Nghiên cứu hiện tượng xói lở và bồi tụ của cảng lạch huyện và lựa chọn giải pháp phòng chống thích hợp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT * * * DƯƠNG VĂN BÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG XĨI LỞ VÀ BỒI TỤ CỦA CẢNG LẠCH HUYỆN VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG THÍCH HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT * * * DƯƠNG VĂN BÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG XĨI LỞ VÀ BỒI TỤ CỦA CẢNG LẠCH HUYỆN VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHỊNG CHỐNG THÍCH HỢP Ngành: Mã số: Kỹ thuật địa chất 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Huy Phương HÀ NỘI – 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 10 tháng 10 năm 2014 Tác giả luận văn DƯƠNG VĂN BÌNH MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HIỆN TƯỢNG XÓI LỞ VÀ BỒI TỤ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.1 Tổng quan nghiên cứu tượng xói lở bồi tụ Thế giới 1.1.1 Tổng quan bồi tụ - xói lở số đồng châu thổ Thế giới 1.1.2 Tổng quan xói lở bờ biển Thế giới 1.2 Tổng quan nghiên cứu tượng xói lở bồi tụ Việt Nam CHƯƠNG ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 11 2.1 Vị trí địa lý, đặc điểm kinh tế xã hội 11 2.1.1 Vị trí địa lý 11 2.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 12 2.2 Đặc điểm khí hậu 12 2.2.1 Nhiệt độ 13 2.2.2 Độ ẩm bốc 13 2.2.3 Lượng mưa 13 2.2.4 Gió 14 2.2.5 Sương mù tầm nhìn 17 2.3 Đặc điểm thủy văn hải văn 17 2.3.1 Đặc điểm thủy văn vùng ven biển cửa sơng Hải Phịng 17 2.3.2 Đặc điểm hải văn 18 2.4 Các thành tạo địa chất khu vực 23 2.4.1 Đặc điểm đá gốc trước Đệ Tứ 23 2.4.2 Trầm tích Đệ Tứ 23 2.5 Tân kiến tạo kiến tạo đại 26 2.6 Địa hình – địa mạo 27 2.7 Đặc điểm trầm tích đại tầng mặt vùng ven biển cửa sông (VBCS) Lạch Huyện 30 2.7.1 Đặc điểm trầm tích đại tầng mặt vùng VBCS Lạch Huyện tháng 6/2008 (mùa hè) 30 2.7.2 Đặc điểm trầm tích đại tầng mặt vùng ven biển cửa sông Lạch Huyện tháng 11/2008 (mùa đông) 32 2.7.3 Đặc điểm trầm tích đại tầng mặt vùng ven biển cửa sông Lạch Huyện tháng 5/2009 35 2.8 Địa tầng tính chất lý lớp đất đá khu vực cảng Lạch Huyện 37 2.8.1 Khu vực tuyến luồng 37 2.8.2 Khu vực cảng 37 CHƯƠNG HIỆN TRẠNG XÓI LỞ, BỒI TỤ KHU VỰC CẢNG LẠCH HUYỆN, NGUYÊN NHÂN VÀ YẾU TỐ TÁC ĐỘNG 42 3.1 Hiện trạng xói lở - bồi tụ khu vực Lạch Huyện 44 3.1.1 Phương pháp viễn thám hệ thông tin địa lý 45 3.1.2 Phương pháp quan trắc thí nghiệm trường 48 3.1.3 Diễn biến hình thái lịng dẫn luồng tàu Lạch Huyện từ 2004 đến 2009 56 3.2 Phân tích nguyên nhân, yếu tố tác động đến trình bồi tụ - xói lở 60 3.2.1 Nguyên nhân phát sinh 60 3.2.2 Các yếu tố tác động 64 CHƯƠNG PHÂN TÍCH XU THẾ XĨI LỞ, BỒI TỤ KHU CẢNG LẠCH HUYỆN VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG 74 4.1 Giới thiệu modul Mike21 Couple Fm- Mike 21/3 integrated 75 4.1.1 Modul dòng chảy Mike21 Fm 76 4.1.2 Module phổ sóng Mike 21 SW 78 4.2 Áp dụng tính tốn thủy lực cho khu vực Lạch Huyện - Hải Phòng 80 4.2.1 Số liệu đầu vào 80 4.2.2 Mô trạng khu vực nghiên cứu 88 4.2.3 Mơ khu vực nghiên cứu có cơng trình 94 4.2.4 Tính tốn vận chuyển bùn cát 104 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Đơn vị Ký hiệu Giải thích 0mHĐ Khơng mét hải đồ a Hệ số Acsimet B Bắc BTB Bắc Tây Bắc BTC Bãi triều cao C Vận tốc truyền sóng m/s Cg Vận tốc nhóm sóng m/s C(x,y) Hệ số Chezy m1/2/s CERC Trung tâm nghiên cứu cơng trình bờ biển qn đội Mỹ CT Cấu trúc Đ Đông ĐB Đông Bắc ĐCCT Địa chất cơng trình ĐCTV Địa chất thủy văn ĐĐB Đơng Đông Bắc ĐĐN Đông Đông Nam ĐKT Địa kỹ thuật ĐN Đông Nam ĐVL Địa vật lý εb Hệ số tiêu tán lượng sóng sóng bạc đầu sóng vỡ f(V) Hệ số nhám gió g Gia tốc trọng trường m/s2 h(x,y,t) Chiều sâu nước m Hs Chiều cao sóng ý nghĩa m  Thơng số tính tới nhiễu xạ sóng k Số sóng MC Mặt cắt MTĐC Mơi trường địa chất Md Đường kính hạt trung bình N Nam NĐN Nam Đơng Nam NDVI Chỉ số thực vật nnk Những người khác NTN Nam Tây Nam Nxb Nhà xuất RNM Rừng ngập mặn p(x,y,t) Lưu lượng đơn vị dòng theo hướng X m3/s/m Pa (x,y,t) Áp suất khí kG/m2/s q(x,y,t) Lưu lượng đơn vị dòng theo hướng Y m3/s/m Σ Tổng số S Hàm mật độ lượng sóng S0 Hệ số chọn lọc SK Hệ số đối xứng t Thời gian T Tây TB Tây Bắc TN Tây Nam TTB Tây Tây Bắc TTN Tây Tây Nam u Lưu tốc trung bình chiều sâu theo hướng X Ukd Vận tốc khởi động hạt bùn cát v Lưu tốc trung bình chiều sâu theo hướng Y m3/s V,Vx, Vy Tốc độ gió m/s mm s m3/s V,Vx, Vy Tốc độ gió thành phần theo hướng x m/s V,Vx, Vy Tốc độ gió thành phần theo hướng y m/s VBCS Ven biển cửa sông Viện KHVN Viện Khoa học Việt Nam x Tọa độ không gian Xo,i Giá trị thực đo Xs,i Giá trị tính tốn mơ Xo Giá trị thực đo trung bình y Tọa độ khơng gian m ζ (x,y,t) Cao độ mặt nước m Ω (p,q) Thông số Coriolis phụ thuộc vào vĩ độ s-1 ρw Khối lượng riêng nước kg/m3 τxx, τxy, τyy Các thành phần ứng suất tiếp hiệu dụng N/m2  Hướng sóng truyền  Tần số góc m rad/s DANH MỤC CÁC BẢNG BẢNG NỘI DUNG TRANG 1.1 Chiều dài bờ biển bị xói lở số nước châu Âu 2.1 Các yếu tố khí tượng trung bình hàng tháng 13 nhiều năm khu vực thành phố Hải Phịng 2.2 Tần suất xuất gió nhiều năm trạm Hịn Dấu 14 mùa đơng (%) 2.3 Tần suất xuất gió nhiều năm trạm Hịn Dấu 14 mùa hè (%) 2.4 Đặc trưng tốc độ gió khu vực nghiên cứu 15 2.5 Tần suất xuất gió nhiều năm trạm Hòn Dấu (%) 16 2.6 Mực nước ứng với tần suất lý luận Hòn Dấu 19 2.7 Mực nước ứng với tần suất lũy tích Hịn Dấu 19 2.8 Độ cao chu kỳ sóng lớn (1950 – 2004) 20 trạm Hòn Dấu 2.9 Độ cao tần xuất xuất sóng khu vực 22 nghiên cứu 2005-2006 2.10 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 38 2.11 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 38 2.12 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 39 2.13 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 39 2.14 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 40 2.15 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 40 2.16 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 41 2.17 Bảng tổng hợp tiêu lý lớp 41 3.1 Kết thống kê biến động theo số lượng 48 điểm ảnh từ năm 1989-2008 3.2 Kết thống kê biến động theo số lượng 48 điểm ảnh từ năm 2001-2008 3.3 Trọng lượng mẫu thu bẫy lắng đọng 50 trầm tích Lạch Huyện năm 2008 3.4 Tốc độ lắng đọng trầm tích q trình ngưng keo 51 kết khu vực Lạch Huyện điểm đặt bẫy 3.5 So sánh tốc độ lắng đọng trầm tích q trình 53 ngưng keo - kết bơng bãi triều cao khu vực Lạch Huyện giai đoạn 1996 – 2008 3.6 Tốc độ bồi (+), xói (-) trung bình dịch chuyển 57 sang phải (P), sang (T) trục lòng dẫn từ 2004 đến 2009 luồng tàu Lạch Huyện 3.7 Tính tốn độ cao sóng theo tiêu chuẩn Krauss 61 3.8 Tính tốn vận tốc khởi động hạt trầm tích 67 4.1 Tần suất xuất gió nhiều năm trạm Hịn Dáu (%) 83 4.2 Đặc trưng tốc độ gió trạm Hịn Dáu (m/s) 84 4.3 Các giá trị trích mực nước điểm nghiên cứu 103 4.4 Các giá trị lưu tốc điểm trích rút (m/s) 103 4.5 Các giá trị chiều cao sóng điểm trích rút 104 4.6 Số liệu trích rút độ đục (kg/m3) 107 Hình 2.39 Hình trục hố khoan KL15 tuyến luồng Hình 2.41: Sơ đồ địa mạo khu vực bờ biển Cát Hải PHỤ LỤC CHƯƠNG (PLC3) Hình 3.1 Ảnh vệ tinh ALOS chụp Hình 3.2 Ảnh vệ tinh SPOT chụp ngày 1-3-2008 khu vực nghiên cứu tháng 11 năm 2004 khu vực nghiên cứu Hình 3.3 Ảnh vệ tinh LANDSAT chụp Hình 3.4 Ảnh vệ tinh LANDSAT chụp ngày 29-9-2001 khu vực nghiên cứu ngày 23-11-1989 khu vực nghiên cứu Hình 3.5 Sơ đồ tóm tắt qui trình xử lý thơng tin ảnh đồ Hình 3.6 Ảnh vệ ALOS hệ tọa độ Hình 3.7 Ảnh vệ ALOS hệ tọa độ chuẩn Quốc tế WGS8 chuẩn Quốc gia VN2000 Hình 3.8 Ảnh Landsat năm 1989 (bên trái) hiệu chỉnh cắt theo ảnh ALOS 2008 (bên phải) Hình 3.9 Ảnh Landsat năm 1989 hiệu chỉnh (bên trái) hệ tọa độ ảnh ALOS 2008 (bên phải) Hình 3.10 Ảnh vệ tinh Landsat năm 2001 Hình 3.11 Ảnh vệ tinh SPOT năm 2004 Hình 3.12 Ảnh số thực vật NDVI Hình 3.13 Ảnh số thực vật NDVI năm năm 1989 2001 Hình 3.14 Ảnh số thực vật NDVI năm 2008 Bảng giải ảnh phân loại đường bờ khu vực nghiên cứu Hệ thống thủy văn Đất khơng có thực vật Đất có thực vật Hình 3.15 Ảnh ALOS (bên trái) ảnh kết phân loại (bên phải) Hình 3.16 Ảnh ALOS (bên trái) - Cửa Cấm ảnh kết (bên phải) Hình 3.17 Ảnh ALOS (bên trái) - Lạch Huyện ảnh kết (bên phải) Hình 3.18 Ảnh Landsat năm 2001 (bên trái) ảnh kết (bên phải) Hình 3.19 Ảnh Landsat năm 2001 (bên trái) - Lạch Tray ảnh kết (bên phải) Hình 3.20 Ảnh Landsat năm 1989 (bên trái) ảnh kết (bên phải) Hình 3.21 Ảnh Landsat năm 1989 (bên trái) - Bạch Đằng ảnh kết (bên phi) Bảng TH1 Bảng tổng hợp tiêu lý mẫu đất Tuyến Bến - Cảng cửa ngõ Lạch Huyện, Hải Phòng độ sâu(m) độ ẩm 0.005 - 0.01 mẫu giới hạn ATTERBERG Giới hạn chảy WT(%) K.l thĨ tÝch khèi g (g/cm3) l-ỵng tn tû lƯ kẽ hở độ kẽ GóC NGHỉ THIÊN TN cắt TRựC NHIÊN tiếp độ bÃo hoà thiên thí nghiệm nén cố kÕt TN NÐn Lùc dÝnh kÕt C Gãc m.s¸t (kG/cm2 ) j(0) H.sè nÐn a1-2 L-ỵng tỉn thÊt ¸p lùc tiỊn cè kÕt nung (kG/cm2) (%) (d-íi ¸p lực P=1.0 - 2.0kG/cm ) Tên, trạng thái đặc điểm đất 34o46' 28o21' Cát mịn, màu nâu xám 7.0 37.9 47.2 7.9 2.66 1.420 0.680 34o38' 28o43' Cát mịn, màu nâu xám 2.5 27.8 11.1 50.8 10.3 2.66 1.425 0.685 34o28' 28o27' Cát mịn, màu nâu x¸m 4.0 4.5 29.1 12.4 51.5 7.0 2.66 1.405 0.675 34o43' 28o46' Cát mịn, màu nâu xám d1 2.0 2.5 18.9 37.9 31.8 11.4 2.66 1.143 0.546 35o27' 29o22' C¸t vừa, màu xám vàng kb10 d2 3.5 4.0 20.2 40.7 33.8 5.3 2.66 1.125 0.525 35o43' 29o11' Cát vừa, màu xám vàng " kb11 d1 2.0 2.5 11.7 18.8 47.5 22.0 2.66 1.385 0.665 34o36' 28o23' Cát mn, màu xám " kb11 d2 4.0 4.5 12.3 19.7 48.3 19.7 2.66 1.397 0.671 34o45' 28o56' Cát mn, màu xám " kb12 d1 2.0 2.5 7.1 82.6 10.3 2.66 1.385 0.665 34o36' 28o23' Cát mịn, màu xám vàng 10 " kb12 d2 4.0 4.5 8.0 84.5 7.5 2.66 1.397 0.671 34o45' 28o56' Cát mịn, màu xám vàng 21.9 54.8 10.6 2.66 1.349 0.646   1.0 1.5 " kb6 d1 2.0 2.5 " kb8 d1 2.0 " kb8 d2 " kb10 " Giá trị trung b×nh líp 12.7