Nghiên cứu dự báo biến đổi đường bờ biển duyên hải tỉnh trà vinh sau khi xây dựng đê chắn sóng dự án cảng biển trung tâm điện lực duyên hải và đề xuất giải pháp bảo vệ bờ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Nguyễn Tuấn Thương NGHIÊN CỨU DỰ BÁO BIẾN ĐỔI ĐƯỜNG BỜ BIỂN DUYÊN HẢI TỈNH TRÀ VINH SAU KHI XÂY DỰNG ĐÊ CHẮN SÓNG DỰ ÁN CẢNG BIỂN TRUNG TÂM ĐIỆN LỰC DUYÊN HẢI VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ BỜ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Ngành: Kỹ Thuật Cơng trình biển Mã số: 60.58.02.03 Cán hướng dẫn: PGS.TS Đinh Quang Cường Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình khoa học riêng tơi, tơi thực Các kết quả, số liệu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Học viên Nguyễn Tuấn Thương LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới: - Thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đinh Quang Cường, người tận tình dìu dắt, giúp đỡ, cổ vũ, động viên hướng dẫn tơi hồn thành luận văn - Tập thể cán giảng dạy Trường Đại học Xây dựng, đặc biệt giảng viên Viện xây dựng cơng trình biển – Trường Đại học Xây dựng, truyền đạt kiến thức q báu cho tơi q trình học tập làm luận văn - Khoa sau Đại học – Trường Đại học xây dựng giúp đỡ thủ tục cần thiết để tơi hồn thành luận văn - Công ty cổ phần tư vấn thiết kế Cảng – Kỹ thuật Biển tạo điều kiện cho tham dự khóa học hết hỗ trợ cung cấp số liệu vô quý giá để thực luận văn Cuối cùng, xin chân thành cám ơn gia đình, người thân bạn bè, người động viên, giúp đỡ sống, học tập công tác Hà Nội, tháng 01 năm 2018 Học viên Nguyễn Tuấn Thương MỤC LỤC Danh mục ký hiệu chữ viết tắt i Danh mục bảng ii Danh mục hình vẽ, đồ thị iii MỞ ĐẦU .1 Chương Tổng quan tình hình biến đổi đường bờ huyện Duyên Hải, Trà Vinh số biện pháp bảo vệ bờ thực 1.1 Đánh giá chung biến đổi đường bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh 1.1.1 Tình hình thực tế biến đổi đường bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh .3 1.1.2 Nguyên nhân dẫn đến biến đổi đường bờ Duyên Hải, Trà Vinh năm trước chưa xây dựng đê chắn sóng 1.2 Một số nghiên cứu diễn biến đường bờ trước giải pháp bảo vệ bờ thực .10 1.2.1 Các nghiên cứu diễn biến đường bờ Duyên Hải, Trà Vinh thực .10 1.2.2 Các giải pháp bảo vệ bờ phạm vi bảo vệ bờ thực 11 1.3 Cơng trình đê chắn sóng dự án cảng biển TTĐL Duyên Hải dự kiến ảnh hưởng đến diễn biến đường bờ .13 1.4 Đặt vấn đề nghiên cứu cho luận văn .15 Chương phương pháp luận tính tốn dự báo diễn biến đường bờ ảnh hưởng cơng trình 17 2.1 Cơ sở khoa học tính tốn ảnh hưởng đê chắn sóng đến chế độ thủy động lực vùng gần bờ 17 2.1.1 Tính tốn dịng chảy gần bờ 17 2.1.2 Tính tốn sóng vùng gần bờ 18 2.1.3 Tính tốn sức tải vật liệu đáy vùng gần bờ .19 2.2 Áp dụng mơ hình tốn mơ chế độ thủy động lực khu vực nghiên cứu20 2.2.1 Lựa chọn mơ hình tốn áp dụng .20 2.2.2 Mơ hình mơ lan truyền sóng 22 2.2.3 Mơ hình chiều mơ biến đổi đường bờ 24 2.3 Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ sở tính tốn .26 2.3.1 Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ điển hình 26 2.3.2 Cơ sở tính tốn ảnh hưởng cơng trình bảo vệ bờ chế độ thủy động lực 27 Chương Mơ hình tốn dự báo diễn biến đường bờ ảnh hưởng đê chắn sóng dự án cảng biển TTĐL Duyên Hải 30 3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu 30 3.1.1 Điều kiện thủy hải văn 30 3.1.2 Phân tích diễn biến đường bờ khứ qua việc chập không ảnh năm 38 3.2 Mơ hình mơ lan truyền sóng MIKE 21 SW 41 3.2.1 Thiết lập mơ hình 41 3.2.2 Kết mô 45 3.3 Mơ hình diễn biến đường bờ chiều LITPACK 48 3.3.1 Tác động sóng 48 3.3.2 Mặt cắt tính tốn .49 3.3.3 Cỡ hạt 50 3.3.4 Vận chuyển bùn cát dọc bờ 51 3.3.5 Hoa hồng sức tải cát .59 3.3.6 Kết tính tốn mơ diễn biến đường bờ 59 Chương Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ 64 4.1 Các giải pháp bảo vệ bờ 64 4.1.1 Điều kiện địa hình, địa mạo, địa chất khu vực nghiên cứu 64 4.1.2 Đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bờ phù hợp với điều kiện khu vực nghiên cứu .67 4.2 Tính tốn quy hoạch mặt cơng trình 72 4.3 Tính tốn khả bảo vệ bờ biển chống xói lở bờ 73 KẾT LUẬN .82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHỤ LỤC i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CDL: Hệ cao độ hải đồ (Chart Datum Level) DHI: Viện Thủy lực Đan Mạch (Danish Hydraulic Institute) Hs: Chiều cao sóng có nghĩa (m) KH&CN: Khoa học cơng nghệ n: số phân tán hướng sóng NDL: Hệ cao độ Hịn Dấu (National Datum Level) MWD: Hướng sóng trung bình (độ) SSC: Nồng độ bùn cát lơ lửng (g/l) S: Độ mặn (g/l) Tp: Chu kỳ đỉnh (s) TTĐL: Trung tâm điện lực U: Vận tốc dòng chảy triều (m/s) UKMO: Trung tâm khí tượng Anh quốc (United Kingdom Meteo Office) ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Đặc điểm số loại cơng trình bảo vệ bờ [11] .27 Bảng 3.1 Tần suất xuất theo cấp tốc độ gió ngồi khơi khu vực nghiên cứu 31 Bảng 3.2 Các số điều hịa thủy triều khu vực cửa sơng ven biển 31 Bảng 3.3 Tần suất xuất mực nước trạm Mỹ Thanh .31 Bảng 3.4 Đặc tính thủy động lực từ 09 đến 24/04/2009 mùa khơ 35 Bảng 3.5 Đặc tính thủy động lực từ 22/08 đến 06/09/2009 mùa mưa 35 Bảng 3.6 Tổng hợp kết mô phương án 62 Bảng 3.7 Tổng hợp kết mô phương án 62 Bảng 4.1 Chỉ tiêu lý lớp đất 66 Bảng 4.2 Các phương án mặt đề xuất .73 Bảng 4.3 Tổng hợp kết mô phương án A1 75 Bảng 4.4 Tổng hợp kết mô phương án A2 76 Bảng 4.5 Tổng hợp kết mô phương án A3 78 Bảng 4.6 Tổng hợp kết mô phương án A4 79 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh phạm vi nghiên cứu Hình 1.2 Dịng chảy chủ đạo gió mùa Đơng Bắc Hình 1.3 Sóng chủ đạo gió mùa Đơng Bắc Hình 1.4 Dịng chảy chủ đạo gió mùa Tây Nam Hình 1.5 Sóng chủ đạo gió mùa Tây Nam Hình 1.6 Sóng biển kèm triều cường gây xói lở, moi cát chân rừng phi lao Hình 1.7 Biến động cục bờ biển khu vực dự án TTDL Duyên Hải .9 Hình 1.8 Phạm vi bờ biển bảo vệ 11 Hình 1.9 Mặt phía đồng đê Ba Động, xã Trường Long Hòa 12 Hình 1.10 Mặt phía biển đê Ba Động, xã Trường Long Hịa 12 Hình 1.11 Hệ thống đê mềm Geotube, xã Đông Hải 13 Hình 1.12 Mặt tổng thể cảng biển TTĐL Duyên Hải 14 Hình 1.13 Đê Nam nhìn từ kênh Tắt 14 Hình 2.1 Sơ họa mục tiêu mơ mơ hình LITDRIFT [5] 22 Hình 2.2 Sơ họa mục tiêu mơ mơ hình LITLINE [5] 22 Hình 2.3 Hệ trục tọa độ tính toán biến đổi đường bờ [5] 24 Hình 2.4 Sơ đồ ẩn Crank-Nicholson giải phương trình [5] 25 Hình 2.5 Định nghĩa thơng số tính tốn kè bảo vệ bờ [5] .28 Hình 3.1 Hoa gió ngồi khơi quan trắc từ năm 1999 đến 2008 30 Hình 3.2 Quan hệ cao độ Hải Đồ (CDL) với cao độ Hòn Dấu (NDL) .31 Hình 3.3 Hoa sóng ngồi khơi khu vực nghiên cứu 32 Hình 3.4 Chiều cao sóng ngồi khơi khu vực nghiên cứu 32 Hình 3.5 Chu kỳ sóng khơi khu vực nghiên cứu 33 Hình 3.6 Hướng sóng ngồi khơi khu vực nghiên cứu .33 Hình 3.7 Vị trí trạm đợt khảo sát tháng 04/2009 08/2009 34 Hình 3.8 Phân bố bùn cát đáy biển .37 Hình 3.9 Mặt cắt địa chất khu vực TTĐL Duyên Hải 38 Hình 3.10 Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu năm 1989 .39 Hình 3.11 Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu năm 2002 .39 Hình 3.12 Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu năm 2009 .40 Hình 3.13 So sánh vị trí đường bờ qua thời kỳ 1989, 2002, 2009 .40 Hình 3.14 So sánh vị trí đường bờ khu vực gần gốc đê 41 iv Hình 3.15 Phạm vi tính tốn áp dụng cho mơ hình lan truyền sóng [2] 43 Hình 3.16 Vị trí điểm thu thập số liệu sóng 44 Hình 3.17 So sánh số liệu chiều cao sóng thực đo mơ 45 Hình 3.18 Kết mơ chiều cao sóng điểm P3 45 Hình 3.19 Kết mơ chu kỳ sóng điểm P3 45 Hình 3.20 Kết mơ hướng sóng điểm P3 .46 Hình 3.21 Hoa hồng sóng điểm P3 46 Hình 3.22 Kết mơ trường sóng gió mùa Đơng Bắc .47 Hình 3.23 Kết mơ trường sóng gió mùa Tây Nam 47 Hình 3.24 Vị trí mặt cắt tính tốn hoa sóng áp dụng cho mơ hình LITPACK .49 Hình 3.25 Mặt cắt ngang bãi biển sử dụng cho mô vận chuyển bùn cát dọc bờ 50 Hình 3.26 Phân bố dạng bùn cát đáy khu vực nghiên cứu 51 Hình 3.27 Vận chuyển bùn cát dọc bờ hàng năm mặt cắt P1 với góc đường bờ thực tế 52 Hình 3.28 Vận chuyển bùn cát dọc bờ hàng năm mặt cắt P2 với góc đường bờ thực tế 53 Hình 3.29 Vận chuyển bùn cát dọc bờ hàng năm mặt cắt P3 với góc đường bờ thực tế 54 Hình 3.30 Vận chuyển bùn cát dọc bờ hàng năm mặt cắt P4 với góc đường bờ thực tế 54 Hình 3.31 Vận chuyển bùn cát dọc bờ hàng năm mặt cắt P5 với góc đường bờ thực tế 55 Hình 3.32 Phân bố mức độ vận chuyển bùn cát dọc bờ dọc mặt cắt P1 56 Hình 3.33 Phân bố mức độ vận chuyển bùn cát dọc bờ dọc mặt cắt P2 56 Hình 3.34 Phân bố mức độ vận chuyển bùn cát dọc bờ dọc mặt cắt P3 57 Hình 3.35 Phân bố mức độ vận chuyển bùn cát dọc bờ dọc mặt cắt P4 57 Hình 3.36 Phân bố mức độ vận chuyển bùn cát dọc bờ dọc mặt cắt P5 58 Hình 3.37 Sức tải cát thể dạng hoa hồng sóng mặt cắt P3 59 Hình 3.38 Diễn biến đường bờ dự báo sau 09, 18 27 năm, phương án 61 Hình 3.39 Diễn biến đường bờ dự báo cho khu vực gốc đê, phương án .61 Hình 3.40 Diễn biến đường bờ dự báo sau 27 năm, phương án 63 Hình 4.1 Mặt cắt địa chất điển hình 66 Hình 4.2 Đê biển Ba Động, xã Trường Long Hịa 67 v Hình 4.3 Một dải bờ biển trồng phi lao để giữ đất 69 Hình 4.4 Khơng ảnh khu vực bờ biển có đê mềm, xã Đơng Hải 69 Hình 4.5 Bãi biển Đơng Hải phía sau đê mềm 70 Hình 4.6 Rừng phi lao sau đê mềm bị xói mịn 70 Hình 4.7 Sạt lở bờ khu vực gốc đê Nam 71 Hình 4.8 Dải cồn cát bị sóng hoàn toàn 71 Hình 4.9 Sơ đồ hệ thống đê mỏ hàn 72 Hình 4.10 Phạm vi cơng trình bảo vệ bờ 74 Hình 4.11 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Đông Hải, phương án A1 75 Hình 4.12 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Trường Long Hòa, phương án A1 76 Hình 4.13 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Đông Hải, phương án A2 77 Hình 4.14 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Trường Long Hịa, phương án A2 77 Hình 4.15 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Đông Hải, phương án A3 78 Hình 4.16 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Trường Long Hòa, phương án A3 79 Hình 4.17 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Đông Hải, phương án A4 80 Hình 4.18 Diễn biến đường bờ sau 27 năm xã Trường Long Hòa, phương án A4 80 PL.14 12/2008 Hình PL1.25 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2008 12/2009 Hình PL1.26 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2009 PL.15 12/2010 Hình PL1.27 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2010 12/2011 Hình PL1.28 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2011 PL.16 12/2012 Hình PL1.29 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2012 12/2013 Hình PL1.30 Khơng ảnh bờ biển Duyên Hải tháng 12/2013 PL.17 12/2014 Hình PL1.31 Không ảnh bờ biển Duyên Hải tháng 12/2014 12/2015 Hình PL1.32 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2015 PL.18 12/2016 Hình PL1.33 Khơng ảnh bờ biển Dun Hải tháng 12/2016 PL.19 PHỤ LỤC KẾT QUẢ MÔ PHỎNG LAN TRUYỀN SĨNG Hình PL2.1 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 7/1999 Hình PL2.2 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 11/1999 PL.20 Hình PL2.3 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 7/2000 Hình PL2.4 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2000 PL.21 Hình PL2.5 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 6/2001 Hình PL2.6 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2001 PL.22 Hình PL2.7 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 5/2002 Hình PL2.8 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2002 PL.23 Hình PL2.9 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 7/2003 Hình PL2.10 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2003 PL.24 Hình PL2.11 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 8/2004 Hình PL2.12 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2004 PL.25 Hình PL2.13 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 6/2005 Hình PL2.14 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2005 PL.26 Hình PL2.15 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 6/2006 Hình PL2.16 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2006 PL.27 Hình PL2.17 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 6/2007 Hình PL2.18 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 12/2007 PL.28 Hình PL2.19 Trường sóng gió mùa Tây Nam tháng 5/2008 Hình PL2.20 Trường sóng gió mùa Đơng Bắc tháng 3/2008 ... nhiệt điện 1.2 Một số nghiên cứu diễn biến đường bờ trước giải pháp bảo vệ bờ thực 1.2.1 Các nghiên cứu diễn biến đường bờ Duyên Hải, Trà Vinh thực Liên quan đến nghiên cứu giải pháp bảo vệ bờ biển. .. BIẾN ĐỔI ĐƯỜNG BỜ HUYỆN DUYÊN HẢI, TRÀ VINH VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP BẢO VỆ BỜ ĐÃ THỰC HIỆN 1.1 Đánh giá chung biến đổi đường bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh 1.1.1 Tình hình thực tế biến đổi đường bờ biển. .. hình biến đổi đường bờ huyện Duyên Hải, Trà Vinh số biện pháp bảo vệ bờ thực 1.1 Đánh giá chung biến đổi đường bờ biển Duyên Hải, Trà Vinh 1.1.1 Tình hình thực tế biến đổi đường bờ biển