Tóm tắt luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.

Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN NGỌC THẾ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG DO SÓNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Biển Mã số : 58 02 03 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2021 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Trần Thanh Tùng Người hướng dẫn khoa học 2: GS TS Nguyễn Trung Việt Phản biện 1: GS.TS Trần Đình Hòa Phản biện 2: PGS.TS Lê Xuân Roanh Phản biện 3: TS Mai Hồng Quân Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án trường Đại học Thủy lợi vào lúc … … ngày … tháng … năm … Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Bãi biển Cửa Đại, Hội An bãi biển đẹp đứng hàng đầu châu Á đóng vai trị quan trọng trình phát triển ngành du lịch tỉnh Quảng Nam nói riêng, nước nói chung Bên cạnh ưu thiên nhiên ban tặng, hàng năm vào mùa gió Đơng Bắc tồn vùng ven bờ phía Bắc biển Cửa Đại phải hứng chịu nhiều thiên tai như: bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa, triều cường, nước dâng gây hệ xói lở bờ biển, để lại hậu lâu dài kinh tế - xã hội môi trường sinh thái Trong năm qua, có nhiều nghiên cứu chế độ thủy động lực học, xói lở, bồi tụ khu vực Tuy nhiên, thiếu nghiên cứu chuyên sâu ảnh hưởng yếu tố động lực vùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển điều kiện thời tiết cực đoan có bão, gió mùa Đơng Bắc gây sóng lớn, đặc biệt yếu tố nước dâng sóng ảnh hưởng tới biến động bãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày lấn sâu vào phía đất liền Vì vậy, nghiên cứu đề tài Luận án cần thiết nhằm đóng góp phần vào trình nghiên cứu, giải yêu cầu thực tiễn cơng tác phịng chống thiên tai, xây dựng cơng trình bảo vệ bờ biển quản lý, quy hoạch nhằm ổn định bờ bãi biển Cửa Đại, Hội An để phục vụ phát triển kinh tế - xã hội Mục tiêu nghiên cứu (1) Tính tốn NDDS từ số liệu thực đo trường công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu mơ hình tốn để làm rõ số quy luật biến động bãi biển ảnh hưởng NDDS đến biến động bãi biển Cửa Đại (2) Đề xuất giải pháp bảo vệ hiệu bãi biển Cửa Đại ổn định vùng ven biển, phục vụ phát triển bền vững kinh tế du lịch biển khu vực nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu luận án Nước dâng sóng, biến động bãi biển tác động nước dâng sóng 3.2 Phạm vi nghiên cứu luận án Bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An dài 7,6 km từ giáp cửa sông Cửa Đại lên đến hết bãi tắm An Bàng Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận: Quan trắc, thu thập số liệu sóng, mực nước biến động bãi biển bão khu vực nghiên cứu ứng dụng mơ hình số trị để phục vụ vấn đề nghiên cứu luận án đặt 4.2 Phương pháp nghiên cứu: Để giải mục tiêu nhiệm vụ nêu trên, luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp nghiên cứu tổng quan; Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm quan trắc trường (quan trắc biến động mặt cắt ngang bãi biển, quan trắc mực nước, quan trắc dao động mực nước công nghệ camera kết hợp cọc tiêu….); Phương pháp sử dụng mơ hình tốn; Phương pháp nghiên cứu ứng dụng Ý nghĩa khoa học thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học Luận án nghiên cứu thiết lập kỹ thuật quan trắc dao động mực nước công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu phương pháp phân tích nước dâng sóng từ số liệu quan trắc, kết nghiên cứu sở tin cậy để hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình tốn mơ nước dâng sóng biến động bãi biển Luận án làm rõ số quy luật, phạm vi biến động ảnh hưởng nước dâng sóng đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Các kết nghiên cứu luận án cung cấp giải pháp cơng trình hợp lý nhằm phịng chống xói lở bờ bãi biển khu vực nghiên cứu tài liệu tham khảo hữu ích áp dụng vào việc tu, nâng cấp cơng trình bảo vệ trực tiếp bờ Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, nội dung luận án gồm chương sau: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu nước dâng sóng cơng trình bảo vệ bờ biển Chương 2: Cơ sở khoa học xác định nước dâng sóng biến động bãi biển Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An Chương 4: Đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC DÂNG DO SĨNG VÀ CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN 1.1 Khái quát chung nước dâng sóng ảnh hưởng nước dâng sóng 1.1.1 Các thuật ngữ liên quan đến nước dâng sóng Nước dâng bão tượng mực nước biển dâng cao mức bình thường tác động tổng hợp nhiều yếu tố khí tượng có bão Nước dâng sóng tăng lên mực nước trung bình truyền lượng sóng lên cột nước q trình truyền sóng đặc biệt q trình sóng đổ Các nghiên cứu lý thuyết mơ hình số trị cho thấy, nước dâng sóng có độ lớn đáng kể vùng nước nông ven bờ 1.1.2 Phạm vi ảnh hưởng tác động nước dâng sóng tới bãi biển Phạm vi ảnh hưởng nước dâng sóng tới bãi biển thường khu vực nước nông ven bờ; Khu vực chịu tác động mạnh thuộc vùng sóng tràn Nước dâng sóng tác động tới bãi biển chủ yếu khu vực bãi cao đụn cát ven bờ, gây xói lở nghiêm trọng thềm bãi, làm phần mặt đụn cát bị sụp đổ tạo vết nứt sâu chân đụn cát dẫn đến sụp đổ phần đất cát phía đụn cát Ngồi nước dâng sóng cịn gây tượng dịng Rip, nguyên nhân vụ đuối nước người dân du khách tắm biển, nghỉ dưỡng 1.2 Tổng quan nghiên cứu nước dâng sóng giới Trên giới, nước dâng sóng nhà khoa học quan tâm nghiên cứu từ năm 1960 sau lý thuyết ban đầu nghiên cứu Longuet-Higgins (1962) LonguetHiggins Stewart (1963, 1964) Tiếp theo có nhiều nghiên cứu nước dâng sóng theo hướng thực nghiệm trường, kết nghiên cứu đưa số cơng thức gần tính tốn nước dâng sóng (Hanslow D J, 1992; Happer B.A, 2001); Phương pháp khác để nghiên cứu nước dâng sóng sử dụng kết hợp nhiều mơ hình Các nghiên cứu nước dâng sóng giới, giải số vấn đề khoa học, phát triển nhiều mơ hình tính tốn áp dụng thực tiễn, giúp hiểu rõ đặc điểm biến động mực nước bão cho dải ven biển 1.3 Tổng quan nghiên cứu Việt Nam nước dâng bão, nước dâng sóng cơng trình bảo vệ bờ biển 1.3.1 Các nghiên cứu nước dâng, nước dâng sóng Tại Việt Nam nghiên cứu nước dâng bão nghiên cứu từ năm 1970, nghiên cứu nước dâng sóng quan tâm nghiên cứu năm gần qua luận án tiến sĩ, nghiên cứu tác giả sử dụng mô hình số trị để nghiên cứu nước dâng sóng Kết nghiên cứu cho thấy vai trị, ảnh hưởng nước dâng sóng đến ngập lụt khu vực nghiên cứu có đóng góp quan trọng mực nước cực trị bão Tuy nhiên, nghiên cứu nước dâng sóng theo hướng thực nghiệm cịn hạn chế chưa có nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nước dâng sóng đến biến động bãi biển, đặc biệt khu vực bãi cao, chân đụn cát 1.3.2 Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ biển áp dụng Việt Nam Để giảm thiểu tác động sóng yếu tố động lực đến vùng ven bờ, Việt Nam nghiên cứu áp dụng giải pháp công trình chủ yếu, gồm: tường chắn sóng, kè chắn sóng, đê chắn sóng xa bờ, kè mỏ hàn Các giải pháp cơng trình ứng dụng bước đầu mang lại số hiệu định trình vận hành, số nơi cơng trình bộc lộ nhiều nhược điểm, không phát huy tác dụng chỉnh trị bảo vệ bờ biển; có tác động bất lợi với môi trường xung quanh, nhiều công trình hoạt động bị hư hỏng, đổ vỡ 1.4 Các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại, Hội An Trong năm qua, khu vực biển Cửa Đại, Hội An có nhiều nghiên cứu trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cát tình trạng xói lở/bồi tụ bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An Tuy nhiên, thiếu nghiên cứu chuyên sâu ảnh hưởng yếu tố động lực vùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển điều kiện thời tiết cực đoan có bão, gió mùa Đơng Bắc gây sóng lớn, đặc biệt yếu tố nước dâng sóng ảnh hưởng tới biến động bãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày lấn sâu vào phía đất liền Mặt khác số giải pháp công trình bảo vệ bờ đề xuất áp dụng cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An chưa đủ sở khoa học thuyết phục 1.5 Đặt vấn đề nghiên cứu luận án Từ vấn đề trên, luận án đưa định hướng nghiên cứu: phân tích để đưa số quy luật biến động bãi biển tác động yếu tố động lực ven bờ từ số liệu đo đạc đồng qua thời kỳ mùa gió Tây Nam, mùa gió Đơng Bắc; Tính tốn nước dâng sóng từ số liệu đo đạc dao động mực nước điều kiện sóng lớn cơng nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu mô hình tốn để làm rõ ảnh hưởng nước dâng sóng bão tới biến động bãi biển khu vực nghiên cứu; Đề xuất lựa chọn giải pháp cơng trình hợp lý nhằm bão vệ bãi biển, phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững khu vực nghiên cứu 1.6 Kết luận Chương Qua nội dung tổng quan nghiên cứu nước dâng sóng nước giới, tác giả khái quát thành tựu đạt tồn nghiên cứu trước, nhận dạng đầy đủ ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển Từ vấn đề thiếu nghiên cứu chuyên sâu ảnh hưởng yếu tố động lực, đặc biệt yếu tố nước dâng sóng tới biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An, tác giả đưa định hướng nghiên cứu phân tích, làm rõ ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển từ có đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ ổn định bờ biển khu vực nghiên cứu CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH NƯỚC DÂNG DO SÓNG VÀ BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN 2.1 Lựa chọn phương pháp xác định nước dâng sóng luận án Luận án sử dụng kết hợp 02 phương pháp: phương pháp phân tích nước dâng sóng từ số liệu đo đạc trường, phương pháp mô nước dâng sóng mơ hình tốn Các phương pháp sử dụng nghiên cứu luận án có có liên kết, bổ trợ cho để đạt mục tiêu nghiên cứu đưa Hình 2.1 Sơ đồ mô tả liên kết, bổ trợ phương pháp nghiên cứu luận án 2.2 Các số liệu phục vụ nghiên cứu Luận án sử dụng số liệu địa hình; Thủy, hải văn; Bùn cát đáy dự án “Nghiên cứu q trình xói lở/bồi lắng bờ biển Hội An đề xuất giải pháp để bảo vệ bờ biển cách bền vững” đo đạc vào tháng 10/2016, tháng 3/2017 Ngoài số liệu tác giả thực đo đạc bổ sung số liệu mực nước, dao động mực nước vùng sóng vỡ bão mặt cắt ngang địa hình bãi biển qua thời kỳ cac mùa gió Tây Nam, mùa gió Đơng Bắc năm 2016 2.3 Phương pháp phân tích nước dâng sóng từ số liệu đo đạc 2.3.1 Cơ sở khoa học phân tích nước dâng sóng từ hình ảnh camera 2.3.1.1 Cơ sở định dạng màu điểm ảnh: dựa vào thông số cường độ màu (màu đỏ, xanh dương xanh lá) tồn điểm ảnh để định dạng màu điểm ảnh 2.3.1.2 Cơ sở phân biệt ranh giới cọc tiêu: dựa vào sở định dạng màu điểm ảnh để xác định vị trí điểm ảnh ranh giới phần cọc tiêu (cường độ mầu dải cường độ thấp) mặt nước (cường độ mầu nằm dải cường độ cao) Trong thiết kế, chế tạo cọc tiêu chọn màu sơn cọc tiêu (màu đen) để tạo nên khác biệt lớn dễ nhận biết chương trình xử lý phân tích 2.3.1.3 Cơ sở lý thuyết phân tích tham số sóng theo đường mực nước trung bình: đường mực nước trung bình lấy giá trị trung bình tồn chuỗi liệu obs đo đạc Sau có chuỗi giá trị tham số sóng, xếp theo thứ tự giảm dần ta có đại lượng thống kế sóng 2.3.1.4 Thiết lập, bố trí camera hệ thống cọc tiêu trường Thiết lập, bố trí camera hệ thống cọc tiêu bãi biển thuộc khách sạn Agribank (hình 2.22) Vị trí camera bố trí khu vực cao lệch sang bên so với vị trí bố trí hệ thống cọc tiêu Hệ thống cọc tiêu thiết lập mặt cắt ngang bãi biển, hướng tuyến cọc tiêu vuông góc với hướng sóng, vị trí cọc cao bố trí mép bãi cao, cọc phía ngồi khơi bố trí phạm vi vùng sóng vỡ (hình 2.23) Hình 2.22 Thiết lập, bố trí camera hệ thống cọc tiêu Hình 2.23 Bố trí hệ thống cọc tiêu mặt cắt ngang địa hình bãi tắm khách sạn Agribank 2.3.1.5 Hiệu chỉnh sai số biến dạng khung hình sai số độ dài cọc tiêu a Kết hiệu chỉnh sai số biến dạng khung hình: Trên cọc tiêu, đo đánh dấu khoảng cách quy ước (20 cm) vị trí phía (T), (G) cuối (C) cọc tiêu (hình 2.25) Từ hình ảnh camera thu nhận, tiến hành phân tích đánh giá biến dạng khung ảnh (hình 2.26) Bảng 3.5 Bảng thống kê tham số sóng vùng nước sâu theo tần suất ứng với trường hợp tính tốn TT Trường hợp tính tốn TH1 TH2 TH3 TH4 Chu kỳ lặp [năm] 10 20 50 100 Tần suất (%) 10 Hsig [m] 11,79 12,39 13,19 13,79 Tham số T [s] Hướng sóng (độ) 13,30 45,0 13,60 45,0 14,20 45,0 14,60 45,0 3.3.1.2 Vị trí mặt cắt ngang tính tốn Bảng 3.6 Vị trí, tọa độ, độ sâu nước điểm tính tốn biên TT Hình 3.13 Vị trí điểm tính tốn vùng ven bờ biển phía bắc Cửa Đại, Hội An Tên điểm biên MC tính toán CD01 CD02 CD03 CD04 Tọa độ X Tọa độ Y Độ sâu nước (m) 221643 219986 218793 217128 1760720 1761870 1762716 1763875 -19,53 -19,21 -18,57 -18,57 3.3.2 Kết mơ nước dâng sóng bão ven biển Cửa Đại, Hội An 3.3.2.1 Kết tính tốn lan truyền sóng từ nước sâu vào vùng ven bờ Sử dụng mơ hình SWAN hiệu chỉnh, kiểm định chương để tính tốn lan truyền sóng từ nước sâu vào vùng ven bờ Bảng 3.7 Giá trị tham số sóng điểm tính tốn biên Tên điểm biên MC tính tốn CD01 CD02 CD03 CD04 Tham số Hsig [m] T [s] Hsig [m] T [s] Hsig [m] T [s] Hsig [m] T [s] TH1 Trường hợp tính tốn TH2 TH3 TH4 (P=10%) (P=5%) (P=2%) (P=1%) 5,89 13,75 6,09 13,75 6,58 13,75 6,70 13,75 5,97 13,75 6,15 13,75 6,61 13,75 6,73 13,75 6,03 13,75 6,21 13,75 6,64 13,75 6,76 13,75 6,05 13,75 6,24 13,75 6,67 13,75 6,79 13,75 3.3.2.2 Kết mơ phỏng, trích xuất phân bố độ cao sóng trường hợp tính tốn Sử dụng mơ hình XBEACH chương để mơ phân bố độ cao sóng (xem hình 3.16), tiến hành trích xuất độ cao sóng theo mặt cắt ngang (hình 3.17) X X a) TH (P=10%) b) TH (P=5%) (3) (3) (2) (2) (1) (1) c) TH (P=2%) d) TH (P=1%) Hình 3.16 Mơ phân bố độ cao sóng trường hợp tính tốn 79m a) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD01 b) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD02 120m 141m c) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD03 160m d) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD04 Hình 3.17 Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt ngang trường hợp tính tốn Kết phân tích cho thấy, phân bố độ cao sóng biển Cửa Đại, Hội An có khác biệt rõ rệt dọc theo vùng ven bờ chia thành khu vực khác biệt là: khu vực trước cửa sông Cửa Đại (khu vực 1), khu vực từ mũi bờ biển phía Bắc giáp cửa sơng Cửa Đại đến bãi KS Agribank (khu vực 2), khu vực từ biển từ bãi tắm KS Agribank đến bãi An Bàng (khu vực 3) 3.3.2.4 Kết mô phỏng, trích xuất độ cao nước dâng sóng trường hợp tính tốn Sử dụng mơ hình XBEACH chương để mô phân bố độ cao nước dâng sóng (hình 3.18), tiến hành trích xuất độ cao nước dâng sóng theo mặt cắt ngang (hình 3.19) a) Trường hợp (P=10%) b) Trường hợp (P=5%) c) Trường hợp (P=2%) d) Trường hợp (P=1%) Hình 3.18 Phân bố độ cao nước dâng sóng theo trường hợp tính tốn 28m ) Phân bố độ cao nước dâng sóng trường hợp theo mặt cắt CD01 a 55m c) Phân bố độ cao nước dâng sóng trường hợp theo mặt cắt CD03 b) Phân bố độ cao nước dâng sóng trường hợp theo mặt cắt CD02 42m 78m 90m d) Phân bố độ cao nước dâng sóng trường hợp theo mặt cắt CD04 Hình 3.19 Phân bố nước dâng sóng theo mặt cắt ngang trường hợp tính tốn Phân bố độ lớn nước dâng sóng dọc theo vùng ven bờ khu vực biển Cửa Đại có khác biệt rõ rệt vị trí mặt cắt, khu vực có khác biệt rõ khu vực ven bờ từ phía Bắc cửa sơng Cửa Đại đến bãi tắm Cửa Đại (mặt cắt CD02), khu vực ven bờ từ bãi tắm Cửa Đại (mặt cắt CD02) lên phía bắc (mặt cắt CD04) phân bố độ lớn nước dâng sóng vùng ven bờ có khác biệt khơng nhiều Tại khu vực sát bờ độ lớn nước dâng sóng có giá trị khác theo vị trí có xu giảm dần từ phía Bắc xuống phía Nam, giá trị nước dâng sóng sát bờ lớn CD04, nhỏ CD01 3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi khu vực biển Cửa Đại, Hội An 3.3.3.1 Các kịch bản: luận án đưa 03 kịch bản, gồm: Kịch (KB1): biến động bãi biển bão vào thời kỳ triều trung bình có xét đến ảnh hưởng nước dâng sóng; Kịch (KB2): biến động bãi biển bão vào thời kỳ mực cao có xét đến ảnh hưởng nước dâng sóng; Kịch (KB3): biến động bãi biển bão vào thời kỳ mực triều trung bình khơng xét đến ảnh hưởng nước dâng sóng Để phân tích, đánh giá ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển khu vực nghiên cứu, luận án so sánh kết mô biển đổi mặt cắt ngang địa hình kịch bản: KB1&KB2; KB1&KB3 3.3.3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển khu vực nghiên cứu Khi tiến hành chập mặt cắt ngang kịch bản: KB1 & KB2, KB1 & KB3 theo trường hợp tính tốn ta thu tranh biến đổi địa hình bãi biển khu vực nghiên cứu (xem hình đại diện đây, hình 3.24, 3.26, 3.28, 3.30) X Hình 3.24 So sánh biến động bãi biển mặt cắt tính tốn CD02 theo KB1 &KB2 Hình 3.26 So sánh biến động bãi biển mặt cắt tính tốn CD04 theo KB1&KB2 Kè bờ Đê mềm phá sóng Hình 3.28 So sánh biến động bãi biển mặt cắt tính tốn CD02 theo KB1&KB3 Hình 3.30 So sánh biến động bãi biển mặt cắt tính tốn CD04 theo KB1&KB3 3.3.4 Phân tích ảnh hưởng nước dâng sóng đến biến động bãi biển Trong phân tích ảnh hưởng nước dâng sóng đến biến động bãi biển, luận án đưa quy ước chung ký hiệu đại diện phạm vi, mức độ biến động địa hình mặt cắt ngang MN2 MN1 MN1 MN3 bãi biển kịch lựa chọn để so sánh trình bày mục 3.3.3 Hình 3.31 Ký hiệu phạm vi, mức độ biến động địa hình MCN bãi KB1& KB2 Hình 3.32 Ký hiệu phạm vi, mức độ biến động địa hình MCN bãi KB1 & KB3 Giải thích ký hiệu hình 3.31 hình 3.32 C1 chiều rộng xói lở thềm bãi cao KB1, C2 chiều rộng xói lở thềm bãi cao KB2; C3 chiều rộng xói lở bãi KB3; b1 chiều rộng xói lở bờ xác định từ mép bờ ban đầu đến mép bờ theo KB1, b2 chiều rộng xói lở bờ xác định từ mép bờ ban đầu đến mép bờ theo KB2; b3 chiều rộng xói lở bờ xác định từ mép bờ ban đầu đến mép bờ theo KB3; L phạm vi khu vực biến động mạnh theo KB1 & KB2; L2 phạm vi biến động mạnh theo KB1 & KB3; MN1 mực nước bao gồm mực nước triều trung bình nước dâng sóng, MN2 mực nước bao gồm mực nước triều cao nước dâng sóng; MN3 mực nước triều trung bình 3.3.4.1 Phân tích ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển theo KB1&KB2 Từ kết mô biến động mặt cắt ngang bãi biển theo kịch (ở mục 3.3.3.2), tiến hành phân tích thống kê giá trị phạm vi, mức độ biến động bờ bãi biển, kết thống kê giá trị trình bày bảng 3.9 Qua kết bảng 3.9 cho thấy, biến động bờ bãi biển ảnh hưởng nước dâng sóng nghiêm trọng bão đổ vào thời kỳ triều cao trung bình, nghiêm trọng bão đổ vào thời kỳ triều cao, xói lở bờ bãi vào thời kỳ triều cao (KB2) lớn lần bão đổ vào thời kỳ triều trung bình (KB1) Phạm vi, mức độ biến động bãi biển có khác biệt lớn trường hợp vị trí tính tốn dọc bờ biển Khu vực bãi biển có cơng trình bảo vệ bờ (mặt cắt CD01, CD02) tình trạng vùng bờ ổn định xói lở thềm bãi phía trước xói sâu chân cơng trình xảy nghiêm trọng Khu vực bãi biển tự nhiên (mặt cắt CD03 đến mặt cắt CD04) bờ bãi biển bị xói lở nghiêm trọng Bảng 3.9 Bảng thống kê giá trị biến động cao trình, kích thước, phạm vi xói lở bãi biển KB1 & KB2 Tên MC TH tính tốn CD01 4 4 CD02 CD03 CD04 Cao trình xói lở bãi phía ngồi phía KB Phía Phía Phía Phía ngồi trong KB1 KB1 KB2 KB2 -0,70 -1,79 -0,70 -1,83 -0,70 -1,81 -0,70 -1,90 -0,70 -1,83 -0,70 -1,90 -0,70 -1,83 -0,70 -1,92 -0,93 -1,23 -0,94 -1,34 -0,95 -1,25 -0,97 -1,32 -0,98 -1,28 -0,96 -1,41 -0,98 -1,28 -0,96 -1,47 0,20 0,40 0,60 1,30 0,22 0,43 0,70 1,42 0,23 0,45 0,88 1,75 0,23 0,45 0,92 2,05 0,10 0,40 0,47 1,34 0,10 0,40 0,68 1,47 0,11 0,43 0,80 1,80 0,11 0,74 0,83 2,04 Chiều rộng xói lở bờ Chiều rộng xói lở bãi b1 (m) b2 (m) C1 (m) C2 (m) -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -6,80 -7,30 -8,10 -8,50 -9,80 -10,7 -11,5 -12,3 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -15,2 -24,2 -29,7 -34,8 -20,2 -24,8 -34,2 -35,5 0 0 0 0 -4,8 -5,2 -6,4 -8,8 -2,8 -4,8 -5,6 -7,2 0 0 0 0 -14,4 -19,5 -24,6 -32,7 -14,7 -17,8 -23,3 -25,2 L1 (m) 100 100 102 102 145 145 145 145 105 105 105 105 95,0 95,0 95,0 95,0 3.3.4.2 Phân tích ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển theo KB1&KB3 Từ kết mô biến động mặt cắt ngang bãi biển theo kịch (ở mục 3.3.3.2), tiến hành phân tích, thống kê giá trị phạm vi, mức độ biến động bờ bãi biển, kết thống kê giá trị trình bày bảng 3.10 Bảng 3.10 Bảng thống kê giá trị biến động cao trình, kích thước, phạm vi xói lở bãi biển KB1 & KB3 Tên MC TH tính tốn CD01 4 4 CD02 CD03 CD04 Cao trình xói lở bãi phía ngồi phía KB Phía Phía Phía Phía ngồi ngồi KB1 KB1 KB3 KB3 -0,70 -1,79 -0,70 -1,73 -0,70 -1,81 -0,70 -1,73 -0,70 -1,83 -0,70 -1,75 -0,70 -1,83 -0,70 -1,76 -0,93 -1,23 -1,03 -1,19 -0,95 -1,25 -1,04 -1,20 -0,98 -1,28 -1,07 -1,23 -0,98 -1,28 -1,09 -1,26 0,20 0,40 -0,24 -0,24 0,22 0,43 -0,30 -0,30 0,23 0,45 -0,30 -0,30 0,23 0,45 -0,30 -0,30 0,10 0,40 -0,75 -0,67 0,10 0,40 -0,76 -0,70 0,11 0,43 -0,85 -0,82 0,11 0,74 -0,89 -0,85 Chiều rộng xói lở bờ Chiều rộng xói lở bãi b1 (m) b3 (m) C1 (m) C3 (m) -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 6,80 7,30 8,10 8,50 9,80 10,70 11,50 12,30 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 -10,5 0,00 0,00 0,00 0,00 4,70 4,90 5,40 5,80 0 0 0 0 4,80 5,20 6,40 8,80 1,80 4,80 5,60 7,20 0 0 0 0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 L2 (m) 100 100 105 105 130 130 135 135 100 100 100 100 105 105 105 105 Qua kết bảng 3.10 cho thấy, khu vực bãi biển bố trí cơng trình bảo vệ bờ (mặt cắt CD01, CD02) ảnh hưởng nước dâng sóng chủ yếu gây xói/bồi thềm bãi phía trước làm xói sâu chân cơng trình (xói sâu chân kè vị trí mặt cắt CD01 đến cao trình (-1,83m), vị trí mặt cắt CD02 đến cao trình -1,23m) Đồi với bãi biền tự nhiên (mặt cắt CD03, CD04), khơng xét đến thành phần nước dâng sóng, phạm vi biến động bãi biển nằm phía bãi ngồi khơi, có xét đến thành nước dâng sóng phạm vi biến động bãi biển khu vực bãi mà ảnh hưởng đến khu vực bãi cao, chân đụn cát ven bờ, xói lở khu vực bãi cao chân đụn cát ven bờ làm đường bờ lấn sâu vào phía đất liền lớn gấp lần so với không xét đến yếu tố nước dâng sóng (KB3) Phạm vi biến động bãi biển nằm cách mép đường bờ khơi khoảng từ 95m đến 145m 3.4 Kết luận Chương Chương luận án làm sáng tỏ số quy luật biến động bãi biển khu vực nghiên cứu; Đã mô độ lớn nước dâng sóng, phân bố độ lớn nước dâng sóng dọc theo vùng ven bờ phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An; Đã làm rõ phạm vi, mức độ ảnh hưởng nước dâng sóng đến tình trạng xói lở bờ bãi khu vực bãi biển tự nhiên khu vực bãi biển bố trí cơng trình bảo vệ bờ Từ kết nghiên cứu chương 3, cần thiết phải có giải pháp cơng trình nhằm giảm thiểu tác động sóng đến vùng ven bờ để bảo vệ ổn định vùng bờ bảo vệ an tồn cho tài sản tính mạng người dân phía vùng bờ CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN 4.1 Giới thiệu chung Khu vực nghiên cứu thuộc bãi phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An có chiều dài 7,6 km từ giáp cửa sông Cửa Đại đến hết bãi tắm An Bàng Tình trạng xói lở bờ nghiêm trọng, xói lở xảy hầu hết 7,6 km đường bờ khu vưc nghiên cứu Hiện cơng trình bảo vệ bờ phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An xây dựng từ giáp cửa sông Cửa Đại đến hết bãi tắm khách sạn Palm Graden, đoạn bờ lại chưa có cơng trình bảo vệ bờ 4.2 Mục tiêu giải pháp cơng trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An Có hiệu giảm sóng tác động đến vùng bờ; ngăn chặn xói lở bãi biển trình xâm thực sâu vào vùng bờ; Ngăn cát tăng bề rộng cho bãi biển khu vực nghiên cứu; Cơng trình đảm bảo mỹ quan bờ biển phục vụ du lịch 4.3 Các nghiên cứu đề xuất phương án bố trí cơng trình bảo vệ bãi biển Theo kết nghiên cứu biến động bãi biển từ số liệu thực đo mơ hình tốn chương luận án; TCVN 9901:2014 Cơng trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển; Hiện trạng giải pháp cơng trình thiết kế, thi công khu vực nghiên cứu 4.4 Phương án bố trí cơng trình ngăn cát, giảm sóng 4.4.1 Phương án chung bố trí mặt cơng trình Bố trí hệ thống bao gồm 22 đê ngầm ngăn cát, giảm sóng bố trí song song với đường bờ; Bố trí 02 mỏ hàn vùng biển An Bàng; Bố trí 01 mỏ hàn phía giáp cửa sơng Cửa Đại 4.4.2 Các phương án bố trí cơng trình 4.4.2.1 Lựa chọn kích thước khoảng cách bố trí cơng trình Sơ lựa chọn kích thước: chiều dài đê ngầm Ld = 200 m, khoảng cách đê ngầm G = 120 m, bề rộng đỉnh B=5m, mái dốc m = 5, vị trí đê ngầm cách mép bờ khơi X=250m; 02 mỏ hàn bãi An Bàng dài 100m 50m, khoảng cách mỏ hàn 100m, mỏ hàn phía giáp cửa sơng Cửa Đại dài 270m 4.4.2.2 Các phương án bố trí cơng trình Trong luận án tập trung xem xét đề xuất phương án bố trí cơng trình có cao trình đỉnh khác nhau, cụ thể: Phương án Cao trình đỉnh cơng trình đê ngầm kè mỏ hàn - 0.20 m + 0.30 m + 0.80 m + 1.30 m 4.5 Đánh giá hiệu kỹ thuật phương án bố trí cơng trình 4.5.1 Phương pháp đánh giá Hiệu kỹ thuật phương án bố trí cơng trình đánh giá kết tính tốn mơ hình tốn hiệu chỉnh kiểm chứng luận án đề xuất chương sở hiệu giảm sóng khơng gây xói lở bờ bãi biển 4.5.2 Độ cao sóng sau bố trí phương án cơng trình bảo vệ Kết mơ độ cao sóng trước sau bố trí cơng trình có khác biệt lớn, sau bố trí cơng trình độ cao sóng giảm rõ rệt So sánh độ cao sóng phương án cho thấy, phương án đạt hiệu lớn giảm độ cao sóng a) Độ cao sóng trước bố trí cơng trình sau bố trí cơng trình MC CD02 b) Độ cao sóng trước bố trí cơng trình sau bố trí cơng trình MC CD04 Hình Độ cao sóng trước bố trí cơng trình sau bố trí cơng trình 4.5.3 Biến động bãi biển theo phương án bố trí cơng trình 4.5.3.1 Kết tính tốn bồi, xói mặt Kết trích xuất hình ảnh bồi, xói khu vực nghiên cứu theo phương án cho thấy rõ khác biệt phương án phương án cịn lại, phương án tình trạng xói lở sâu vùng bờ nhỏ Các khối bồi tụ dạng tombolo theo PA3 Các khối bồi tụ dạng tombolo theo PA4 Hình 4.11 Các khối bồi tụ dạng tombolo gần bờ hình thành sau bố trí cơng trình 4.5.3.2 So sánh kết bồi, xói theo mặt cắt ngang phương án Kết phân tích cho thấy bố trí cơng trình theo phương án phương án hiệu hơn, tượng xói sâu chân phía trước chân cơng trình khắc phục Hình 13 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD02 phương án Hình 4.15 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD04 phương án 4.6 Lựa chọn phương án cơng trình Với mục tiêu giảm thiểu tác động sóng nước dâng sóng tác động đến vùng ven bờ nhằm ổn định vùng bờ, ổn định sống người dân, luận án kiến nghị lựa chọn bố trí hệ thống cơng trình bảo vệ bờ biển khu vực nghiên cứu theo phương án 4.7 Kết luận Chương Chương đề xuất giải pháp cơng trình cho mục tiêu giảm thiểu tác động sóng đến vùng ven bờ nhằm ổn định vùng bờ khu vực nghiên cứu; Thực đánh giá tính hiệu phương án đề xuất xác định phương án hiệu phương án đề xuất; Giải pháp đề xuất lựa chọn tổ hợp cơng trình ngăn cát, giảm sóng dạng ngầm nên khơng ảnh hưởng nhiều đến cảnh quan bãi biển KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Những kết đạt cửa luận án Tổng quan nghiên cứu nước dâng sóng cơng trình bảo vệ bờ Luận án khái quát thành tựu đạt tồn nghiên cứu trước, nhận dạng đầy đủ ảnh hưởng nước dâng sóng đến vùng ven bờ Từ tồn nghiên cứu, trạng bãi biển, điều kiện thủy, hải văn khu vực nghiên cứu, tác giả đưa định hướng nghiên cứu luận án Đã làm rõ sở khoa học nghiên cứu phân tích nước dâng sóng từ số liệu đo đạc trường sử dụng mơ hình tốn: Luận án xây dựng sở liệu đầy đủ, đồng chi tiết phục vụ nghiên cứu; Thiết lập thành công kỹ thuật quan trắc dao động mực nước công nghệ camera kết hợp cọc tiêu phương pháp phân tích nước dâng sóng từ số liệu quan trắc dao động mực nước Số liệu quan trắc dùng để kiểm định mơ hình tốn; Luận án lựa chọn sử dụng thành công mô hình mã nguồn mở thủy lực chiều XBEACH có tích hợp kết mơ hình tính lan truyền sóng SWAN cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An Đã làm rõ số quy luật, phân bố độ lớn nước dâng sóng ảnh hưởng nước dâng sóng đến biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An Từ số liệu thu thập, đo đạc trường phương pháp sử dụng luận án, nghiên cứu làm rõ vấn đề: Làm sáng tỏ số quy luật biến động bãi biển khu vực nghiên cứu; Đã mô độ lớn nước dâng sóng phân bố độ lớn nước dâng sóng dọc theo vùng ven bờ phía bắc biển Cửa Đại, Hội An; Đã làm rõ phạm vi, mức độ ảnh hưởng nước dâng sóng đến tình trạng xói lở bờ bãi khu vực bãi biển tự nhiên khu vực bãi biển bố trí cơng trình bảo vệ bờ Đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bờ khu vực biển Cửa Đại, Hội An Đã đề xuất giải pháp cơng trình cho khu vực nghiên cứu với mục tiêu ổn định vùng bờ bãi biển Thực đánh giá tính hiệu phương án đề xuất mơ hình tốn hiệu chỉnh, kiểm định Chương xác định phương án hiệu phương án đề xuất Giải pháp đề xuất lựa chọn tổ hợp công trình ngăn cát, giảm sóng dạng ngầm nên không ảnh hưởng đến cảnh quan bãi biển du lịch II Đóng góp luận án (1) Thiết lập thành công kỹ thuật quan trắc phương pháp phân tích xác định nước dâng sóng từ kết quan trắc dao động mực nước vùng sóng tràn bão công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu bãi biển (2) Làm sáng tỏ quy luật biến động bãi biển tác động nước dâng sóng tới xói lở bãi biển Cửa Đại, Hội An, làm đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bãi biển khu vực nghiên cứu III Những tồn kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu Một số tồn Chưa bố trí trạm quan trắc mực nước biển trường thời điểm quan trắc dao động mực nước bão khu vực nghiên cứu, chưa bố trí đầy đủ cọc tiêu vùng sóng vỡ để quan trắc dao động mức nước Kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu Nghiên cứu hoàn thiện lập quy trình ứng dụng cơng nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu vào nghiên cứu nước dâng sóng để làm sở tin cậy cho việc hiệu chỉnh, kiểm định khả áp dụng thực tiễn mô hình tốn mơ nước dâng sóng vùng ven bờ Việt Nam Mở rộng phạm vi nghiên cứu để áp dụng phương pháp công cụ sử dụng cho vị trí khác bờ biển Việt Nam DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] N.N Thế, D.C Điển, T.T Tùng, N.T Việt (2019) “Nghiên cứu ứng dụng camera kết hợp hệ thống cọc tiêu quan trắc tính tốn tham số sóng vùng sóng vỡ ven bờ khu vực biển Cửa Đại, Hội An” Tạp chí Khoa học Thủy lợi Môi trường; Vol 65, pp., 2019 [2] N.N Thế, T.T Tùng, D.C Điển (2019) “Research on wave set-up during storms along the coast of Cua Dai, Hội An” Vietnam Journal of Marine Science and Technology Vol 19, No 3; pp 337–347, 2019 [3] D.C Điển, N.T Việt, N.N Thế, N.V Thắng (2019) “Tính tốn vận chuyển bùn cát khu vực biển Cửa Đại – Hội An mơ hình tính toán đồng thời yếu tố thủy động lực học sóng vận chuyển bùn cát” Hội nghị Khoa học học Thủy khí lần thứ 21 NXB KHoa học Tự nhiên xã hội, PP.100 -108, 2018 [4] N.N Thế, T.T Tùng (2017) “Nghiên cứu đánh giá hiệu giải pháp kè mềm bảo vệ bờ biển khu vực biển Cửa Đại, Hội An” Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 20 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 707-717, 2018 [5] N.N Thế, D.C Điển, N.V Định, T.T Tùng, N.T Việt, N.V Mơi (2017) “Nghiên cứu xác định đặc trưng mực nước thủy triều khu vực biển Cửa Đại, Hội An” Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 20 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 784-791, 2018 [6] N.N The, T.T Tung, D.C Dien & N.T Viet (2017) “Research on the seasonal trend of shoreline and coastal changes for Cua Dai, Hoi An using sbeach model ” Vietnam-Japan Workshop on Estuaries, Coasts and Rivers 2017, September, Hoi An, Vietnam, pp.38-44 [7] N.N Thế, D.H Thuận, Đ.T Tuấn, H.T.T Giang, N.T Việt (2016) “Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển Cửa Đại, Hội An thông qua hệ thống giám sát video-camera trực tuyến” Tuyển tập Công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 590-596, 2017 [8] N.N Thế, N.V Định, D.C Điển, L.N Viên, N.T Việt, T.H Ngọc (2016) “Nghiên cứu biến đổi hình thái bãi biển khu vực biển Cửa Đại, Hội An” Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-60495- 0226-2) trang 581-589, 2017 [9] N.T Việt, B.M Hòa, D.C Điển, N.N Thế (2016) “Mô đặc điểm thủy động lực học khu vực biển Cửa Đại, Hội An mơ hình mã nguồn mở chiều EFDC” Tuyển tập Cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 19 NXB Bách khoa Hà Nội (ISBN: 978-604-95-0226-2) trang 707-717, 2017 [10] D.C Điển, Đ.V Mạnh, N.T Việt, N.N Thế, “Tính tốn đặc trưng sóng biển Đơng mơ hình SWAN sử dụng trường gió tái phân tích NCEP” Tuyển tập Cơng trình, Hội nghị Khoa học học Thủy khí lần thứ 20, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016 ... Nghiên cứu ảnh hưởng nước dâng sóng tới biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An Chương 4: Đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An CHƯƠNG TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC DÂNG DO SĨNG VÀ... mơ nước dâng sóng biến động bãi biển Luận án làm rõ số quy luật, phạm vi biến động ảnh hưởng nước dâng sóng đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Các kết nghiên cứu luận. .. nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu luận án Nước dâng sóng, biến động bãi biển tác động nước dâng sóng 3.2 Phạm vi nghiên cứu luận án Bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội