b. Công thức Bijker
4.4.2. Khái niệm về các mô hình hình thái tựa hai chiều
Nguyên lý được mô tả ở chương trước đó có thể áp dụng cho 2 hoặc nhiều hơn tuyến bờ biển (chẳng hạn mô hình hai tuyến gồm một bãi biển và vùng ven bờ). Ngoài mô hình vận chuyển bùn cát đã áp dụng, cách lập công thức được đưa ra cho sự trao đổi cát (tải gần bờ – xa bờ) giữa hai lớp bờ biển được sơ đồ hoá. Cách lập công thức này buộc phải tuyến tính hóa giữa tải gần bờ – xa bờ và chênh lệch giữa mặt cắt thực tế và mặt cắt cân bằng.
Người ta đã phát triển các mô hình đa tuyến để gộp vào dòng ven bờ và phân tải (bình thường đối với bờ biển). Rõ ràng, trong những mô hình đó mặt cắt bờ biển được sơ đồ hoá theo một tuyến. Dòng chảy ven bờ được ước tính nhờ áp dụng thuyết
ứng suất bức xạ; trường sóng nhờ phân tích nhiễu xạ và khái niệm tiêu tán năng lượng trong trường sóng ngẫu nhiên. Sóng sinh ra và lưu lượng bùn cát do dòng chảy sinh ra có thể tính toán nhờ một thuyết thích hợp. Sự phân tích cân bằng nước và cát cho những vùng tương ứng làm thay đổi đáy biển. Mô hình tải gần bờ – xa bờ do tác
động của sóng lên mặt cắt có thể xác định qua phương trình cân bằng bùn cát. Ưu điểm của phương pháp đa tuyến so với phương pháp một tuyến là nó mô tả được ảnh
hưởng của thuỷ triều theo cách thực tế hơn so với mô hình một tuyến. 4.4.3. Khái niệm về các mô hình hình thái hai chiều
Dòng thủy triều
Dòng thuỷ triều được mô hình hoá nhờ giải bằng phương pháp số phương trình chuyển động và phương trình liên tục hai chiều trong vùng nước nông. Mô hình
này được gọi là 2DH (hai chiều ngang) mô phỏng vận chuyển bùn cát và có thể áp dụng để tính sự thay đổi địa hình đáy biển do dòng thuỷ triều. Mô hình loại này có ý
nghĩa quan trọng trong việc mô tả trường dòng chảy và phương thức tải cát ngoài vùng sóng vỡ. Như đã giải thích trước đây, sự cân bằng cát âm liên tục ở vùng này là
nguyên nhân của quá trình tải cát từ bờ ra ngoài khơi.
Dòng do sóng
Khi sóng tiến vào bờ sự thay đổi momen động lượng sẽ xảy ra. Thuyết ứng suất bức xạ đưa ra cách xác định các lực sóng sinh ra dòng chảy. Nếu biết trường sóng, chẳng hạn nhờ phân tích bức xạ và nhiễu xạ, thì có thể tính trường của các lực
sóng. Hơn nữa, các lực được sinh ra chỉ có thể do gió và thuỷ triều. Ảnh hưởng của thuỷ triều có thể rút ra từ việc lập mô hình dòng thuỷ triều. Cân bằng các lực tác động trên với trường ứng suất cắt ở đáy, ta sẽ có mô hình dòng do gây sóng 2DH.
Vận chuyển bùn cát và hình thái
Từ những nội dung đã trình bày ở trên cho phép chúng ta hiểu được tác động của sóng và dòng chảy và thủy triều và phương thức để xây dựng 1 mô hình có đày đủ
các yếu tố đó. Sự thay đổi địa hình đáy có thể xác định từ mô hình vận chuyển bùn cát. Và bằng chu trình lặp như vậy ta lại tính được địa hình đáy mới khi biết trường
Ngoài việc mô phỏng riêng rẽ một quá trình cụ thể chẳng hạn vận chuyển bùn cát ngang bờ trong vùng sóng vỡ thì cũng có thể tính nó trong mô hình hình thái 2
chiều đã trình bày ở trên.
Các công ty như Delft Hydraulics (DH, Hà Lan), Danish Hydraulic Institute (DH, Đan Mạch) và Hydraulic Research Station Wallingford (Anh) đã phát triển
những mô hình tổng hợp tính toán dòng chảy và bùn cát.
4.5. Cơ sở hạ tầng thể chế
Để quản lý môi trường vùng bờ biển có hiệu quả, cần có hệ thống kiểm soát đề ra các mục tiêu quản lý vùng bờ biển, kiểm soát sự phát triển và đề xuất những hành
động thích hợp ngắn han và dài hạn. Về cơ bản có thể xác định 4 nội dung sau:
Hệ thống chính sách, xác định các mục tiêu lâu dài về quản lý vùng bờ biển và
những chỉ tiêu cần áp dụng để phân tích các kịch bản khác nhau;
Hệ thống pháp lý, toàn bộ các hiệp định quốc tế đang chi phối, các điều luật quốc
gia và quy chế khu vực/địa phương làm cho chính sách này có hiệu lực thi hành;
Hệ thống tài chính, cung cấp vốn cần thiết;
Hệ thống thực hiện, xác định phạm vi trách nhiệm cho tất cả các hoạt động liên quan đến quản lý vùng bờ biển;
Do lịch sử phát triển, nền văn hoá, xã hội, hành chính và điều kiện tài chính khác nhau, mỗi nước đã triển khai một hệ thống kiểm soát khác nhau. Vì hiệu quả của hệ thống kiểm soát có tầm quan trọng sống còn cho sự thành công quản lý vùng bờ biển cho nên những nhà quản lý vùng ven biển phải nhận thức được các đặc điểm và trách nhiệm này.
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4
1. Hãy phân tích các nguyên nhân gây xói lở bờ biển do tự nhiên và con người. 2. Về nguyên tắc, có mấy cách giải quyết vấn đề xói lở bờ biển? Hãy phân tích
các biện pháp giải quyết này.
3. Tại sao nói các phương pháp bảo vệ bờ biển của con người đều đã từng có trong tự nhiên. Hãy cho một số ví dụ minh họa về sự tương đồng trong việc bảo vệ bờ biển giữa tự nhiên và con người.
4. Thế nào là nuôi bãi nhân tạo? Muốn thực hiện nuôi bãi nhân tạo cần phải lưu ý đến những vấn đề gì? Hãy phân tích các vấn đề này?
5. Có mấy loại nuôi bãi nhân tạo? Hãy phân tích các loại nuôi bãi này và cho ví dụ minh họa.
6. Hệ thống đập mỏ hàn được sử dụng để bảo vệ bờ biển trong trường hợp nào? Về nguyên tắc, để mỏ hàn thực hiện đẩy đủ hiệu quả bảo vệ bờ biển, chiều dài mỏ hàn và cao trình mỏ hàn được xác định như thế nào? Trong thực tế có nhất thiết phải xác định chiều dài và cao trình của mỏ hàn như vậy không? Vì sao?
7. Vì sao nói khi sử dụng hệ thống đập mỏ hàn để bảo vệ bờ biển, chúng ta sẽ di chuyển vị trí xói từ điểm này đến điểm khác
8. Vì sao công trình tường đứng không được coi là giải pháp tối ưu để bảo vệ bờ biển
9. Kè bảo vệ cồn cát là gì?
10. Hệ thống đập phá sóng được sử dụng để bảo vệ bờ biển trong những trường hợp nào? Hãy phân tích diễn biến đường bờ sau phía sau đập phá sóng?
11.Vì sao phải kiểm soát bồi lắng? Hãy cho biết một số loại mô hình toán mô phỏng quá trình xói lở - bồi lắng bờ biển?
CHƯƠNG 5