Thông tin tài liệu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ HẢI DƯƠNG HỌC Nguyễn Thị Trang ĐÁNH GIÁ SUẤT VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH DƯỚI TÁC ĐỘNG TỔNG CỘNG CỦA DỊNG CHẢY VÀ SĨNG BẰNG MƠ HÌNH SỐ TRỊ Chun ngành: Hải dương học Mã số: 8440228.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội- 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN VÀ HẢI DƯƠNG HỌC Nguyễn Thị Trang ĐÁNH GIÁ SUẤT VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH DƯỚI TÁC ĐỘNG TỔNG CỘNG CỦA DỊNG CHẢY VÀ SĨNG BẰNG MƠ HÌNH SỐ TRỊ Chuyên ngành: Hải dương học Mã số: 8440228.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Cán hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Huấn Hà Nội- 2018 Lời cám ơn Bài luận văn hoàn thành hướng dẫn trực tiếp PGS.TS Nguyễn Minh Huấn Bên cạnh cịn có đóng góp ý kiến q báu thầy, cô môn Hải dương học - Khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học Trước tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc PGS.TS.Nguyễn Minh Huấn- người trực tiếp dạy, giúp em hoàn thành tốt luận văn Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn Dự án“Điều tra, đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng tỉnh Quảng Trị”, năm 2010 PGS.TS Nguyễn Thọ Sáo chủ trì hỗ trợ số liệu phục vụ tính tốn, mơ đề tài nghiên cứu luận văn Cuối em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, tạo điều kiện giúp em hoàn thành luận văn cách tốt Hà Nội, ngày 12 tháng 10 năm 2018 Học viên Nguyễn Thị Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mơ tả lưới tính tốn Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Mối liên hệ mô đun Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Vùng nghiên cứu (a) khu vực biển Cửa Tùng [4] Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Dao động mực nước vùng biển Cửa Tùng, Quảng Trị Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Hoa sóng điểm khơi Cửa Tùng từ năm 1979- 2017 Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Vị trí cầu, cảng cá kè ảnh Google Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Xói lở khu vực Cửa Tùng [4] Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Sơ đồ cơng trình khu vực nghiên cứu lưới tính Error! Bookmark not defined [Nguồn: Google Earth] Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Lưới tính lan truyền sóng thiết lập điều kiện biên sóng Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Vị trí trạm đo K1 K2 Error! Bookmark not defined [Nguồn: Google Earth] Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Đồ thị so sánh mực nước tính tốn thực đo (4/2010) trạm đo K2 Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Đồ thị so sánh vận tốc dịng chảy tính tốn thực đo (4/2010) Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Đồ thị so sánh hướng dịng chảy tính tốn thực đo (4/2010) trạm đo K2 Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Đồ thị so sánh độ cao sóng (Hs) tính toán thực đo (4/2010) trạm đo K1 Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Đồ thị so sánh chu kỳ sóng tính tốn thực đo (4/2010) trạm đo K1 Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Đồ thị so sánh hướng sóng tính tốn thực đo (4/2010) trạm đo K1 Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Trường sóng NE theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Trường sóng NE theo KB2 Error! Bookmark not defined Hình 3.12 Trường sóng NE theo KB3 Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Trường sóng E theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Trường sóng E theo KB2 Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Trường sóng E theo KB3 Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Trường sóng SE theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Trường sóng SE theo KB2 Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Trường sóng SE theo KB3 Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Trường dịng chảy pha triều xuống (a) pha triều lên (b) theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.20 Trường dịng chảy -sóng (NE) theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.21 Trường dịng chảy-sóng (NE) theo KB2 Error! Bookmark not defined Hình 3.22 Trường dịng chảy-sóng (NE) theo KB3 Error! Bookmark not defined Hình 3.23 Trường dịng chảy-sóng (E) theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.24 Trường dịng chảy-sóng (E) theo KB2 Error! Bookmark not defined Hình 3.25 Trường dịng chảy-sóng (E) theo KB3 Error! Bookmark not defined Hình 3.26 Trường dịng chảy - sóng (SE) theo KB1 Error! Bookmark not defined Hình 3.27 Trường dịng chảy -sóng (SE) theo KB2 Error! Bookmark not defined Hình 3.28 Trường dịng chảy - sóng (SE) theo KB3 Error! Bookmark not defined Hình 3.29 Vận chuyển tổng cộng trường sóng NE (KB1) Error! Bookmark not defined Hình 3.30 Vận chuyển tổng cộng trường sóng NE (KB2) Error! Bookmark not defined Hình 3.31 Vận chuyển tổng cộng trường sóng NE (KB3) Error! Bookmark not defined Hình 3.32 Vận chuyển tổng cộng trường sóng E (KB1) Error! Bookmark not defined Hình 3.33 Vận chuyển tổng cộng trường sóng E (KB2) Error! Bookmark not defined Hình 3.34 Vận chuyển tổng cộng trường sóng E (KB3) Error! Bookmark not defined Hình 3.35 Vận chuyển tổng cộng trường sóng SE (KB1) Error! Bookmark not defined Hình 3.36 Vận chuyển tổng cộng trường sóng SE (KB2) Error! Bookmark not defined Hình 3.37 Vận chuyển tổng cộng trường sóng SE (KB3) Error! Bookmark not defined Hình 3.38: Vị trí mặt cắt tính suất vận chuyển trầm tích Error! Bookmark not defined Hình 3.39: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC1 trường sóng NE Error! Bookmark not defined Hình 3.40: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC2 trường sóng NE Error! Bookmark not defined Hình 3.41: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC3 trường sóng NE Error! Bookmark not defined Hình 3.42: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC4 trường sóng NE Error! Bookmark not defined Hình 3.43: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC5 trường sóng NE Error! Bookmark not defined Hình 3.44: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC1 trường sóng SE Error! Bookmark not defined Hình 3.45: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC2 trường sóng SE Error! Bookmark not defined Hình 3.46: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC3 trường sóng SE Error! Bookmark not defined Hình 3.47: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC4 trường sóng SE Error! Bookmark not defined Hình 3.48: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC5 trường sóng SE Error! Bookmark not defined Mục lục Lời cám ơn MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.1.1 Sóng biển 1.1.2 Dòng chảy 1.1.3 Vận chuyển trầm tích tổng cộng sóng kết hợp với dòng chảy 1.2 Sơ lược phương pháp tính suất vận chuyển trầm tích 1.2.1 Phương pháp điều tra, khảo sát 1.2.2 Phương pháp thống kê 1.2.3 Phương pháp mơ hình vật lý 1.2.4 Phương pháp mơ hình số trị 1.3 Lựa chọn mơ hình 1.4 Giới thiệu modun hệ thống mơ hình MIKE 1.4.1 Mơ hình tính thủy lực MIKE 21 HD-FM 1.4.2 Mơ hình tính sóng MIKE 21SW 11 1.4.3 Mơ hình tính vận chuyển trầm tích MIKE 21ST 16 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU KHU VỰC ÁP DỤNG TÍNH TỐN SUẤT VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH: VÙNG BIỂN CỬA TÙNG - QUẢNG TRỊ 20 2.1 Điều kiện tự nhiên 20 2.1.1 Vị trí địa lý 20 2.1.2 Đặc điểm khí tượng 20 2.1.3 Đặc điểm thủy, hải văn 21 2.2 Hiện trạng bồi tụ xói lở 23 CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 TÍNH TỐN CÁC Q TRÌNH THỦY ĐỘNG LỰC VÀ SUẤT VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH 26 3.1 Thiết lập mơ hình 26 3.1.1 Nguồn số liệu địa hình, miền tính lưới tính 26 3.1.2 Điều kiện biên 27 3.1.3 Kịch tính tốn 28 3.2 Hiệu chỉnh mơ hình 28 3.2.1 Hiệu chỉnh mơ hình dịng chảy 28 3.2.2 Hiệu chỉnh mơ hình sóng 30 3.3 Kết tính tốn 32 3.3.1 Kết tính tốn trường sóng 32 3.3.2 Kết trường dòng chảy 34 3.3.3 Kết vận chuyển trầm tích 38 3.4 Đánh giá suất vận chuyển trầm tích tổng cộng 41 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 MỞ ĐẦU Nghiên cứu thủy động lực, vận chuyển trầm tích bồi xói lĩnh vực nghiên cứu khoa học quan trọng Trong thực tế, q trình vận chuyển trầm tích diễn tác động sóng dịng chảy gây bồi tụ, xói lở bờ bãi, ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động kinh tế xã hội vùng ven biển Nhiều giải pháp quản lý, kỹ thuật khác xây dựng nhằm giải vấn đề mơ hình số trị cơng cụ quan trọng hữu ích việc xây dựng giải pháp Bãi biển Cửa Tùng, tỉnh Quảng Trị nằm vị trí địa lý phức tạp, chịu ảnh hưởng điều kiện địa lý tự nhiên như: sóng biển, thủy triều, nước dâng, dịng bùn cát, dịng chảy sơng với q trình biến đổi khí hậu tồn cầu hoạt động kinh tế xã hội diễn mạnh mẽ khu vực Đây khu vực đặc thù, thể đầy đủ tác động ảnh hưởng đến bãi biển, bờ biển Từng bãi tắm đẹp Việt Nam nhiên năm gần đây, bãi tắm Cửa Tùng ngày bị thu hẹp không gian xâm thực quy mô lẫn cường độ, dẫn tới tổn thất kinh tế, đặc biệt du lịch Trong chiến lược phát triển kinh tế - xã hội tỉnh Quảng Trị, du lịch xem mũi nhọn việc khơi phục bãi biển Cửa Tùng nhiệm vụ cấp bách Có nhiều nguyên nhân gây biến đổi địa mạo khu vực Cửa Tùng, việc xây dựng cơng trình rõ rệt cần nghiên cứu Trong nội dung luận văn, học viên thực tính tốn suất vận chuyển cát biển tác động tổng cộng dịng chảy - sóng khu vực Cửa Tùng tỉnh Quảng Trị mơ hình số trị MIKE 21 Nội dung luận văn bao gồm: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương 2: GIỚI THIỆU KHU VỰC ÁP DỤNG TÍNH TỐN SUẤT VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH: VÙNG BIỂN CỬA TÙNG - QUẢNG TRỊ Chương 3: ỨNG DỤNG MƠ HÌNH MIKE 21 TÍNH TỐN CÁC Q TRÌNH THỦY ĐỘNG LỰC VÀ SUẤT VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH Kết luận Tài liệu tham khảo CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Suất vận chuyển trầm tích đại lượng có ý nghĩa quan trọng cần xác định toán động lực hình thái khu vực ven bờ liên quan đến cơng trình biển Suất vận chuyển thể tích khối hạt trầm tích ( ) dịch chuyển đơn vị thời gian (s) đơn vị độ dài (m), thường kí hiệu ( /s/m) Suất vận chuyển trầm tích tổng cộng tổng suất vận chuyển dòng di đáy dòng lơ lửng, xét đến tác động sóng dịng chảy [1] Tổng quan q trình động lực vận chuyển bùn cát Động lực bờ biển trình tương tác qua lại bờ biển yếu tố thủy động lực Thực tế bờ biển biến đổi liên tục tác động sóng dịng chảy nhiều quy mơ khơng gian thời gian khác Ví dụ, bờ biển chịu tác động sóng đơn làm bùn cát ven bờ lơ lửng nước dịng chảy sóng sinh vận chuyển lượng bùn cát phía hạ lưu dịng chảy dọc bờ Q trình tác động sóng đơn diễn vòng vài giây có phạm vi tác động dải sóng vỡ mà thơi Nhưng q trình diễn liên tục nhiều ngày nhiều năm, gây tượng xói lở bờ biển kéo dài vùng rộng vài trăm mét đến hàng chục kilômét Q trình xói lở bãi biển, xói lở chân đụn cát ảnh hưởng bão lại xảy vài giờ, ngày Do ảnh hưởng sóng bão nước dâng bão, đường bờ thay đổi nhanh chóng trình tự khơi phục lại bãi biển sau diễn vài tháng mùa Hiện tượng xói lở bồi tụ liên tục thời gian nhiều tháng, nhiều năm dẫn tới đường bờ bị suy thoái phát triển Theo Dean Dalrymple (2004), vòng 50 năm trở lại đây, kỹ thuật bờ biển trở thành ngành khoa học hoàn chỉnh với nghiên cứu chuyên sâu với mục tiêu nắm bắt quy luật trình diễn biến bờ biển phát triển chiến lược ứng phó có hiệu tượng xói lở bờ biển Với tiếp cận nghiên cứu ngày cụ thể sâu sắc hơn, vấn đề trình diễn biến bờ biển hiểu biết cách tương đối toàn diện hiệu bao gồm: khả phân tích, tổng hợp q trình diễn tự nhiên lực diễn giải, giải thích tượng phức tạp; đơi tồn mâu thuẫn cứ, chứng kinh nghiệm đạt từ nghiên Hình 3.16 Trường sóng SE KB1 Hình 3.17 Trường sóng SE KB2 Hình 3.18 Trường sóng SE KB3 3.3.2 Kết trường dòng chảy Trường dòng chảy tính tốn theo trường hợp khơng xét tới tác động gió sóng xét tới tác động sóng theo ba kịch Khi khơng xét tới tác động sóng, dịng chảy triều có tốc độ nhỏ Thời gian triều lên ngắn thời gian triều xuống, khu vực cửa sơng vận tốc dịng trung bình pha triều lên (0,11 m/s) lớn vận tốc dịng trung bình pha triều xuống (0,075 m/s) 34 (b) (a) Hình 3.19 Trường dòng chảy pha triều xuống (a) pha triều lên (b) KB1 Khi xét tác động sóng, vận tốc dịng chảy lớn nhiều Trong trường sóng NE, dịng chảy có hướng chủ đạo từ Bắc xuống Nam Vận tốc dòng chảy lớn, đạt cực đại khu vực mũi Si (0,66 m/s) đầu kè Sự xuất kè phía bắc kè phía Nam có tác động ngăn dịng chảy sóng dọc bờ từ phía Bắc xuống, tạo xốy cục trước cửa sơng sát chân kè phía Nam Tuy nhiên, tốc độ dịng chảy trường sóng NE tương đối lớn, kết hợp với dịng sơng đổ mùa lũ nên dịng chảy dọc bờ tiếp tục vượt qua đầu kè xuống bờ phía Nam Cửa Tùng Hình 3.20 Trường dịng chảy -sóng (NE) KB1 Hình 3.21 Trường dịng chảy-sóng (NE) KB2 35 Hình 3.22 Trường dịng chảy-sóng (NE) KB3 Hình 3.23 Trường dịng chảy-sóng (E) KB1 Hình 3.24 Trường dịng chảy-sóng (E) KB2 Hình 3.25 Trường dịng chảy-sóng (E) KB3 Hình 3.26 Trường dịng chảy - sóng (SE) KB1 Hình 3.27 Trường dịng chảy -sóng (SE) KB2 36 Hình 3.28 Trường dịng chảy - sóng (SE) KB3 Trong trường sóng Đơng, dịng chảy có hướng từ Nam lên Bắc, mũi Si tồn xốy cục hình thành nên dòng tách bờ Vận tốc dòng chảy lớn khu vực sát bờ, đầu kè, đạt cực đại xấp xỉ 0,45 m/s Khi khơng có xuất cơng trình kè, dịng chảy sóng ven bờ từ phía Nam lên trực tiếp đổ vào phía nam cửa sông, phần tiếp tục di chuyển lên khu vực phía nam bãi tắm Tuy nhiên theo kết mơ KB1 KB3 nhận thấy dịng chảy sóng ven bờ trường sóng E chịu ảnh hưởng lớn kè phía Nam, hướng vận tốc dịng bị thay đổi đáng kể Dịng chảy từ phía Nam lên vịng qua đầu kè phía nam sau bị chặn lại khu vực phía bắc Cửa Tùng, sát chân kè phía Bắc Trong đó, ảnh hưởng kè phía bắc đến đến trường dịng chảy trường hợp khơng đáng kể Trong trường sóng SE, hướng dòng chảy chủ đạo hướng Bắc, tốc độ dịng trung bình nhỏ trường hợp trường sóng có hướng NE, nhiên lại lớn điều kiện trường sóng E Trường dịng chảy sóng SE chịu ảnh hưởng rõ rệt cơng trình kè phía Nam Kết mô theo KB1 KB3 nhận thấy, dịng chảy ven bờ từ phía Nam lên gặp dịng chảy sơng đổ tạo nên dịng có hướng biển khu vực đầu kè Vận tốc dòng giảm đáng kể khu vực chân kè phía Nam, nguyên nhân gây nên tượng bồi lấp khu vực 37 3.3.3 Kết vận chuyển trầm tích Trong điều kiện hướng sóng NE, dịng chảy sóng tạo có vận tốc tương đối lớn (0,5-0,6 m/s) Dịng trầm tích vận chuyển theo hướng Bắc- Nam ép sát bờ bãi tắm phía sau mũi Si gây xói giảm dần phía cửa sơng Dưới tác động phản xạ, khúc xạ sóng khu vực phía trước Cửa Tùng xuất xoáy cục bộ, nguồn bùn cát vận chuyển từ bãi tắm xuống phần bị giữ lại khu vực gây nên tượng bồi lắng Phần cịn lại dịng trầm tích kết hợp dịng sơng đổ tiếp tục vận chuyển qua đầu kè phía Nam xuống khu vực bãi dài phía Nam sơng Bến Hải Ngồi ra, trường sóng NE cịn nhận thấy khu vực đầu kè phía Nam có tượng xói lở tác động trực tiếp sóng Trong trường sóng E, sóng có xu hướng hội tụ khu vực trung tâm bãi tắm, hình thành nên dịng chảy kéo trầm tích xa bờ Khi có tồn cơng trình kè (KB1 KB3), đặc biệt có mặt kè phía Nam dẫn đến phần lớn lượng trầm tích hướng Nam - Bắc bị giữ lại sát chân kè, hạn chế nguồn trầm tích tiếp cận tới khu vực cửa sông bãi tắm Tuy nhiên, trường sóng E kết hợp pha triều lên, phần nhỏ trầm tích từ phía Nam lên đẩy qua đầu kè phía Nam lắng đọng khu vực cửa sơng sát chân kè phía Bắc Trong điều kiện sóng hướng SE, dịng trầm tích dọc bờ có hướng Nam-Bắc tương tự trường sóng E Trong trường hợp khơng có tồn cơng trình kè (KB2), dịng trầm tích từ phía Nam trực tiếp vận chuyển tới khu vực cửa sông, phần lượng trầm tích sơng đưa lên khu vực bãi tắm Cửa Tùng, nhiên lượng trầm tích khơng đáng kể lưu lượng sông Bến Hải mùa kiệt tương đối nhỏ Trái lại, xét tới điều kiện trạng với tồn hai kè, tính chất dịng vận chuyển trầm tích thay đổi hồn tồn Phần lớn dịng trầm tích bị giữ lại sát chân kè phía N am, lượng nhỏ theo dịng chảy sóng dịch chuyển theo hướng xa bờ (tại khu vực đầu kè) Nguồn trầm tích vận chuyển lên khu vực bãi tắm trường sóng SE nhỏ 38 Hình 3.29 Vận chuyển tổng cộng trường sóng NE (KB1) Hình 3.30 Vận chuyển tổng cộng trường sóng NE (KB2) Hình 3.31 Vận chuyển tổng cộng trường sóng NE (KB3) Hình 3.32 Vận chuyển tổng cộng trường sóng E (KB1) Hình 3.33 Vận chuyển tổng cộng trường sóng E (KB2) Hình 3.34 Vận chuyển tổng cộng trường sóng E (KB3) 39 Hình 3.35 Vận chuyển tổng cộng trường sóng SE (KB1) Hình 3.36 Vận chuyển tổng cộng trường sóng SE (KB2) Hình 3.37 Vận chuyển tổng cộng trường sóng SE (KB3) Dựa kết mô theo kịch lý giải cân cán cân vận chuyển trầm tích tác động lớn trường sóng xuất cơng trình kè phía Nam Cửa Tùng Trong trường sóng NE, với tốc độ dịng chảy lớn, nguồn trầm tích khu vực bãi tắm dịch chuyển xuống phía Nam gây tượng bồi lắng khu vực cửa sơng Trong trường sóng E SE, che chắn cơng trình kè, đặc biệt kè phía Nam, giữ lại phần lớn lượng trầm tích từ phía Nam lên, hạn chế bổ sung gây thiếu hụt bùn cát cho khu vực bãi tắm Đây nguyên nhân dẫn đến tình trạng bãi tắm ngày bị thu hẹp 40 3.4 Đánh giá suất vận chuyển trầm tích tổng cộng Trong nghiên cứu suất vận chuyển trầm tích có hai phương pháp sử dụng phương pháp điều tra, khảo sát phương pháp mơ hình hóa Trong luận văn này, phương pháp mơ hình số trị áp dụng để mô trường vận chuyển trầm tích tổng cộng, sau tính tốn đánh giá suất vận chuyển thơng qua việc trích xuất số liệu mặt cắt đặc trưng khu vực nghiên cứu Vị trí mặt cắt (MC) trích xuất suất vận chuyển trầm tích thể hình 3.38 Kết tính suất vận chuyển trầm tích từ MC1, MC2, MC3 nhằm đánh giá lượng vận chuyển trầm tích khu vực bãi tắm; MC4 MC5 đánh giá suất vận chuyển trầm tích qua vị trí hai đầu kè Hình 3.38: Vị trí mặt cắt tính suất vận chuyển trầm tích Suất vận chuyển trầm tích tính tốn mặt cắt thời đoạn trường sóng đặc trưng: sóng NE (1/12/2017- 31/12/2017); sóng E (1/5/201731/5/2017) sóng SE (1/6/2017- 30/6/2017) Theo quy ước hướng vận chuyển trầm tích, đường bờ bãi biển Cửa Tùng, xét theo phương dọc bờ hướng dương hướng trầm tích từ Nam lên Bắc, xét theo phương ngang bờ hướng dương hướng trầm tích từ bờ khơi ngược lại Tại MC1, MC2 trường sóng NE, trầm tích có xu hướng từ ngồi khơi vào bờ theo phương vng góc với bờ từ Bắc xuống Nam theo phương 41 dọc bờ Trong đó, MC3 khoảng 300 m sát bờ, suất vận chuyển trầm tích ngang bờ có hướng từ bờ khơi, 400 m cịn lại mặt cắt ngược lại; suất vận chuyển trầm tích dọc bờ giữ nguyên xu hướng MC1, MC2 độ lớn giảm (b) (a) Hình 3.39: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC1 trường sóng NE (a) (b) Hình 3.40: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC2 trường sóng NE (a) (b) Hình 3.41: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC3 trường sóng NE 42 Như vậy, thời đoạn sóng NE tính tốn từ 1h ngày 1/12/2017 đến 1h ngày 31/12/2017, tổng lượng trầm tích vào khu vực bãi tắm 50,4 vòng tháng tính tốn, tổng lượng trầm tích khỏi khu vực 32,4 m (tại MC3), lượng vận chuyển trầm tích dọc bờ chiếm ưu Tại MC4, MC5 trường sóng NE, trầm tích có xu hướng chung từ bờ khơi theo phương ngang bờ, gây xói khu vực đầu kè; trầm tích dọc bờ có hướng từ Bắc xuống Nam Trong khoảng 50 m kè phía bắc, xuất dịng trầm tích dọc bờ từ phía nam lên, nguyên nhân xoáy cục xuất khu vực Tại MC5, vận chuyển trầm tích ngang bờ chủ yếu qua 100 m sát bờ Nhìn chung, xu vận chuyển ngang bờ dọc bờ MC4, MC5 gần tương tự MC1, MC2 MC3 có chênh lệch độ lớn (a) (b) Hình 3.42: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC4 trường sóng NE (b) (a) Hình 3.43: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC5 trường sóng NE Trong trường sóng E SE, xu hướng chung trầm tích ngang bờ MC1, MC2, MC3 từ khơi vào bờ Vận chuyển trầm tích dọc bờ MC2 MC3 có xu tương tự nhau, dịng trầm tích có hướng từ Nam lên Bắc 43 phần lớn dịch chuyển qua 100 m mặt cắt sát bờ Trái ngược lại, MC1 khoảng 100 m mặt cắt sát bờ, dòng vận chuyển hướng từ Bắc xuống Nam lại chiếm ưu thế, nguyên nhân chịu ảnh hưởng xoáy cục xuất khu vực mũi Si Tổng lượng trầm tích vào khu vực bãi tắm Cửa Tùng thời đoạn sóng E (1/5/2017-31/5/2017) sóng SE (1/6/2017- 30/6/2017) tính tốn 5,8 , 6,4 , giá trị nhỏ nhiều lượng trầm tích khỏi bãi tắm thời đoạn sóng NE qua MC3 (32,4 ) Sự cân cán cân vận chuyển trầm tích phần lý giải trạng khu vực bãi tắm Cửa Tùng ngày bị thu hẹp (a) (b) Hình 3.44: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC1 trường sóng SE (a) (b) Hình 3.45: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC2 trường sóng SE 44 (a) (b) Hình 3.46: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC3 trường sóng SE Tại MC4,5 trường sóng SE E dịng vận chuyển ngang bờ có hướng từ khơi vào bờ, dòng vận chuyển dọc hướng từ Nam lên Bắc chiếm ưu nhiên lượng vận chuyển tương đối nhỏ phần lớn dịng trầm tích hướng Nam- Bắc bị chặn lại khu vực chân kè phía nam tác động che chắn kè Tổng lượng trầm tích dọc bờ vận chuyển qua MC4, MC5 đạt 8,4 10,1 (a) (b) Hình 3.47: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC4 trường sóng SE (a) (b) Hình 3.48: Suất vận chuyển ngang bờ (a) dọc bờ (b) MC5 trường sóng SE 45 Thống kê kết tính tốn giá trị tổng lượng vận chuyển trầm tích tương ứng với thời đoạn qua mặt cắt thể bảng 3.3 Bảng 3.3 Tổng thể tích bùn cát vận chuyển thời đoạn qua mặt cắt Tổng lượng vận chuyển trầm tích ngang bờ (N) dọc bờ (D) qua mặt cắt ( ) MC1 MC2 MC3 MC4 MC5 MC6 N D N D N D N D N D N D Thời đoạn sóng NE -23,2 Thời đoạn sóng E -3,6 1,2 -4,8 Thời đoạn sóng SE -3,2 3,6 -5,2 -50,4 -24,8 -44,1 6,8 -32,4 5,6 -29,2 10,4 -27,2 11,6 -21,6 6,1 -7,6 5,8 -1,6 3,2 0,4 4,9 -0,28 7,2 7,2 -5,6 6,4 -0,8 5,2 -1,6 5,2 -0,4 7,6 Kết tính tổng lượng vận chuyển trầm tích cho thấy, khu vực biển Cửa Tùng vận chuyển dọc bờ chủ yếu Trong mùa đơng với trường sóng Đơng Bắc chiếm ưu thế, lượng trầm tích vận chuyển theo hướng từ bắc xuống Nam qua mặt cắt tương đối lớn, đặc biệt MC1, MC2 MC3 Do ảnh hưởng cơng trình kè, lượng trầm tích vận chuyển giảm dần phía cửa sơng khu vực phía nam sơng Bến Hải Ngược lại, mùa hè với trường sóng Đơng Đơng Nam chủ đạo, hướng dịng vận chuyển có hướng từ Nam lên Bắc, nhiên giá trị nhỏ thời đoạn mùa đơng Qua kết tính suất vận chuyển trầm tích qua mặt cắt đặc trưng đánh giá định lượng lượng trầm tích vận chuyển ngang bờ dọc bờ, giúp lý giải cân cán cân vận chuyển trầm tích tồn khu vực nghiên cứu Bên cạnh cho thấy xuất kè phía Nam gây tác động rõ rệt đến đặc trưng sóng, dịng chảy vận chuyển trầm tích khu vực bờ bắc bờ nam Cửa Tùng, đặc biệt trường sóng SE Trong ảnh hưởng kè phía Bắc tới chế độ động lực khu vực không đáng kể 46 KẾT LUẬN Dựa việc tìm hiểu chế vận chuyển trầm tích tác động tổng cộng sóng dòng chảy phương pháp nghiên cứu, luận văn lựa chọn ứng dụng thành công phần mềm MIKE 21 bao gồm mô đun MIKE 21HD-FM, MIKE 21 SW MIKE 21 Coupled Model FM tính tốn suất vận chuyển trầm tích cho vùng biển Cửa Tùng- Quảng Trị Kết mô suất vận chuyển trầm tích chế độ thủy động lực sóng-dịng chảy kết hợp với kịch (Kịch 1- KB1: có xuất kè phía Nam; Kịch 2- KB2: cửa sông tự nhiên xuất kè; Kịch 3- KB3: có xuất kè phía nam kè phía Bắc) đánh giá tác động cơng trình Kết định lượng suất vận chuyển trầm tích qua mặt cắt tháng tính tốn giải thích trạng bồi lấp khu vực cửa sông thu hẹp độ rộng bãi ngày nghiêm trọng bãi tắm Cửa Tùng Việc xây dựng phân tích kết theo kịch tính tốn có ý nghĩa định hướng đánh giá giải pháp chỉnh trị khu vực biển Cửa Tùng, Quảng Trị Để khắc phục trạng thu hẹp bãi tắm bên cạnh biện pháp có áp dụng cần xem xét biện pháp cơng trình đê chắn sóng ngồi khơi nhằm giảm mát trầm tích tác động sóng, đặc biệt trường sóng NE Do số liệu khảo sát, đo đạc khu vực hạn chế nên nghiên cứu chưa thể sâu phân tích chi tiết định lượng trình vận chuyển trầm tích Mặc dù vậy, kết có đảm bảo độ tin cậy có ý nghĩa tham khảo cho nghiên cứu toán động lực đánh giá định hướng cho giải pháp cơng trình khu vực 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Ngọc Tiến Phân tích xu q trình vận chuyển trầm tích biến đổi đường bờ, đáy khu vực cửa sơng Đáy mơ hình MIKE, 2012; Nguyễn Thọ Sáo Động lực học cát biển, 2004; Trần Anh Tú Đánh giá đặc trưng trầm tích lơ lửng khu vực cửa sơng ven biển Hải Phịng, 2012; “Điều tra đánh giá xâm thực bãi tắm Cửa Tùng tỉnh Quảng Trị” Dự án Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên Sở Tài nguyên Môi trường Quảng Trị, 2009-2010 Nguyễn Thọ Sáo (Chủ nhiệm); Trần Thanh Tùng, Lê Đức Dũng Nghiên cứu chế độ thủy động lực, vận chuyển bùn cát đánh giá hiệu giải pháp nuôi bãi khu vực bãi biển Cửa Tùng, Quảng Trị Tạp chí Khoa học Thủy lợi Mơi trường, số 41 (6/2013); Trần Thanh Xuân Đặc điểm thủy văn nguồn nước sông Việt Nam NXB Nông Nghiệp, 2007; Tài liệu Tiếng Anh European Centre for https://www.ecmwf.int/; Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF): National Oceanic and Atmospheric Administration: ftp://polar.ncep.noaa.gov/pub/history/waves; DHI “MIKE21 User’s Mannual” Denmark, 2012; 10 Eva-Lena Eriksson, Madeleine Hjertstrand Persson, 2014: Sediment transport and coastal evolution at Thuan An inlet, VietNam VATTEN Journal of Water Management and Research 70:169 -179 Lund 2014; 11 Nguyen Manh Hung, 2003: Longshore sediment transport computation for Hai Hau beach- Nam Dinh province Vietnam Journal of Mechanics, NCST of Vietnam Vol 25, 2003, No (39 - 48) 48 ... vận chuyển trầm tích, diễn biến đường bờ nơi xây dựng thí nghiệm mơ hình phải trang bị đầy đủ thi? ??t bị thí nghiệm, thi? ??t bị đo đạc, xử lý, phân tích số liệu đồng đại, phải có đội ngũ chuyên gia... trình Navier-Stokes trung bình Reynolds cho chất lỏng không nén chiều kết hợp với giả thi? ??t Boussinesq giả thi? ??t áp suất thuỷ tĩnh Mơ đun tính tốn dịng chảy hai chiều (2D) giải hệ phương trình... tổng hợp trình tác động, theo lực tác động, dòng chảy ven bờ chủ yếu sinh dịng chảy gây sóng, gió dao động triều Dịng chảy sinh sóng gió yếu tố quan trọng trình vận chuyển lan truyền bùn cát vùng
Ngày đăng: 10/07/2020, 23:39
Xem thêm:
