Trong báo cáo này, nhóm SV ước tính phân vùng xói lở dựa trên phân bố lưu lượng vận chuyển bùn cát (VCBC) dọc bờ Bắc Trung Bộ, và xói do nước biển dâng tại Bình Thuận.
Đánh giá mức độ xói lở bờ biển sóng nước biển dâng cho số địa phương Trung Bộ SVTH: Nguyễn Tất Duy – 55B2 Bùi Công Nhật– 55B1 GVHD: TS Nguyễn Quang Chiến Tóm tắt Việt Nam có đường bờ biển dài có nhiều tiềm cần giữ ổn định Hiện bờ biển biến động mạnh với vị trí xói lở hàng chục m/năm Xói lở nhiều nguyên nhân, có liên quan đến vận chuyển bùn cát ven bờ thoái lui đường bờ nước biển dâng Trong báo cáo này, nhóm SV ước tính phân vùng xói lở dựa phân bố lưu lượng vận chuyển bùn cát (VCBC) dọc bờ Bắc Trung Bộ, xói nước biển dâng Bình Thuận Vùng thứ hai chọn làm điển hình khu vực đường bờ dạng hình cung với hai đầu chặn mũi đá, với lượng VCBC dọc bờ hạn chế Nhóm SV tập hợp số liệu mặt cắt đo đạc theo Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2012, sóng từ nguồn sở liệu WaveWatch (NOAA, Hoa Kỳ) Sau xử lí số liệu sóng, xác định hướng sóng chủ đạo gây lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ, xác định chiều cao sóng chiều cao sóng trung bình để tính tốn độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Từ phân bố lưu lượng VCBC dọc bờ, đưa nhận xét tình trạng xói bồi cho vùng nằm mặt cắt tính tốn Mặt khác, áp dụng phương pháp Edelman để tính thối lui đường bờ nước biển dâng điều kiện VCBC tịnh dọc bờ không đáng kể Đặc điểm kết tính tốn mức độ xói lở sở quan trọng để dự báo diễn biến đường bờ tương lai, đề xuất phương án, giải pháp bảo vệ đường bờ cho địa phương: Bắc Trung Bộ Bình Thuận Tổng quan 1.1 Bờ biển Việt Nam - tiềm nguy xói lở Việt Nam có vùng biển thềm lục địa rộng gần gấp ba lần diện tích đất liền khu vực giàu tài nguyên, với tiềm lớn hải sản, dầu khí, lượng du lịch, v.v Theo số cơng trình nghiên cứu cơng bố, vùng biển Việt Nam có trữ lượng nguồn lợi từ lồi động vật ước tính khoảng 32,5 tỷ tấn; đó, lồi cá chiếm tới 86% Những năm gần đây, sản lượng khai thác hải sản thường xuyên đạt triệu tấn/năm, góp phần đưa ngành thủy sản nước ta đạt kim ngạch xuất tỷ USD/năm Điều đáng nói là, vùng biển Việt Nam quanh năm có cá đẻ thường phân theo đàn, hình thành bãi cá lớn, gần bờ xa bờ với 2.000 lồi cá; đó, nhiều lồi có giá trị kinh tế cao Đây tiền đề quan trọng, đưa nước ta trở thành quốc gia có tiềm phát triển thủy sản giới Trong 30 năm trở lại đây, tình trạng xói lở bờ biển Việt Nam diễn ngày phức tạp tồn dải ven biển Theo “mức độ xói lở khu vực địa phương không ngừng tăng lên, phụ thuộc vào cấu trúc đường bờ, trình động lực hoạt động người Ở miền Bắc (từ Quảng Ninh đến Ninh Bình) có đoạn bờ bị xói lở liên tục từ năm 1930 đến nay, có khu vực bị xói lở nghiêm trọng Cát Hải (Hải Phòng) Hải Hậu (Nam Định) Tương tự, khu vực miền Trung (từ Thanh Hóa đến Bình Thuận), q trình xói lở bờ biển diễn hầu hết kiểu cấu tạo bờ như: Sỏi cát, bùn sét, bùn, cát…, nghiêm trọng bờ cát (chiếm 94% tổng số đoạn bờ bị xói lở) Cụ thể, Thanh Hóa có 18.1 km bờ biển bị xói lở trung bình 15 -30 m/năm; Nghệ An 45 km; Hà Tĩnh 60 km; Quảng Bình 50 km; Quảng Trị 34 km; Thừa Thiên-Huế 30 km; Đà Nẵng 16 km; Quảng Ngãi 60 km; Phú Yên 25 km; Ninh Thuận 10 km Trong báo cáo này, nhóm sinh viên xét hai khu vực điển hình bờ biển Bắc Trung Bộ bờ biển Bình Thuận Hình Bản đồ Bắc Trung Bộ 1.2 Vị trí địa lý Bắc Trung Bộ phần phía bắc Trung Bộ Việt Nam có địa bàn từ Nam Ninh Bình tới Bắc Đèo Hải Vân Vùng Bắc Trung Bộ (BTB) vùng kinh tế Chính phủ giao lập quy hoạch tổng thể kinh tế xã hội Với diện tích khoảng 51.552 km 2, Bắc Trung Bộ Việt Nam gồm có tỉnh: Thanh Hố, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Trị Thừa Thiên-Huế Tỉnh Bình Thuận nằm miền duyên hải cực Nam Trung Bộ thuộc Đông Nam Bộ cách thành phố Hồ Chí Minh 198 km phía Đơng Bắc, giáp với tỉnh Ninh Thuận, Lâm Đồng, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu Hình Vị trí khu vực nghiên cứu Bình Thuận 1.3 Địa hình, địa mạo bờ biển Khu vực Bắc Trung Bộ Dải ven biển vùng Bắc Trung Bộ Duyên hải Trung Bộ gồm 14 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương kéo dài từ Thanh Hóa đến Bình Thuận với diện tích 84.000 km2, đường bờ biển dài 670 km, khúc khuỷu với nhiều mũi, vũng, vịnh bán đảo Dọc bờ biển có nhiều địa điểm thuận lợi để xây dựng cảng (Nghi Sơn, Cửa Lò, Vũng Áng, Chân Mây…), nhiều bãi tắm có giá trị du lịch (Sầm Sơn, Cửa Lò, Thiên Cầm…), hệ thống đầm phá có điều kiện để phát triển ni trồng thủy sản Ngồi khơi có hệ thống đảo ven bờ đảo Nghi Sơn, Hòn Mê, Hòn Ngư, Hòn Mắt, Hịn Gió, Hịn La, Cồn Cỏ… có ý nghĩa lớn mặt kinh tế an ninh quốc phòng Mặc dù giàu tài nguyên có tiềm lớn để phát triển, song dải ven biển vùng Bắc Trung Bộ Duyên hải Trung Bộ phải đối mặt với nhiều thách thức tài nguyên môi trường Nguồn lợi hải sản tài nguyên thủy sinh có chiều hướng suy giảm Chất lượng nước ven bờ, đặc biệt vùng nước cửa sông, bến cảng, khu đô thị dân cư ven biển ô nhiễm Hiện tượng bồi lấp xói lở nhiều vùng cửa sông, ven biển khu vực cảng nghiêm trọng, làm thay đổi hệ sinh thái ven biển Hơn nữa, dải ven biển vùng Bắc Trung Bộ Duyên hải Trung Bộ nơi chịu thiệt hại nhiều thiên tai bão, áp thấp nhiệt đới, nước dâng, nơi chịu tác động tượng cát bay, cát chảy tiềm ẩn nguy gió lốc, vịi rồng, có tác động biến đổi khí hậu tồn cầu Dân số vùng ven biển gia tăng đa số họ làm nghề nông, đánh bắt cá nuôi trồng thủy sản, đời sống chủ yếu nhờ vào nguồn lợi biển nên thiếu ổn định, tỷ lệ nghèo cao Tỉnh Bình Thuận Đặc điểm địa hình Bình Thuận có nhiều đặc biệt Bờ biển Bình Thuận chạy theo hướng Đơng Bắc – Tây Nam, địa hình bị chia cắt phần cuối dãy núi Trường Sơn nhô biển tạo thành nhiều mũi đá lớn nhỏ, xen kẽ mũi đá dạng địa hình đất cồn cát, đất mặn ven biển Các mũi đất lớn mũi Sừng Trâu (phía Bắc gần giáp với Ninh Thuận), mũi La Gàn, mũi Đá Dựng, mũi Né, mũi Kê Gà tạo thành điểm cứng phân chia đường bờ thành cung đường cong lớn có dạng vịnh Các mũi đá nhỏ phân chia cung bờ lớn thành cung bờ nhỏ Các cung bờ biển mũi đá có số đặc điểm hình thái chung sau: - Phía Tây mũi đá có đoạn đường bờ cong nằm ngang theo hướng Đơng Tây, ví dụ đoạn bờ Cà Ná sau mũi Sừng Trâu, đoạn bờ Phan Rí Cửa sau mũi La Gàn, đoạn bờ Hàm Tiến, Phú Hài sau mũi Né… - Phía Đơng mũi đá có đoạn đường bờ tương đối thẳng xuôi theo hướng Đông Bắc – Tây Nam, ví dụ đoạn bờ Liên Hương – Bình Thạnh trước mũi La Gàn, đoạn bờ phía Đơng mũi Đá Dựng, đoạn bờ Tiến Thành phía Đơng mũi Kê Gà… Các cung đường bờ cong hình thành khu vực Bình Thuận thể rõ qui luật kinh nghiệm đường bờ dạng xoắn ốc hai điểm cố định (mũi đá hay đầu đê), chịu tác động hướng dòng bùn cát ven bờ chủ đạo Số liệu 2.1 Mặt cắt ngang bãi biển Số liệu mặt cắt ngang bãi biển quan trọng để đánh giá bồi xói, thối lui đường bờ Đối với vùng Bắc Trung Bộ Các mặt cắt chọn vùng bờ biển mở, không bị che chắn, đường bờ địa phương tương đối thẳng, không gần mũi đá cửa sông Một số vũng vịnh Vịnh Diễn Châu, Nghệ An, bờ biển có hình túi bùn cát vận chuyển giới hạn hai mũi đá nên đờng bờ tương đối ổn định thời kì dài, ta khơng xét đến diễn biến đoạn bờ Trích xuất số liệu từ Phụ lục Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2012, ta lấy số liệu 12 mặt cắt có số thứ tự tọa độ sau Bảng 1: Các mặt cắt tính tốn Mặt cắt STT MC theo Vĩ độ Bắc Tỉnh Phương vị TCTKĐB MC MC 19 19°41’6.41” Thanh Hóa 113° MC MC 20 19°28’32.66” Thanh Hóa 96° MC MC 24 18°44’38.97” Hà Tĩnh 79° MC MC 25 18°30’28.72” Hà Tĩnh 44° MC MC 26 18°26’21.03” Hà Tĩnh 53° MC MC 27 18°16’39.44” Hà Tĩnh 32° MC MC 30 17°47’41.35” Quảng Bình 71° MC MC 31 17°36’11.22” Quảng Bình 57° MC MC 32 17°26’58.92” Quảng Bình 47° MC 10 MC 35 17° 9’7.06” Quảng Bình 27° MC 11 MC 38 16°52’28.35” Quảng Trị 41° MC 12 MC 40 16°36’28.79” Huế 26° Hiện khơng có nguồn tài liệu tổng hợp mặt cắt ngang dọc bờ biển theo tỉnh Bình thuận Bởi vậy, sử dụng Google Earth để xây dựng số liệu mặt cắt Bờ biển Bình Thuận có cấu trúc địa hình, địa mạo tương đối phức tạp, tiêu biểu dạng bờ hỗn hợp, cung bờ bãi cát ăn lõm vào đất liền mũi đá, ghềnh đá nhô biển Để có đánh giá xác thực trạng xói lở, bồi lắng bờ biển, người viết chia bờ biển thành vùng bờ chủ yếu với mặt cắt ngang bãi biển để nghiên cứu đánh giá xâm thực bao gồm: Mặt cắt thuộc đoạn bờ biển Cà Ná - Mũi La Gàn (11°13'35.33"B, 108°44'31.10"Đ) Mặt cắt thuộc đoạn bờ từ mũi La Gàn đến Thiện Ái (11°10'56.77"B, 108°35'9.54"Đ) Mặt cắt thuộc đoạn bờ biển từ Thiện Ái đến Mũi Né (11°01'7.69"B, 108°21'27.53"Đ) Mặt cắt thuộc đoạn bờ từ Mũi Né đến mũi Kê Gà (10°48'52.09"B, 108°01'55.54"Đ) Mặt cắt thuộc đoạn bờ từ mũi Kê Gà đến Tân Thắng (10°41'30.59"B, 107°48'38.7"Đ) Hình Vị trí mặt cắt qua Google Earth tỉnh Bình Thuận Cách xác định mặt cắt Google Earth sau Trước hết vẽ đoạn thẳng vng góc với bờ Google Earth (Add - Path, click điểm sát bờ, click điểm ngồi khơi, OK.) Sau di chuột dọc theo đường xem số liệu elev m phía hình Chuẩn bị giấy bút Chọn Tools - Ruler Bấm điểm đầu mặt cắt di chuột dọc theo mặt cắt Đọc Map Length, ghi vào tọa độ x ngang bờ, đọc elev, ghi vào cao độ z Giá trị cao trình đáy Google Earth = nhiều vị trí mặt cắt ngang này, nên băt đầu tính từ điểm chuyển tiếp cao độ từ đến -1 khơi • Để thuận tiện quy ước mép nước x0 = 0, z = Ra khơi x0 âm, z âm • Các toạ độ x0 điểm khơng thiết phải • Phương vị đường bờ Heading đo Ruler Cách xác định mặt cắt Google Earth có ưu điểm lẫn nhược điểm Ưu điểm khơng có tài liệu xác mặt cắt ngang bãi biển Bình Thuận phần mền Google Earth dễ dàng xác định mặt cắt ngang bãi biển ta cần Nhược điểm số liệu mặt cắt ngang bãi biển tương đối xác Các mặt cắt thu thể hình 2.2 Đặc trưng sóng Số liệu sóng trích xuất từ nguồn sở liệu WaveWatch (NOAA, Hoa Kỳ) Số liệu sóng cấp phạm vi toàn cầu với độ phân giải nửa kinh/vĩ độ Với tần suất đo lần đo Số liệu đo đạc gồm: chiều cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng Các vị trí lấy số liệu chọn khu vực Bắc Trung Bộ 5, 6, 7, 8, 10 Các vị trí lấy số liệu chọn khu vực Bình Thuận 22, 23, 24 Hình Vị trí tương đối điểm trích xuất sóng mơ hình WaveWatch Để xét xem số liệu sóng điểm trích sóng có chiều cao sóng lớn ảnh hưởng tới đường bờ biển Bình Thuận lớn nhất, thực vẽ biểu đồ tương quan chiều cao sóng điểm trích xuất số liệu 22, 23, 24 Hình Biểu đồ tương quan chiều cao sóng 22 - 23 23 - 24 Nhận xét: Đường phân giác chia biểu đồ thành ½ Từ đó, điểm sóng nằm nhiều bên đường phân giác số liệu sóng điểm xuất sóng lớn hớn Qua biểu đồ tương quan chiều cao sóng điểm trích xuất 22 - 23; 23 -24, kết luận số liệu sóng điểm trích xuất số liệu 23 lớn ảnh hưởng đến bờ biển Bình Thuận Riêng Bình Thuận sử dụng số liệu đặc trưng sóng trung bình trạm Phú Quý Theo Phạm Văn Ninh nnk (2003), đặc trưng sóng trung bình năm trạm Phú Q gồm: chiều cao sóng 0,8 m chu kì sóng 4,6 s a) Xác định chiều cao sóng trung bình chu kỳ sóng trung bình điểm trích xuất số liệu sóng 23 Hình Biểu đồ tương quan chiều cao sóng chu kỳ sóng Dựa vào cơng thức S o = Hs 1.56T p để xác định chu kỳ sóng trung bình để xác định chu kỳ sóng trung bình vẽ biểu đồ tương quan chiều cao sóng chu kỳ sóng Bằng phương pháp dị tìm S Tại S o = Hs 1.56T p = 0.015 vẽ đường phân giới sóng gió sóng lừng đường màu vàng cam biểu đồ hình Tương tự dị tim S để xác định đường phân giới trung bình sóng gió (màu xanh) Với S o = Hs 1.56T p = 0.027 đường phân giới trung bình sóng gió Từ tìm chu kỳ sóng trung bình qua công thức: Tp Hs 1.56 S 1.404 5.774 s 1.56 0.027 Vậy: - H s = 1.404 m chiều cao sóng trung bình vị trí 23 - Ts = 5.774 s chu kỳ sóng trung bình vị trí số 23 =>> Sử dụng chiều cao sóng chu kỳ sóng trung bình vị trí 23 để tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát theo công thức Hallermeier 1981 b) Xác định chiều cao sóng điểm trích xuất số liệu sóng 23 H chiều cao sóng “hiếm” có tần suất xuất 12 năm, cịn T chu kì sóng tương ứng với H Tại điểm trích xuất 23 có tần suất đo lần đo Như sóng lớn thứ năm Tại điểm trích xuất số liệu sóng từ nguồn sở liệu WaveWatch (NOAA, Hoa Kỳ) điểm trích xuất sóng 23 đo vịng năm Vây sóng lớn thứ 24 vịng năm Dựa vào bảng xác định sóng lớn thứ 24 chiều cao sóng Hs = 4.33 m tương ứng với Ts = 10.43 s Như ta sử dụng chiều cao sóng H s = 4.33 m tương ứng với Ts = 10.43 s để tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát theo công thức Hallermeier 1978 Birkmeier 1981 Bảng 2: Số liệu chiều cao sóng lớn điểm trích xuất sóng 23 STT Hs (m) Ts (s) 17 4.43 10.47 18 4.43 11.14 19 4.42 9.93 20 4.40 9.85 21 4.39 10.13 22 4.39 10.18 23 4.37 10.36 24 4.33 10.43 25 4.32 10.21 26 4.31 10.06 27 4.29 9.63 Theo cơng thức tính tốn độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát (Hallermeier 1981) có số hạng độ lệch chuẩn chiều cao sóng σ Hs Trong trường hợp độ lệch chuẩn chiều cao sóng σ Hs khơng có sẵn Các phân bố thơng thường đại lượng dương σ phải nhỏ giá trị trung bình Trong trường hợp H = 0.8 m σ Hs ˂ 0.8 m Có thể Có thể lấy σ Hs = 0.4 m Khi khoảng biến động chiều cao sóng từ nhỏ ( H - 0.3 σ Hs ) đến lớn ( H + 0.3 σ Hs ) Vậy σ Hs = 0.3 m, 0.4 m, 0.5 m ảnh hưởng đến chiều cao sóng khơng? Theo cơng thức tính h* có số hạng ( H - 0.3 σ Hs ) số hạng biến đổi khơng nhiều Cụ thể với: σ Hs = 0.3 m số hạng ( H - 0.3 σ Hs ) = 0.71 m σ Hs = 0.4 m số hạng ( H - 0.3 σ Hs ) = 0.68 m σ Hs = 0.5 m số hạng ( H - 0.3 σ Hs ) = 0.65 m Vì với mục đích tính gần ta chọn σ Hs = 0.5 H =0.5 × 0.8 = 0.4 m Ta sử dụng chiều cao sóng chu kỳ sóng trung bình vị trí 23 để tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát theo công thức Hallermeier 1981 Phương pháp tính tốn 3.1 Xác định hệ số kinh nghiệm A Mặt cắt ngang bãi biển bao gồm mặt dốc bãi biển, thềm bãi (có thể có khơng), chân bãi Trên thềm bãi có nhiều dải cát ngầm nằm xem kẽ với cồn ngầm Mặc dù hình dạng mặt cắt ngang bãi biển phức tạp có mặt dải cát, cồn ngầm thềm bãi, nhìn chung, chúng có đặc điểm Đó dốc đoạn sát bờ, sau độ dốc giảm dần độ sâu nước tăng theo hướng từ bờ ngồi phía khơi Đặc điểm hình dạng sở cho việc xây dựng biểu thức tốn mơ tả hình dạng mặt cắt ngang bãi biển Các biểu thức tốn học mơ tả hình dạng mặt cắt ngang bãi biển sau dùng để phân tích thay đổi động sóng q trình xuất hiệu ứng nước nông, sử dụng khảo sát hình thành cửa dịng chảy ven bờ vận chuyển bùn cát dọc đặc biệt dùng để mơ hình hóa diễn biến hình thái bờ biển Biểu thức tốn học mơ tả hình dạng bãi biển sử dụng phổ biến nghiên cứu diễn biến bờ biển từ trước tới biểu thức Bruun Dean xây dựng (còn gọi mặt cắt ngang Bruun/Dean), có dạng sau: h = Ax2/3 Trong đó: h độ sâu nước biển x khoảng cách từ bờ hướng biển A hệ số kinh nghiệm Có thể thấy tương quan độ sâu (h) khoảng cách (x) mặt cắt ngang cơng thức có dạng hàm mũ phù hợp với hình dạng mặt cắt ngang bãi biển thực tế, thấy điều so sánh đường tương quan Bruun với mặt cắt ngang thực đo Sau xác định mặt cắt ngang bãi biển khoảng cách từ bờ hướng biển tương ứng với độ sâu nước biển khoảng cách Tiếp theo tính độ sau nước theo biểu thức Bruun Dean xây dựng h = Ax2/3, với x khoảng cách đo từ Google Earth A hệ số kinh nghiệm tương ứng khoảng cách Sử dụng phần mền Excel vẽ biểu đồ so sánh mặt cắt ngang Bruun Dean h = Ax2/3 với mặt cắt ngang đo Google Earth Sử dụng phương pháp dị tìm A Dị tìm hệ số kinh nghiệm A cho đường mặt cắt ngang đo đạc mặt cắt ngang của Bruun Dean h = Ax2/3 tương đối trùng Bằng cách này, hệ số A cho khu vực Bắc Trung Bộ Bình Thuận xác định Hình 8: Các mặt cắt hệ số A (m1/3) cho khu vực Bắc Trung Bộ 10 hbr: Độ sâu biên sóng đổ (m) xác định theo công thức xấp xỉ sau đây: H Co cos( 180 ) hbr 1,8.3,13. ,4 s 90 hbr 90 Co (m/s) vận tốc sóng vùng nước sâu, xác định theo công thức: L Co o (m/s) T với Lo chiều dài sóng ngồi khơi vùng nước sâu, tính theo cơng thức gần đúng: Lo 1,56.T (m) 3.5.2 Công thức Van Rijn ,5 ( n ).42.P.24.3600.K s ,w K r K s ,l H sbr VL QL (m3/năm) cat Trong đó: n: Mật độ bùn cát đáy; chọn giá trị sơ 5% cho vùng nghiên cứu P: Số ngày xuất sóng năm 42: hệ số tỉ lệ 24.3600: Số giây ngày cat 1600 : Mật độ khối lượng cát đáy (kg/m3) Ks,w = 1: Là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến sóng lừng s 0.5 K s ,l Max min(( ) ,1.25 ), 0.75 : Là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến độ dốc đáy 0.01 Giá trị tối thiểu Ks,l = 0.75 K g ,r Max( , 0002 , 0.1 ) : Là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến đường kính hạt Giá trị tối D50 thiểu Kg,r = 0.1 D50: Đường kính trung bình bùn cát (m) VL: Vận tốc dịng chảy dọc bờ (m/s) xác định theo công thức: ,5 VL 0,3.3,13.H sbr sin 2b (m/s) br : Góc sóng đổ xác định theo cơng thức: br ASIN( Lbr 180 sin ) (độ) Lo 180 Với góc sóng tới xác định theo cơng thức: 16 = Hiệu số góc sóng phương vị đường bờ, điều chỉnh cách phù hợp để nằm khoảng (−90°, 90°) Lbr chiều dài sóng biên sóng đổ Lbr = Lo hbr > Lbr = hbr < 3.5.3 Công thức Kamphuis 3,8.( n ).P.24.3600.T 1,5 D500 ,25 S ,75 H sbr ( sin 2b )0 ,6 QL (m3/năm) cat Nếu góc sóng đến từ hướng ngược lại đổi dấu QL Trong đó: n: Mật độ bùn cát đáy; chọn giá trị sơ 5% cho vùng nghiên cứu cat 1600 : Mật độ khối lượng cát đáy (kg/m3) P: Số ngày xuất sóng năm 3,8: Hệ số tỉ lệ 24.3600: Số giây ngày T: Chu kì sóng (s) br : Góc sóng đổ xác định theo công thức: br ASIN( Lbr 180 sin ) (độ) Lo 180 Với góc sóng tới xác định theo công thức: = Hiệu số góc sóng phương vị đường bờ, điều chỉnh cách phù hợp để nằm khoảng (−90°, 90°) D50: Đường kính trung bình bùn cát (m) S: Độ dốc bãi biển H sbr : Chiều cao sóng trung bình qn phương (m) biên sóng đổ xác định theo công thức: H sbr hbr (m) hbr: Độ sâu biên sóng đổ (m) xác định theo công thức xấp xỉ sau đây: H Co cos( 180 ) hbr 1,8.3,13. s ,4 90 hbr 90 Co (m/s) vận tốc sóng vùng nước sâu, xác định theo công thức: L Co o (m/s) T 17 Với Lo chiều dài sóng ngồi khơi vùng nước sâu, tính theo cơng thức gần đúng: Lo 1,56.T (m) Dùng phần mềm CLM xử lý số liệu sóng vùng, vẽ hoa sóng xác định hướng sóng chủ đạo Ví dụ cho vùng (Thanh Hóa) Hình 10 : Hoa sóng bảng số liệu sóng vùng giao diện CLM Với khoảng chiều cao sóng, ta lấy chiều cao sóng trung bình khoảng Ví dụ 0.2 – 0.5 m ta lấy 0.25 m Tương tự với khoảng chiều cao sóng cịn lại, ta có chiều cao sóng mặt cắt 0.35 m, 0.75 m, 1.25 m m Như lập luận trên, đặc điểm địa hình Bắc Trung Bộ nên ta tính tốn với hướng sóng chủ đạo N, NE, E SE Độ sâu ho = 20 m (coi vùng nước sâu), đường kính trung bình bùn cát D 50 = 0.1 mm, độ dốc bãi biển mặt cắt S = 0.0017, γ : Chỉ số sóng vỡ γ = 0.65 Để xác định chu kỳ sóng, ta vẽ biểu đồ m liên hệ Hs Tp, từ tra chu kỳ sóng tương ứng với chiều cao sóng xét Hình 11: Biểu đồ mối liên hệ Hs Tp 18 Bảng 8: Chu kỳ sóng tương ứng với cấp chiều cao sóng Hs (m) Tp (s) 0.35 4.74 0.75 4.91 1.25 5.1 5.18 Với phương vị đường bờ mặt cắt 113°, ta tính góc sóng tới ứng với góc sóng Bảng 9: Góc sóng nước sâu Góc sóng (°) Phương vị (°) (°) N (0°) 113° 180° NE (45°) 113° -68° E (90°) 113° -23° SE (135°) 113° 22° Khi có góc sóng tới mặt cắt ứng với hướng sóng, ta tiến hành tính tốn đại lượng hệ số để thay vào cơng thức để tính lượng vận chuyển bùn cát qua mặt cắt + Lo: chiều dài sóng ngồi khơi xác định theo công thức Lo 1,56.T (m) + Co: vận tốc sóng nước sâu: xác định theo cơng thức Co Lo (m/s) T + hbr: Độ sâu biên sóng đổ (m) xác định theo cơng thức: H Co cos( b 180 ) hbr 1,8.3,13. s ,4 góc sóng tới b 90 , hbr b 90 + H sbr : Chiều cao sóng trung bình qn phương (m) biên sóng đổ xác định theo công thức: H sbr hbr (m) + Lbr chiều dài sóng biên sóng đổ Lbr = Lo hbr > Lbr = hbr < 19 + br : Góc sóng đổ xác định theo cơng thức: br ASIN( Lbr 180 sin b ) (độ) Lo 180 + VL: Vận tốc sóng gần bờ (m/s) xác định theo công thức: ,5 VL 0,3.3,13.H sbr sin 2br (m/s) + Ks,w = 1: Là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến sóng lừng + K s ,l Max min(( s 0.5 ) ,1.25 ), 0.75 : Là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến độ dốc đáy 0.01 Giá trị tối thiểu Ks,l = 0.75 + K g ,r Max( ,0002 , 0.1 ) : Là hệ số hiệu chỉnh liên quan đến đường kính hạt Giá trị tối D50 thiểu Kg,r = 0.1 Bảng 10: Kết tính tốn Hs (m) Tp (s) Lo (m) Co (m/s) hbr (m) Hsbr (m) Lbr (m) Anpha (độ) VL (m/s) Ks,w Kg,r Ks,l 0.35 4.74 35.05 7.3944 0 0 0.75 0.75 4.91 37.61 7.6596 0 0 0.75 1.25 5.1 40.58 7.956 0 0 0.75 1.5 5.18 41.86 8.0808 0 0 0.75 0.35 4.74 35.05 7.3944 0.30 35.05 -68 -0.36 0.75 0.75 4.91 37.61 7.6596 0.56 37.61 -68 -0.49 0.75 1.25 5.1 40.58 7.956 0.85 40.58 -68 -0.60 0.75 1.5 5.18 41.86 8.0808 0.99 41.86 -68 -0.65 0.75 0.35 4.74 35.05 7.3944 0.43 35.05 -23 -0.44 0.75 0.75 4.91 37.61 7.6596 0.80 37.61 -23 -0.60 0.75 1.25 5.1 40.58 7.956 1.22 40.58 -23 -0.75 0.75 1.5 5.18 41.86 8.0808 1.42 41.86 -23 -0.80 0.75 0.35 4.74 35.05 7.3944 0.43 35.05 22 0.43 0.75 0.75 4.91 37.61 7.6596 0.80 37.61 22 0.58 0.75 1.25 5.1 40.58 7.956 1.22 40.58 22 0.72 0.75 1.5 5.18 41.86 8.0808 1.42 41.86 22 0.78 0.75 20 Sau tính tốn xong đại lượng công thức, ta thay vào công thức để tính lượng vận chuyển bùn cát qua mặt cắt Tuy nhiên chiều cao sóng có nhiều hướng sóng nên ta lấy tổng lượng vận chuyển bùn cát sóng cộng lại Từ đưa số cuối Bảng 11: Kết tính tốn vận chuyển bùn cát mặt cắt Hs (m) Tp (s) Hướng sóng (độ) Phương vị (độ) Anpha KAMPHUIS CERC (độ) (m /năm) (m3/năm) 0.35 4.74 0° 113° 180° 0 0.75 4.91 0° 113° 180° 0 1.25 5.1 0° 113° 180° 0 1.5 5.18 0° 113° 180° 0 0.35 4.74 45° 113° -68° -76 -1554 -351 0.75 4.91 45° 113° -68° -547 -14565 -4499 1.25 5.1 45° 113° -68° -1145 -35577 -13584 1.5 5.18 45° 113° -68° -631 -20669 -8515 0.35 4.74 90° 113° -23° -910 -22683 -6139 0.75 4.91 90° 113° -23° -4925 -159105 -58824 1.25 5.1 90° 113° -23° -7092 -267497 -122244 1.5 5.18 90° 113° -23° -2979 -118431 -58398 0.35 4.74 135° 113° 22° 1024 25212 6834 0.75 4.91 135° 113° 22° 6802 217004 80347 1.25 5.1 135° 113° 22° 5932 220963 101125 1.5 5.18 135° 113° 22° 811 31825 15715 -3735 -145076 -68536 Tổng VAN RIJN (m3/năm) Làm tương tự với 11 mặt cắt cịn lại, ta có bảng kết tính tốn vận chuyển bùn cát từ mặt cắt đến mặt cắt 12 Kết trình bày bảng 12 Kết Bảng 12: Kết tính tốn vận chuyển bùn cát 12 mặt cắt (m3/năm) Mặt cắt KAMPHUIS 21 CERC VAN RIJN (m3/năm) (m3/năm) (m3/năm) MC -3735 -145076 -68536 MC 5564 235999 83933 MC -51765 -1215435 -415469 MC 78720 427110 116400 MC -9697 -261214 -95641 MC 107272 1294831 328113 MC -9585 -1331081 -499793 MC 17598 -40239 -272705 MC 68052 1089004 254538 MC 10 230989 2886053 842265 MC 11 205444 1967524 326546 MC 12 165694 2038649 259543 Dựa vào kết tính tốn cơng thức KAMPHUIS, CERC VAN RIJN, ta dễ dàng nhận lượng vận chuyển bùn cát tính cơng thức CERC lớn cơng thức CERC có xét điều kiện đường bờ biển mở, lượng sóng lớn, không xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng đến lượng vận chuyển bùn cát qua mặt cắt, kết có chênh lệch lớn so với cơng thức cịn lại Cịn cơng thức KAMPHUIS VAN RIJN có xét đến nhiều yếu tố tác động đến lượng vận chuyển bùn cát hơn, công thức tin cậy năm trở lại Tuy nhiên có chênh lệch hai cơng thức này, nhìn sơ nhận lượng vận chuyển bùn cát tính cơng thức VAN RIJN có chút nhỉnh so với cơng thức KAMPHUIS, ta chọn kết cơng thức VAN RIJN để làm kết cuối Từ kết tính vận chuyển bùn cát theo cơng thức VAN RIJN, ta vẽ biểu đồ phân bố lượng vận chuyển bùn cát qua 12 mặt cắt sau 22 Hình 12: Biểu đồ phân bố lượng vận chuyển bùn cát qua 12 mặt cắt (m 3/năm) Từ kết tính tốn, ta đưa kết luận mức vận chuyển bùn cát mặt cắt gần Giữa hai mặt cắt 2, theo kết tính tốn mặt cắt có lượng vận chuyển bùn cát -27414 m3/năm, mặt cắt có lượng vận chuyển bùn cát 33573 m 3/năm Dấu + - thể chiều hướng vận chuyển bùn cát Dấu + với hướng vận chuyển bùn cát từ Bắc vào Nam, dấu - với hướng vận chuyển bùn cát từ Nam Bắc Từ kết tính tốn, hai mặt cắt có bùn cát đem vào Tức sóng lấy bùn cát vùng nằm mặt cắt đem đến mặt cắt Vì vùng nằm mặt cắt bị xói Lập luận tương tự với mặt cắt cịn lại, ta đưa bảng kết tính tốn xói bồi mặt cắt sau (ưu tiên xét mặt cắt gần nhau): Bảng 13: Kết tính tốn xói bồi Vùng nằm Trạng thái MC MC Xói MC MC Xói MC MC Xói MC MC Xói MC MC 10 Xói MC 11 MC 12 Bồi Cịn vùng bờ biển Bình Thuận, kết tính thối lui đường bờ theo Eldelman bảng 14 Bảng 14 Kết tính thối lui đường bờ theo Eldelman 23 Năm 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 R1(m) 12.76 18.61 25.65 32.74 39.86 48.21 57.83 67.51 R2(m) 11.17 16.29 22.46 28.67 34.91 42.23 50.66 59.16 R3(m) 9.64 14.06 19.34 24.75 30.14 36.47 43.77 51.12 R4(m) 7.93 11.56 15.95 20.36 24.81 30.03 36.05 42.11 R5(m) 13.3 19.5 25.65 33.06 41.46 50.52 59.32 69.45 Liên hệ phương vị đường bờ mức vận chuyển bùn cát Ta thấy ngồi phương vị đường bờ cịn có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mức vận chuyển bùn cát, nhiên phương vị đường bờ yếu tố có ảnh hưởng định đến mức vận chuyển bùn cát Ở vùng, ta lấy phương vị khác dọc theo chiều từ Bắc xuống Nam, lặp lại tính tốn phần tính tốn vận chuyển bùn cát, sau đưa kết rút nhận xét * Vùng (Thanh Hóa) Hình 13: Các phương vị vùng (Thanh Hóa) Đo phương vị đường bờ từ Google Earth, ta có bảng phương vị đường bờ (được xếp từ Bắc vào Nam) sau Bảng 15 Các phương vị vùng (Thanh Hóa) STT Phương vị (độ) 24 114° 112° 89° 125° 97° 92° 80° 64° Tiến hành lại bước tính tốn vận chuyển bùn cát với phương vị đường bờ đo Tuy nhiên có số đại lượng khó xác định vị trí mà ta lấy phương vị đường bờ, ví dụ độ dốc Vì ta lấy số gần với kết mà ta tính Với vùng 1, tức Thanh Hóa ta lấy độ dốc để tính tốn vận chuyển bùn cát cho phương vị đường bờ Sau có số liệu phương vị theo thứ tự tăng dần, ta tiến hành tính lại lượng vận chuyển bùn cát dựa theo công thức VAN RIJN Các số liệu sóng số liệu khác vùng ta lấy tương tự trên, thay phương vị chọn vào công thức, ta kết tính tốn: Bảng 16: Kết tính tốn vận chuyển bùn cát vùng (Thanh Hóa) STT Phương vị (độ) VAN RIJN (m3/năm) 64° 90156 80° 74605 89° 54417 92° 45923 97° 30320 112° -23660 114° -31161 125° -70507 Từ số liệu tính tốn được, ta vẽ biểu đồ mối liên hệ phương vị đường bờ lượng vận chuyển bùn cát: 25 Hình 14: Quan hệ vận chuyển bùn cát phương vị đường bờ Làm tương tự với vùng lại, ta vẽ biểu đồ thể mối quan hệ phương vị đượng bờ lượng vận chuyển bùn cát Bảng 17: Kết tính tốn vận chuyển bùn cát vùng Vùng Thanh Hóa Phương vị VCBC (độ) (m3/năm) Vùng Phương vị VCBC (độ) (m3/năm) 64° 90156 35° 523734 80° 74605 37° 476942 89° 54417 45° 262063 92° 45923 58° -111907 97° 30320 63° -238286 112° -23660 65° -283844 114° -31161 100° -487754 125° -70507 116° -352491 38° 97578 35° 440525 49° -16517 36° 433808 Quảng Bình 26 Nghệ An Hà Tĩnh 62° -129754 41° 391856 72° -174967 45° 348353 83° -175594 46° 336142 86° -167923 50° 282682 95° -130894 59° 139740 108° -64362 92° -402774 37° 223875 31° 492010 40° 167294 35° 553488 51° -52560 38° 596527 56° -142875 40° 622638 59° -190495 41° 634701 70° -308958 43° 656487 71° -314855 45° 674707 79° -332375 65° 585663 Quảng Trị Thừa Thiên -Huế Sau có kết tính tốn vận chuyển bùn cát, ta tiến hành vẽ biểu đồ thể mối quan hệ phương vị đường bờ lượng vận chuyển bùn cát Biểu đồ cho ta thấy mối quan hệ lượng vận chuyển bùn cát phương vị đường bờ 27 Hình 15: Liên hệ QL phương vị đường bờ Ở không chọn góc phương vị cách có nhiều đoạn đường bờ thẳng, phương vị không biến đổi thay đổi khơng đáng kể Vì nên phân chia dạng đường bờ (cong, thẳng, ) dạng đường bở ta chọn từ đến phương vị đường bờ để tiến hành tính tốn; tránh tình trạng phương vị tính lại nhiều lần Từ cơng thức VAN RIJN, ta thấy số hạng V L (m/s) có chứa đại lượng có phụ thuộc phương vị đường bờ, nên quan hệ có dạng hình sin Lượng vận chuyển bùn cát biến đổi từ bé nhất, tức góc = độ đến lớn nhất, tức góc = 45 độ Nhận xét kết luận Nghiên cứu đánh giá trình xâm thực vùng bờ biển Bình Thuận tương lai theo kịch nước dâng RCP 6.0 Sử dụng công thức Edelman, nhóm tính được: ứng với nước biển dâng 57 m vào năm 2100, mức độ xâm thực dọc bờ biển Bình Thuận biến đổi từ 42.1 m đến 69.5 m + Đoạn bờ từ Cà Ná đến mũi La Gàn đến năm 2100 độ suy thoái đường bở khoảng 68 m, trung bình nước dâng lên m bị xâm thực vào đất lền 1.2 m + Đoạn bờ từ mũi La Gàn đến Thiện Ái độ suy thối đường bờ khoảng 60 m, trung bình nước biển dâng lên m bị xâm thực đường bờ 1.1m + Đoạn bờ biển từ Thiện Ái đến mũi Né vào năm 2100 độ suy thoái đường bờ khoảng 52 m, trung bình xâm thực vào đất liền 1m nước biển dâng 10m 28 + Đoạn bờ biển từ mũi Né đến mũi Kê Gà vào năm 2010 độ suy thoái đường bờ khoảng 42 m, trung bình nước biển dâng m bị xâm thực bờ biển 0.75 m + Đoạn bờ từ mũi Kê Gà đến Tân Thắng độ suy thoái đường bờ khoảng 70 m vào năm 2100 nước biển dâng lên 0.57m, trung bình 1.2m m nước biển dâng Từ kết dự đoán tốc độ xâm thực nước biển dâng đưa biện pháp ứng phó đề xuất giải pháp cơng trình nhằm hạn chế thiệt hại thiên tai gây ra, hướng đến quy hoạch phát triển bền vững dải ven biển tỉnh Bình Thuận Xói lở bờ biển làm biến động đường bờ tác động đến môi trường sống vùng bờ biển Nhìn chung, xói lở bờ biển tượng trực quan dễ thấy dải bờ biển Hiện tượng xói lở vách đá hay xói lở bờ biển có cấu tạo trầm tích cứng thường khó nhận thấy tượng xói lở xuát bờ biển có cấu tạo vật liệu rời rạc, chưa cố kết cát, bùn Xói lở bờ biển tượng tai biến động lực biển gây Trong năm gần đây, trình xói lở bờ biển nước ta phát triển mạnh gây nhiều hậu xấu sống nhân dân ven biển.Với tình hình xói lở diễn biến phức tạp khó đốn trước, tốc độ xói lở cường đồ xói lở tương đối cao Vì cần phải nghiên cứu diễn biến xói lở để đưa biện pháp khắc phục, giảm thiểu đến mức thấp thiệt hại người tài sản cho khu vực ven biển Bắc Trung Bộ Tuy nhiên với diễn biến phức tạp thời tiết, điều kiện kinh tế địa phương cịn số hạn chế, cơng tác quan trắc, đo đạc, tính tốn, thiết kế cịn gặp nhiều bất cập Một số kỹ thuật công nghệ mới, thiết bị mới, sử dụng phương trình, cơng thức tính tốn đưa vào triển khai áp dụng, phục vụ cho cơng tác nghiên cứu xói lở khu vực Bắc Trung Bộ Với khu vực Bắc Trung Bộ việc nghiên cứu tính tốn lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ để rút kết luận xói lở dựa ba cơng thức tính tốn Van Rijn, KAMPHUIS CERC Thu thập số lệu mặt cắt, xử lý số liệu sóng, tính tốn đại lượng có liên quan đến cơng thức, đưa kết tổng lượng bùn cát qua mặt cắt Từ phân tích tình trạng xói bồi dải đường bờ nghiên cứu, rút nhận xét dự đoán biến đổi đường bờ tương lai, đưa giải pháp cụ thể để bảo vệ dải đường bờ Tài liệu tham khảo 1) Trần Thanh Tùng, Nguyễn Quang Chiến (2014), Hình Thái Bờ Biển 2) Gomitz, V., Lebedeff, S., Hansen, J.E (1982) Global sea level trend in the past century Nature, 215, 1611–1614 3) Phạm Văn Ninh nnk (2003) Biển Đơng (tập 2): Khí tượng thuỷ văn động lực biển, NXB Đại học Quốc gia 4) Keiko Udo and Yuriko Takeda (2017), Projections of future beach loss in Japan due to sea-level rise and uncertainties in projected beach loss Coastal Engineering Journal, 59(2), 16 pp 5) Nguyễn Đình Vượng, Đánh giá trình xâm thực bờ biển tỉnh Bình Thuận – Phân tích nguyên nhân đề xuất giải pháp phòng chống 6) Kim Quang Minh (2016), Kịch biến đổi khí hậu nước biển dâng cho Việt Nam, trang – 64 – 72 29 7) https://123doc.org//document/337117-tong-quan-ve-dieu-kien-tu-nhien-kinh-te-xa-hoitinh-binh-thuan.htm 8) https://123doc.org/document/2009624-dac-diem-dieu-kien-khi-tuong-thuy-van-vadong-luc-vung-ven-bo-tinh-ninh-thuan-binh-thuan.htm 9) Phụ lục C: Kết tính sóng khu vực nước sâu tính sóng truyền vào khu vực nước nông 10)Tiêu chuẩn thiết kế đê biển 2012 11)Nguồn sở liệu WaveWatch (NOAA, Hoa Kỳ) 12)Phần mềm CLM - phát triển PGS.TS Nghiêm Tiến Lam khoa Kỹ thuật Biển, Trường đại học Thủy lợi 13)Tran Quang Tien Use of hindcast wave field by WAM model forcalculation of sediment transport in littoral zone of Vietnam Central The Fourteenth OMISAR Workshop on Ocean 7.1-7.15 14)Trần Hữu Nghị, Trần Thanh Tùng (2012) Cơ sở khoa học tiêu chí áp dụng giải pháp ni bãi cho dải ven biển miền Trung, 54-62 15)Hedge, A V (2010) Coastal erosion and mitigation methods – Global state of art Indian Journal of Geo-Marine Sciences, 39(4), 522-530 30 ... dải ven biển tỉnh Bình Thuận Xói lở bờ biển làm biến động đường bờ tác động đến môi trường sống vùng bờ biển Nhìn chung, xói lở bờ biển tượng trực quan dễ thấy dải bờ biển Hiện tượng xói lở vách... m, trung bình nước biển dâng m bị xâm thực bờ biển 0.75 m + Đoạn bờ từ mũi Kê Gà đến Tân Thắng độ suy thoái đường bờ khoảng 70 m vào năm 2100 nước biển dâng lên 0.57m, trung bình 1.2m m nước biển. .. hình bờ biển Bắc Trung Bộ bờ biển Bình Thuận Hình Bản đồ Bắc Trung Bộ 1.2 Vị trí địa lý Bắc Trung Bộ phần phía bắc Trung Bộ Việt Nam có địa bàn từ Nam Ninh Bình tới Bắc Đèo Hải Vân Vùng Bắc Trung