49
- Kết quả tính tốn modul thuỷ động lực Delft 3D-Flow
Hình 35. Trường dịng chảy khi triều lên (m/s)
Hình 36. Trường dịng chảy khi triều xuống (m/s)
50
- Kết quả tính tốn modul vận chuyển trầm tích Delft 3D-Sed
Hình 37. Nồng độ trầm tích lơ lửng (kg/m3)
Hình 38. Phân bố độ dày đáy (m)
51
3.4.2. Các kết quả tính tốn sóng, dịng chảy và vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy biển trong trường hợp tính tốn khơng có cơng trình biển trong trường hợp tính tốn khơng có cơng trình
Tương tự như trường hợp có cơng trình, các thơng số của modul, sóng và vận chuyển trầm tích được giữ ngun. Riêng modul thuỷ động lực thì cơng trình đã được bỏ.
a. Hướng sóng Đơng Bắc (NE)
Trong trường hợp hướng sóng Đơng Bắc, sóng ở biên cho vào modul Delft 3D – Wave với độ cao Hmor = 2,12 m, Tp = 8,6 s.
- Kết quả tính tốn modul sóng Delft 3D-Wave
Hình 39. Kết quả tính tốn trường sóng (m)
- Kết quả tính tốn modul thuỷ động lực Delft 3D-Flow
Hình 40. Trường dịng chảy khi triều lên (m/s)
52
Hình 41. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
- Kết quả tính tốn modul vận chuyển trầm tích Delft 3D-Sed
Hình 42. Nồng độ trầm tích lơ lửng (kg/m3)
53
Hình 43. Phân bố độ dày đáy (m)
b. Hướng sóng Đơng Nam (SE)
- Kết quả tính tốn modul sóng Delft 3D-Wave
Hình 44. Kết quả tính tốn trường sóng (m)
54
- Kết quả tính tốn modul thuỷ động lực Delft 3D-Flow
Hình 45. Trường dịng chảy khi triều lên (m/s)
Hình 46. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
55
- Kết quả tính tốn modul vận chuyển trầm tích Delft 3D-Sed
Hình 47. Nồng độ trầm tích lơ lửng (kg/m3)
Hình 48. Phân bố độ dày đáy (m)
56
c. Hướng sóng Đơng (E)
- Kết quả tính tốn của modul Delft 3D-Wave
Hình 49. Kết quả tính tốn trường sóng (m)
- Kết quả tính tốn của modul Delft 3D-Flow
Hình 50. Trường dịng chảy khi triều lên (m/s)
57
Hình 51. Trường dòng chảy khi triều rút (m/s)
- Kết quả tính tốn của modul Delft 3D-Sed
Hình 52. Nồng độ trầm tích lơ lửng (kg/m3)
58
Hình 53. Phân bố độ dày đáy (m) 3.4.3. So sánh kết quả tổng hợp và đánh giá 3.4.3. So sánh kết quả tổng hợp và đánh giá
Nhìn vào các hình 24, 29, 34 và 39, 44, 49 trong trường hợp có cơng trình và khơng có cơng trình, ta thấy rằng sóng thay đổi khá lớn từ ngồi khơi vào trong bờ. Càng vào gần bờ, sóng bị khúc xạ và độ cao sóng giảm dần. Trong tất cả các trường hợp, tại khu vực sát cửa hướng sóng ln có hướng từ phía Nam lên phía Bắc. Ta có thể thấy rõ tại khu vực bãi biển gần kè, do ảnh hưởng của độ sâu mà sóng tại khu vực này nhỏ. Trong trường hợp có kè, sóng bị chặn lại phía trước kè, do đó sóng bị suy giảm nhanh chóng khi truyền vào trong kênh. Đối với trường hợp khơng có kè thì sóng có thể lan truyền vào sâu hơn. Phía trong đầm độ cao sóng rất nhỏ.
Điều kiện thuỷ động lực tại cửa Đề Gi chịu tác động tổng hợp của các yếu tố như dao động mực nước, sóng, gió. Nhìn vào các hình 25, 26, 30,31, 35, 36, 40, 41, 45, 46, 50, 51 ta có thể thấy được trường dịng chảy tại khu vực nghiên cứu theo các kịch bản khác nhau. Tại khuc vực cửa thì dịng chảy thuỷ triều chiếm ưu thế. Tại đây do ảnh hưởng của hệ thống đầm phía trong tạo ra độ chênh lệch mực nước giữa phía trong và ngoài đầm trong các pha triều dâng và rút tạo ra dòng chảy khá lớn. Dịng chảy lớn nhất có thể lớn hơn 1 m/s. Dịng chảy tổng hợp biến động mạnh
59
theo pha dao động của mực nước triều. Khi triều lên, trường dịng chảy có hướng đi vào trong đầm và khi triều xuống dòng chảy hướng ra ngồi đầm.
Đặc điểm vận chuyển trầm tích có liên quan chặt chẽ đến chế độ thuỷ động lực và nguồn cung cấp trầm tích. Từ các hình 27, 28, 32, 33, 37, 38, 42, 43, 47, 48, 52, 53 là sự thay đổi đáy biển theo các kịch bản tính tốn khác nhau. Chúng ta dễ dàng nhận thấy diễn biến đáy biển có sự thay đổi mạnh theo các trường hợp. Đối với phía trong đầm gần cửa biển vận chuyển bùn cát do dịng chảy là chính và trong các kịch bản tính tốn khơng có sự khác nhau do khơng có các tác động của sóng. Trong pha triều lên, ảnh hưởng của thuỷ triều làm tăng cường sự xâm nhập của nước biển vào trong đầm dẫn đến sự vận chuyển trầm tích lơ lửng vào khu vực trong đầm xa hơn. Ngược lại, trong pha triều xuống, dòng chảy đi ra khỏi đầm dẫn đến hạn chế khả năng vận chuyển trầm tích lơ lửng. Trong trường hợp có kè, phía sau kè và đầu kè có sự bồi tụ rõ ràng. Trong trường hợp khơng có kè, q trình bồi tụ tại cửa biển diễn biến mạnh mẽ và trầm tích lơ lửng được vận chuyển sâu vào trong đầm hơn.Tuy nhiên ta có thể thấy rằng, trong cả hai trường hợp có kè và khơng có kè, xu hướng trầm tích vẫn bồi tụ tại cửa Đề Gi.
Trường hợp sóng Đơng Bắc (NE):
+ Nhìn vào hình 27, 28 khi có kè ta có thể thấy rõ trầm tích bồi tụ nhiều ở đầu
kè và đỉnh kè. Nồng độ trầm tích lơ lửng ở đầu kè là lớn nhất với lượng 0,1 kg/m3, độ dày đáy tăng khoảng 18 cm; ở đỉnh kè, phân bố nồng độ trầm tích lơ lửng nhỏ hơn khoảng 0,04 kg/m3, độ dày đáy khoảng 3 cm.
+ Trong hình 42, 43 là bức tranh vận chuyển trầm tích tại khu vực khi khơng có
kè. Ta có thế thấy rõ sự khác biệt với trường hợp có kè. Trong trường hợp này hầu
như toàn bộ cửa Đề Gi có hiện tượng bồi tụ với nồng độ lớn nhất khoảng 0,2 kg/m3, độ dày đáy là 25 cm.
Trường hợp sóng Đơng Nam (SE):
+ Hình 32, 33 là bức tranh vận chuyển trầm tích trong trường hợp có cơng trình
tại cửa biển. Khác với trường hợp sóng Đơng Bắc, nồng độ trầm tích lớn nhất phân bố ở phía trước kè với nồng độ khoảng 0,07 kg/m3. Sóng Đơng Nam kết hợp với dòng chảy triều tạo lên trường dòng chảy hướng từ phía Nam lên phía Bắc đưa trầm tích vào cửa biển. Ở phía trong cửa, do có kè chắn nên nồng độ trầm tích nhỏ hơn phía ngồi khoảng 0,02 kg/m3. Tuy nhiên cũng giống trường hợp sóng Đơng Bắc, trầm tích bồi tụ nhiều ở phía đầu kè và ở đỉnh kè.
60
+ Trong trường hợp khơng có kè, nồng độ trầm tích lơ lửng lớn nhất ở khu vực
cửa biển với nồng độ khoảng 0,4 kg/m3. Nhìn vào hình 47, 48 ta thấy gần như toàn bộ cửa Đề Gi có hiện tượng bồi lấp.
Trường hợp sóng Đơng (E)
+ Cũng giống các trường hợp sóng Đơng Bắc và Đơng Nam, với hướng sóng chính là hướng Đông hiện tượng bồi lấp vẫn diễn ra ở cửa Đề Gi (hình 52, 53).
Nồng độ trầm tích lớn nhất ở khu vực trước và sau kè. Ở đầu kè, nồng độ trầm tích
lơ lửng là 0,04 kg/m3.
+ Trong trường hợp khơng có kè, với hướng sóng là hướng Đơng nồng độ trầm
tích tại cửa Đề Gi cao nhất khoảng 0,12 kg/m3.
Từ các phân tích ở trên có thể thấy rằng, với các hướng sóng khác nhau, có cơng trình hay khơng có cơng trình thì tại cửa biển Đề Gi vẫn xảy ra hiện tượng bồi lấp. Các giải pháp cơng trình ở cửa biển thực chất chỉ điều chỉnh được tương tác sông - biển mang tính cục bộ địa phương, ko khắc phục được hồn toàn hiện tượng bồi lấp tại đây. Lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ phụ thuộc rất nhiều vào hướng sóng và dịng chảy. Sau khi xây kè, phần lớn lượng bùn cát vận chuyển từ phía Nam lên phía Bắc được giữ lại gây bồi lấp ở phía Nam cửa Đề Gi, ngay sát chân kè. Phần cịn lại tiếp tục được sóng và dịng chảy vận chuyển lên phía Bắc. Mặc dù trong nghiên cứu này, đã tiến hành mô phỏng với ba trường hợp sóng khác nhau nhưng về cơ bản có thể nhận định được rằng lượng bùn cát từ phía Bắc xuống khơng tham gia nhiều vào q trình bồi lấp tại đây. Ngun nhân chính là do mũi Vĩnh Lợi nhơ ra biển, đóng vai trị chắn dịng chảy do sóng vận chuyển bùn cát từ phía Bắc xuống. Trong khi đó, lượng bùn cát vận chuyển từ phía Nam lên phía Bắc đóng vai trị quan trọng gây ra hiện tượng bồi lấp tại khu vực cửa biển. Do kè biển được xây dựng ở phía Nam cửa, đóng vai trị là đê chắn cát đã giữ được một lượng lớn bùn cát gây bồi lấp phía Nam kè. Phần cát cịn lại tiếp tục vận chuyển lên phía Bắc tham gia vào quá trình hình thành cồn cát, gây bồi tụ phía trước đầu kè và phía trong cửa Đề Gi.
3.5. Giải pháp khắc phục
Từ các kết quả tính tốn vận chuyển bùn cát trong các các kịch bản tính tốn khác nhau, chúng ta nhận thấy diễn biến đáy biển có sự thay đổi mạnh theo các trường hợp. Đối với phía trong đầm gần cửa biển vận chuyển bùn cát do dòng chảy
61
là chính và trong các kịch bản tính tốn khơng có sự khác nhau rõ rệt do khơng có các tác động của sóng. Phía ngồi cửa dưới tác động đồng thời của sóng và dịng chảy các biến động địa hình với mỗi hướng sóng là khác nhau. Tại khu vực phía sau kè và đầu kè có sự bồi tụ khá rõ do lượng bùn cát vận chuyển từ phía nam lên và từ phía ngồi vào.
Sau khi xây kè, phần lớn lượng bùn cát vận chuyển từ phía Nam lên phía Bắc được giữ lại gây bồi lấp ở phía Nam cửa Đề Gi, ngay sát chân kè. Phần còn lại tiếp tục được sóng và dịng chảy vận chuyển lên phía Bắc. Từ các kết quả tính tốn ta có thể nhận định lượng bùn cát vận chuyển từ phía Bắc xuống khơng tham gia nhiều vào quá trình bồi lấp tại đây. Trong khi đó lượng bùn cát vận chuyển từ phía Nam đóng vai trị quan trọng gây nên hiện tượng bồi lấp tại khu vực này. Cơng trình kè (đê chắn cát) có tác dụng mạnh mẽ đến sóng và dịng chảy tại đây. Do hướng kè vng góc với bờ, kè có tác dụng chắn tồn bộ sóng Đơng Nam, tạo nên vùng khuất sóng phía trong cửa. Đồng thời với việc chắn sóng, kè cũng có tác dụng ngăn dịng chảy do sóng dọc bờ hướng từ phía Nam lên phía Bắc và kết quả phân tích thấy kè đã giữ lại một lượng lớn bùn cát ở phía Nam do đó hạn chế được sự bồi lấp tại cửa Đề Gi.
Tuy nhiên, sau khi kè chắn sóng được đưa vào sử dụng, cơng trình đê chắn cát đã không phát huy hiệu quả như mong muốn. Hiện nay, tại đoạn giữa của luồng tàu ra vào đã hình thành một bãi cát rộng trên 3.000 m2, kéo dài khoảng 300 m, có độ cao so với mặt nước biển khoảng 3 m, chắn ngang hơn 3/4 luồng lạch ra vào bến. Ở đoạn đầu đê chắn sóng về phía bờ, cát tràn qua đê bồi lấp luồng lạch [4]. Giải quyết tình trạng bồi lấp cửa biển Đề Gi tác giả đã tiến hành tính tốn q trình vận chuyển trầm tích tại khu vực này với chiều dài kè dài hơn ban đầu là 300 m với ba hướng sóng chính Đơng Bắc, Đơng Nam và sóng hướng Đơng.
3.5.1. Các kết quả tính tốn sóng, dịng chảy và vận chuyển bùn cát và biến đổi đáy biển trong trường hợp tính tốn kéo dài kè thêm 300 m (khắc phục)
a. Hướng sóng Đơng Bắc (NE)
Trong trường hợp hướng sóng Đơng Bắc, sóng ở biên cho vào modul Delft 3D – Wave với độ cao Hmor = 2,12 m, Tp = 8,6 s.
62
Hình 54. Trường sóng tại khu vực cửa Đề Gi (m)
Hình 55. Trường dịng chảy khi triều dâng (m/s)
63
Hình 56. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
Hình 57. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
64
Hình 58. Phân bố độ dày đáy tại cửa Đề Gi (m)
b. Hướng sóng Đơng Nam (SE)
Với trường hợp sóng Đơng Nam, các thơng số của modul thuỷ động lực và vận chuyển trầm tích được giữ nguyên như trường hợp sóng Đơng Bắc. Riêng với modul sóng, tham số sóng được lấy như sau: Hmor = 0.72 m, Tp = 5,3 s
Hình 59. Trường sóng tại của Đề Gi (m)
65
Hình 60. Trường dịng chảy khi triều dâng (m/s)
Hình 61. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
66
Hình 62. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
Hình 63. Phân bố độ dày đáy (m)
67
c.Hướng sóng Đơng (E)
Trong trường hợp này, các tham số sóng trong modul Delft 3D-Wave được lấy: Hmor = 0,77 m; Tp = 7,04 s
Hình 64. Trường sóng tại cửa Đề Gi (m)
Hình 65. Trường dịng chảy khi triều lên (m/s)
68
Hình 66. Trường dịng chảy khi triều rút (m/s)
Hình 67. Nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa Đề Gi (kg/m3)
69
Hình 68. Phân bố độ dày đáy tại cửa Đề Gi (m)
3.5.2. So sánh kết quả tổng hợp và đánh giá
Qua các thông tin từ người dân tại địa phương, cũng như các cấp lãnh đạo của tỉnh, để phát huy hiệu quả thơng luồng và thốt lũ chiều dài kè nên được kéo dài và nâng cao trình đỉnh kè để chống sóng tràn. Trong luận văn này đã khai thác ý tưởng trên và thực hiện tính tốn với trường hợp kéo dài thêm kè.
Nhìn vào các hình 54, 59, 64 trong trường hợp kéo dài kè thêm 300 m, ta thấy rằng sóng thay đổi khá lớn từ ngồi khơi vào bờ. Càng vào gần bờ, sóng bị khúc xạ và độ cao sóng giảm dần. Khi lan truyền đến cửa Đề Gi, sóng bị chặn phía trước kè, do đó sóng bị suy giảm nhanh chóng trong kênh.
Đối với dịng chảy, từ các hình 55, 56, 60, 61, 65, 66 dòng chảy tại khu vực cửa là dịng chảy thủy triều là chính. Tại khu vực cửa do ảnh hưởng của hệ thống đầm phía trong tạo ra chênh lệch mực nước giữa phía trong và ngồi đầm trong các pha triều dâng và triều rút tạo ra dịng chảy khá lớn. Dịng chảy lớn nhất có thể lên đến 1,2 m/s.
70
Từ các hình 57, 58, 62, 63, 67, 68 ta có thể thấy diễn biến của đáy biển trong kịch bản tính toán kè được kéo dài thêm 300m. Đối với phía trong đầm gần cửa biển vận chuyển bùn cát do dịng chảy là chính. Phía ngồi cửa dưới tác động của sóng và dịng chảy, các biến động địa hình với mỗi hướng sóng khác nhau là khác nhau. Tại khu vực phía sau kè và đầu kè có sự bồi tụ khá rõ ràng do lượng bùn cát được vận chuyển từ phía Nam lên
Trong trường hợp sóng Đơng Bắc (NE):
+ Nhìn vào hình 27, 28 trong trường hợp hiện trạng có kè (hiện trạng), ta thấy
trầm tích bồi tụ nhiều ở đầu kè và đỉnh kè. Nồng độ trầm tích lơ lửng ở phía trong cửa có thể đạt 0,1 kg/m3 và độ dày đáy là 18 cm. Tuy nhiên qua hình 57, 58 với
trường hợp kéo dài kè ta có thể thấy nồng độ trầm tích lơ lửng tại cửa lớn nhất là
0,06 kg/m3, độ dày đáy là 10 cm. Qua đây ta thấy được, khi kéo dài kè, lượng bùn cát được giữ lại ở phần phía trước kè nhiều hơn, và khả năng vận chuyển chúng