Nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ và giải pháp công trình ổn định bãi biển áp dụng cho bãi biển xương huân vịnh nha trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT ĐỨC NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN - ÁP DỤNG CHO BÃI BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN VIỆT ĐỨC NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN - ÁP DỤNG CHO BÃI BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số: 62-58-02-02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Trung Việt GS.TS.NGND Nguyễn Chiến HÀ NỘI, NĂM 2016 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo theo quy định Tác giả luận án Nguyễn Việt Đức i LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: Các vị lãnh đạo Ban giám hiệu nhà trường, Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, Khoa Cơng trình, Bộ mơn Thủy cơng - Khoa Cơng trình Cơng ty TV&XD cơng trình Miền trung tạo điều kiện thuận lợi động viên NCS trình học tập nghiên cứu UBND Thành Phố Nha Trang, Sở KH - CN Khánh Hòa tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả luận án thời gian đo đạc, khảo sát thực tế trường Ban chủ nhiệm đề tài Nghị định thư cấp nhà nước hợp tác với Viện Nghiên cứu phát triển Pháp (IRD) “Nghiên cứu chế độ thủy động lực học vận chuyển bùn cát vùng cửa sông bờ biển vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” cho phép tác giả thành viên trực tiếp tham gia hoạt động nghiên cứu sử dụng số liệu khuôn khổ Đề tài GS.TS Lương Phương Hậu chủ tịch Hội đồng nhà khoa học Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ cấp Trường GS TS NGND Phạm Ngọc Quý chủ tịch Hội đồng nhà khoa học Hội đồng đánh giá luận án Tiến sĩ cấp Cơ sở Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến nhà khoa học quan tâm chia sẻ, góp ý bổ sung cho tác giả nhiều thơng tin bổ ích qua Hội thảo mở rộng, Báo cáo chuyên đề trình thực luận án Giáo sư Hitoshi Tanaka Đại học Tohoku, Nhật Bản; Giáo sư Cheng Đại học Massachusetts Dartmouth, Hoa Kỳ thời gian tác giả học tập, tham quan thực tế Nhật Bản Hoa Kỳ Đặc biệt, NCS xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Trung Việt, GS.TS NGND Nguyễn Chiến tận tình hướng dẫn cho NCS việc hình thành ý tưởng khoa học hoạt động nghiên cứu để NCS hoàn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin trân trọng cảm ơn gia đình, người thân, đồng nghiệp ln sát cánh chia sẻ, động viên tác giả vượt qua khó khăn thực luận án Tác giả luận án Nguyễn Việt Đức ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU……… .1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN .6 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Khái niệm đới bờ biển 1.1.2 Các vấn đề KH-CN nghiên cứu biến động đới bờ biển 1.2 Tổng quan nghiên cứu nước chế biến động đới bờ giải pháp cơng trình ổn định bãi biển biển 1.2.1 Lịch sử nghiên cứu chế biến động đới bờ biển 1.2.2 Các nghiên cứu biến động đới bờ biển 1.2.3 Tổng quan phương pháp nghiên cứu biến động đới bờ biển 1.2.4 Tổng quan mơ hình số trị mơ sóng dịng chảy 10 1.2.5 Tổng quan tính tốn vận chuyển bùn cát ven bờ 12 1.2.6 Tổng quan nghiên cứu cơng trình bảo vệ tôn tạo bờ, bãi biển 14 1.3 Tổng quan nghiên cứu nước biến động đới bờ giải pháp ổn định bãi biển 19 1.3.1 Nghiên cứu biến động đới bờ biển 19 1.3.2 Nghiên cứu giải pháp cơng trình ổn định tơn tạo bãi biển 21 1.3.3 Những nghiên cứu có bờ biển tỉnh Khánh Hịa vịnh Nha Trang 23 1.4 Đặt vấn đề nghiên cứu luận án 25 1.5 Kết luận chương 25 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ BIỂN 27 2.1 Các yếu tố gây nên biến động đới bờ biển vịnh Nha Trang 27 2.1.1 Địa hình, địa mạo khu vực vịnh Nha Trang 27 iii 2.1.2 Phân bố trầm tích khu vực vịnh Nha Trang 28 2.1.3 Dòng chảy từ sông Cái, vịnh Nha Trang 29 2.1.4 Chế độ thủy triều vịnh Nha Trang 30 2.1.5 Chế độ sóng 31 2.1.6 Chế độ dòng chảy vịnh Nha Trang 32 2.1.7 Về tác động từ người 33 2.1.8 Phân tích sơ nguyên nhân gây diễn biến bãi biển theo mùa 34 2.2 Các số liệu phục vụ nghiên cứu 35 2.2.1 Tài liệu địa hình 35 2.2.2 Số liệu thủy, hải văn 36 2.2.3 Số liệu bùn cát đáy 40 2.3 Mơ hình chuyển động bùn cát dọc bờ đới bờ biển 40 2.4 Các phương pháp nghiên cứu chế biến động đới bờ biển 43 2.4.1 Nghiên cứu biến động theo mùa bãi biển từ hình ảnh thu Camera 43 2.4.2 Sử dụng phương pháp phao trơi nghiên cứu dịng chảy tổng hợp ven bờ biển 43 2.4.3 Sử dụng phương pháp mơ hình tốn nghiên cứu biến động đới bờ biển 48 2.5 Kết luận chương 64 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG .66 3.1 Phân tích quy luật bồi, xói bãi biển từ kết quan trắc Camera 66 3.1.1 Phân tích số liệu hình ảnh từ Camera 66 3.1.2 Phân tích quy luật biến động mặt bãi biển khu vực nghiên cứu 68 3.2 Tính tốn lượng phương vận chuyển bùn cát dọc bờ 70 3.2.1 Tính tốn lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ theo công thức thực nghiệm PelnardConsidere với số liệu từ Camera 70 3.2.2 3.3 Xác định phương chuyển động bùn cát dọc bờ theo quỹ đạo dòng chảy tổng hợp 72 Nghiên cứu biến đổi địa hình đới bờ biển Xương Hn mơ hình tốn 73 3.3.1 Chế độ thủy động lực học khu vực vịnh Nha Trang 74 3.3.2 Chế độ thủy động lực học khu vực nghiên cứu 75 3.3.3 Dòng chảy tổng hợp dư ven bờ khu vực nghiên cứu 77 iv 3.3.4 Kết nghiên cứu tác động sóng dòng chảy tổng hợp ven bờ đến đới bờ biển khu vực nghiên cứu 78 3.3.5 Kết mơ diễn biến bồi, xói khu vực nghiên cứu 84 3.3.6 So sánh lưu lượng vận chuyển bùn cát phương pháp thực nghiệm phương pháp số …………………………………………………………………………… 85 3.4 Kết luận chương 86 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH, TÔN TẠO BÃI BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG 88 4.1 Hiện trạng khu vực mục tiêu cải tạo 88 4.1.1 Hiện trạng bãi biển khu vực nghiên cứu 88 4.1.2 Mục tiêu cải tạo 89 4.2 Các khoa học đề xuất phương án 89 4.3 Các phương án bố trí tổng thể cơng trình ngăn cát, giảm sóng 90 4.3.1 Giải pháp chung 90 4.3.2 Các phương án bố trí tổng thể 90 4.4 Đánh giá hiệu kỹ thuật phương án bố trí cơng trình 92 4.4.1 Phương pháp đánh giá 92 4.4.2 Trường dòng chảy sau bố trí phương án cơng trình chỉnh trị 92 4.4.3 Biến đổi địa hình đới bờ biển theo phương án bố trí cơng trình 96 4.4.4 Lựa chọn phương án cơng trình chỉnh trị 101 4.5 Kết luận chương 101 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .102 I Những kết đạt luận án 102 II Những đóng góp luận án 106 III Những tồn kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu 106 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 PHẦN PHỤ LỤC 116 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 0.1 Một số tồn bãi tắm biển Nha Trang [2] Hình 1.1 Định nghĩa đới bờ biển [3] Hình 1.2 Sơ đồ tính tốn đánh giá biến động đới bờ biển 10 Hình 1.3 Tỷ lệ phân bố dạng cơng trình bảo vệ bờ biển Châu Âu (1988) [18] 15 Hình 1.4 Hình ảnh kết hợp ba loại cơng trình bãi tắm Jaywich (Anh) [2] 18 Hình 1.5 Bãi biển Fiumicino, Roma (Italy) [2] 18 Hình 1.6 Bãi biển Dubai (UAE) [2] 18 Hình 1.7 Bãi biển Malaga (Tây Ban Nha) [2] 18 Hình 1.8 Một số hình ảnh tiêu biểu cơng trình bảo vệ bờ biển Việt Nam [2] 23 Hình 2.1 Địa hình, địa mạo vịnh Nha Trang [37] 27 Hình 2.2 Mặt cắt bãi biển khu vực Xương Huân (độ dốc 2%) [2] 28 Hình 2.3 Sơ đồ trầm tích tầng mặt vịnh Nha Trang [37] 29 Hình 2.4 Phân bố vùng có rạn san hơ chết đá gốc vùng phía Bắc cửa sơng Cái [2] 29 Hình 2.5 Diễn biến khu vực cửa sông Cái Nha Trang [2] .30 Hình 2.6 Hoa sóng ngồi khơi vịnh Nha Trang [2] .31 Hình 2.7 Elip triều biển Nha Trang [2] 33 Hình 2.8 Tác dụng ngăn cát, giảm sóng dọc bờ cơng trình nhơ ngang bãi 34 Hình 2.9 Tổng hợp địa hình khu vực Vịnh Nha Trang (a) địa hình sau nội suy số liệu với khoảng cách ô lưới 5x5m (b) .36 Hình 2.10 Vị trí trạm đo hai đợt khảo sát tháng tháng 12 năm 2013 37 Hình 2.11 Kết khảo sát mực nước sóng (5/2013) 38 Hình 2.12 Kết khảo sát vận tốc trung bình (5/2013) 38 Hình 2.13 Kết khảo sát mực nước sóng (12/2013) .39 Hình 2.14 Kết khảo sát vận tốc trung bình (12/2013) .39 Hình 2.15 Vị trí lấy mẫu bùn cát đáy 40 Hình 2.16 Thành phần hạt đưa vào mơ hình 40 Hình 2.17 Sơ đồ cân bùn cát vận chuyển dọc bờ [47] 41 Hình 2.18 Sơ đồ sai phân hữu hạn đường bờ lưu lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ (Horikawa, 1988) [49] 42 vi Hình 2.19 Vị trí lắp đặt hệ thống giám sát khu vực nghiên cứu [2] 43 Hình 2.20 Sơ đồ cấu tạo phao dạng chữ X theo mẫu Davis 1985 45 Hình 2.21 Hình ảnh phao sau chế tạo hoàn thiện .46 Hình 2.22 Dao động mực nước thủy triều khu vực Nha Trang (từ 26/11 đến 30/11/2015) 46 Hình 2.23 Lắp đặt, thử nghiệm thả phao khu vực cửa sông Cái ven biển vịnh Nha Trang (11/2015) .47 Hình 2.24 Sơ đồ khối tính tốn mơ hình tốn tổng hợp 48 Hình 2.25 Lưới tính tốn biên đầu vào cho mơ hình tốn 49 Hình 2.26 Trường vận tốc thời kỳ triều lên thời kỳ triều rút 52 Hình 2.27 Kết so sánh độ lớn vận tốc dòng chảy Trạm A (5/2013) 53 Hình 2.28 Mực nước thực đo tính tốn trạm B đợt khảo sát tháng 5/2013 55 Hình 2.29 Mực nước thực đo tính tốn Trạm A (12/2013) 55 Hình 2.30 Mực nước thực đo tính tốn Trạm C (12/2013) 55 Hình 2.31 Kết so sánh độ lớn vận tốc dòng chảy Trạm A (12/2013) .56 Hình 2.32 Hoa sóng khu vực Nha Trang gió mùa Đơng Bắc (a), 58 Hình 2.33 Độ cao chu kỳ sóng biên nước sâu, vịnh Nha Trang (05/2013) 59 Hình 2.34 Kết độ cao sóng tính tốn thời điểm (05/2013) 59 Hình 2.35 Kiểm chứng độ cao sóng Trạm A (5/2013) .61 Hình 2.36 Kiểm chứng chu kỳ sóng Trạm A (5/2013) 61 Hình 2.37 Độ cao chu kỳ sóng biên nước sâu, vịnh Nha Trang (12/2013) 62 Hình 2.38 Kiểm chứng độ cao sóng Trạm A (12/2013) .62 Hình 2.39 Kiểm chứng chu kỳ sóng Trạm A (12/2013) 62 Hình 2.40 Kết so sánh mực nước đo đạc tính tốn Cầu Trần Phú 63 Hình 2.41 Kết so sánh quỹ đạo phao thực đo mô trường hợp khu vực cửa sông Cái 63 Hình 2.42 Kết so sánh quỹ đạo phao thực đo mô trường hợp thả ven bờ biển .63 Hình 2.43 So sánh vận tốc phao trơi vận tốc dịng chảy tính tốn 64 Hình 3.1 Hình ảnh biến đổi đường bờ thu từ Camera [51] 67 Hình 3.2 Diễn biến đường bờ biển mặt khu vực nghiên cứu [2] 68 vii Hình 3.3 Biến động đường bờ biển khu vực nghiên cứu năm 2013 [2] 68 Hình 3.4 Biến đổi chiều rộng bãi biển số vị trí trắc ngang đặc trưng [2] 69 Hình 3.5 Kết giải đoán đường bờ chiều rộng bãi Ys từ ảnh Camera [2] 71 Hình 3.6 Biểu đồ xác định lưu lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ tháng 71 Hình 3.7 Kết thả phao cửa sông Cái 72 Hình 3.8 Vị trí doi cát ngầm tự nhiên 72 Hình 3.9 Kết đo quỹ đạo dịng chảy tổng hợp ven bờ khu vực nghiên cứu 73 Hình 3.10 Trường dịng chảy dư thời kỳ gió mùa Tây Nam - Mùa hè 74 Hình 3.11 Trường dịng chảy dư thời kỳ gió mùa Đơng Bắc - Mùa đơng 74 Hình 3.12 Ảnh hưởng dịng chảy sơng Cái đến khu vực nghiên cứu gió mùa Tây Nam 75 Hình 3.13 Hoa dịng chảy khu vực nghiên cứu gió mùa Tây Nam .76 Hình 3.14 Ảnh hưởng dịng chảy sơng Cái đến khu vực nghiên cứu gió mùa Đơng Bắc .76 Hình 3.15 Hoa dịng chảy khu vực nghiên cứu gió mùa Đơng Bắc 77 Hình 3.16 Mặt cắt ngang trích xuất lưu lượng dịng chảy 77 Hình 3.17 Lưu lượng dòng chảy dư qua mặt cắt ngang năm 2013 78 Hình 3.18 Trường ứng suất đáy tổng cộng gió mùa Đơng Bắc 78 Hình 3.19 Trường ứng suất đáy tổng cộng gió mùa Tây Nam 78 Hình 3.20 Trường ứng suất đáy sóng gió mùa Đơng Bắc 79 Hình 3.21 Trường ứng suất đáy dịng chảy gió mùa Đơng Bắc .79 Hình 3.22 Trường ứng suất đáy sóng gió mùa Tây Nam 79 Hình 3.23 Trường ứng suất đáy dịng chảy gió mùa Tây Nam 79 Hình 3.24 Các mặt cắt khảo sát biến thiên ứng suất đáy .80 Hình 3.25 Ứng suất đáy thời kỳ triều lên Mặt cắt 02 - Gió mùa Tây Nam 80 Hình 3.26 Ứng suất đáy thời kỳ triều rút Mặt cắt 02 - Gió mùa Tây Nam .81 Hình 3.27 Ứng suất đáy thời kỳ triều lên Mặt cắt 02 - Gió mùa Đơng Bắc 81 Hình 3.28 Ứng suất đáy thời kỳ triều rút Mặt cắt 02 - Gió mùa Đơng Bắc 81 Hình 3.29 Các điểm khảo sát ứng suất đáy 82 Hình 3.30 Biến thiên ứng suất đáy thời kỳ gió mùa Tây Nam 83 Hình 3.31 Biến thiên ứng suất đáy thời kỳ gió mùa Đơng Bắc 83 viii Hasselmann (1973) tìm từ kết thực nghiệm JONSWAP sau: Cbottom=CJON=0,038m2s-3 điều kiện sóng lừng Bouws Komen (1983) chọn hệ số CJON=0,067m2s-3 điều kiện phát triển sóng hồn tồn vùng ven bờ Cả hai giá trị sử dụng SWAN Biểu thức Collin (1972) dựa công thức sóng điều hồ với tham số chọn thích hợp để hiệu chỉnh cho trường sóng ngẫu nhiên Madsen (1988) đưa công thức tương tự Hasselmann Collins mơ hình hệ số ma sát đáy hàm độ cao nhám đáy điều kiện sóng thực tế Hệ số ma sát đưa sau: Cbottom  f w g U rms (4.61) với fw hệ số ma sát phi thứ ngun tính từ cơng thức Jonson (1966), Madsen (1988)   a   log 10    m f  log 10  b  fw  f w  KN  (4.62) với mf =-0,08 ab biên độ sóng sát đáy, KN quy mơ độ dài nhám đáy 2  ab2    0 E  , dd sinh kd  (4.63) với ab/KN nhỏ 1,57 hệ số ma sát fw 0,30 Sóng đổ độ sâu: Để tính lượng tiêu tán trường sóng ngẫu nhiên tượng sóng đổ, SWAN sử dụng mơ hình bore Battjes Janssen Tỉ lệ tiêu tán lượng trung bình đơn vị bề ngang phụ thuộc vào mức độ đổ sóng Dtot  Dtot    BJ Qb   2  H m   (4.64) với BJ=1 Qb phân số sóng đổ xác định phương trình:  Qb E  8 tot2 ln Qb Hm (4.65) 168 với Hm độ cao sóng cực đại tồn độ sâu  tần trung bình E 1 tot số sóng 2    E  , dd 0 (4.66) Mở rộng biểu thức Eldeberky Battjes (1995) cho hướng phổ, tiêu tán lượng thành phần phổ đơn vị thời gian tính tốn SWAN sau: S ds,br  ,   Dtot E  ,  Etot (4.67) Độ cao sóng cực đại xác định SWAN Hm=d Chỉ số sóng đổ thường số hàm độ dốc đáy độ dốc sóng tới Trong SWAN giá trị lấy mặc định  =0,73 Tương tác phi tuyến sóng (Snl)- Tương tác sóng bậc bốn Tương tác sóng bậc bốn tính với xấp xỉ DIA Hasselmann (1985) Chương trình nguồn sử dụng SWAN Trong xấp xỉ DIA xét hai tương tác bậc bốn số sóng, với tần số sau: 1= 2 =  3 =(1+) = + (4.68) 4 =(1-) = với  số = 0,25 Để thoả mãn điều kiện cộng hưởng tương tác bậc bốn thứ nhất, vectơ số sóng với tần số 3 4 nằm góc 1=-11, 2=33,60 hai vectơ số sóng với tần số 1 2 Tương tác bậc bốn thứ hai đối xứng với tương tác bậc bốn thứ qua trục (vectơ số sóng với tần số 3, 4 nằm góc đối xứng 3 =11,50 4 =-33,60) Với phương pháp rời rạc hoá biểu thức gần tương tác sóng - DIA, giá trị hàm nguồn Snl4(,) tính theo : * ** S nl  ,   S nl  ,   S nl  ,  169 (4.69) với S*nl4 cho tương tác bậc bốn thứ nhất, S**nl4 cho tương tác bậc bốn thứ hai (biểu thức S**nl4 giống với S*nl4 có hướng ngược lại) ta có: * S nl  ,   2S nl  1 ,   S nl  2 ,   S nl  3 ,  (4.70) với 1=1, 2=(1+ ) 3=(1- ) Mỗi thành phần (i=1,2,3) là:    11  E  i   , E  i   ,    S nl  i  ,   C nl 2  g    E  i  ,   1   4  2    1    2   4     E  i  , E  i   , E  i   ,    2    (4.71) với số Cnl4=3x107 Theo Hasselmann (1981), tương tác sóng bậc bốn vùng biển có độ sâu hữu hạn cho với tương tác bậc bốn vùng nước sâu với hệ số tỉ lệ R: Snl4, finitedepth =R(kpd)Snl4, infinitedepth (4.72) C sh1 1  Csh1 k p d exp Csh3 k d d  kd d (4.73) với R là: R( k p d )   kd số sóng đỉnh phổ JONSWAP Giá trị hệ số là: Csh1=5,5, Csh2=6/7 Csh3=-1,25 Trong vùng nước giới hạn kpd 0 truyền lượng phi tuyến dẫn tới không xác định Do sử dụng giới hạn thấp kpd =0,5 dẫn tới giá trị lớn R(kpd)=4,43 Để tăng hiệu mơ hình, trường hợp phổ sóng có dạng tuỳ ý, ~ số sóng cực đại kp thay k P  0,75 k Tương tác phi tuyến sóng (Snl)- Tương tác sóng bậc ba: Xấp xỉ tổng toàn biểu thức gần bậc ba (LTA) Eldeberky (1996) phiên hiệu chỉnh xấp xỉ rời rạc bậc ba Eldeberky Battjes (1995) sử dụng SWAN với thành phần phổ hướng S nl3  ,   S nl  ,   S nl  ,  với:  (4.74)  (4.75) S nl  ,   max 0, EB 2cc q J sin  E  / 2,   2E  / 2, E  ,  170 và: S nl  ,   2S nl 2 ,  (4.76) Ở EB hệ số hiệu chỉnh Giá trị  xấp xỉ bằng:       0,2  tanh   Ur  (4.77) với số Ursell Ur: HsT Ur  d2 r 2 g (4.78) với T  2 /  Tương tác sóng bậc ba tính 10 > Ur > 0,1 Hệ số tương tác J lấy từ biểu thức Madsen Sorensen (1993) k2 / gd   2c2 / J 2   k d  gd  gd k2   d  15   (4.79) Nước dâng sóng: Trong mơ hình chiều (1D) nước dâng sóng tính dựa phương trình cân mơ men thẳng đứng có cân lực sóng (građien ứng suất xạ vng góc với bờ) građien áp suất thuỷ tĩnh Fx  gd  0 x (4.80) với d độ sâu nước tổng cộng (bao gồm nước dâng sóng) η độ cao trung bình mặt nước (gồm nước dâng sóng) Quan trắc tính tốn dựa phương trình cân mơ men thẳng đứng Dingemans (1987) cho dòng chảy sóng tác động phân kỳ thành phần tự lực sóng gây cịn nước dâng tác động quay thành phần tự lực sóng gây Để tính tốn nước dâng, người ta cần xét phân kỳ phương trình cân mơ men Nếu phân kỳ bỏ qua ta có: Fx Fy         0    gd    gd x y x  x  y  y  171 (4.81) Điều kiện biên: Trong SWAN, điều kiện biên không gian địa lý trường phổ biên hấp thụ hoàn toàn với lượng sóng khỏi miền tính truyền vào bờ Các biên lưới tính biên cứng (đất) biên lỏng (nước) Trong trường hợp biên cứng cho là: khơng tạo sóng hấp thụ tồn lượng sóng truyền tới Trong trường hợp biên lỏng điều kiện sóng cho biên Đối với vùng ven bờ, lượng truyền vào vùng tính biên lỏng cho dọc biên nước sâu không cho dọc theo hai biên bên (biên hông) Điều có nghĩa sai số biên hơng truyền vào vùng tính Vùng chịu ảnh hưởng sai số vùng tam giác với đỉnh góc biên nước sâu biên bên, phân tán tới bờ góc từ 300 tới 450 (đối với sóng gió) hai phía biên nước sâu so với hướng truyền trung bình sóng nước sâu Để khắc phục vấn đề biên bên lên lấy xa vùng cần tính để tránh sai số truyền vào vùng tính Trong trường hợp khơng có số liệu biên lỏng chọn giả thuyết khơng có sóng vào vùng tính qua biên sóng phía ngồi cách tự Điều kiện ban đầu: Các điều kiện ban đầu cho sau: Tính tốn với trạng thái ban đầu lặng sóng (trên tồn miền coi khơng có sóng) Cho dạng mặc định (điều kiện sóng vị trí tính từ tốc độ gió địa phương) Có thể đưa giá trị sóng ban đầu (giá trị lấy cho tất điểm) Trường sóng ban đầu lấy từ lần chạy SWAN trước (sử dụng HOTFILE) 172 PHỤ LỤC MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TỐN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN CƠNG TRÌNH ĐỀ XUẤT 3.1 Kết tính tốn lan truyền sóng Trong phần tác giả đưa kết tính tốn sóng theo phương án cơng trình đề xuất Trường sóng lan truyền từ biên vào khu vực ven bờ tháng tháng 12 năm 2013 3.1.1 Kết tính tốn sóng tháng 05 năm 2013 Hình 17 Trường sóng phương án 01, tháng 05 năm 2013 Hình 18 Trường sóng phương án 02, tháng 05 năm 2013 173 Hình 19 Trường sóng phương án 03, tháng 05 năm 2013 Hình 20 Trường sóng phương án 04, tháng 05 năm 2013 174 Hình 21 Trường sóng phương án 05, tháng 05 năm 2013 3.1.2 Kết tính tốn sóng tháng 12 năm 2013 Hình 22 Trường sóng phương án 01, tháng 12 năm 2013 175 Hình 23 Trường sóng phương án 02, tháng 12 năm 2013 Hình 24 Trường sóng phương án 03, tháng 12 năm 2013 176 Hình 25 Trường sóng phương án 04, tháng 12 năm 2013 Hình 26 Trường sóng phương án 05, tháng 12 năm 2013 177 3.2 Vận tốc dòng chảy 0.16 0.16 Legend PHƯƠNG ÁN Vi tri 03_Kich ban 02 02 0.14 Legend ÁN PHƯƠNG Vi tri 03_Kich ban 03 03 0.14 0.12 (m/s) tốc (m/s) VậnVelocity (m/s) tốc (m/s) VậnVelocity 0.12 0.10 0.10 0.08 0.08 0.06 0.06 0.04 0.04 0.02 0.02 0.00 0.00 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Jan Nov Dec Feb Mar Apr 0.16 Jun 0.16 Legend ÁN PHƯƠNG Vi tri 03_Kich ban 04 04 0.14 May Jul Aug Sep Oct Nov Dec Timegian (days) Thời (ngày) ThờiTime gian(days) (ngày) Legend PHƯƠNG ÁN Vi tri 03_Kich ban 05 05 0.14 0.12 (m/s) tốc (m/s) Vận Velocity (m/s) tốc (m/s) VậnVelocity 0.12 0.10 0.10 0.08 0.08 0.06 0.06 0.04 0.04 0.02 0.02 0.00 0.00 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar ThờiTime gian(days) (ngày) Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Time (days) Thời gian (ngày) Hình 15 Vận tốc dịng chảy vị trí ứng với phương án Bảng 5.Vận tốc trung bình tháng vị trí ứng với phương án (m/s) Tháng Hiện trạng Phương án 02 Phương án 03 Phương án 04 Phương án 05 13/01/2013 0.0643 0.0146 0.0128 0.0118 0.0082 13/02/2013 0.0664 0.0152 0.0134 0.0124 0.0087 13/03/2013 0.0621 0.0132 0.0113 0.0104 0.0066 13/04/2013 0.0658 0.0148 0.0127 0.0116 0.0062 13/05/2013 0.0671 0.0155 0.0133 0.0121 0.0058 13/06/2013 0.0671 0.0159 0.0137 0.0124 0.0059 13/07/2013 0.0667 0.0157 0.0135 0.0122 0.0059 13/08/2013 0.0652 0.0149 0.0127 0.0116 0.0059 13/09/2013 0.0637 0.0139 0.0118 0.0108 0.0058 13/10/2013 0.0609 0.0127 0.011 0.0102 0.0067 13/11/2013 0.0667 0.0157 0.0139 0.013 0.009 13/12/2013 0.066 0.0124 0.0142 0.0134 0.0091 178 0.16 0.16 Legend PHƯƠNG ÁN Vi tri 04_Kich ban 02 02 0.14 Legend ÁN PHƯƠNG Vi tri 04_Kich ban 03 03 0.14 0.12 (m/s) VậnVelocity tốc (m/s) (m/s) VậnVelocity tốc (m/s) 0.12 0.10 0.10 0.08 0.08 0.06 0.06 0.04 0.04 0.02 0.02 0.00 0.00 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Jan Nov Dec Feb Mar Apr 0.16 Jun 0.16 Legend ÁN PHƯƠNG Vi tri 04_Kich ban 04 04 0.14 May Jul Aug Sep Oct Nov Dec Timegian (days) Thời (ngày) ThờiTime gian(days) (ngày) Legend PHƯƠNG ÁN Vi tri 04_Kich ban 05 05 0.14 0.12 (m/s) Vận Velocity tốc (m/s) (m/s) VậnVelocity tốc (m/s) 0.12 0.10 0.10 0.08 0.08 0.06 0.06 0.04 0.04 0.02 0.02 0.00 0.00 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar ThờiTime gian(days) (ngày) Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Time (days) Thời gian (ngày) Hình 16 Vận tốc dịng chảy vị trí ứng với phương án Bảng Vận tốc trung bình tháng vị trí ứng với phương án (m/s) Tháng Hiện trạng Phương án 02 Phương án 03 Phương án 04 Phương án 05 13/01/2013 0.069 0.033 0.029 0.023 0.028 13/02/2013 0.069 0.033 0.029 0.021 0.027 13/03/2013 0.067 0.032 0.028 0.022 0.026 13/04/2013 0.071 0.036 0.032 0.025 0.03 13/05/2013 0.073 0.038 0.034 0.027 0.032 13/06/2013 0.074 0.038 0.035 0.028 0.032 13/07/2013 0.073 0.038 0.034 0.027 0.032 13/08/2013 0.071 0.036 0.032 0.026 0.03 13/09/2013 0.069 0.034 0.03 0.024 0.028 13/10/2013 0.064 0.029 0.025 0.019 0.024 13/11/2013 0.069 0.032 0.029 0.021 0.027 13/12/2013 0.069 0.027 0.029 0.022 0.027 179 3.3 Biến đổi địa hình đới bờ biển khu vực nghiên cứu 3.3.1 Biến đổi địa hình mặt Hình 27 Bồi xói khu vực nghiên cứu sau tháng phương án Hình 28 Bồi xói khu vực nghiên cứu sau tháng phương án 180 Hình 29 Bồi xói khu vực nghiên cứu sau tháng phương án 3.3.2 Biến thiên mặt cắt ngang bãi theo thời gian PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 Hình 30 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt phương án 181 PA-02 PA-03 PA-04 PA-05 Hình 31 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt phương án 182 ... khai thác bờ biển 1.2 Tổng quan nghiên cứu nước chế biến động đới bờ giải pháp cơng trình ổn định bãi biển biển 1.2.1 Lịch sử nghiên cứu chế biến động đới bờ biển Nghiên cứu xây dựng cơng trình bảo... biến động đới bờ giải pháp ổn định bãi thể qua nội dung chính: Các nghiên cứu có chế biến động đới bờ biển; Các nghiên cứu vể cơng trình ổn định tôn tạo bãi biển nghiên cứu có biến động đới bờ. .. nghiên cứu biến động đới bờ biển 1.2 Tổng quan nghiên cứu nước chế biến động đới bờ giải pháp cơng trình ổn định bãi biển biển 1.2.1 Lịch sử nghiên cứu chế biến động đới bờ biển