8. Cấu trỳc của luận ỏn
4.2.4. Tớnh toỏn chế độthủy thạch động lực với cụm cụng trỡnh đề xuất chỉnh
chỉnh trị đối với khu vực nghiờn cứu
4.2.4.1. Kết quả tớnh toỏn diễn biến bói và dự bỏo diễn biến đường bờ khi khụng
cú cụng trỡnh chỉnh trị (bói tự nhiờn)
1. Tớnh toỏn diễn biến bói:
Cỏc kết quả tớnh toỏn ở cỏc Hỡnh 4.14(a, b, c) và 4.15(a, b, c) dưới đõy cho thấy: Trong giú mựa Đụng Bắc, dưới tỏc động của giú mựa với cường độ mạnh và duy trỡ ở tần suất đều đó gõy quỏ trỡnh xúi bói tại ven biển Hải Hậu, bói bị biến động mạnh nhất trong khoảng 800m - 1000m tớnh từ chõn đờ trở ra (đến độ sõu khoảng - 3,0 đến -4,0m). Độ sõu xúi trung bỡnh trong giú mựa Đụng Bắc khoảng 0,35m, khu vực ven bờ bị biến động mạnh nhất, càng ra xa cường độ sẽ càng giảm hơn. Ngược lại, đến mựa giú Tõy Nam, bói tại khu vực Hải Hậu lại cú xu thế bồi, tuy nhiờn lượng bồi nhẹ, trung bỡnh khoảng 0,2m.
Hỡnh 4.14a. Phõn bố trường súng khu vực ven biển Hải Hậu trong giú mựa Đụng Bắc, điều kiện địa hỡnh bói tự nhiờn (Hướng súng 450)
Hỡnh 4.14b. Phõn bố trường dũng chảy súng khu vực ven biển Hải Hậu trong giú mựa Đụng Bắc, điều kiện địa hỡnh bói tự nhiờn (Hướng súng 450)
Hỡnh 4.14c. Kết quả tớnh diễn biến hỡnh thỏi khu vực ven biển Hải Hậu trong giú mựa Đụng Bắc, điều kiện địa hỡnh bói tự nhiờn (Hướng súng 450)
Hỡnh 4.15a. Phõn bố trường súng khu vực ven biển Hải Hậu trong giú mựa Tõy Nam, điều kiện địa hỡnh bói tự nhiờn (Hướng súng 1350)
Hỡnh 4.15b. Phõn bố trường dũng chảy súng khu vực ven biển Hải Hậu trong giú mựa Tõy Nam, điều kiện địa hỡnh bói tự nhiờn (Hướng súng 1350)
Hỡnh 4.15c. Kết quảtớnh diễn biến hỡnh thỏi khu vực ven biển Hải Hậu trong giú mựa Tõy Nam, điều kiện địa hỡnh bói tự nhiờn (Hướng súng 1350)
Từ kết quả tớnh toỏn vận chuyển trầm tớch (ứng với mỗi một phương ỏn tớnh súng là một kết quả tớnh toỏn vận chuyển trầm tớch) cho vựng ven biển Hải Hậu. Tiến hành trớch xuất mặt cắt ngang tại khu vực Hải Triều - Hải Hũa (Khoảng vị trớ mặt cắt HH02), lấy tổng trờn toàn bộ độ dài mặt cắt và tổng theo thời gian 20 năm sẽ được lượng vận chuyển qua mặt cắt trong thời gian đú. Kết quả tớnh vận chuyển trầm tớch tương ứng với cỏc phương ỏn trờn (22 PA) trong thời gian 20 năm được thể hiện như trong hỡnh 4.16.
Vỡ vậy, tổng hợp cỏc phương ỏn tớnh trờn, cho ra lượng vận chuyển dọc bờ qua một mặt cắt vuụng gúc với bờ: Q = a1*Q1 +a2*Q2 +… a22*Q22; trong đú: a1, a2, a3 .. a22 là tần suất xuất hiện trong khoảng thời gian 20 năm được xột; Q 1, Q2, . . . Q22 là lượng vận chyển dọc bờ tương ứng với 22 phương ỏn.
6.00E+06
Giỏ trị dương (+): Vận chuyển xuống phớa Nam Giỏ trị õm (-): Vận chuyển lờn phớa Bắc
5.00E+06 4.00E+06 3.00E+06 2.00E+0 6 1.00E+06 0.00E+00 1 23 45 67 89 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 -1.00E+06 Cỏc phương ỏn
Hỡnh 4.16. Lượng vận chuyển trong cỏc phương ỏn tớnh toỏn (xột với 20 năm) Lấy trung bỡnh từng năm để đưa ra cỏn cõn cõn bằng trầm tớch dọc bờ trong 1 năm, kết quả được thể hiện trong hỡnh 4.17 dưới đõy.
Hỡnh 4.17. Tổng lượng đến và đi trong 1 năm theo tớnh toỏn với địa hỡnh tự nhiờn, khụng cú cụng trỡnh với số liệu súng đại diện cho 20 năm tại khu vực Hải Hậu
Từ bảng phõn bố súng trong cỏc phương ỏn tớnh toỏn cú thể nhận thấy tồn tại sự bất đối xứng về trường súng truyền từ hai phớa Đụng Bắc và Đụng Nam. Điều này gõy lờn dũng vận chuyển xuống phớa Nam chiếm ưu thế. Cỏc kết quả tớnh toỏn cho thấy, ở khu vực Hải Hậu núi chung dũng vận chuyển trầm tớch cú xu hướng xuống phớa Nam.
m
3/ nă m
Nhỡn chung, tổng lượng bồi/xúi trung bỡnh trong một năm tại vựng ven biển Hải Hậu là cú xu thế bói bị xúi, theo tớnh toỏn đối với khu vực Hải Triều - Hải Hũa (khu vực bói biển đang diễn ra quỏ trỡnh xúi mạnh), trong một năm bói biển tại đõy lượng bựn cỏt bị mất đi khoảng 105.103m3/năm.
Việc bói biển Hải Hậu vẫn diễn ra quỏ trỡnh biển tiến, bói bị xúi mạnh trong cỏc năm gần đõy cho thấy cần phải cú hệ thống cụng trỡnh chỉnh trị nhằm ngăn chặn vấn đề trờn, bảo vệ tuyến đờ biển phũng hộ cho cư dõn đang sinh sống ở phớa trong cũng như an sinh xó hội của người dõn nơi đõy là điều rất cần thiết.
2.
Tớnh toỏn dự bỏo biến động đường bờ trong điều kiện tự nhiờn:
Hỡnh 4.18 dưới đõy là kết quả tớnh toỏn dự bỏo biến động đường bờ khu vực Hải Hậu trong 10 năm tới (2009 - 2020). Số liệu súng đầu vào được trớch xuất từ mụ hỡnh Mike 21 tại biờn O(1)(XO(1), YO(1)) của miền lưới lớn trong Genesis, sau đú tớnh lặp lại trong cỏc năm liờn tiếp từ thời gian bắt đầu năm 2009 và tiếp tục kộo dài đến năm 2020.
Kết quảtớnh toỏn dựbỏo xu thếbiếnđộngđường bờtựnhiờnđến năm 2020
của khu vực Hải Hậu cho thấy, biến động đường bờ lớn nhất dao động trong khoảng +/- 250 m, thể hiện xu thế bồi tụ và xúi lở xen kẽ trờn cỏc đoạn đường bờ từ cửa Hà Lạn (km0) đến cửa Lạch Giang (km25), nhưng cỏn cõn bồi - xúi chủ yếu vẫn thiờn về xúi. Đoạn đường bờ từ cửa Hà Lạn (từ Km0 đến Km4) khụng thể hiện xu thế biến động rừ rệt, khỏ ổn định. Khu vực đường bờ thuộc địa phận từ xó Hải Lý đến xó Hải Triều cú mức biến động xúi lở mạnh nhất trờn toàn tuyến Hải Hậu, với mức độ biến động đến 170m trong thời gian dự bỏo 10 năm. Khu vực Hải Hũa (Km17), Hải Thịnh (Km20) cú xu thế bị xú i lở nhưng với cường độ nhỏ hơn so với tại khu vực Hải Lý - Hải Triều.
Nhỡn chung, theo tớnh toỏn dự bỏo trong 10 năm tiếp theo (2009 - 2020), đường bờ tự nhiờn tại Hải Hậu vẫn cú xu thế tiếp tục diễn ra quỏ trỡnh xúi lở, biển tiến, mức độ tựy thuộc vào từng khu vực đường bờ, bói khỏc nhau.
Hỡnh 4.18. Kết quả tớnh toỏn dự bỏo biến động đường bờ khu vực Hải Hậu - Nam Định giai đoạn 2009 - 2020
Kết quả tớnh toỏn của mụ hỡnh Genesis cũng thể hiện một điều: Dũng vận chuyển bựn cỏt dọc bờ chiếm ưu thế nờn gõy ra quỏ trỡnh biến động đường bờ, mà chủ yếu là gõy xúi lở, phự hợp với thực tế tại Hải Hậu. Vỡ đõy là mụ hỡnh tớnh toỏn diễn biến đường bờ dài hạn do dũng vận chuyển dọc bờ gõy ra, khụng tớnh đến dũng ngang bờ (giả thiết mụ hỡnh đó nờu). Mặt khỏc, dữ liệu đường kớnh hạt cỏt trung
bỡnh d50 = 0,14mm đưa vào làm đầu vào tớnh toỏn của mụ hỡnh là giỏ trị phõn tớch từ thực đo, độc lập và khụng liờn quan đến nguồn bựn cỏt từ cỏc cửa sụng (mụ hỡnh khụng xột đến nguồn bựn cỏt từ cửa sụng). Kết hợp với hỡnh ảnh phõn bố hoa giú tại cỏc trạm Bạch Long Vĩ, Cồn Cỏ trong 20 năm (xe m hỡnh 2.29 và 2.30), và bảng phõn bố súng trong cỏc phương ỏn tớnh toỏn (bảng 2.7) cú thể nhận thấy tồn tại sự bất đối xứng về trường súng truyền từ hai phớa Đụng Bắc và Đụng Nam (cỏc hướng cú ảnh hưởng tới khu vực Hải Hậu), thỡ cỏc súng truyền từ hướng Đụng Bắc, Đụng chiếm ưu thế vượt trội.
Tất cả những điều phõn tớch này để minh chứng và khẳng định cho kết luận rằng dũng chảy ven bờ do súng cú ảnh hưởng quyết định đến sự xúi lở vựng bói, đờ kố tại vựng biển Hải Hậu (nhất là trong giú mựa Đụng Bắc) khụng chỉ dựa vào số liệu đo đạc thực tế về súng, dũng chảy ven và diễn biến bờ - bói, mà cũn được minh chứng qua mụ hỡnh tớnh toỏn diễn biến đường bờ dài hạn do dũng vận chuyển dọc bờ gõy ra, đú là mụ hỡnh Genesis.
4.2.4.2. Tớnh toỏn với PA chỉnh trịkhu vực Hải Triều - Hải Hũa
1.
Tớnh toỏn diễn biến bói khi cú hệ thống cụng trỡnh chỉnh trị:
Khu vực đề xuất hệ thống cụng trỡnh phức hợp chỉnh trị trờn bói là khu vực cú tuyến đờ biển xung yếu nhất (thuộc xó Hải Triều - Hải Hũa) của huyện Hải Hậu (khoảng Km17 - Km22), tại đõy biển đó tiến sỏt chõn đờ và súng vỗ trực tiếp vào đờ biển ngay cả những lỳc triều kiệt. Với PA đề xuất gồm 07 mỏ hàn chữ T kết hợp với 05 đờ ngầm phỏ súng, đặt ở vị trớ cỏch bờ 150m, tại cao trỡnh đỏy khoảng -1,0m. Hệ thống cụng trỡnh này cú tỏc dụng giảm súng, ngăn dũng bựn cỏt dọc bờ và tạo bồi bói, bờ biển. Để xem xột sự biến động bói khi cú hệ thống cụng trỡnh bố trớ và tớnh hiệu quả trong việc giảm súng, tạo bồi, tiến hành tớnh toỏn với cỏc trường hợp súng trong giú mựa Đụng Bắc, Tõy Nam với cỏc hướng bất lợi (22 PA) và trong Bóo (Da mrey, 2005). Kết quả tớnh toỏn thể hiện trong cỏc hỡnh từ 4.19(a, b,c) ữ 4.22(a, b,c) dưới đõy đại diện cho cỏc PA súng xiờn gúc, vuụng gúc với bờ và trong bóo (Damrey, 2005), cỏc PA cũn lại trong tổng số 22 PA đó đưa ra được thể hiện trong Phụ lục 3.
Hỡnh 4.19a. Phõn bố trường súng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA4 - hướng súng 450)
Hỡnh 4.19b. Phõn bố trường dũng chảy súng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA4 - hướng súng 450)
Hỡnh 4.19c. Kết quả tớnh diễn biến hỡnh thỏi khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA4 - hướng súng 450)
Hỡnh 4.20a. Phõn bố trường súng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA11 - hướng súng 900)
Hỡnh 4.20b. Phõn bố trường dũng chảy súng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA11 - hướng súng 900)
Hỡnh 4.20c. Kết quả tớnh diễn biến hỡnh thỏi khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA11 - hướng súng 900)
Hỡnh 4.21a. Phõn bố trường súng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA21 - hướng súng 1350)
Hỡnh 4.21b. Phõn bố trường dũng chảy súng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA21 - hướng súng 1350)
Hỡnh 4.21c. Kết quả tớnh diễn biến hỡnh thỏi khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh (PA21 - hướng súng 1350)
Hỡnh 4.22a. Phõn bố trường súng trong bóo (Damrey 2005) khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh
Hỡnh 4.22b. Phõn bố trường dũng chảy súng trong bóo (Damrey 2005) khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh
Hỡnh 4.22c. Kết quả tớnh toỏn diễn biến hỡnh thỏi trong bóo (Damrey 2005) khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hỡnh bói cú cụng trỡnh
Từ cỏc kết quả tớnh toỏn cho thấy, hệ thống cụng trỡnh đó cú tỏc dụng giảm súng, tạo bồi trong tất cả cỏc trường hợp giú mựa. Trong bóo với hệ thống cụng trỡnh này cũng đó hạn chế được rất nhiều sự tỏc động của súng trong bóo đối với hệ thống đờ biển, làm giảm năng lượng của súng khi đi qua cụng trỡnh chỉnh trị. Mặt khỏc, cỏc mỏ hàn chữ T cũn cú tỏc dụng ngăn dũng bựn cỏt dọc bờ, vỡ ven bờ biển Hải Hậu dũng bựn cỏt dọc bờ chiếm ưu thế và dũng luụn cú xu hướng mang nguồn bựn cỏt xuống phớa Nam nhiều hơn nờn gõy xúi bói, thiếu nguồn bựn cỏt. Chớnh cỏc hệ thống mỏ chữ T đó cú tỏc dụng ngăn chặn vấn đề mất bựn cỏt và gõy bồi như trờn hỡnh vẽ đó thể hiện. Mặc dự vậy xung quanh cỏc đầu mỏ hàn, đờ ngầm vẫn xảy ra hiện tượng xúi chõn cụng trỡnh, điều này cho thấy phải cú lựa chọn để gia cố về chõn đờ và mỏi đờ ngầm cho phự hợp. Việc này cần cú sự kết hợp với thớ nghiệm trờn mụ hỡnh vật lý về giải phỏp và vật liệu thiết kế cụng trỡnh.
Với kết quả tớnh toỏn ở trờn, cho thấy hệ thống cụng trỡnh đó ngăn được khoảng 40% lượng bựn cỏt mất đi, gõy bồi phớa trong cụng trỡnh đú là một hiệu quả đỏng kể. Tổng lượng bựn cỏt tớnh toỏn với phương ỏn cụng trỡnhđó thểhiệnđiềuđú (xe m Hỡnh 4.23).
Hỡnh 4.23. Tổng lượng đến và đi trong 1 năm theo tớnh toỏn với địa hỡnh bói cú cụng trỡnh với số liệu súng đại diện cho 20 năm tại khu vực Hải Hậu
Như vậy, một lượng bựn cỏt được giữ lại để gõy bồi khu vực phớa trong cụng trỡnh cũn lại vẫn cú một lượng bựn cỏt di chuyển xuống phớa Nam để khụng làm thiếu lượng bựn cỏt ở phớa Nam của Hải Hậu.
2.
Kết quả tớnh toỏn biến động đường bờ sau khi cú cụng trỡnh chỉnh trị:
Hỡnh 4.24 bờn dưới là kết quả tớnh toỏn dự bỏo biến động đường bờ khu vực Hải Hũa - Hải Triều, Hải Hậu cho cỏc giai đoạn 5 năm (2012 - 2017) và 10 năm (2012 - 2022) tới sau khi cú hệ thống cụng trỡnh chỉnh trị trờn bói. Số liệu súng đầu vào được trớch xuất từ mụ hỡnh Mike 21 tại biờn O(2)(XO(2), YO(2)) của lưới miền tớnh nhỏ trong Genes is, sau đú tớnh lặp lại trong cỏc năm liờn tiếp từ thời gian bắt đầu năm 2012 và tiếp tục kộo dài đến cỏc năm 2017 và 2022.
Kết quả tớnh toỏn cho thấy việc bố trớ hệ thống cụng trỡnh đề xuất đó gõy bồi, tạo cho bói biển ổn định hơn.
Vựng bói của 5/7 mỏ hàn chữ T cú xu hướng được bồi mạnh sau cụng trỡnh. Cỏc mỏ chữ T ở khu vực phớa Nam cú xu hướng được bồi trước và bồi mạnh hơn cỏc mỏ chữ T ở phớa Bắc. Tại hai mỏ chữ T phớa Nam HT6 và HT7 sự bồi tụ diễn ra mạnh, phớa sau mỏ HT7 mức độ bồi là 100m/10 năm, cũn tại HT6 mức độ bồi giảm cũn khoảng 80m/10 năm. Tại hai mỏ HT4 và HT5 chỉ cú hiện tượng bồi tụ nhẹ sau cụng trỡnh, nhưng bờ biển lại giữ được sự ổn định, khụng bị xúi. Tại vị trớ của cả 3 mỏ chữ T ở phớa Bắc bói đều được bồi khỏ mạnh, nhất là tại vị trớ của mỏ HT1.
Tại khu vực cỏc đờ ngầm, đường bờ vẫn cú xu hướng hỡnh thành bói bồi, đối với HN1 giỏ trị bồi khoảng 40m/10 năm cũn đối với HN2 giỏ trị bồi tụ nhỏ hơn, khoảng 20m/10 năm. Tại ba đờ ngầm phớa Nam gồm HN3, HN4 và HN5 chỉ cú sự bồi nhẹ nhưng bói đó được bảo vệ, khụng bị xúi.
4.2.4.3. Nhận xột chung:
1) Với phương ỏn cụng trỡnh hệ thống mỏ hàn chữ T kết hợp đờ ngầm phỏ súng bố trớ từ Hải Triều tới Hải Hũa (Km17 - Km22), kết quả tớnh toỏn cho thấy: hệ thống cụng trỡnh gúp phầnổnđịnh bói, khu vực bồi mạnh nhất là khu vực bờsau cỏc mỏ chữ T: HT7 và HT6 giỏ trị bồi tụ khoảng 100m/10 năm ứng với HT7 và 80m/10 năm ứng với HT6, cỏc mỏ chữ T khỏc mức độ bồi tụ nhỏ hơn hoặc khụng cú nhưng bờ biển về cơ bản đó được bảo vệ, khụng cũn hiện tượng xúi. Tại cỏc đờ ngầm HN1 và HN2 cú xuất hiện hỡnh thỏi bồi tụ khỏ mạnh, giỏ trị bồi tụ khoảng 40m/10 năm ứng với HN1 và 20m/10 năm ứng với HN2, cỏc vị trớ đờ ngầm khỏc tuy khụng cú sự bồi tụ mạnh bằng, nhưng bói đó được ổn định, khụng cú hiện tượng xú i lở. Nhỡn chung, hệ thống cụng trỡnh phỏt huy hiệu quả tăng sự ổn định của bói và bảo vệ hệ thụng đờ kố biển tại đõy.
2) Từ cửa Hà Lạn tới Lạch Giang ta thấy ứng với trường hợp bói tự nhiờn cỏn cõn bồi xúi thiờn xúi là -0,34 trong khi đú ứng với trường hợp bói cú cụng trỡnh là - 0,24. Tương tự như vậy khi tớnh diễn biến bói và tớnh lượng vận chuyển bựn cỏt đối với khu vực Hải Hậu và so sỏnh trong trường hợp tự nhiờn với bói cú cụng trỡnh đó cho thấy được hiệu quả của hệ thống cụng trỡnh trờn bói. Điều này cho thấy, hệ
thống cụng trỡnh đó bảo vệ tốt vựng bờ phớa sau cụng trỡnh và làm giảm được mức độ xúi, giữ được khoảng 40% lượng bựn cỏt tại khu vực cụng trỡnh.