7. Cấu trỳc của luận ỏn
3.2.2 Đỏnh giỏ ảnh hưởng của súng đến dũng chảy ven bờ và vận chuyển bựn
vực Cửa Lấp
Để đỏnh giỏ ảnh hưởng của yếu tố súng đến dũng chảy ven bờ và quỏ trỡnh vận chuyển bựn cỏt khu vực Cửa Lấp, luận ỏn sử dụng bộ số liệu súng quan trắc tại trạm Bạch Hổ làm cơ sở để tớnh toỏn.
Theo số liệu súng thống kờ tại trạm Bạch Hổ, khu vực này chịu ảnh hưởng của hai trường súng chiếm ưu thế là trường súng trong mựa giú Đụng Bắc và trường súng trong mựa giú Tõy Nam. Trong khu vực ven bờ, thụng thường súng cú vai trũ rất quan trọng trong quỏ trỡnh vận chuyển bựn cỏt gõy bồi, xúi ven bờ. Từ cỏc nghiờn cứu đó cú cho thấy khi súng tiếp cận vào vựng ven bờ, do sự nụng đi và sự bất đồng nhất về địa hỡnh đỏy, súng biển ven bờ bị đổ, biến dạng và cú phõn bố khụng đều. Chớnh sự phõn bố khụng đều này đó tạo ra trường ứng suất súng khỏc nhau và là nguyờn nhõn hỡnh thành hệ thống dũng chảy phỏt sinh do súng. Hệ thống dũng chảy này cú vai trũ đặc biệt quan trọng trong việc mang vật chất lơ lửng di chuyển trong khu vực ven bờ. Do đú, xỏc định được hệ thống dũng chảy súng ven bờ sẽ cho phộp nhỡn nhận được hướng di chuyển của dũng bựn cỏt do tỏc động của súng, từ đú cú thể đỏnh giỏ được xu thế mang bựn cỏt của dũng do súng theo cỏc mựa khỏc nhau. Với mục tiờu làm rừ tỏc động của súng đến vận chuyển bựn cỏt và bồi xúi ven bờ khu vực Cửa Lấp, luận ỏn tiến hành nghiờn cứu tớnh toỏn trường súng, hệ thống dũng chảy do súng khu vực ven bờ theo cỏc kịch bản của súng Đụng Bắc và súng Tõy Nam đại diện cho hai mựa giú, mực nước đại diện được xem xột tớnh toỏn là mực nước trung bỡnh và mực nước cực trị được cho ởBảng 3.4. (Trong đú, độ cao súng tớnh toỏn ứng với độ cao súng cú nghĩa tại trạm Bạch Hổ, mực nước cực trị tần suất hiếm với chu kỳ lặp 100 năm tại Vũng Tàu ứng với tần suất 5%).
Kịch bản 1: Súng trong giú mựa Đụng Bắc ứng với mực nước trung bỡnh, mực nước cực trị.
Kịch bản 2: Súng trong giú mựa Tõy Nam ứng với mực nước trung bỡnh, mực nước cực trị.
75
Bảng 3.4 Cỏc kịch bản tớnh toỏn
Mực nước
Súng giú mựa Đụng Bắc (H=1,5m)
Súng giú mựa Tõy Nam (H=2,0m)
MN trung bỡnh MN cực trị MN trung bỡnh MN cực trị
Mực nước trung bỡnh (m) 0 0
Mực nước cực trị (m) 1,5 1,5
3.2.2.1 Kết quả tớnh toỏn kịch bản 1: Trường dũng chảy do súng trong giú mựa Đụng Bắc
Với kịch bản 1 trường súng trong giú mựa Đụng Bắc cú độ cao súng là 1,5m, chu kỳ súng là 5s và tớnh toỏn tương ứng với mực nước trung bỡnh là 0m và mực nước cực trị là 1,5m.
Hỡnh 3-29 Trường dũng chảy khu vực Cửa Lấp do súng giú mựa Đụng Bắc Trong thời kỳ giú mựa Đụng Bắc, súng lan truyền từ ngoài khơi vào khu vực Cửa Lấp dưới ảnh hưởng của địa hỡnh và hiệu ứng nước nụng làm cho chiều cao súng, hướng súng giảm khi đi vào khu vực ven bờ (Hỡnh 3-29a). Tại khu vực Cửa Lấp chiều cao súng khoảng 0,5-0,6m và thay đổi theo từng khu vực địa hỡnh. Súng khi vào vựng ven bờ đến
a) Phõn bố cao độ và hướng súng Đụng Bắc
c) Trường dũng chảy (MNCĐ -1,5m) b) Trường dũng chảy (MNTB - 0,0m)
Hs (m)
76
điểm tới hạn sẽ bị vỡ và gõy ra ứng suất súng, ứng suất súng này là nguyờn nhõn chớnh tạo ra dũng chảy ven bờ do súng. Những khu vực cú ứng suất súng lớn thỡ sẽ tạo ra dũng chảy lớn và ngược lại. Trờn cơ sở đú sau khi đó tớnh được trường súng ven bờ và ứng suất súng từ đú tớnh toỏn được hệ thống dũng chảy phỏt sinh do súng trong khu vực ven bờ.
Trường hợp mực nước trung bỡnh: Kết quả tớnh toỏn vận tốc dũng chảy ven bờ do súng trong giú mựa Đụng Bắc gõy ra trường hợp mực nước trung bỡnh tại khu vực Cửa Lấp được mụ phỏng tại Hỡnh 3-29b. Hướng dũng chảy chủ yếu theo hướng Đụng Bắc - Tõy Nam. Vận tốc dũng chảy trung bỡnh độ sõu ven bờ do súng gõy ra ở khu vực Cửa Lấp khoảng 0,13m/s và thay đổi tựy theo chiều cao súng và vị trớ đường bờ. Kết quả tớnh toỏn cho thấy, tại khu vực Cửa Lấp hỡnh thành cỏc khu vực dũng xoỏy và khu vực dũng chảy nhỏ. Kết quả của quỏ trỡnh này là do sự thay đổi độ sõu nước và ứng suất súng tại cỏc vị trớ này gõy ra. Cụ thể, khu vực Cửa Lấp hỡnh thành 2 dạng dũng chảy đặc trưng do súng gõy ra trong mựa Đụng Bắc gồm: phớa Nam của Cửa Lấp do dũng chảy sụng ra cú hướng gần trựng với hướng giú nờn tỏc động của dũng chảy sụng được cộng tăng lờn, khu vực này hỡnh thành xoỏy và tạo ra hiện tượng dũng Rip (vũng trũn màu đỏ). Tại khu vực cửa sụng và phớa bờ Bắc do được che chắn bởi mũi xúm Cồn và mũi Long Hải nờn dũng chảy sụng cũng giảm đi đỏng kể trong mựa giú này, tại đõy cú những vựng dũng chảy rất nhỏ, những khu vực này là điều kiện thuận lợi để bựn cỏt lắng đọng lại. Dũng chảy ven bờ cú xu thế mang vật chất từ phớa bờ Bắc đi qua Cửa Lấp xuống phớa bờ Nam. Tuy nhiờn, tại khu vực cửa tồn tại cỏc xoỏy cục bộ và dũng chảy súng hướng vào phớa cửa bờ Tõy nờn tại cỏc khu vực này bựn cỏt cú xu thế bị giữ lại và lắng đọng tạo ra cỏc khu vực bồi và cồn ngầm (vũng trũn màu xanh).
Trường hợp mực nước cực trị: Để tớnh toỏn sự thay đổi mực nước tỏc động đến trường dũng chảy ven bờ do súng gõy ra, tỏc giả tớnh cho phương ỏn ứng với mực nước cực trị và chiều cao súng tại biờn khụng đổi. Như vậy khi chiều sõu nước tăng và tiến sõu vào trong đất liền sẽ làm cho trường dũng chảy ven bờ do súng gõy ra tiến sõu vào phớa trong. Trường dũng chảy tại khu vực Cửa Lấp cú sự thay đổi so với trường hợp ứng với mực nước trung bỡnh, sự thay đổi này do độ sõu nước và ứng suất súng thay đổi. Khi mực nước là cực trị thỡ trường vận tốc dũng chảy do súng trong giú mựa Đụng Bắc gõy
77
ra cho khu vực Cửa Lấp khụng cũn tồn tại cỏc xoỏy và hiện tượng giống dũng Rip nữa. Như vậy cú thể thấy việc tạo ra cỏc dũng tương tự dũng Rip ven bờ phụ thuộc lớn vào chế độ súng từ ngoài khơi tỏc động vào khu vực ven bờ và mực nước triều tại cỏc vị trớ và thời điểm khỏc nhau. Tuy nhiờn về xu thế chung thỡ dũng chảy ven bờ do súng trong giú mựa Đụng Bắc gõy ra vẫn cú hướng từ Bắc và Đụng Bắc xuống Nam và Tõy Nam, khu vực cửa vẫn tồn tại cỏc vựng dũng chảy nhỏ tạo điều kiện cho việc lắng đọng bựn cỏt và hỡnh thành cỏc cồn ngầm ở cửa (Hỡnh 3-29c).
3.2.2.2 Kết quả tớnh toỏn kịch bản 2: Trường dũng chảy do súng trong giú mựa Tõy Nam
Với kịch bản 2, trường súng trong giú mựa Tõy Nam cú độ cao súng 2,0m chu kỳ súng là 6s và tớnh toỏn tương ứng với mực nước trung bỡnh là 0m và mực nước cực trị 1,5m.
Hỡnh 3-30 Trường dũng chảy khu vực Cửa Lấp do súng giú mựa Tõy Nam Trong kịch bản 2, súng tớnh toỏn là súng trong giú mựa Tõy Nam với súng tại biờn là 2,0m và khi lan truyền vào khu vực ven bờ dưới ảnh hưởng của địa hỡnh và hiệu ứng nước nụng làm cho chiều cao súng giảm và thay đổi hướng tỏc động vào khu vực ven bờ. Theo kết quả tớnh toỏn thỡ chiều cao súng tại khu vực Cửa Lấp trong giú mựa Tõy
a) Phõn bố cao độ và hướng súng Tõy Nam
c) Trường dũng chảy (MNCĐ -1,5m) b) Trường dũng chảy (MNTB - 0,0m)
Hs (m)
78
Nam khoảng 0,7-0,8m. Giỏ trị chiều cao súng ven bờ thay đổi dọc theo đường bờ tựy thuộc vào địa hỡnh của khu vực (Hỡnh 3-30a).
Trường hợp mực nước trung bỡnh: Trường súng trong giú mựa Tõy Nam sau khi tớnh toỏn được đưa vào để tớnh toỏn trường dũng chảy ven bờ. Kết quả tớnh toỏn trường dũng chảy ven bờ trong trường hợp mực nước trung bỡnh được thể hiện ở Hỡnh 3-30b. Dưới ảnh hưởng của súng trong giú mựa Tõy Nam trường dũng chảy ven bờ khu vực Cửa Lấp cú hướng Tõy Nam - Đụng Bắc, ngược lại so với thời kỳ súng trong giú mựa Đụng Bắc. Theo kết quả tớnh toỏn, vận tốc dũng chảy trung bỡnh theo độ sõu do súng gõy ra tại khu vực Cửa Lấp khoảng 0.23m/s và thay đổi tựy theo chiều cao súng từ ngoài khơi tỏc động đến vựng ven bờ. Căn cứ vào xu thế dũng chảy cho thấy vào thời kỳ súng trong giú mựa Tõy Nam, bựn cỏt từ phớa bờ Nam của Cửa Lấp được mang lờn phớa cửa, khi gặp cỏc khu vực dũng chảy nhỏ sẽ lắng đọng gõy ra bồi tụ và tạo thành cỏc cồn ngầm. Trong mựa giú này, dũng chảy sụng ra cú hướng ngược với hướng giú, dũng chảy khu vực Cửa Lấp hỡnh thành cỏc khu vực cú dũng chảy lớn là khu vực phớa Nam Cửa Lấp và khu vực cú dũng chảy nhỏ là khu vực giữa cửa và phớa Bắc của cửa. Cỏc khu vực dũng chảy lớn sẽ mang bựn cỏt đi và cỏc khu vực dũng chảy nhỏ sẽ là nơi thuận lợi cho bựn cỏt lắng đọng. Theo kết quả tớnh toỏn thỡ cỏc khu vực cú dũng chảy nhỏ là khu vực phớa giữa cửa và phớa Bắc của cửa, cỏc khu vực này bựn cỏt sẽ lắng đọng và tạo ra cỏc cồn cỏt ngầm.
Trường hợp mực nước cực trị: trong giú mựa Tõy Nam khi mà mực nước tại khu vực nghiờn cứu là cực trị, trường dũng chảy ven bờ do súng gõy ra cú xu thế tiến sõu vào vựng ven bờ do mực nước ven bờ được tăng thờm so với trường hợp mực nước trung bỡnh. Vận tốc dũng chảy trung bỡnh độ sõu do súng gõy ra tại khu vực cửa khoảng 0,28m/s (Hỡnh 3-30c). Khi cú sự thay đổi về mực nước dẫn đến thay đổi về trường súng và ứng suất súng ven bờ làm cho trường dũng chảy thay đổi. Trong kịch bản mực nước cực trị khu vực phớa cửa sụng khụng thấy hỡnh thành cỏc xoỏy. Tuy nhiờn tại phớa giữa cửa và phớa bờ Bắc vẫn tồn tại cỏc khu vực dũng chảy nhỏ, cỏc khu vực này là điều kiện thuận lợi để bựn cỏt lắng đọng và hỡnh thành cỏc cồn cỏt ngầm.
Để nghiờn cứu làm rừ hơn ảnh hưởng của súng trong mựa giú Đụng Bắc và Tõy Nam đến khu vực Cửa Lấp, tỏc giả đó trớch xuất ứng suất do súng tại 6 điểm khảo sỏt dọc theo khu vực ven bờ nơi mà chịu ảnh hưởng nhiều bởi hiện tượng súng vỡ trong hai trường
79
hợp chỉ cú súng hướng Đụng Bắc và súng hướng Tõy Nam như trong Hỡnh 3-31. Kết quả so sỏnh ứng suất súng tại đỏy ứng với 6 vị trớ này được thể hiện ở Hỡnh 3-32. Nhỡn vào kết quả này cho thấy ứng suất súng gõy ra do giú hướng Tõy Nam thường lớn hơn so với giú hướng Đụng Bắc ở hầu hết cỏc vị trớ. Kết quả tớnh toỏn chi tiết cho thấy ứng suất do giú hướng Tõy Nam lớn hơn cỡ 20% so với ứng suất gõy ra do giú hướng Đụng Bắc với cựng một vận tốc giú và cựng một điều kiện thủy lực.
Hỡnh 3-31 Điểm khảo sỏt ứng suất đỏy do súng giú hướng Đụng Bắc và Tõy Nam
Hỡnh 3-32 Kết quả so sỏnh ứng suất đỏy do súng giú hướng Đụng Bắc và Tõy Nam
Thời gian (ngày) Thời gian (ngày)
Ứ ng suấ t đỏ y N /m 2 Ứ ng suất đỏy N /m 2 Ứ ng suấ t đỏ y N /m 2 Ứ ng suấ t đỏ y N /m 2 Ứ ng suấ t đỏ y N /m 2 Ứ ng suấ t đỏ y N /m 2
80