IV. XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH NHẰM GIẢM THIỂU THIỆT HẠI DO
4.1.3. Khoảng cách sạt lở bờ biển trong ngắn hạn Dnh
Theo hướng dẫn tại Điều 21Thông tư số 29/2016/TT-BTNMT: Khoảng cách sạt lở bờ biển trong ngắn hạn được xác định tương ứng với tần suất 1% và được thực hiện theo phương pháp phân tích thống kê với chuỗi số liệu có tối thiểu 20 giá trị về khoảng cách sạt lở bờ biển đặc trưng thời điểm trước và sau khi xảy ra bão:
Dnh = Z + Do + Dtb (4.5)
Trong đó:
- Dnh: khoảng cách sạt lở bờ biển trong ngắn hạn (m); - Z: tham số của mô hình thống kê với mức bảo đảm 95%; - Do: độ lệch chuẩn của chuỗi số liệu thống kê (m);
- Dtb: giá trị trung bình của chuỗi số liệu thống kê (m).
Việc tính toán biến đổi bờ và bãi biển là một trong những khó khăn đối với lĩnh vực khoa học bảo vệ bờ biển. Sự biến đổi của bãi biển xảy ra với các quy mô, thời gian và không gian khác nhau do sự chi phối của các quá trình thủy thạch động lực vùng thềm lục địa. Sự phức tạp đó dẫn đến việc phải phân tách thành các quy mô thời gian khác nhau, phân tách thành các quá trình biến đổi do các thành phần tác động theo phương dọc bờ và ngang bờ.
Nhằm đánh giá được biến đổi đường bờ trong ngắn hạn, nghiên cứu này đã phải sử dụng đến nhiều công cụ mô hình toán khác nhau nhằm đáp ứng đánh giá biến đổi đường bờ và bãi biển với các quy mô thời gian dài hạn và ngắn hạn.
Các mô hình sóng, dòng chảy, vận chuyển trầm tích và biến đổi đường bờ được sử dụng để đáp ứng biến đổi bờ và bãi biển trong quy mô ngắn hạn. Để đại diện cho các tác động quy mô ngắn hạn, cơn bão điển hình CONSON hay bão số 1 của năm 2010 đã được lựa chọn. Từ đó, các kết quả mô hình về biến đổi đường bờ bài bãi biển sau một cơn bão đã được tính toán.
Thông tin về cơn bão CONSON năm 2010: Bão CONSON năm 2010, là cơn bão nhiệt đới đầu tiên trong mùa bão Tây Bắc Thái Bình Dương gây ảnh hưởng đến Philippines và Việt Nam. Phát triển từ một xoáy thuận nhiệt đới ở phía đông Philippines vào ngày 11/7/2010, Conson đã nhanh chóng phát triển khi nó đến gần phía tây. Các điều kiện môi trường thuận lợi như áp suất thấp và nhiệt độ bề mặt biển ấm đã khiến xoáy thuận này tăng cường thành bão nhiệt đới vào ngày 12/7/2010. Trong ngày tiếp theo, Conson đã đi vào tỉnh Quezon với tốc độ gió 100 km/h. Sau khi tràn qua quần đảo Philipin, bão đi vào Biển Đông nơi nó đã có thể được tái tăng cường cường độ. Ngày 16/7/2010, Conson đã đạt mức bão lớn khi nó đến gần đảo Hải Nam. Sau đi qua rìa đảo Hải Nam với cường độ bão mạnh nhất, tốc độ gió 130 km/h, đảo suy yếu ở vịnh Bắc Bộ do các điều kiện kém thuận lợi hơn. Tối ngày 17/7/2010, trung tâm bão đã đổ bộ vào khu vực Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định với tốc độ gió từ 75 đến 117 km/h (tương đương cấp 11, cấp 12 theo thang bão Việt Nam). Đuôi bão đã quét qua khu vực các tỉnh Thanh Hóa, Nghệ An. Sáng ngày 18/7/2010, bão đã suy yếu thành áp thấp nhiệt đới.
(a) (b)
Hình 4.2. Quỹ đạo của bão CONSON (a) và diễn biến khí áp (hPa) tại tâm bão (b) Nguồn: http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/
Mô hình Mike được áp dụng để tính toán biến đổi bãi biển được áp dụng. Các mô đun được sử dụng gồm:
- Mike 21 SW mô phỏng sóng trong cơn bão
- Mô hình dòng chảy và mực nước tính toán dòng chảy và mực nước - Mô hình vận chuyển bùn cát tính toán vận chuyển bùn cát
- Mô hình biến đổi hình thái tính toán biến đổi hình thái bãi biển
Hình 4.3. Mối liên hệ giữa các mô đun
Xử lý biến đổi đường bờ: Dữ liệu địa hình từ kết quả mô hình biến đổi đáy trước trích xuất và so sánh tại mỗi một mặt cắt. Mức độ dịch chuyển của mặt cắt tại vị trí ứng với mực nước biển trung bình được coi là mức biến đổi đường bờ. Xem hình minh họa dưới đây:
Thiết lập mô hình
Thiết lập miền tính
Hình 4.5. Phạm vi miền tính, lưới tính và địa hình
Dữ liệu đầu vào
- Lưu lượng và nồng độ bùn cát tại các biên cửa sông trong thời gian bão xuất hiện được trích xuất từ kết quả của mô hình Mike 11 áp dụng cho hệ thống sông Hồng - Thái Bình.
- Mực nước và các tham số sóng tại các biên phía biển được trích xuất từ kết quả của mô hình Mike 21HD FM với quy mô tính toán cho toàn Biển Đông trong thời gian bão xuất hiện.
- Các đặc trưng trầm tích đáy.
Kết quả tính toán
Kết quả tính toán biến động đường bờ tại các mặt cắt trong thời gian cơn bão bắt đầu đi vào biển Đông cho đến khi kết thúc được trình bày trong bảng dưới đây. Trong thời gian bão ảnh hưởng đến bãi biển, chủ yếu bãi biển bị xói mòn do ảnh hưởng tổng hợp của sóng và dòng chảy trong bão.
Bảng 4.2. Biến đổi đƣờng bờ tại các vị trí m t cắt
Vị trí Biến đổi ĐB (m) Vị trí Biến đổi ĐB (m)
MC1 1.8 MC15 -0.1 MC2 0.6 MC16 -0.9 MC3 -0.4 MC17 -0.3 MC4 2.11 MC18 1.2 MC5 -0.9 MC19 0.0 MC6 -1.1 MC20 -0.2
Vị trí Biến đổi ĐB (m) Vị trí Biến đổi ĐB (m) MC7 -0.8 MC21 -0.2 MC8 -0.9 MC22 -0.3 MC9 -0.1 MC23 -0.2 MC10 -0.2 MC24 -0.2 MC11 -0.3 MC25 -0.4 MC12 0.1 MC26 -0.1 MC13 -0.3 MC27 0.1 MC14 -0.1