ động lực và diễn biến hình thái khu vực cửa sông Nhật lệ tỉnh Quảng Bình. Những nghiên cứu tính toán về động lực và diễn biến bồi xói được kiểm chứng qua số liệu đo đạc khảo sát và các số liệu lịch sử với kết quả đáng tin cậy. Các kết quả tính toán làm rõ cơ chế bồi lấp và xói lở các khu vực cửa sông, ven bờ, làm cơ sở đề xuất các giải pháp KHCN giúp ổn định cửa sông và lòng dẫn, chống xói lở và bồi lấp khu vực ven bờ và cửa sông. Ngoài ra nó còn là cơ sở để nghiên cứu dòng chảy xiết, xoáy (dòng chảy Rip) tại khu vực cửa Nhật Lệ, giúp cho việc cảnh báo du khách tắm biển, một bãi tắm đẹp nổi tiếng với nhiều du khách và mang lại lợi ích kinh tế quan trọng của tỉnh nhưng đã tước đi sinh mạng của hàng chục người trong thời gian từ năm 2000 đến nay.
MƠ HÌNH TÍNH TỐN THỦY TRIỀU, SĨNG VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VEN BỜ KHU VỰC VEN BỜ BIỂN NHẬT LỆ TỈNH QUẢNG BÌNH Ths Vũ Văn Ngọc1, PGS TS Trương Văn Bốn2 1,2 Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam Tóm tắt: Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu tính tốn chế độ động lực diễn biến hình thái khu vực cửa sơng Nhật lệ tỉnh Quảng Bình Những nghiên cứu tính tốn động lực diễn biến bồi xói kiểm chứng qua số liệu đo đạc khảo sát số liệu lịch sử với kết đáng tin cậy Các kết tính tốn làm rõ chế bồi lấp xói lở khu vực cửa sơng, ven bờ, làm sở đề xuất giải pháp KHCN giúp ổn định cửa sơng lòng dẫn, chống xói lở bồi lấp khu vực ven bờ cửa sơng Ngồi sở để nghiên cứu dòng chảy xiết, xốy (dòng chảy Rip) khu vực cửa Nhật Lệ, giúp cho việc cảnh báo du khách tắm biển, bãi tắm đẹp tiếng với nhiều du khách mang lại lợi ích kinh tế quan trọng tỉnh tước sinh mạng hàng chục người thời gian từ năm 2000 đến Abstract: This paper presents the research and simulation results of hydrodynamics and morphological changes in the Nhat Le estuary of Quang Binh province The researches and simulation of the hydrodynamics and the evolution of deposition/erosion were proven by survey measurements and historical data with reliable results The calculation results clarify the mechanism of deposition and erosion of estuarine areas, coastal, proposed as the basis of science and technology solutions to stabilize the estuary and river bed, prevention of erosion and sedimentation of coastal areas and estuarine It also is the research basis results for the study the rip currents, swirl in the Nhat Le estuary, warning beach visitors, a beautiful beach popular with tourists and bring significant economic benefit of the province, but has taken away the lives of dozens of people during the period from 2000 to present 11 Trung tâm nghiên cứu động lực CSVB&HĐ – Phòng TNTĐQG ĐLHSB – Viện KHTLVN 1 Địa hình lưới tính tốn Địa hình tính tốn xây dựng với lưới tính tốn Hình với lưới tam giác linh động, độ phân giải thay đổi theo không gian với ô lưới chi tiết khoảng 30-35m Dữ liệu địa hình khu vực ven bờ cửa Nhật Lệ cập nhật kết đo đạc bình độ năm 2012 Địa hình lưới tính tốn chọn dựa sở tính tốn thử nghiệm đồng thời kiểm định mơ hình để đảm bảo phù hợp cho kết tính tốn thời gian đáp ứng máy tính tính tốn - Phạm vi miền tính tốn: Biên bên (2 biên) cách cửa Nhật Lệ khoảng 60- - 70 km Biên trực diện cách 140 km Số phần tử: 22917 phần tử Kích thước lưới chi tiết:30-35m Hình Địa hình lưới tính tốn Kiểm định mơ hình tốn Để kiểm định mơ hình tính tốn nhằm đảm bảo địa hình lưới tính phù hợp, đồng thời tham số mơ hình mang tính đại diện cho khu vực nghiên cứu đảm bảo độ tin cậy sử dụng mơ kịch sóng, dòng chảy vận chuyển bùn cát Kết kiểm định trình bày mục 2.1 Kiểm định mơ hình triều Mơ hình tính tốn triều xây dựng với tham số mơ hình khác nhằm tính toán mực nước triều thời gian khảo sát Dữ liệu tính tốn kiểm định với liệu thực đo nhằm khẳng định độ tin cậy Kết thể qua Hình 2 Hình Kết kiểm định mơ hình triều thời gian 15/5/2012- 28/5/2012 Trạm Khảo Sát Mực nước ven biển 17°29'45.26"N 106°37'36.58"E Để tính tốn hiệu chỉnh mơ hình, nghiên cứu tính toán thử nghiệm chọn lựa tham số mơ sau: Thơng số Giá trị Hệ số Cs theo Smagorinsky 0.28 Số Manning 32 Bộ tham số mơ hình sử dụng cho mơ kiểm định cho kết Hình với độ lệch mực nước thực đo tính tốn lớn khoảng 20cm, độ lệch pha từ 0,5-1h, hệ số Nash đạt 80% Như tham số mơ hình chọn phù hợp với khu vực nghiên cứu sử dụng cho kịch mô 2.2 Kiểm định mơ hình sóng Mơ hình sóng kiểm nghiệm với cách thức mục đích mơ hình triều Kết thể Hình Hình So sánh chiều cao sóng tính tốn thực đo Kết kiểm nghiệm sóng cho thấy phù hợp độ lớn hình dạng đường trình thực đo so sánh với tính tốn Tuy nhiên sai số mơ hình nên giá trị sóng nhỏ 0.5m thực địa chưa phản ánh tốt mơ hình, với giá trị sóng nhỏ 0.5m gây sai số khoảng 50% Tuy nhiên tính tốn truyền sóng điều chấp nhận khắc phục mơ hình chun biệt sóng gần bờ với độ xác cao 3.1 Kết tính tốn triều- sóng- vận chuyển bùn cát Kết tính tốn sóng a, Sóng thiết kế với tần suất 1% Ảnh hưởng sóng diễn biến hình thái khu vực cần xem xét, đặc biệt với sóng lớn, tần suất nhiên gây ảnh hưởng bất lợi biến động hình thái ngắn hạn an tồn cơng trình chỉnh trị khu vực Tính tốn sóng cực đại với tần suất khác có vai trò quan trọng biến động động lực hình thái có tính chất bất thường đặc biệt quan trọng cơng tác thiết kế cơng trình chỉnh trị FFC 2008 © Nghiem Tien Lam ĐƯỜNG TẦN SUẤT DỊNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM 250 Mưc nước trạm Cồn Cỏ TB=166.70, Cv=0.09, Cs=0.91 240 Phân bố Weibull TB=166.70, Cv=0.09, Cs=0.91 230 220 210 200 Lưu lượng, Q(m³/s) 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 70 80 Tần suất, P(%) 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 Hình Đường tần suất mực nước cực đại trạm Cồn Cỏ Mực nước cực đại P1%= 2.1m Nước dâng 10% với cơng trình đặc biệt cấp I : 1.0m Mực nước tổng hợp tính lan truyền sóng: 3.1m Sóng 1% biên H0 = 7m, T0= 12s Hình 6: Sóng thiết kế 1% hướng SE Hình 5: Sóng thiết kế 1% hướng NE Kết chiều cao sóng với P1% cửa Nhật Lệ (Độ sâu 4m): Hs= 3.23m (Hướng NE), Hs= 2.4m (Hướng SE) b, Sóng gió mùa Đơng Bắc Đơng Nam Hình Sóng gió mùa Đơng Bắc Hình Sóng gió mùa Đơng Nam Dạng trường sóng hướng Đơng Băc Đơng Nam ngồi khơi tiến vào bờ có xu hướng khúc xạ vuống góc với bờ, đặc biệt hội tụ cửa Nhật Lệ (Hình 5Hình 6) tương tự trường hợp tính tốn sóng cực trị 1% mục a 3.2 Dòng chảy Dòng chảy có vai trò quan trọng q trình vận chuyển trầm tích sóng gây tác động phá hoại trạng thái cân trầm tích làm bứt hạt trầm tích khỏi đáy Ngồi tương tác sóng, triều với địa hình phù hợp gây dạng dòng chảy xiết, xốy (dòng chảy Rip), loại dòng chảy đặc biệt nguy hiểm người bãi biển có hoạt động du lịch, tắm biển Kết mơ dòng chảy triều thể Hình cho thấy khác biệt với dòng chảy gây q trình tương tác dòng chảy sóng triều kết hợp thể Hình 10 Hình 11 Có thể nhận thấy rõ ràng xuất vùng xoáy với tốc độ lớn vị trí cửa Nhật Lệ, xốy xuất thay đổi vị trí phạm vi đoạn bờ biển phía trái cửa Nhật Lệ vị trí đầu cửa Nhật Lệ triều lên Trong thời gian triều xuống, dòng chảy xốy xuất vị trí đầu cửa Nhật Lệ phía bên phải Sự khác biệt dòng chảy xốy thể thời kỳ gió mùa Đơng Bắc Đơng Nam Trong thời kỳ gió mùa Đơng Nam, xuất khu vực xốy tập trung phía phải đầu cửa Nhật Lệ Hình Dòng chảy triều túy Hình 10 Dòng chảy gió mùa Đơng Hình 11 Dòng chảy gió mùa Đơng 3.3 Bắc triều lên Biến động hình thái Nam triều lên Kết trình tương tác động lực gây biến động hình thái Phân vùng bồi xói thời kỳ gió mùa Đơng Bắc Đông Nam thể qua Error: Reference source not found Error: Reference source not found Trong thời kỳ gió mùa Đơng Bắc, phạm vi xói thể chủ yếu khu vực phía trái barie chắn cửa với tốc độ 0.00008m/ngày bồi phạm vi barie, thời kỳ gió mùa Tây Nam phạm vi xói thể khu vực barie chắn cửa với tốc độ 0.000011m/ngày 0.01 -0.01 -0.02 -0.03 -0.04 Hình 12 Bồi xói gió mùa Đơng Bắc -0.05 -0.06 -0.07 Hình 14 Biến động mặt cắt đầu cửa phía trái mùa Đơng Bắc Hình 13 Bồi xói gió mùa Đơng Nam Để làm rõ biến động bùn cát, báo cáo thể biến động mặt cắt đầu cửa (Bàu Tró) Kết cho thấy giai đoạn gần 10 năm đoạn Bàu Tró bị xói lở nghiêm trọng, bãi bị hạ thấp từ 0.5-3.0m (Hình 16, Hình 17) Nói chung, mức độ mơ mơ hình biến động hình thái nhiều khó khăn, kết chưa phản ánh tốt định lượng phù hợp nhiên chấp nhận mặt xu Đánh giá biến động hình thái cần nghiên cứu kỹ lưỡng qua tài liệu khảo sát thực địa để có sở khẳng định chắn § a nhù ng ê K.S § iƯn Lùc N.H Qc Dòng § êng g ờn N.H Vi ệtHù ng ơng Pháp ựa nh Bãi cát Đ ờn g 14 Tr Đ Đ ên g K S Ban Mai nh ùa 2.0 g ên ùa nh Th«n L« cèt Tû LƯ NGANG 1/1000 g ên ên g § § Tû LƯ § øNG 1/50 12 nhù a § X· Quang Phó ựa nh đấ t Đ K.S K iểmLâ m ờng a nhự Bãi cát Xínghi ệp tôm 10 đất ùa g nh ên g ên § K S NhËtLƯ § Khu § c ùa g nh ên n d© M Đ Thôn g ờn t đấ Sâ n vận động Giếng C2 8.0 Khu c dân Trạmquantrắ c Đ ờng ơng 4.0 p Phá Trạmquantrắ c Lô cốt lộ 1A g đất Đ ờn M Bãi cát C1 2000 Bãi đ ểxe Đ ờng nhựa đất Đ ờng a Bồn ho Đ ờng đất Lôcốt C1 ờng đ ất Bãi cát cắm trại ờng Khu Đ NhàkháchThanh Ni ên Đ đ ất g ờn 2009 12 17 MC Nhà nghỉ3-59 Sâ n tenit 14 M Đ Câ y cảnh 6.0 Tr T.T.N.C Vi ệnĐ ịa Lý g nhựa Đ ờn Đ i quốc a hù n 10 § g ên r T u Kh áp gPh ơn K S PhúQuý 16 MC nhà g àn h Đ t đấ ờng Lô cốt § é CAO ss =-9.00 m ng hµ nhµ § ộ CAO (m) 8.0 u Kh Tròi gác Bãi cát T.T ®iỊu d ì ng X· Léc Ninh K.S ®êng sắ t KHOảNG Cá CH Lẻ (m) 6.0 Lôcốt 4.0 § NhµnghØ30-4 ùa nh êng µng µh nh Khu M 2.0 k /c c é ng dån (m) C15 T£N ểm Bãi cát đ ờn g địa h ì nh nă m 2000 Đ ội cảnh sátgiao thông đu ờn g địa h ì nh n ă m 2009 Hồ Bầu Chó T ợ ngđài Mộ MC1 0.00 Bãi cát Đ nhựa ờng 0.0 Hồ Bầu Chó MC13 B·i c¸t 2.0 Chi cơc PCLb·o Hình 16 So sánh mặt cắt năm 2000& 2009 (vị trí 14 WC K.S HoaHồng Tr Đ ờng Pháp Bồn hoa Hồ Bầu Chó 12 MC12 ơng X ómCát Bãi cát 6.0 4.0 Bån hoa MC11 2.0 K hu d© nc Khối 10 8.0 0.0 P.Hải Thành MC11) 4.0 Khèi B·i c¸t å nhoa B KhunghØd ì ng bi ên phòng 6.0 K hu đ ang xâ y dùng Bån hoa B·i c¸t êng nhùa 6.0 nh ựa Đ ờng xếpđá K è btông Khunghỉd ỡ ng cao cấp đ angxâ y dựng 8.0 Bển c 8.0 Đ ờngnhựa 6.0 6.0 Đ ờng Tr ơng Pháp Sâ n tenít MC Miếu Bể Nhà Nghỉ Đ ờng xếp đ 2.0 4.0 Tỷ Lệ Đ ứNG 1/50 Tỷ Lệ NGANG 1/1000 đá phan Đ ờng c hâu Đ ờng 8.0 nh ự a du ễn nguy nho B a Đ ờng ất đ MC5 lý t h k iệt ng i xe gử Cảngcá M ỹ Cảnh Bã i Sâ n btông hồ xuân h ¬ng Ơn du K hu nghØd ì ng caocÊp X ởng đ óng tầu nhựa Đ ờng Sông Nhật 6.0 nguy 2000 Ao K Ì bt«ng MC6 LƯ lý t h nguyễn đức c ảnh d ơng vă n an ờng kiệt Chợ lê quý đôn M ? C?nh 4.0 nhựa Mơng bội Cầu Cầu tạ m nhựa nh ựa Sân kè Đ ng ờn g nhự a Đờ P.Đ ồng Mỹ MC 10 ờn g hâu Đ ờng tr ần q uang khải K è btông 12 § 4.0 8.0 b éi c 14 § 8.0 MC9 B·i c¸t § ¸ nỉi K hèi phan MC10 T ợ ng đ ài Đ ồn bi ên phòng Khudâ nc Khudâ nc K hu dâ nc Cột đ èn Tháp tràm ặc t hàn m Kè btông Đ ờng nhoa B Kè btông ® Êt 4.0 6.0 V ên hoa a g nhù Đ ờn Miếu d ơng t Lệ Cầu Nhậ Kè btông K hu dâ nc 4.0 NG HƯ K S Hữu Nghị S.V.H nghệthuật T rạmđ on c Kè btông Kè btông 8.0 ng Mơ Cầu đ Đ ờng 4.0 nhoa B Ngâ n hàng hoa V ờn TRầN Đạ O 2009 10 h lý t êng kiƯt T.P.T.T.H cÊp3 12 KÌ bt«ng 14 MC4 Trạmthuỷ văn ất đ QUAN ANH a nho B Y ệN TH Đ ờng vă n an V ờn hoa T.P.T.T.H C Scấp Bà HU Khudâ nc Đ ộ CAO ss =-8.00 m ất đ ơng qu ang đ ờng M Lệ Nhật Sông Kè btông Thành cổ en it â S nT Thành cổ Quán Cafe Gòn Sài hoa Bồn ng Mơ K.S Bảo tàng Nhà văn hóa Thiếu Nhi Kè btông 4.0 2.0 Cầu đ 6.0 Trung Bính 4.0 t r ung Cầu đ Nhà Văn hóa tỉ nh Quảng Bì nh Đ ộ CAO (m) KHOả NG Cá CH Lẻ (m) Cầu ® ¸ k /c cén g dån (m) T£N ®iĨm Cầu đ C.T y Phú Đ ạt đ ờng địa h ì n h nă m 2000 K hu dâ nc M ơng đu ờn g địa h ì n h n ă m 2009 Hỡnh 15 V trớ mặt cắt khảo sát năm 2000 2009 Hình 17 So sánh mặt cắt năm 2000& 2009 (vị trí MC12) - Kết luận Về q trình sóng: Các hướng sóng khác tiến vào khu vực cửa Nhật Lệ thường có xu hướng hội tụ trực diện với bờ Sóng hướng NE vng góc với bờ tiến vào cửa có độ lớn nhiều so với sóng SE điều kiện tính tốn Cần đặc biệt ý tính tốn thiết kế - cơng trình chỉnh trị Dòng chảy: Dòng chảy có khác biệt rõ ràng kịch tính tốn tương tác sóng triều, khu vực có khả xuất dòng Rip thể đầu cửa phạm vi đoạn bờ biển phía trái cửa Tốc độ dòng chảy có thời điểm > 1m/s Cần có nghiên cứu sâu tượng dòng Rip khu vực cửa Nhật Lệ để cảnh báo cho du khách tắm biển nhằm đảm bảo an tồn tính mạng Trên thực tế dòng Rip khu vực tước đoạt sinh mạng khơng du khách - tắm biển bãi biển này, việc nghiên cứu tượng dòng Rip vấn đề cần thiết Biến động hình thái: Phân vùng bồi, xói thể trọng thời gian gió mùa Đơng Bắc Đơng Nam Vùng xói lở chủ yếu tập trung phía Bắc cửa Nhật Lệ Đặc biệt khu vực Bầu Tró có xu hướng xói lở mạnh Trong thời gian gần 10 năm mức độ hạ thấp từ bờ đường đẳng sâu 10m bị hạ thấp từ 0.5m đến 3.0m Tài liệu tham khảo [1] Trương Văn Bốn ,2012 “Một số kết điều tra nghiên cứu đánh giá biến động hình thái cửa sơng Nhật Lệ- Quảng Bình phục vụ công tác quy hoạch khai thác bền vững” Tạp chí Địa Kỹ Thuật, số năm 2012, tr23-28 [2] Chi cục PCLB QLĐĐ- Tỉnh Quảng Bình “Dự án cơng trình chống xói lở khu vực xã Hải Trạch huyện Bố Trạch- Tỉnh Quảng Bình” Báo cáo nghiên cứu khả thi, 2001 10 ... phục mơ hình chun biệt sóng gần bờ với độ xác cao 3.1 Kết tính tốn triều- sóng- vận chuyển bùn cát Kết tính tốn sóng a, Sóng thiết kế với tần suất 1% Ảnh hưởng sóng diễn biến hình thái khu vực cần... địa hình khu vực ven bờ cửa Nhật Lệ cập nhật kết đo đạc bình độ năm 2012 Địa hình lưới tính tốn chọn dựa sở tính tốn thử nghiệm đồng thời kiểm định mơ hình để đảm bảo phù hợp cho kết tính tốn thời... Hình Sóng gió mùa Đơng Bắc Hình Sóng gió mùa Đơng Nam Dạng trường sóng hướng Đơng Băc Đơng Nam ngồi khơi tiến vào bờ có xu hướng khúc xạ vuống góc với bờ, đặc biệt hội tụ cửa Nhật Lệ (Hình 5Hình