Nghiên cứu mô phỏng biến động của mặt cắt nuôi bãi đánh giá khả năng ứng dụng_unprotected

LỜI CÁM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài "Nghiên cứu mô biến động mặt cắt nuôi bãi đánh giá khả ứng dụng khu vực phía Bắc vịnh Nha Trang" hồn thành với cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ nhiệt tình Phịng đào tạo đại học & sau đại học, khoa Cơng trình, thầy giáo trường Đại học Thủy lợi Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Xuân Tính PGS.TS Nguyễn Trung Việt trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình suốt trình thực luận văn Sau cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến người thân, gia đình, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, cổ vũ, động viên, khích lệ để Luận văn sớm hồn thành Trong khn khổ luận văn thạc sĩ, hạn chế mặt thời gian trình độ chun mơn có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp ý kiến bảo chân thành Thầy cô giáo, anh chị bạn bè đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! TÁC GIẢ NGUYỄN THÁI BÌNH i LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức nào.Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận văn Nguyễn Thái Bình ii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii MỞ ĐẦU I- Tính cấp thiết đề tài II- Mục tiêu đề tài III- Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu IV- Kết đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XĨI BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP NI BÃI 1.1 Tổng quan vùng ven biển 1.2 Biến đổi khí hậu tác động đến vùng ven biển 1.3 Các giải pháp khoa học công nghệ nuôi, bảo vệ tái tạo bãi biển Việt Nam 1.3.1 Giải pháp nuôi bãi nhân tạo 1.3.2 Giải pháp tái tạo bãi biển 11 1.3.3 Các giải pháp gia cố bờ biển 12 1.3.4 Các giải pháp ngăn cát giữ bãi 13 1.3.5 Các giải pháp giảm sóng 14 1.4 Các nghiên cứu liên quan đến Vịnh Nha Trang 16 1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu luận văn 17 CHƯƠNG CƠ SỞ TÍNH TỐN NI BÃI NHÂN TẠO 19 2.1 Cơ sở lý thuyết nuôi bãi 19 2.1.1 Khái niệm 19 2.1.2 Vật liệu nuôi bãi 19 2.1.3 Nguồn bùn cát 20 2.2 Phương pháp thực nghiệm - Tính tốn thể tích cát cần thiết để nuôi bãi 20 2.3 Phương pháp giải tích - Tính tốn thời gian trì bãi 22 2.3.1 Trường hợp (a): h t = h * 27 iii 2.3.2 Trường hợp (b): h t > h * 28 2.3.3 Trường hợp (c): h t < h * 29 2.4 Phương pháp số - Tính tốn thay đổi bãi mặt cắt ngang sau bão 30 2.4.1 Cơ sở lý thuyết phần mềm 30 2.4.2 Trình tự tính toán 33 CHƯƠNG ÁP DỤNG TÍNH TỐN NI BÃI CHO KHU VỰC PHÍA BẮC CỬA SƠNG CÁI- NHA TRANG 35 3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực vịnh Nha Trang 35 3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 35 3.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy- hải văn 37 3.1.3 Số liệu bùn cát 45 3.2 Lựa chọn giải pháp trì bãi khu vực nghiên cứu 47 3.3 Tính tốn cho giải pháp nuôi bãi 48 3.3.1 Tính tốn thể tích cát để nuôi bãi 48 3.3.2 Tính tốn thời gian trì bãi 51 3.3.3 Tính tốn xác định kích thước bãi 53 3.4 Trình tự thực dự án 67 3.5 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ .70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 iv DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Hình thức ni bãi trực tiếp từ bờ Hình 1-2 Hình thức ni bãi xa bờ Hình 1-3 Đê ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển 11 Hình 1-4 Các kiểu tường kè biển với hình dáng đại 13 Hình 1-5Hệ thống MHB chắn cát, gây bồi bờ biển 14 Hình 1-6.Giới thiệu số hình ảnh TGS giới 15 Hình 2-1Mặt cắt ngang mặt bãi ni (Dean, 1993) 19 Hình 2-2Ba dạng mặt cắt ni bãi điển hình 21 Hình 2-3Ba giai đoạn vận chuyển bùn cát vùng nuôi bãi 22 Hình 2-4 Thay đổi sóng sau nuôi bãi 24 Hình 2-5 Ba kịch xảy 25 Hình 2-6 Mặt bãi ban đầu để tính giải tích vấn đề ni bãi 26 Hình 2-7 Các vùng vận chuyển bùn cát dọc bờ khác 32 Hình 2-8 Giao diện phần nhập mặt cắt chương trình 34 Hình 2-9 Giao diện phần nhập thơng số sóng gió 34 Hình 3-1Bình đồ vị trí vịnh Nha Trang 36 Hình 3-2Bản đồ vị trí vịnh Nha Trang (Google map) 36 Hình 3-3Đường bão điển hình tác động mạnh đến vịnh Nha Trang 40 Hình 3-4 Mực nước trung bình tháng trạm Cầu Đá (Nha Trang, 1975-2008) 43 Hình 3-5Mực nước trung bình năm Nha Trang thời kỳ 1990 – 2008(cm) 44 Hình 3-6 Các trạm thu mẫu trầm tích khu vực nghiên cứu 45 Hình 3-7 Hiện trạng bãi khu vực phía Bắc cửa sơng Cái 48 Hình 3-8 Mặt khu vực nuôi bãi 48 Hình 3-9 Độ sâu sóng tới hạn tháng khác khu vực vịnh Nha Trang 49 Hình 3-10 Hai khu vực khảo sát để khai thác cát 50 Hình 3-11 Biến đổi mặt bãi ni 52 Hình 3-12 Bề rộng mặt cắt ngang cịn lại tương ứng với thời gian t, L = 52 Hình 3-13 Các mặt cắt khảo sát mặt cắt trung bình 53 Hình 3-14 Mặt cắt ngang đường bờ tự nhiên lựa chọn 54 Hình 3-15 Vị trí camera giám sát trạm đo hải văn đợt tháng 5/2013 54 v Hình 3-16 Mặt nuôi bãi dự kiến 55 Hình 3-17 Mặt cắt nuôi bãi ban đầu 56 Hình 3-18 Mặt cắt ni bãi sau biến đổi 56 Hình 3-19 Mặt cắt TH1 57 Hình 3-20 Mặt cắt TH2 57 Hình 3-21 Mặt cắt TH3 58 Hình 3-22 Mặt cắt TH4 58 Hình 3-23 Mặt cắt TH5 58 Hình 3-24 Các thơng số sóng gió bão Nastri 59 Hình 3-25 Các thơng số sóng gió năm 59 Hình 3-26 Thay đổi bão (sau 15 ngày) 60 Hình 3-27 Mặt cắt sau bão 60 Hình 3-28 Mặt cắt TH2 sau bão 61 Hình 3-29 Mặt cắt TH3 sau bão 61 Hình 3-30 Mặt cắt TH4 sau bão 62 Hình 3-31 Mặt cắt TH5 sau bão 62 Hình 3-32 Biến đổi giai đoạn đầu mặt cắt TH2 (sau tháng) 63 Hình 3-33 Biến đổi giai đoạn sau mặt cắt TH2 (sau tháng) 64 Hình 3-34 Mặt cắt TH2 sau năm 64 Hình 3-35 Biến đổi giai đoạn đầu mặt cắt TH3 (sau tháng) 64 Hình 3-36 Biến đổi giai đoạn sau mặt cắt TH3 (Sau 10 tháng) 65 Hình 3-37 Mặt cắt TH3 sau năm 65 Hình 3-38 Mặt cắt TH4 sau năm 65 Hình 3-39 Mặt cắt TH5 sau năm 66 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Nguyên nhân xói lở bờ biển Bảng 3-1- Nhiệt độ trung bình tháng năm, trạm Nha Trang (1976-2012) 37 Bảng 3-2 Tần suất hướng gió thịnh hành trạm Nha Trang (1977-2012) 38 Bảng 3-3Hướng gió ứng với cấp tần suất (%) 38 Bảng 3-4Tốc độ gió trung bình tháng năm (m/s) 39 Bảng 3-5Tốc độ gió trung bình hướng thịnh hành(m/s) 39 Bảng 3-6Thống kê bão ảnh hưởng trực tiếp đến tỉnh Khánh Hòa 41 Bảng 3-7Phân bố lưu lượng dịng chảy trung bình nhiều năm sông Cái, Nha Trang (Trạm Đồng Trăng: 1977-1992) 42 Bảng 3-8Thông số bùn cát trạm khu vực khảo sát (Đo tháng 5/2013) 46 Bảng 3-9 Thể tích cát cần dùng ứng với trường hợp khác 51 Bảng 3-10 Vị trí trạm đo hải văn tháng 05/2013 55 Bảng 3-11 Các trường hợp tính tốn 57 Bảng 3-12 Tổng hợp kết tính tốn cho kịch bão 62 Bảng 3-13 Tổng hợp kết tính tốn cho kịch năm 66 vii MỞ ĐẦU I- Tính cấp thiết đề tài Vịnh Nha Trang nằm phía đơng thành phố Nha Trang, thuộc tỉnh Khánh Hịa, giới hạn phía bắc mũi Kê Gà, phía nam mũi Đơng Ba Vịnh Nha Trang vịnh biển lớn thứ hai sau vịnh Vân Phong tỉnh Khánh Hịa với diện tích khoảng 500 km2 Vịnh Nha Trang 29 vịnh đẹp giới, trung tâm du lịch dịch vụ có tốc độ tăng trưởng nhanh tỉnh Khánh Hịa nói riêng khu vực Nam Trung Bộ nói chung Vịnh Nha Trang có chiều dài khoảng 16 km chiều rộng khoảng 13 km Vịnh thông với biển ngồi hai cửa: cửa phía đơng bắc, cửa nhỏ phía đơng nam Nguồn nước đổ vào vịnh Nha Trang từ Sơng Cái Bên cạnh mạnh du lịch, khu vực bãi biển vịnh Nha Trang tồn số hạn chế sau: a) Bãi biển chịu tác động sóng lớn thời kỳ mùa đơng, có bão gió mùa đơng bắc; b) Bãi biển bị tác động bồi xói, biến đổi mạnh theo mùa; c) bãi biển hẹp, có độ dốc lớn sâu, gây bất lợi cho việc tắm biển vào thời kỳ mùa đông; d) Sự phát triển cồn ngầm cửa sông Cái, Nha Trang tác động tới bãi tắm lân cận cửa Diễn biến đường bờ vùng cửa sông Cái- Nha Trang phức tạp, khó dự đốn, có nơi bồi, nơi xói, chí sạt lở Khu vực phía bắc cửa sơng Cái- Nha Trang bãi biển bị thối hóa nghiêm trọng, nhiều đoạn bị hẳn bãi, khơng cịn sức hấp dẫn du lịch Việc nghiên cứu diễn biến cấp thiết, để đề giải pháp chỉnh trị hợp lý, làm ổn định vùng bờ biển này, đem lại hiệu kinh tế xã hội, tạo tiền đề để tiếp tục nghiên cứu vùng bờ biển khác nước ta II- Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài nghiên cứu lựa chọn giải pháp chỉnh trị hợp lý cho vùng bờ biển phía bắc cửa sơng Cái- Nha Trang nhằm phục vụ du lịch tính tốn điển hình cho giải pháp cụ thể nuôi bãi nhân tạo đánh giá triển vọng áp dụng III- Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Thống kê tổng hợp tài liệu, số liệu nghiên cứu có - Nghiên cứu sở lý thuyết mô hình tính tốn - Lựa chọn phương pháp tính tốn, mơ hình tính tốn phần mềm hợp lý để tính tốn xác định kích thước bãi nhân tạo, khối lượng cát chu kỳ ni bãi - Phân tích, đánh giá kết IV- Kết đạt - Khái qt hóa diễn biến bờ biển khu vực phía Bắc cửa sơng Cái- Nha Trang Lựa chọn hình thức ni bãi nhân tạo để trì bãi phục vụ du lịch - Tổng hợp phương pháp tính tốn nuôi bãi nhân tạo dự báo diễn biến bãi - Áp dụng tính tốn cho bãi biển phía Bắc cửa sông Cái vịnh Nha Trang đãlựa chọn phương án kích thước bãi hợp lý chu kỳ nuôi bãi phù hợp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XÓI BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP NUÔI BÃI 1.1 Tổng quan vùng ven biển Quan niệm phổ biến vùng ven biển (Coastal area) bãi biển dài, thẳng với bãi cát phía sau, bãi cát phía trước, cồn cát có thảm thực vật, dốc thoải vùng thềm gần bờ, vùng tiếp giáp đất biển bị dốc lớn Đây quan niệm lý tưởng chuẩn mực theo hầu hết bờ biển Không phải tất khu vực ven biển cát, tất bờ biển bị chi phối sóng Một số khu vực ven biển đất sét dốc, mũi đá, số nơi khác lớp bùn đất ngập nước nông hay đầm lầy rậm rạp Đối với số bờ biển, dòng thủy triều dòng chảy sông chiếm ưu vạn chuyển bùn cát vật liệu bờ (Vật liệu bờ bao gồm vận chuyển bùn, phù sa, cát, vỏ sò, sỏi cuội ) Đối với bờ biển khác chịu tác động sông băng , sinh vật biển (san hơ), núi lửa để hình thành địa mạo Bãi biển khu vực ven bờ vùng bờ biển khu vực chịu tác động mạnh mẽ biển phản ứng chống lại đất liền Các hệ thống vật lý phạm vi chủ yếu bao gồm chuyển động biển nơi mà cung cấp lượng cho hệ thống, bờ biển nơi hấp thụ lượng Bởi đường bờ biển giao điểm khơng khí, đất nước, tương tác vật lý xảy khu vực nhất, phức tạp khó khăn để hiểu đầy đủ tương tác Trước bắt tay vào nghiên cứu phương pháp bảo vệ bờ biển nào, điều quan trọng phải xác định hiểu nguyên nhân ngắn hạn dài hạn dẫn đến xói lở bờ biển Nếu khơng làm điều dẫn đến việc thiết kế bố trí biện pháp bảo vệ bờ biển có phản ứng ngược, thúc đẩy q trình xói lở, trái với mục tiêu đặt ban đầu Nguyên nhân xói lở bờ biển thống kê bảng 1-1 59 Tính tốn với kịch bản: - Thay đổi mặt cắt ngang bãi nuôi sau bão (chọn bão Nastri gần đây) Hình 3-24 Các thơng số sóng gió bão Nastri Thời gian tính tốn khoảng 1500 (~ tháng), chiều cao sóng lớn nhất: 4m Cao độ mực nước ko thay đổi nhiều, cao lên tới 0,5m Chu kỳ sóng biến đổi tương đồng với chiều cao sóng, thời điểm sóng có chiều cao lớn lúc có chu kỳ dài 14,5 giây - Thay đổi mặt cắt ngang sau năm (chọn năm 2013 thời điểm xuất bão Nastri trường hợp bất lợi nhất) Hình 3-25 Các thơng số sóng gió năm Thời lượng tính tốn: năm 2013 Chiều cao sóng lớn đạt được: 4m (trùng với thời điểm xuất bão Nastri) Chu kỳ sóng lớn nhất: 17 giây Cao độ mặt nước nhiều biến đổi, dao động từ -0,5m đến 0,5m 60 a)Thay đổi mặt cắt sau bão - Trường hợp 1: Sau có bão Nastri, mặt cắt thay đổi sau: Hình 3-26 Thay đổi bão (sau 15 ngày) Hình 3-27 Mặt cắt sau bão Có thể thấy với B = 1,5m sau bão, tồn phần đường bờ bị phá hoại gần hồn tồn, khơng cịn đảm bảo mục đích sử dụng Như vậy, cần thiết phải xây dựng bãi có đường bờ cao để đảm bảo trì bãi ni 61 - Trường hợp 2: Hình 3-28 Mặt cắt TH2 sau bão Sau bão, chiều dài bãi sử dụng cịn lại 21m, đảm bảo mục đích sử dụng Tuy nhiên, bãi cát bị đùn lên đoạn dài khoảng 10m, nước bị đọng lại phía bên bãi - Trường hợp 3: Hình 3-29 Mặt cắt TH3 sau bão Sau bão, phần đường bờ cịn lại sử dụng 40m, chấp nhận Một đoạn ngắn khoảng 5m có cát đùn lên cao, nhiên khơng ảnh hưởng nhiều đến mục đích sử dụng 62 - Trường hợp 4: - Mô thay đổi sau bão Hình 3-30 Mặt cắt TH4 sau bão Sau bão, W lại khoảng 48m, thấy h t lớn bùn cát phía gần bờ khó bị trơi - Trường hợp 5: Hình 3-31 Mặt cắt TH5 sau bão Sau bão, bãi lại 92m đường bờ, chấp nhận Bảng 3-12 Tổng hợp kết tính tốn cho kịch bão SAU CƠN BÃO W (m) 50 25 50 50 100 B (m) 1.5 2.4 2.4 2.4 2.4 h t (m) 4 5 63 V bồi (trên đơn vị chiều dài) (m3) V bồi (tổng cộng) (m3) V xói (trên đơn vị chiều dài) (m3) 97.71 100.71 112.398 115.71 136.666 98687.1 101717.1 113521.98 116867.1 138032.7 100.01 104.2 115.0285 117.21 138.062 105242 116178.785 118382.1 139442.6 2.65 2.19 2.7105 1.2 1.5355 2676.5 2211.9 2737.605 1212 1550.855 10 15 40 48 92 5,21 5,1 5,32 5,7 5,53 52,1 43,8 36,5 29,2 25,7 V xói (tổng cộng) (m3) 101010.1 V đùn lên (trên đơn vị chiều dài) (m3) V đùn lên (tổng cộng) (m3) W lại (m) Độ sâu tới hạn xuất cát trôi (m) V xói /V tổng cộng (%) Nhận xét: - Sau bão, lượng bùn cát bị xói tương đối đáng kể, nhiên mặt cắt lớn tỷ lệ lại giảm Mặt cắt có W ≥ 50m; B ≥ 2,4m; h t ≥ đạt yêu cầu lượng bùn cát lại đủ để phục vụ nhu cầu sử dụng - Độ sâu tới hạn xuất cát trôi xấp xỉ với độ sâu sóng tới hạn h * trung bình, lựa chọn độ sâu h * trung bình 5,5m hợp lý b)Mơ thay đổi sau năm: - TH2: Hình 3-32 Biến đổi giai đoạn đầu mặt cắt TH2 (sau tháng) 64 Hình 3-33 Biến đổi giai đoạn sau mặt cắt TH2 (sau tháng) Hình 3-34 Mặt cắt TH2 sau năm Sau năm, bãi nuôi cịn lại 10m chiều dài sử dụng được, khơng đảm bảo mục đích sử dụng đề Cần thiết phải tăng thêm chiều dài bãi để mặt cắt cân đảm bảo yêu cầu sử dụng - TH3: Hình 3-35 Biến đổi giai đoạn đầu mặt cắt TH3 (sau tháng) 65 Hình 3-36 Biến đổi giai đoạn sau mặt cắt TH3 (Sau 10 tháng) Hình 3-37 Mặt cắt TH3 sau năm Sau năm, phần đường bờ lại khoảng 20m ít, đặc biệt bùn cát bị xói mạnh vào phía Có thể tăng thêm kích thước mặt cắt sử dụng thêm biện pháp bảo vệ cho bãi ni kè biển hay đê chắn sóng (vị trí xuất xói mạnh) để phần đường bờ mặt cắt trở trạng thái cân dài - TH4: Hình 3-38 Mặt cắt TH4 sau năm 66 Sau năm, phần đường bờ lại đáng kể, chấp nhận - TH5: Hình 3-39 Mặt cắt TH5 sau năm Sau năm, mặt cắt lại 68,5m đường bờ để phục vụ cho nhu cầu tắm biển, đáp ứng nhu cầu đặt Tuy nhiên,tổng lượng cát bị xói lớn so với phương án W = 50m Bảng 3-13Tổng hợp kết tính toán cho kịch năm SAU MỘT NĂM 25 50 W (m) 2.4 2.4 B (m) 4 h t (m) V bồi (trên đơn vị chiều dài) 118.76 131.55 (m3) 119947.6 132865.5 V bồi (tổng cộng) (m3) V xói (trên đơn vị chiều dài) 118.65 132.88 (m3) 119836.5 134208.8 V xói (tổng cộng) (m3) V đùn lên (trên đơn vị chiều 0 dài) (m3) V đùn lên (tổng cộng) (m3) 0 W lại (m) Độ sâu tới hạn xuất cát trôi (m) V xói /V tổng cộng (%) 10 21 5.48 5.51 63,1 58,7 50 2.4 100 2.4 135.71 154.326 137067.1 155869.3 135.21 155.722 136562.1 157279.2 0 43 68.5 6.11 41,2 5.87 36,5 67 Nhận xét: - Mặt cắt lớn, lượng bùn cát bồi xói tăng theo Tuy nhiên, tỷ lệ bùn cát bị xói lại giảm dần, thiết kế mặt cắt lớn có lợi việc trì bãi - Sau năm, ta nhận thấy có mặt cắt TH4 TH5 cịn đáp ứng nhu cầu phục vụ tắm biển, chưa cần thiết phải đổ thêm cát bổ sung Các mặt cắt khác bị phá hoại nhiều, muốn tiếp tục sử dụng bắt buộc phải bổ sung thêm cát hàng năm 3.3.3.3 Phân tích lựa chọn phương án Từ kết tổng hợp trên, thấy chiều dài bãi ni W = 50m; độ cao bãi B = 2,4m; độ sâu chân bãi lựa chọn h t = 5m đáp ứng yêu cầu sử dụng, nhiên có điều kiện xây dựng cơng trình đê ngầm biển để bãi trì lâu 3.4 Trình tự thực dự án Sau tiến hành tính tốn chi tiết biến động mặt cắt nuôi bãi sơ chọn phương án nuôi bãi khả dĩ, ta tiến hành sâu vào phân tích, thiết lập bước để vận hành dự án nuôi bãi chọn sau: - Bước 1: Xác định xem dự án có nằm gần khu vực sống sinh vật cần bảo tồn hay nằm vùng bãi san hô, rặng san hô ngầm hay rong tảo biển Nêu chi tiết tác động dự án tới khu vực Độ dốc bãi biển thay đổi để tránh gây nguy hiểm cho môi trường sống sinh vật biển nói Ngồi ra, cần lưu ý vấn đề thời gian để tránh gây ảnh hưởng tới sinh vật biển, đặc biệt chu kỳ sinh sản chúng - Bước 2: Xác định mặt cắt ngang khu vực bãi cần nuôi Việc đổ cát nạo vét từ nơi khác phải cân nhắc mặt cắt khu vực cần nuôi bãi khu vực nạo vét Nếu mặt cắt nuôi bãi đề xuất khác nhiều so với mặt cắt tự nhiên ban đầu, vật liệu tự điều chỉnh cách nhanh chóng hệ thống bờ biển thường có xu hướng tái tạo lại dốc ban đầu, dẫn tới việc giảm sút bùn cát bãi Lượng vật liệu đưa khu vực gần bờ khơi Việc vận chuyển bùn cát gây ảnh hưởng tiêu cực tới tài nguyên biển lân cận Vật liệu nạo vét nên đặt khu vực dòng chỗ nạo vét để giảm 68 thiểu việc bùn cát quay trở lại khu vực này, tạo thuận lợi cho bùn cát di chuyển dọc theo bãi - Bước 3: Xác định kích cỡ hạt bãi cần ni Đây điểm mấu chốt định thành công dự án nuôi bãi Bước lập kế hoạch phân tích lấy mẫu bùn cát Các bước cần làm bao gồm: + Vị trí lấy mẫu + Phương pháp lấy mẫu + Lượng mẫu cần phải lấy + Phương thức để kết hợp kết mẫu lấy + Kết luận phân bố bùn cát Nhìn chung, mẫu bùn cát thu thập dọc theo đường khảo sát mặt cắt chạy vuông góc với đường bờ, nên bao gồm tất yếu tố có khu vực dự án (cồn cát, đỉnh bãi, mực nước cao trung bình, mực nước thấp trung bình, đỉnh sóng, chỗ lõm đọng nước ) Bãi biển có khác biệt kích cỡ hạt cần mẫu để phân tích Sau thu thập hết bùn cát đường khảo sát, ta tiến hành tổng hợp mẫu lại để tạo mẫu phục vụ cho việc phân tích phân bố hạt cát Cuối cùng, đường khảo sát cho mẫu tổng hợp - Bước 4: đánh giá đặc tính vật liệu ni bãi lựa chọn nguồn cát thích hợp Với vị trí khai thác cát, cần phải thu thập mẫu bùn cát so sánh với bãi cần nuôi để xem có thích hợp khơng Thu thập mẫu tồn chiều sâu khu vực khai thác Nhìn chung, 3800m3 cát khai thác cần có mẫu khảo sát Tuy nhiên, số thay đổi tùy theo mức độ phân bố vật liệu; có nhiều sai khác, phải thu thập nhiều mẫu Sau đó, đánh giá phân bố kích cỡ hạt bùn cát mẫu Có thể phải tiến hành thêm thí nghiệm hóa học để kiểm tra độ mẫu Đặc tính vật lý quan trọng cần để đánh giá khả làm vật liệu ni bãi hạt đường kính hạt, phân bố hạt, độ bền hạt tính chống xói - Bước 5: Thiết lập dự án theo dõi/bảo trì bờ biển Nhiệm vụ dự án theo dõi đường bờ là: + Để đánh giá thống kê xem dự án ni bãi có biến động thiết kế không 69 + Để xác định yêu cầu bảo dưỡng bổ sung cát + Để đánh giá tác động dự án tới bãi ban đầu khu vực lân cận Lý tưởng nhất, dự án theo dõi phải bao gồm đo đạc mặt cắt bãi để xác định độ ổn định vật liệu Sau năm đầu tiên, mùa cần phải có đợt đo đạc khảo sát Các năm sau cần tiến hành lần năm Việc thu thập số liệu mặt cắt sau bão hữu ích việc đánh giá phản ứng mặt cắt ngang trước sóng bão Việc quan sát cung cấp thông tin sau: + Lượng vật liệu cịn sót lại so với ban đầu + Sự xuất tăng thêm dòng chảy trôi dạt xuống bãi biển + Các sinh vật biển cạn bị ảnh hưởng + Sự xuất khu vực bị xói mạnh + Thể tích cát cần thiết để bổ sung, trì bãi biển 3.5 Kết luận chương - Dựa vào số liệu thu thập điều kiện tự nhiên, địa hình, thủy văn, hải văn địa chất khu vực bãi phía Bắc cửa sông Cái, vịnh Nha Trang, luận văn tiến hành phân tích, tổng hợp tinh tốn cụ thể để đề giải pháp cải tạo lại bãi tắm Phương pháp khả thi nuôi bãi nhân tạo, nhiên trước áp dụng cho phạm vi rộng sử dụng cừ để tiến hành nuôi bãi phạm vi nhỏ, thành công tiến hành áp dụng cho khu vực nghiên cứu (hình 3-16) - Có thể sơ chọn mặt cắt nuôi bãi hợp lý cho khu vực nghiên cứu: W = 50m; B = 2,4m; h t =5m Mặt cắt đảm bảo tồn sau bão, thời gian trì chấp nhận thể tích cát cần thiết để đổ vào khơng q lớn - Dựa vào số liệu tính tốn cụ thể, thấy mặt cắt ni bãi lớn, giá thành cần thiết để nuôi bãi cao Tuy nhiên, tỷ lệ bùn cát lại giảm dần, đồng thời chiều dài đường bờ lại tăng lên, thời gian trì bãi kéo dài hơn, chu kỳ đổ cát tăng lên Chọn bùn cát tương đồng với cát khu vực nghiên cứu khả quan lượng bùn cát cần thiết phải đổ vào giảm đi, đồng thời đảm bảo mỹ quan bãi biển - Trong trình sử dụng phần mềm SBEACH, luận văn tiến hành kiểm định số liệu với nhiều thông số khác Kết thu hợp lý, tiếp tục áp dụng thông số dùng cho khu vực nghiên cứu tương lai 70 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ I- Các kết đạt luận văn Luận văn tập trung nghiên cứu giải pháp ni bãi để trì bãi biển phục vụ du lịch, áp dụng cho khu vực phía Bắc cửa Sông Cái, vịnh Nha Trang Các kết đạt sau: 1- Bờ biển bãi biển thường xuyên chịu tác động nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm yếu tố tự nhiên yếu tố người Đặc biệt, tác động biến đổi khí hậu thời gian gần tác động mạnh mẽ tới diễn biến bãi bờ biển, gây nhiều khó khăn cho việc sử dụng bờ biển nói chung khai thác bãi biển phục vụ du lịch nói riêng 2- Có nhiều giải pháp khoa học cơng nghệ để trì tái tạo bãi biển Tuy nhiên, với vùng bãi biển phục vụ du lịch giải pháp nuôi bãi tái tạo bãi khả quan có nhiều triển vọng áp dụng tính hài hịa, thân thiện với mơi trường đáp ứng tốt mục đích sử dụng 3- Tính tốn ni bãi nhân tạo bao gồm việc quy hoạch mặt xác định kích thước bãi, tính tốn khối lượng cát cho công tác nuôi bãi dự báo diễn biến bãi theo thời gian Trong Luận văn trình bày sở sử dụng phần mềm SBEACH để dự báo thay đổi mặt cắt ngang bãi sau bão, cơng thức thực nghiệm để tính thể tích cát cần thiết cho việc ni bãi phương pháp giải tích xác định thời gian trì bãi 4- Áp dụng tính tốn cho khu vực phía Bắc cửa sông Cái- Nha Trang, luận văn xác định kích thước bãi ni hợp lý chiều dài W = 50m; chiều cao bãi B = 2,4m; độ sâu chân bãi h t = 5m Luận văn tính tốn dự báo diễn biến mặt bãi (hình 3-11) xác định lượng cát cần thiết cho lần bổ sung (bảng 3-9) II- Một số điểm tồn 1- Diễn biến bờ biển chịu tác động nhiều yếu tố: sóng, gió, dịng ven bờ, thành phần bùn cát, lũ từ sơng yếu tố người Trong luận văn xét đến số yếu tố sóng, gió, thủy triều, địa hình, địa chất vùng bãi mà chưa có điều kiện xét đến yếu tố khác, tổ hợp khác yếu tố 71 2- Luận văn xét đến giải pháp nuôi bãi mà chưa nghiên cứu đến giải pháp khác, tổ hợp giải pháp III- Hướng tiếp tục nghiên cứu Với điểm tồn nêu trên, tác giả dự kiến thời gian tới tiếp tục mở rộng sâu nghiên cứu theo hướng đề tài này: mở rộng phạm vi thu thập tài liệu có, tổ chức cơng tác quan trắc trường để cung cấp số liệu đầu vào tiến hành tính tốn cho tổ hợp giải pháp khác để tìm giải pháp chỉnh trị tối ưu cho khu vực phía Bắc cửa Sông Cái Nha Trang để phục vụ du lịch 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Tác An (1998), Điều tra trạng môi trường ven biển thành phố Nha Trang, đề xuất giải pháp cải thiện phát triển môi trường Báo cáo khoa học Hợp đồng khoa học Viện Hải Dương học Sở KHCN &MT Khánh Hòa Nha Trang [2] Lương Phương Hậu & Dương Văn Bướm (1996), Đề tài cấp nhà nước mã số KC - DL - 95 - 12: "Nghiên cứu định hướng chỉnh trị sông Cái Nha Trang [3] Hà Thanh Hương, Đinh Văn Ưu Nguyễn Trung Việt (2013), Hoàn lưu ven bờ vịnh Nha Trang Tạp chí khoa học ĐHQGHN, khoa học tự nhiên cơng nghệ, tập 29, số 25 [4] Nguyễn Tấn Hương (2014), Nghiên cứu bổ sung đặc điểm khí hậu thủy văn tỉnh Khánh Hịa, Đài Khí tượng Thủy văn khu vực Nam Trung Bộ [5] Bùi Hồng Long (2002), Các đặc điểm thủy văn, động lực biển Khánh Hòa Báo cáo Hợp đồng khoa học, Viện Hải Dương học, Nha Trang [6] Lê Đình Mầu (2007), Tính tốn đặc trưng sóng bão vùng biển Khánh Hịa Tạp chí KH & CN biển, số (T.5)/2005, trang 1-17 [7] Nguyễn Kỳ Phùng, Bùi Chí Nam (2012), Nước dâng biến đổi khí hậu tác động đến cơng trình ven biển Báo cáo Hội thảo “Giải pháp nâng cấp bãi biển Nha Trang phục vụ du lịch phát triển bền vững “, 8-3-2012,Sở KH-CN tỉnh Khánh Hòa [8] Trần Thanh Tùng nnk (2012), Báo cáo tổng hợp đề tài tiềm cấp nhà nước “Nghiên cứu áp dụng giải pháp Nuôi bãi nhân tạo cho đoạn bờ biển bị xói lở khu vực miền trung Việt Nam” [9] UBND tỉnh Khánh Hòa (2014), Quy hoạch phát triển KH&CN tỉnh Khánh Hòa đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030 [10] Nguyễn Trung Việt nnk (2014) Báo cáo tổng hợp kết đề tài hợp tác quốc tế khoa học công nghệ theo nghị định thư cấp nhà nước “Nghiên cứu chế độ thủy động lực học vận chuyển bùn cát vùng cửa sông bờ biển vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa”, 304 trang 73 Tiếng Anh [11]Campbell et al (1990), "Short course on principles and applications of beach nourishment" [12] Dean; et al (1993)., Beach nourishment and protection NATIONAL ACADEMY PRESS [13] Nguyen V.D., Nguyen T.V., Thuan D.H., Binh L.T., Hung D.V., Nguyen Thai Binh, Lefebvre J-P and Almar R (2014) Evaluation of Long Term Variation of Intertidal Topography of Nha Trang Beach Based on High Frequency Video Processing Proceedings of the 19th Congress of IAHR-APD held 21-24 September 2014 [14] Hallermeier (1981), DEPTH OF CLOSURE - Journals [15] Larson et al (1989), CHETN overwash [16] Pelnard- Considere (1956), Wave transformation for beach nourishment project [17] Nguyen Xuan Tinh (2006), Modelling of coastal overwash - Master thesis Lund Institite of Technology, Sweden, 72 pages [18] US Army Corps of Engineers (1984), Shore Protection Manual (SPM) Washington DC [19]Walton (1994), Beach Nourishment: Theory and Practice [20]Wise and Klaus (1993), Beach nourishment and protection ... vực khảo sát để khai thác cát 50 Hình 3-11 Biến đổi mặt bãi nuôi 52 Hình 3-12 Bề rộng mặt cắt ngang lại tương ứng với thời gian t, L = 52 Hình 3-13 Các mặt cắt khảo sát mặt cắt. .. lệ hạt bãi tự nhiên vật liệu nuôi bãi, A N A F , với thể tích thêm vào, mặt cắt bãi ni cân giao nhau, không giao mặt cắt ngập, hình 2-2 Hình 2-2Ba dạng mặt cắt ni bãi điển hình a) Mặt cắt giao... 56 Hình 3-18 Mặt cắt ni bãi sau biến đổi 56 Hình 3-19 Mặt cắt TH1 57 Hình 3-20 Mặt cắt TH2 57 Hình 3-21 Mặt cắt TH3 58 Hình 3-22 Mặt cắt TH4