Luận văn tính toán môi trường sóng vận chuyển bùn cát và xói lở bờ biển bãi biển trong bão khu vực ven bờ châu thổ sông hồng

Do vậy, luận văn đã được hoàn thành trên cơ sở các nội dung chỉnh nÏữ sau: -_ Tổng quan vẻ điều kiện tự nhiên, sự vận chuyên bún cát và xói lở bờ biển, bãi biển vủng châu thổ sông liỏn

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOI TRUONG ĐẠI HỌC CONG NGIIE

NGUYEN THIEU HOA

TINH TOAN TRUONG SONG, VAN CHUYEN BUN CAT VA XOI LO

BO BIEN, BAI BIEN TRONG BAO KHU VUC VEN BO CHAU THO

SONG HONG

LUAN VAN TILAC SĨ CƠ KỸ THUẬT

Hà Nội — 2015

ĐẠI HỌC QUOC GIA HA NOI TRUONG ĐẠI HỌC CONG NGIIE

Nguyén Thiéu Hoa

TINH TOAN TRUONG SONG, VAN CHUYEN BUN CAT VA XOI LO

BO BIEN, BAI BIEN TRONG BAO KITU VUC VEN BO CIIAU THO

MUC LUC

„o0 .ÔỎ 1

CHƯƠNG I TONG QUAN VE DAC DIEM DIEU KIEN TU NHIEN, VAN CHUYỂN

BUN CAT VA BIEN DONG BO BIEN KHU VUC CHAU THO SONG HONG 3

11 Đặc điểm tự nhiền, điều kiện khi tượng, thủy văn khu vue chau thổ sông

1.1.1 Lịch sử phải triển vùng ven biên châu thỗ Sông Hồng - 5555525555 3

1.1.2 Đặc điềm địa hình vùng châu thổ sông Hồng

1.3 Hệ thông thuỷ văn

1.1.4 Chế độ khi hâu

1.2 Biển đông bờ biển cửa sông khu vực châu thỏ sông Hồng - 7

1.2.1 Cơ chẻ xỏi lở bãi biển thường xuyên tại khu vực ven bờ cửa Hà Lạn — cửa Lạch Giang 7

123 Biên 28081 bờ biển khu vực châu thỗ sông Hồng dưới tác động của bão và nước đẳng

1.3 Hệ thông đề biển khu vực châu thỏ sông Hồng SAT ESTES

14 Các nghiên cứu về VCBC và biến động bãi biển do bão ở nước ta 12 Chương II THU THAP VA XU LY SO LIEU PHUC VU TINH BIEN DONG

2.1 Số liệu thử nghiệm mô hình SBEACH tại bề thí nghiêm song va van chuyên

ban cát siêu lớn _ nơ = Pee eee

2.2 Số liệu đo đạc địa hình mặt cắt vuông góc với bờ biển trước và sau bão tại khu

2.3 Số liêu hiện trạng hệ thông đê biển vả số liệu vẻ các thông số mực nước, sỏng tinh toán che độ nhieu năm cho khu vực châu thổ sông

Chuong II CO SG KHOA HOC CUA MO HINH TINH BIEN ĐỘNG BAI, XOI LO

3.1 Vận chuyển bùn cát ngang bờ và lý thuyết mặt cắt cân bằng 18

3.2 Cơ sở khoa học các phương pháp tính sóng và vận chuyển bùn cát trong mô hình

SBEACH 320

3.3.3 Tính các tham dỗ liên guan đến trường sông

3.3.3 Tính vận chuyên bùn cái ngững ĐÈ cieaeeedeiiseinoeeoou TỔ:

3.3 Thuật toán sử dụng trong mô hình SBEACH - 36

3.4 Phương pháp đánh giá sự phù hợp giữa kết quả tính toán và số liệu thực đo 30

3.5 Mỏ hình SBEACH chạy trong Hệ thông Công nghệ ven bờ phục vụ Thiết kế và

3.6 Các khá năng tính toán và hạn chế của mô hùnh SBEACH 44

3.8.1 Khả năng tính toàn của mô hình SREACH 44 3.6.2 Các hạn chế của mồ hình SBEACH KH we AS

Chuong IV TINH TOAN VAN CHUYEN BUN CAT VA XOILO BO BIEN, BAI BIEN

4.1 Tỉnh toán vận chuyển bùn cát và biển động bãi biển theo số liêu đo đạc tú

dụng mã hình SBEACH với bà than sã VCBC đã được hiệu chỉnh - 30

4.3.3 Đê xuất giải pháp bảo vệ dễ biên khu vuc chau tho sông Hỗng - 33

THình 3 Cao trình bãi biển trong các thời điểm cao đạc khác nữ tại mặt cất số

Tình 4 Khảo sát thực địa lại “Nhà thờ đỗ trên biển” thuộc bờ biển khu vực xã

Hinh 9 Các số liệu đo đạc tại mặt cắt Hải Thịnh trước và sau khi báo đỗ bộ — 16

Hình 10 Mực nước tổng cộng trong các ngày 27-28/9/2005 dưa vào tỉnh toán

Tình 12 Các profile bạn đầu, cuối cùng và tính toán cho trường hợp P1A 46 Hinh 13 Cac profile ban dau, cudi cùng vả tính toán cho trường hợp PỚA — 47 Hình 14 Các proBle ban đầu, cuỏi cửng vả tỉnh toán cho trường hợp PCA — 47

Tình 15 Các profile bạn đầu trước bão, profile tính toán theo mặc định 50

Hình 16.Các proBile ban dầu trước bão, profile tính toán theo HC-8 và thực do 50 Tình 1 7.Các kết quả tỉnh toán xới lở bãi biển khu vực Hải Thịnh với hai trường

vi

DANH MUC CAC BANG

Bang 1 Các tham số động lục đầu váo và thời gian tính toàn trong cdc thi

Bang 2 Cac tham số động lực liển phục vụ tính toán chế độ 17 Bang 3 Các tham số hiệu chỉnh và kết quả đánh giá định lượng 49

Bang 4 Đánh giá mục nước tổng công tại chân đề khu vực Hải Thịnh trong các cơn bão với chủ kỳ lặp khác nhau 33

Giải nghĩa

Chau thé sông Hồng (Storm-induced Iifach Change) biến động bãi biển do bão

(Coastal Engineering Design Analysis System)

Hệ thông Công nghệ ven bờ phục vụ Thiết kế và Phân tịch)

Tê thí nghiệm sóng và vận chuyến bùn cát siêu lớn

(Food and Agriculture Organization of the United Nations) 'Lế chức Lương thục và Nông nghiệp Liên 1 iệp Quốc

(People Action Movement) Phong trae Nhan din Hành động,

(Equilibrium Beach Profile) Profil cin bang bai bién

vill

LOT CAM BOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu lôi đã tham gia

Các số liệu, kết quả nêu trong luân văn là trung thực vả chưa từng được ai công bổ trong bất kỳ công trinh nào khác

Tác giả

Nguyễn Thiêu Hoa

LOT CAM ON

Tôi xin bảy tố lòng kinh trọng và biết ơn sâu sắc tới Viện Cơ học, Viện Ilan Lam

Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cơ quan nơi tôi công tác đã cử đi đảo tạo, cũng

như tạo điển kiện vẻ mặt thời gian, kinh phí và các thủ tạc hành chính trong suốt

quả trình học tập và hoàn thành luận vấn này

Tôi xin chân thành cäm on Ban giảm hiệu trường Đại học Công Nghệ, Khoa Cơ hoo k¥ tuft, Phòng đáo tạo đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này,

Nhiệm vụ hợp tác Việt Nga “Mghiên cứu bãi biển và dự bảo biển dộng bãi khu

bién Vist Nam va Lién bang Nga” Mã số VASI,HTQT.NGA.Œ3 bai giai doạn 2010-2011 và 2014-2015, thuộc Viện Hàn Làm Khoa học và Công nghệ Việt

Nam, đã tài trợ vả tạo điều kiện cho tôi đi kháo sát thực tế và tham gia đo đạc tại khu vực thị trấn Thịnh Long, châu thổ song Hang

vực ven bd

Tôi xin bày tô sự biết ơn tới thây hướng dân PGS.TS Dinh Văn Mạnh đã trực

tiếp hưởng dẫn, gip đỡ và tạo mọi điều kiện trong quá trình nghiên cửu và hoàn

thành bản luận văn này,

Xin gửi lời cám ơn chân thành dấn G5 TSKH Maenus Larson, Khoa Kỹ thuật

Tài nguyên Nước, Pai hoc Lund Thuy Dién dã cung cấp các số liệu do đạc tại Bé thi nghiệm song và vận chuyển bùn cat siéu lớn và kết quá tính toán theo mô hình trong một só trường hợp tiều biểu

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Cơ học kỹ thuật đã tận tỉnh day đỗ và truyền thụ kiến thúc cho tôi trong những năm học vừa qua

Cuối cùng xin cảm ơn các cô chú, các bạn đồng nghiệp tại Phòng Cơ học và Môi

trường Biển, Viện cơ học dã nhiệt tình giúp đỡ, tự vẫn cho tôi thực hiện luận văn này

Với mục tiêu trên, khu vực nghiên cứn của luận văn được lựa chọn là khu vực bãi

biển của thị trân Hải Thịnh, đây là một khu vực xung yếu có thẻ đại điện cho toàn bộ

bờ biển của khu vực châu thỗ sông Hồng, tại nơi này đã nhiều lần để bị phá hãy trong

bão

TIệ thống mô hình số được sử dụng trong luận văn này là CHDAS, với raodul chủ

yến được khai thác là mô hình SEBACH Đây là hệ thống mô hình số cho phép tinh

toán sự biển động của bãi biển san bão

Ngoài việc đòi hỏi các thông số dầu vào của mô hình số, như số liêu do đạc mặt

cãi địa hình, địa mạo, các thông số đặc trung của bản cát, cáo tham số mực nước,

sóng, , mổ hình này cản được kiếm định kỹ cảng trên cơ sở các số liệu do đạc trong,

bổ thí nghiệm cũng như tại hiện trường khu vực nghiên cũu Do vậy, luận văn đã

được hoàn thành trên cơ sở các nội dung chỉnh nÏữ sau:

-_ Tổng quan vẻ điều kiện tự nhiên, sự vận chuyên bún cát và xói lở bờ biển, bãi

biển vủng châu thổ sông liỏng, đặc biệt là khu vực nghiên cửu bãi biển Lái

Thịnh,

- Thư thập các số liệu liên quan phục vụ cho việc tưết lấp, kiếm định mô trình

36 tinh (oan vận chuyên bùn cái và biển động bối bao gồm: các số liệu đo đạc

- Nghiên cửu tim hiểu cơ sỡ khoa học mô hình SBEACH chạy trong CHDAS;

- Thiét lap tính toán kiếm tra và hiệu chỉnh các tham số của mô hình SBEACH

cho một số bài toán mẫn (so sánh với số liện đo đạc và tỉnh toán trong bé thi

nghiệm sóng SUPERTANK),

- Tinh toản kiểm định mò hình số qua các số liêu thực đo trước và sau cơn bão

DAMREY tại khu vực ven biển Hải Thịnh,

- Tinh toản xói lẻ bãi biển, chân đê với các tham số thủy triển, nước đâng và

sóng có chu kỳ lặp 5Ó năm vá 100 năm tử đó đưa ra các đánh giả, kiến nghị về

sự an toàn và dễ xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống dê biển khu vực châu thổ sông Hồng,

Luan van gdm

‘Mo dau, Chương T Tổng quan về đặc điểm điêu kiện tụ nhiên, vận chuyên bùn cát

và biển động bử biển khu vực châu thổ sông Hồng, Chương TI.Thu thập và xử lý số

liệu phục vụ tính biến động bãi, xói lở chân đề trong bão; Chương TĨI Cơ sở khoa hoe md hinh tính biển động bãi, xói lở chân dé trong bão — SBEACH, Chuong TV

Tinh toán vận chuyến bùn cát và xói lỡ bở biển bối biển trong bão, Kết luận và kiến nghị; Tài liệu tham khảo;

CHUONGI TONG QUAN VE ĐẶC DIEM DIEU KTEN TU NHIEN, VAN

CHUYEN BUN CAT VA BIEN DONG BO BIEN KHU YUC CHAU THO SONG

HONG

1.1 Dic diém tự nhiên, điều kiện khí tượng, thủy văn khu vực châu thể sông Héng

1.1.1 Lịch sử phát triển vùng ven biên châu thô Sông Iiồng

Ving đồng bằng châu thé sông Hồng (CTSH) có hình đáng gân như một tam giác

với đỉnh (khu vục Việt Trị) cách đáy là đường ba khoảng 150km Dường bờ biến có

tổng chiều dai la 135km Từ bắc xuống nam, vùng ven bờ châu thế sông Hồng bao

gồm 4 tỉnh là Hải Phòng, Thái Bình, Kam Định và Ninh Bình Với điện tích khoảng 16.000kmẺ đây là khu vực có mật độ dân cư đông đúc nhật Việt Nam, khoảng 1.700

nó, với mật độ sông ngòi khá cao, khoảng từ 0,7+1,0km/km”; các sông đổng bằng có

độ đốc làng dẫn rất nhỏ, thay đối từ 0,02+0,05m/kmn [7]

Xu thé chung trong lịch sử phát triển của khu vực CTSH là xu thể “lấn biến” do

lượng bùn cát của các cửa sông tải ra Trên Hình 1 thể hiện lịch sử phát triển của bờ

biển vùng châu thể sông Hồng

#3 17m nằm ire

ee zy anh tree

—— I8 năm trước S0 năm lruếu

1.1.2 Đặc diễm dịa hình ving chdu thé séng Héng

Bé mat đồng bang CTSH trong déi bing phẳng, hơi nghiêng vẻ phía biên, với độ

đốc rất nhỏ, dao động từ 0,04m/km+0,05m/Aem

Ngoài địa hình tự nhiên, một điểm đặc biệt ở CTSI1 là các địa hình nhân tạo, tiều

biểu là hệ thông đê ngăn lũ và đê biển được đắp bằng đất qua nhiều giai đoạn trong

khoảng một nghin năm trở lại đây,

Vũng ven biển CTSH có đặc điểm là vùng đất trũng và thấp (low-lying land), được ngăn với biển bằng hệ thông để biển Đây là vùng tập trưng đầu cư đông dic va rat dé

i ngap lut trong các điều kiện thời tiết nguy hiểm như triểu cường va bio [7]

1.1.3 Lệ thống thuy? văn

Sông Hồng thuộc cữ trung bình trên thế giới và lớn thứ hai ở Việt Nam, sau sông,

Mề Kông, có diện tích lưu vực kế cả đồng bằng xấp xỉ 155.000 km” và diện tích dông, bằng hạ lưu (gêm cá hạ lưu séng Thai Binh) gần 16.000 km”, Chế độ thuỷ văn sông, Hồng rất đặc biệt, diễn biển bất thường Diễn biến lũ trên sông Hồng rất phức tạp do

sự lệch pha dòng chảy tử các nhánh sông chính vá quả trình điều tiết cắt-xá lũ trên các lỗ chửa lớn Dòng, chấy trên sông Hồng phân bố khá chênh lệch giữa các tháng, với đỉnh cao nhất trong thing VII và nhỏ nhật trong tháng 1T [7]

1.1.4 Chỗ độ khi hậu

Vimg ven biên CTSIHI nằm trong khu vực nội chí tuyển Bắc [án Cầu, chịu chi

phối mạnh mẽ của khi hậu nhiệt đới gió mùa Dông Nam Á Khí hậu treng năm có hai mùa chính (mùa đông và mùa hè) và hai mùa chuyển tiếp với sự thông trị của hai hệ

thống gió mùa déng hắc và gió mùa tây nam có tinh chất đôi ngược nhau chỉ phối [7]

1.1.3, Các yêu tổ hải văn

a Thiy triểu

Ché dé thay triểu ở ven biển Việt Nam rất da dang và co mat hau hết các loại triều được biết trên thể giới, như nhật triểu, bán nhật triểu, triệu hỗn hợp và cá vùng, hau uhu vé triéu Ving ven biển CTSH có chế độ nhật triểu thuần nhất với các sóng,

triều cơ bán là Ủy, Ky, Ma, S2-

Thủy triều biên động theo không gian, ven biến từ Hải Phòng đên Ninh Binh va

bằng tính chất nhật triều thuân nhất giảm đi khá nhanh Trong sông, đặc tính thuỷ triểu biển đếi do ảnh hưởng cửa ma sát đầy sông (yêu tổ

địa hình lòng đẫn) va đàng chảy sông ngòi Quả trình biển dang sóng triển do đồng,

chây sông ngôi xây ra đặc biệt mạnh vảo mùa HỊ, tốc độ truyền triển có thể giảm di

từ cửa sông vào sâu đổi

40:50% so với thời kỳ khô kiệt Vào mùa khổ, khi mực nước trong sông hạ xuống,

thấp, sóng thuỷ triểu có điều kiện truyền vào đồng bằng rất sâu

-_ Trên sông Thái Binh, thuỷ triểu ảnh hướng tới Phủ Lạng Thượng,

- _ Trên sông Hồng, thuỷ triệu ảnh hưởng tới Hà Nội

thượng nguẫn, tốc độ luyễn triểu cảng giảm nhanh và sự tiết giảm độ cao của thủy

triểu ở cả hai sông Hồng và sông Thải Bình xây ra không giống nhau Cảng vào sâu đồng bằng thì sự tiết giảm độ cao thuỷ triểu ở sông THái Bình xdy ra nhanh how Vi

Nước dang do bao phat sinh do hiệu ứng nước biển bị gió mạnh thôi dé

khí áp vũng trưng tâm bão giảm xuống thập; trong đó hiệu ứng nước đâng bão do gió

chiếm 80%-90%

Các trận bão đỗ bộ vào ven biển CTSH đều có gió mạnh từ cấp 8 đến cáp 12 (và

giật trên cấp 12).8o với cả nước, châu thổ sống Hồng là vùng có tần suất bão đô bộ

rất lớn (chiếm 28%), nên hiện tượng nước dâng, do bão có khả năng xảy ra cao

Trong đó các cơn bão mạnh gây nước đâng cao điển hình là:

- Bao Rose, ngày 13/8/1968 dễ bộ vào bờ biển Nam Định,

-_ Bão Kate, ngày 26/8/1973 đỗ bộ vào bở biển Nam Định,

- Bao Monge, ngày 15/9/1973 đỏ bộ vào bắc Thanh 11oá,

- Bao Kelly, ngay 5/7/1981 dé bd vao nam Thanh Hoá,

- Bao Damrey, ngay 27/9/2005 dé bé vao Thanh Léa, vv

La cdc con bão đã gây ra nước đâng rất cao ở vừng ven biến vả các cửa sông,

CTISIL

Các trận bão dỗ bộ vào CTSH có hướng đi chuyển hậu hết gắn như vuông góc với đường bờ biển; vùng có nước đăng cao xây ra ở phía bắc nơi tâm bão đỗ bộ Như vậy,

nhiing tran bão có thể gây ra nước đông cao ö vùng nghiên cửu không, chỉ là những,

trên bão đỗ bộ trực liếp vào bờ biển CTSH mà còn có những bận đỗ bộ vào bờ biển

phía nam, thuộc vùng bở biên Thanh Hoá - Nghệ An [11]

c Song bién

Dặc điểm đường bở của khu vực CTSHIlả có định hướng, đường bở theo hướng

đông bắc tây nam tại khu vực ven biển Hải Phòng; theo hướng bắc nam tại khu vực yen bờ biển tính Thái Binh va theo hướng đông bắc tây nam tại khu vực ven biển

Nam Dinh, Ninh Binh Các hướng sóng chính phân bố và tác động theo các mùa như

cao ở ven biển Hải Phòng (từ 30-3794), các hướng sông đông, đông bắc thịnh bảnh ở

yen biển Thái Binh va ven biển Nam Định Ninh Binh Như vậy trong mủa dong, các vùng cửa sông ven biển Thai Binh — Ninh Bình chịu tác dông mạnh mẽ nhất của các hướng sóng do hệ thống gió mủa đông bắo gây ra Vủng ven biển Hải Phòng hoặc nằm khuất hướng sóng chính hoặc chịu tác động các hướng sóng biển đỗi đo khúc xạ

- long mùa hè (từ tháng ET đến tháng 1X): Hướng sóng chủ đạo ngoài khơi là

hướng nam với tần suất cao từ 37-60%, và ven biển là các hướng sóng đông nam

(249), hướng nam (20%) Các hướng sóng này có tác động mạnh mế tới ven biến Nam Định - Ninh Bình và Hải Phòng, ngược lại vùng ven biến Thái Binh ở chừng,

mu nao đó chịu tác động thập hơn đo vị trì gân rửuz khuât sống hướng nam

- Trong các mùa chuyễn tiếp (các tháng TE-F và X27): Tương tự như trường gió,

ngoài khơi có các hướng sông chính là tưmn và đông bắc, ngược lại ở ven bờ là hướng

đông và đông nam với cường độ thấp hơn các mùa chính Cấp độ cao sỏng ở ven biển

CTSH có sự chênh lệch đáng kể trong các mùa Đồ cao sóng Irung bình long mùa đông thay đôi ở ven bờ từ 0,4m - 1,2m và ngoài khơi từ O,8-1,3:n; trong múa hẻ ở ven

tờ thay dỗi từ 0,3m - 0.8m và ngoài khơi từ 0,6m - 1,0m Như vậy, nhìn chung sóng

gid trong mua đông có trị số độ cao lớn hơn sơ với trong múa hè, điều nảy có thể giải thích do vùng ven biển châu thổ sông Liễng chịu tác động mạnh của giỏ mủa đông bắc, tuy nhiên sóng cực dai trong mua dưới sự tác động của bão và áp thấp nhiệt đới

có thể đạt giá trị rất lớn (7.0m) [7]

4: Dòng chảy vùng ven bờ

Dòng chây vùng ven bò CTSH diễn biến rất phức tạp, thể hiện ruối tương tác giữa các yếu tổ biển _ sông ngỏi và địa hình day Cac nhân tổ phát sinh dòng chảy là thuý triểu, sóng, gió, lũ sông ngòi, nên đóng chảy ở vùng ven be la dong tổng hợp,

ao gồm các thành phần công tận boàn V+(D và phí tuân hoàn Vw(Ù - hay còn được gọi lá dòng du, được biểu điển dười dạng tỏng các thành phần: Thành phan dong tuần

hoan bao gém eac loai dong phát sinh do các sóng thuỷ triểu gây ra và chúng mang, tên loại sóng, triểu sinh ra chủng, như dòng nhật triều, dong bản nhật triểu Thành phần dòng dư gồm hai thành phan là đồng ổn dish (Vop) va khong dn dink (Vxop) 'Thành phần Vọp phát sinh do gió thổi có hướng dn dinh ‘Thanh phan Vvoa gồm các loại dòng đo lũ sông ngỏi, sóng, đỗ vỡ, giỏ ven bở, vốn dĩ luôn biến động, có tỉnh phân mùa và có vai trỏ quan trọng trong những biến động đột biển ở các cửa sông, 'Tại các khu vực xa bở vủng CTSH đặc trưng chế độ của dòng chảy chủ yếu phụ thuộc vao dong triểu (tuần hoàn) và dòng chảy gió Cà hai loại đòng chảy này đều có

xu thé song song voi ba và biển động chú yếu theo mủa gió đồng bắc và tây nam Dang triéu xuống có hướng về phía tây nam và đỏng triêu lên có hướng ngược lại vẻ

phía đông bắc, tuy nhiên do đóng chây do giỏ (thánh phan phi tuân hoàn) có hưởng đi

về phía tây nam nên dang chảy tổng cộng theo hướng tây nam Dặc biệt trong mùa

gió đông bắc, dòng chảy theo hướng tây nam hoản toàn chiếm uu thé

- Tại khu vực sát bà, đông chây đo sóng, đồng tiểu và dòng chấy đo sông là các

thành nhẫn quan trọng trong búc Iranh dòng chảy tổng công Tương lự nhủ tại vùng,

ngoài khơi, dủng chây sát bờ phụ thuộc vào mùa và cỏ các hướng thịnh hành ngược

chiêu nhau, tuy nhiền Lính tỗng cộng trong nắm, đông chây tĩnh có hướng xuống phía tây nam trong toàn dai ven biên khu vực CTSH |? |

1.2.Biến động bờ biển cửa sông khu vực châu thé song Hong

Khu vực ven bờ CfSHvới tổng chiếu dài khoảng 135km là nơi có biến động bờ biển mạnh nhật trên toàn dải ven biển Việt Nam Song song với sự bồi tụ mạnh tại

các cửa sông lớn như cứa Ba Lạt, cửa Dáy thí tại khu vực ven bờ huyện llái lận,

Nam Dinh nim giữa hai của sông này lại bị xói lở tram trong Dé có được các giải

pháp quy hoạch có cơ sở khoa học đúng đẫn, cần thiết phải năm vững được cơ chế

của hiện tượng biến động bờ biển khu vực nghiên cứu đặc biệt là hiện tượng xói lỏ

ving bờ biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định

1.3.1.Cơ chế xói lở bãi biên thường xuyên tại khu vực ven bờ cita Ha Lan — cita Lach

Giang

Tiện trạng xới lở bãi biển (mất bãi) khu vực ven bờ của Ha Lan — Lach Giang

được đua ra qua các kết quả đo đạc của “Dự án điều tra cơ bản dãi ven biển đồng

bằng Bắc Bộ và Trưng Bộ” thuộc Viện Khoa học Thủy lẹi và các kết quả đo đạc địa

ủa để tài KƠ.09.13/06-10 [3] Trên Hình 2 đưa ra vị trí các mắt

cắt do đạc định kỳ nhiều nẵm tại khu vực trọng điểm xói lở từ cửa Hà Lan đến Trạch hình ngắm ven bờ

Giang, Tại các mặt cất này đã tiến hành đo đạc đình kỳ cao trình bối từ sả! chân đô

đến các dệ sâu khác nhau (từ 5mm dễn LÔm nước) Kết qu cho thấy rằng bãi biển khu

vực nghiên cửu bị bóc đi mỗi năm khoảng 2cm-4cm Điều nay lam cho mat dan bãi

biển và hậu quả của nó là làm xỏi lở chân đê gây phá hủy hoàn toàn hệ thông đê biển khu vực Hiên tượng xỏi lở làm thấp dân cao trình bãi, gây mất bãi được các nhả chuyên môn sử đụng thuật ngữ là “xói lở cầu trúc” gây ra do gradient của đỏng vận

chuyển bủn cát dọc bờ

Hình 3 đưa ra thí dụ vẻ xói lở bãi biển tại mặt cắt số 10 ~ khu vực ven bờ xã Hải

Ly la khu vực xói lở mạnh (xem hình 2)

Theo sỏ liệu tại mặt cắt nảy thì ngay sát chân đê trong thời gian 3 năm cao trình bãi biển hạ thấp khoảng 1m (0,3m/năm) và khu vực phía ngoài cách chân đê khoảng,

130m cao trình bãi biển hạ khoảng 0,6m (0,20m/năm)

Hậu quả của xói lở bở biển thường xuyên là đường bở biên khu vực CTSH- từ nam cửa Hả Lạn đến phia bắc cửa Ninh Cơ bị lùi dần vào đất liên (khu vực trọng yêu

là bờ biên huyện Hải Hậu)

Trong thời gian khi đê biển cỏn chưa được gia cổ vững chắc, tốc đô biển lần đạt từ

Sm/năm đến 10m/năm Kế từ năm 1960 đến nay, ít nhất hai hệ thông đề (mỗi hệ thong g6m hai đê phía ngoài vả phía trong cách nhau từ 300 - 500m) đã bị phả hủy

Một nhà thờ xây dựng năm 1936 tại xã Hải Lý cách bờ biển khoảng 2km đến nay

đã nằm ngoài đê biển với tên gọi trên mang la “Nha thờ đồ Hải Lý" Hình ảnh “Nhà thờ đồ Hải Lý" là một mình chứng cho hiện tượng biển lấn tại vùng nghiên cửu, và

được coi là một địa điểm du lich hap dân hiện nay Hình 4 lả ảnh chụp nhà thờ Hải Lý

trong đợt thực địa của đẻ tài hợp tác Việt Nga “Nghiên cứu bãi biển và dự bảo biến

đông bãi khu vực ven bé bien Việt Nam va Liên bang Nga”, 2014 — 2015

Hình 4 Khảo sát thực địa tại “Nhà thờ đỏ trên biển” thuộc bờ biên khu vực

xa Hai Ly, huyén Hai Hau, tháng 7- 2015.

10

1.3.2.Biến động bờ biển khu vực châu th sông Hông dưới tác động của bão và nước

dâng trong bão

Thư đã đề cập ở trên chúng ta đã biết rằng bờ biển vùng châu thổ sông Hỗng bị xói

lở thường xuyên do tác động của dòng VƠBC đọc bở Hiện lượng này xây ra với kích

cỡ thời gian theo tháng, mùa và tấm, rửiêu năm Bão là raột quả trình synop oó kích

cũ thời gian tác động nhỏ hơn, khoảng từ 3 ngày đến 7 ngày Tác động xói lở của báo

gây ra do đông VƠBC ngàng bờ (từ bờ ra khơi) Bão đồng mt vai Irỏ đặc bit quan

trọng trong quá trình biển động bờ biển, cửa sông khu vực CTSH, đặc biệt đây là một

‘ving dat trùng và đang bị xói lỡ Một cơn bão sẽ trở nên rất nguy hiểm nếu gây ra xói

Tỡ tại các vùng bờ dang có xu thể xói lỗ vì lượng bùn cát bị xôi 16 trong biio sé khong

được phục hỏi lại trong các diễu kiện thời tiết bình thường sau bão Điều nảy dã xây

ra tại đãi bờ biên xói khuvực CTSH — khu vực bờ biên từ cửa Ba Lạt dến cửa Ninh

Cơ trong các trận bão lớn Một trong những cơn bão mạnh dã gây xói lở và vỡ dễ bại Xhu vực bờ biển huyện Hải Hậu là bão số 7 năm 2005 có tên là DAMRBY Bão

DAMREY xuất hiện tại vùng biển Thải Bình Dương, phía đông Phiipine Ngày 23 thang 9 năm 2005, bão di vào Biển Đông và 25 tháng 9 dỗ bộ vảo dão Hải Nam - 'Trang Quốc với tốc độ giỏ cực đại là 40m/s Tur 03 gid đến 10 giờ ngày 27 tháng 9, bão đỗ bộ vào khu vực ven bờ biên tính Thanh Hóa với tốc độ giỏ cực đại khoảng 28m/s Bão đã gây ra thiệt hại rất lớn về của cải và nhá cửa của nhân dân ven biển vùng CI'SH Vung ven biển tinh Nam Dinh - Ninh Binh nằm về phia phái đường đi

của bão trong khu vực bán kính giỏ cực đại nên có sóng lớn và nước đâng cao trong,

bão Dã có 3 đoạn dé ctia huyén Liat L14u, tinhNam Dinh bị võ 1rong luận văn sẽ tiên

thành tính toán biến động bãi biến, xói lở chân đê trang con bao nay

1.3 Hệ thống đê bién khu vực châu thỗ sông Hồng

Các kết quả nêu tại hai mục trên cho thay bờ biển khu vực châu thỏ sông Hồng chịu ảnh hưởng của hai cơ chế gây xói lở là cơ chế mất bãi đo xói lở câu trúc (gây ra

do gradtent dong VCRC doc bờ) và cơ chế xói lở bài, chân đề trong băn (gây ra do

dong vận chuyển bùn cát ngang bờ có hướng ra khơi) Đề chẳng đỡ với hiện lượng,

biển lấn, từ những nữm đầu thế kỹ 20, cha ông la dã xây đựng hệ thống dé bao vé bis

biển, Vào những năm cuối của thể kỹ trước, để bảo vệ cáo khu vực xung yếu như bờ

biển khu vực Hải Hậu, xuột hệ thông gồm hai dễ (đề ngoài và đê ương cách nhau một

khoảng cách khoảng 100-200m) đã được xây dựng nhằm đổi phó với các cơn bão mạnh gây vỡ dê Cụ thể tại khu vực nảy đã xây đựng loại dễ kiên có thuộc dự án PAM 5325 (1996-2000) do Tả chức Tương thực thế giới FAO 123 tra Sau sur cd vỡ đê

do cơn bão số 7 năm 2005, Bộ Nỏng nghiệp và Phát triển Nông thôn đã triển khai

i

“Chương trình nâng cấp đê biển" cho toàn dài ven biển nước ta từ Quảng Ninh đến

Hả Tiên Theo chương trình nảy, hệ thống đê biển ving châu thỏ sông Hỏng nói chung va dé bien xung yêu khu vực huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định được nâng cáp

đến cao trình 5m ~ 5,5m (hệ lục địa) để có thẻ chíu được bão cấp 10 trở lên

Từ sau khi hệ thống đê biên được nàng cáp, cuộc sóng vả các tải sản, nhả cửa,

công trình của nhân dân ven biên khu vực châu thổ sông Hồng được ôn định hơn, tuy nhiên sau gần 10 năm tổn tại, chịu tác động của hai cơ chế xỏi lở nêu trên, hệ thống

dé bién nay đã xuất hiện nhiều vẫn đẻ cần phải tiếp tục gia có tăng cường sự vững

chắc Do đặc điểm khu vực ven bờ châu thổ sông Hồng là một vũng đất trũng(nhà

cửa, đồng ruộng ở trong đê thường thấp hơn mực nước biên khi triều cường), ngoải ra

bãi biển cũng rất thoải nên vào thời kỳ nước lớn, nước dâng do bão, giỏ mủa, công,

với sóng lớn tác động lên mái đê, đặc biệt lả chân đề và đã bị phả hủy từng phân riêng

biệt Một số đoạn đê, kè ở khu vực nghỉ mát Quat Lâm và Thịnh Long đã bị pha hay trong mủa nước rươi (tháng 11 — 12 âm lịch) khi triều cường kết hợp với giỏ mùa

đông bắc mạnh Đề đối phỏ với hiện tượng nảy vả tăng cường khả năng bảo về của hệ

thống đê, các công trình như kè chăn sóng, chặn bùn cát bị tải đi (các kè chữ T tại Thinh Long) va các khói chắn sỏng tetrapot bảo vê chân đê, bãi biển ở các khu vực đề biển xung yêu như đẻ biên xã Hải Triều, Hải Hòa, huyện Hải Hậu đã được xây dựng

Hinh 5 Khảo sát thực địa hiện trạng hệ thông đề ai xã Hải Hỏa, huyện Hải

Hau tinh Nam Định (ảnh chụp khi nước ròng)

Trên Hình 5 - ảnh tác giả tham gia khảo sát tình trạng đẻ biển cho thấy các công

trình chắn sóng tại khu vực đê biển xã Hải Hòa thuộc đề tải hợp tác Việt Nga

12

1.4 Các nghiên cứu về VCBC và biến động bãi biển do bão ở nước ta

- Trong công trình [1] các tác giã đã tiên hành tính toán xói lẻ dum cat didi tác

động của bão tại cửa T,ý Hòa, tĩnh Quảng Bình bằng mô hình Dunross là mô hình tính

biến đổi bãi trên cơ sở profile cân bằng đông như mô hình SBRACH Kết quả nhận

được là trơng mùa bấo, các đựn cất ở phía bắc sữa Lý Hòa bị xói lở mạnh và cũng

ảnh hưởng đến liền động cửa Lý Hòa

- Trong chương 3 của cuốn sách '“7Điên /ai vùng ven bè và biến đổi khi hậu ở' Việt

"Nam- những vẫn để về công nghệ và tết kể” Magnus Larson và những người kháo

đã nghiên cứu về ''7ác động của bão đến vùng ven bò biến Uiệt Nam thông qua các

nghiên cứu thí điểm ở vùng Hải Hậu và Lÿ Hàa" [10] Đã nghiền cửu và đưa ra các tính toán chế độ bão, tác động của chúng đến các vùng ven bò qua các hiệu ứng sóng

trên và nước đãng do báo, sóng Từ đó để xuất c

c giải pháp ứng phố với loại thiên

tai nguy hiểm nay

- Thạc sỹ Doãn Liên Hà đã: “Ứng đựng mỗ hình SHHACH tính toán biên dỗi mặt

cắtmgang bãi biển Phú Yên” |4| Tác giả ứng dụng mô hình SSEACH dễ tính toàn và xem xét biển động mặt cắt bãi tại vững trọng điểm xói lỡ bờ biển An Ninh Đồng -

Tuy An - Phú Yên trong bão với tường hợp bãi tự nhiên khỏng có công trinh

- Nguyễn Mạnh Iùng trong cuốn sách chuyên khảo “Các quá trình thủy thạch động lực ven bờ: mực nước; sông; và vận chuyến bùn cát [7] đã nghiên cũu về táo

động của bão tại vùng châu thể sông Iiông, đã đánh giá được sự khác nhau về vai trò của bão khi đố bộ vào các khu vực có chê độ sóng lớn như đổi với đải ven biển phía

tắc nước ta và các khu vục có chễ độ sóng yên như khu vực ven bờ biến phía tây

nam

Đã có một số các công bó, công trình nghiên cứu dễ cập đến vẫn dễ tính toán VCBC va xói lỡ bở biến bãi biển ở nước †a do bão, tuy nhiên chưa có một nghiên cửu

cụ thể nào về vấn dễ nêu trên có sử dụng các do đạc proBlc mặt cắt trước và sau bão

48 hiệu chỉnh mô hinh và sau đỏ sử dụng các bộ tham số VCBC đã được hiệu chỉnh

để tính toán chơ các trường hợp cô bão xuất hiện với các chủ kỳ lặp khác nhau Như

trên đã nói, quả trình VCIC là một quả trình tổng hợp các tác thủy thạch động

tuc khảc nhau, trong một diễu kiện hết sức phúc tạp ở vùng sóng đỗ sát bờ, do vậy

các tính toán theo các mô hình cần phấi được kiểm định, từ đẻ mới có thể có được các kết quả tin cậy Đó cũng là mục tiêu chính của bản luận văn này

B

Chuong TT THU THAP VA XU LY SO LIEU PHUC VU TINA BIEN DONG

BAI, X61 LG CHAN DE TRONG BAO

Do qué trinh VCBC va bién động bở biển chịu tác động trực tiếp của các yếu tố thủy thạch, động lực biển và đặc điểm địa hình, định hướng đường bờ biển, bãi biển niên đề tiến hành tính toán cần phải thu thập được các số liệu thực tế và cập nhật các

, đặc biệt là các số liệu vẻ đê biển, công trình bảo vệ bờ

số liệu cảng mới cảng

biển, Khu vực châu thể sông LIông là khu vue nghiên cửu của luận văn nên tôi đã tiến

thành thu thập các số liệu cần thiết tại khu vực này Ngoài ra, đo sử đụng mó hình tính

biển động bờ, bãi biển do bão SIEACII nên cũng cân phải thu thập các số liệu sử dung trong quá trình thử nghiệm mô hình nay trong các điều kiện bể thí nghiệm và

thựe tế được công bổ

2.1 Số liệu thứ nghiệm mô hình SBEACH tại bể thí nghiệm sóng và vận chuyển bùn cát siều lửn Superfank

Supertank được xảy dụng tại trưởng DI quốc gia Oregon, [loa kỳ Bể tạo sóng có

kích thước 104m bê đài và 3.7m bê rộng, 4,6m độ sâu Ở mội đầu của bê sóng được

trang Dị mấy tạo sóng thủy lực cho phúp lạo ra các sóng dơn và các sóng ngầu nhiên

Phia đối diện lá bãi biển với mặt cắt ra khơi đải 76m được tạo za bằng 600mÏ cát lấy

từ bờ biển Oregon với đường kinh hạt trung binh là Ö.22mm Cáo số liệu động lục và trùn cát được đo đạc bằng một hệ thống đây đặc các máy tự ghỉ sóng, đông chây, mật

đó áp suất, máy ghỉ hình và các thiết bị

độ bùn cát lơ lững theo độ sâu, hệ thống má

khá Như vậy cáp số liệu đo đạo và Lính toán tại be thực nghiệm sóng và VCBC siêu

lớn được coi là số liệu tại thực địa trên bờ biển, không, bị các hạn chế vẻ tý lệ, kích thước như đối với các bề sóng thí nghiệm vật lý

ô liệu đo đạc lại các mặt cất vị

cứu tại SUPERLANK mà tôi dược cung cấp ứng với 3 trường hợp dại diện cho 3

dang profil ban đầu được đưa ra tại bảng 1 Ba trường hợp nảy đại diện cho cac dang profil b&i bién khac nhau: PIA bai bién có dun cát phía trên mép nước phục vụ cho tính toán xói lỡ đụn cat; PGA bai bién cé bar ngâm phục vụ cho tính toán biến động, bar va cudi cùng trường hợp PCA đại điện cho bãi biển có công tình bảo vệ và rong quá trình tính toàn có sự thay dỗi của mực nước [9]

4

Bang 1.Cac tham số đông lực đầu vào và thời gian tỉnh toán

trong các thi nghiệm tại SUPERTANK

0,3m tại thời điểm 60°

2.2 Số liệu đo đạc địa hình mặt cắt vuông góc với bờ biển trước và sau bão tại

khu vực thị trấn Hải Thịnh, huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định

Trong phân 1.2 của chương I da đưa ra một số thông tin về bão số 7 năm 2005

DAMREY Bão đồ bộ vào khu vực ven bờ biên tỉnh Thanh Hóa và đã gây ra thiệt hại rất lớn vẻ của cải và nhà cửa của nhân dân ven biển vùng CTSH Vùng ven bién tinh

Nam Định - Ninh Bình nằm vẻ phía phải đường đi của bão trong khu vực bán kính gió cực đại nên cỏ sỏng lớn vả nước dâng cao trong bão Đã cỏ 3 đoạn đê của huyện Hải Hậu, tinh Nam Định bị vỡ Trên các hình 6, 7 và 8 vẽ đường đi của bão, nước dâng

trong bão và tác động của bão gây vỡ đê tại khu vực Thịnh Long

Hình 7 Nước đâng trong bão DAMREY 9/2005 tại cửa Ninh Cơ [11]

Hình 8 Vỡ đề tại Hải Thịnh do bão DAMREY 9/2005 [11]

“Trong khuôn khổ nghiên cứu vẻ biển động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng của

dự án hợp tác nghiên cứu khoa học Việt Nam Thụy Điền, đã tiền hành các đợt đo đạc

định kỷ tại các mặt cắt dọc bờ biển huyện Hải Hậu trong đó có mặt cắt vuông góc với

bờ tại thị trần Hải Thịnh — phía trước nhà đo sóng của Bộ NN&PT NT Trên hình 9

đưa ra các số liệu đo đạc tại mặt cắt này vào các ngày 20/9/2005 (trước thời gian bão

đỗ bộ) vả 29/9/2005 sau thời gian bão đỗ bộ Các số liệu sóng vùng nước sâu trong bão DAMREY được thu thập từ số liệu của SEAMOS vả mô hình tính sỏng toan cau WAVEWACH-TI gồm độ cao song H,=3,5m và chu kỳ sóng 7=10s tại vùng sóng đỏ

Số liêu nước dâng trong bão được láy tử kết quả đo nước dâng theo vết nước tiên hành

2.3 Số liệu hiện trạng hệ thống đê biển và số liệu về các thông số mực nước, sóng

tính toán chế độ nhiều năm cho khu vực châu thổ sông Hồng

Đề tỉnh toản cho các trường hợp cực đoan dưới tác động của bão trong tương lai đã

thu thập các số liệu sau:

~ Các số liệu vẻ bãi biển vả đê biển: do Viên Khoa học Thủy lợi Việt Nam cung

cap bao gồm mặt cắt địa hình bãihiện tại tại khu vực Thịnh Long và Cao trình đỉnh dé

~ quy về hệ cao độ “0° lục địa là 5,0m; Đê ở khoảng cách 9m từ tâm đê (gốc mặt cắt

địa hình), không bị phá hủy

- _ Cáo số liêu động hrc biển gồm: mục nước triểu và nước đâng do bão tại khu

vực Hãi Hậu cho các cơn bão với chu kỷ lặp 50 năm và 100 năm (từ kết quả nghiên

cứu và tính toán thuộc chương trình nâng cấp dê biển |5[) Độ cao, chu kỳ hưởng sóng,

cực đại vùng nước sâu, nước dâng do bão tại chân đê khu vực Hải Hậu trong bão với chủ kỷ lặp 50 năm vả 100 năm [6]

Các tham số động lực biển phục vụ tính toán chẻ độ được đua ra tại bằng 2

Bang 2.Các lan số động lực biển phục vụ tính loán chế độ

Mực nước tổng | Trường sóng ving nude sau

Chukylep —— | công Qhúy tiểu? [p2 sào Da] Chu ky Es] Ghỉ chủ

nước đâng)* [m]

50 năm 11 937 11s Tai mat cắt 31

100 năm 324 9,69 120 Hai Hoa,

Hãi Hậu

* Quy vẻ “0” lục địa

Các số liện thm thập được nêu tại chương nảy sẽ được phục vụ làm các số liệu đầu

vào trong tính toán biến động bờ biển và xói lở bài biển trong chương 4

t8

Chương TIL CO S6 KHOA HOC CUA MO HINA TINH BIEN BONG BAT, XOT

1.0 CHAN DE TRONG BAO - SREACH

Trong nội dung của chương này đầu tiên sẽ để cập đến lý thuyết mặt cắt cần bằng,

lä cơ sở nghiên cửu về VCHC ngang bở của mö bình SBUACH Sau đỏ sẽ đưa ra cơ

sở khoa học các phương pháp tính toán trường sóng trong ving ven ba va tinh toan VCBCvà cuối cùng là sơ đổ tỉnh toán, các thuật toán sử dựng trong mé hinhSBEACH

3.1 Vận chuyển bản cát ngang bờ và lý thuyết mặt cắt cân bằng

Ta đã biết rằng bão gây ra xói lở bãi biển, chân đê đưới tác động của dòng VCDC

các VCHC từ bở

ra khơi, thường xuất hiện trong bảo, lẫn VCBC từ khơi vào bờ, thường xuất

lên thời tiết bình thường, ITai hưởng vận chuyển nêu trên được nghiên

cứuthe hai cơ số khoa học hoàn toàn khác biệt với nhau và với cỡ thời gian tác động

cũng rất khác nhau Do vậy nên các khó khăn gặp phải trong tỉnh toán, dự tỉnh dòng

'VCBC ngangbò cũng hoàn toàn khác nhau

ngang bờ Vận chuyên bùn cát ngang bở(vuông góc với bở)bao

trong các điều

Vide tinh toa dòng vận chuyển bùn cát từ bờ ra khơi — xói lở đơn giản hơn và

hiện tượng này thường xuất hiện nhanh hơn và là một quá trình điều hòa hơn trong, toàn bộ thời gian tác động và trên toàn bộ prolile bãi Điều mày là rất may mắn vì đông VƠBC từ bờ ra khơi rất nguy hiểm đối với các công trình biển và gây mắt bãi,

xói lô chân dễ, Dòng VCBC từ ngoài khơi vào bờ làm tăng diện tích bãi, bối chân đê

trong các điều kiện thôi tiết bình thường,

Các quá trình VCBC ngangbở được giải thích bằng lý thuyết sóng bậc cao khi có

sự không cân bằng giữa diện tích đỉnh sóng và bụng sóng trong vùng nước nông,

Trong đới song dé, dong VCBC ngang bé chiém uu thé được gây ra do lượng bùn cát

trong trạng thái lơ lủng Nếu trạng thái lơ lùng không liên tục đổi với mỗi chu ky

sóng, quỹ đạo trung bình của hạt nước trong một chu kỷ mà hạt cát trong trang thai lơ

Ring sẽ quyết định hướng của VCEBC ngang bờ Dezn (1973) chỉ ra rằng bùn cát lơ Ring có thê được vận chuyển vẻ phía bờ và ra ngoái khơi phụ thuộc vào hạt cát đáy bị

bồc lên tới khoảng cách cao đến đâu so vơi đầy Khi đỉnh sóng đi qua, nếu hạt cát bị

bắc lên với khoảng cách tý lệ với độ cao sóng, vả tắc độ sa lắng W và thời gian để hạt cat quay về đáy tỷ lệ với HE (tý số giữa để cao sóng và tốc độ sa lắng) Nếu thỏi

gian cát lắng xuống nhỏ hơn ⁄4 chủ kỳ sóng, thì hạt cát sẽ chuyển đồng tình vẻ phía

bờ, còn ngược lại nó sẽ chuyển động ra khơi Cơ chế này hắt sức đơn giản không tính

đến hiệu ứng dòng chây trung bình vuông góc với bờ Cũng chứng ranh rằng dòng

19

VCBC tinh về phía bờ hoặc ra khơi có thể liên quan dén tham 36 #i4Ÿ7(với 7 là chu

kỷ sóng) gọi là thời gian sa lắng,

‘Luc trong trang có thê được xác định là lực gầy VCBC tịnh ra khơi đổi với các mặt đốc ra biển, tuy nhiên với các proBile có cén chắn, lực rợng trường có thể gây

VCRC tịnh về phía bờ trong một đoạn của profile Lực trọng trường có tác đựng “là

trơn” các gỗ ghẻ trên profile bãi Nếu lực trọng trường là một lực duy nhất thì bãi

biển đã bằng phẳng hoàn toản Cần nhân mạnh rằng, hực trọng trường cũng có thể

dong vai trỏ lực giữ ổn định vì hạt cát không thé bốc khỏi đáy trừ khi: 2) lực bốc lên

khỏi đáy đo rồi của nước biến mạnh hơn trọng lực của bùn cát và trừ khi ð) lực kéo

Tôi cửa bùn cái

theo chiêu rưang của nước vượt qua lực

Các mồ hình tỉnh dòng VCBC ngang bở hiện có dược chia lam 3 nhom Nhom dau

tao gồm các nghiên cứu theo hưởng xuõ hình hóa toàn bộ các quá trình cỏ liên quan

đến VCHC ngang bờ, dến hiện tượng chuyển dộng cac hat vat chit trong chatlong Trong các mô hình tổng hợp nhát trong loại này, dòng VŒBC ngang bờ là kết quả của các quá trình tỉnh toán dé

chảy, rỗi và trường nông dé bun cat Mao du cho dén nay, phương hướng nay chưa cú

chỉ tiết cấu trúc theo không gian vả thời gian của đóng,

được các kết quá phục vụ thực tế nhưng có thể nói đây là một phương hướng nghiên

cứu có triển vọng

Nhóm thứ lại là các mô lủnh dựa trên cơ sở vật lý của quá trình chuyển động của

cac hat rin trong chất lỏng, được giả định đơn giản hóa theo một cơ chế nhật định Đã xem xét chủ yêu là hiệu quả tổng cộng của các cơ chế chứ không nghiên cứu chủ tiết tửng cơ chê một

Cuối cùng là nhóm thứ 3 dựa trêu ý tưởng về proBle cân bằng (BPP) Cơ sở khoa học của HPB là trong diểu kiện tảo động liên tục của trường sóng, mực nước, tại một

yị trí cụ thể trên bờ biển sẽ tao ra một profile sao cho tiều tán hết năng lượng sóng dễ

đạt được trạng thái cân bằng theo mặt cắt ngang bở 1rong các nghiên cứu của nhỏm

VCBC không được xem xét mả chí quan tâm đến sự tương quan giữa fia ding VCBC ngàng bở với mức độ chênh lệch giữa profile đáy hiện tại và HPH

bãi, bờ biển vùng châu thổ sông Hồng dưới láu động của mực nước đâng toàn sầu thì

cân thiết phải sử dụng mô tình cân bằng lĩnh Tuy rhhiền nêu biển đổi mỗi trường xây

20

ra nhanh thì cần cỏ mô hình cân bằng động có tỉnh dễn kích cỡ thời gian của biến dối profile bai bién Ching ta cé thé thay ring mét con bão chuyển động, nhanh có thể gây ra các biến động tại một số đoạn và chỉ trong một thời gian ngẵn của profile nếu

so với biển động lâu dài của profile để đạt được trạng thải HBP Mô hình SBEACH là

mồ hình tính toán VCBC ngang bờ theo nhóm thủ 3 profile cân bằng động

3.3.Cơ sở khoa học các phương pháp tính sóng và vận chuyến bùn cát trong mô hình SREACH

Trong phân bê Rayleigh của độ cao sóng, tương quan giữa độ cao sóng hữu hiệu

H, và dộ cao sông trung bình È1,„„„ có dạng:

Trong dé F 18 thong hong năng lượng sóng thử 7, Ø gốc truyền sóng so với

đường vuông góc với đường bờ,”„ thông lượng năng lượng sóng ôn định — ning lượng sỏng trong trường sóng ôn định va K hệ số thực nghiệm về năng lượng sóng

giam dan (dén gia tri 0,15)

Thư vậy theo biếu thức (L) thông lượng năng lượng sóng F, img với sóng hữu hiệu

sẽ tương đương gấp hai lân thông lượng năng lượng sóng trung bình #„„„ vì năng,

lượng sóng tỷ lệ với bình phương độ cao sóng, Biểu thức thông lượng năng lượng sóng ứng với độ cao sóng hữu biệu sẽ là

Với (3, u la cac phan sóng không đỗ và sóng tái phát triển sau khi đỗ, phân sóng,

đỗ trong tổng số sóng, Hụ„H, là độ cao sóng không dỗ và độ cao sóng Lái phát triển,

hệ số thực nghiệm của độ cao sóng én định (0,4), d 46 sau ting o6ng (d = h +9) vai

® là độ sâu muc nuséc tinh, 4 mudc ding do séng,

Thư vậy, trước khi tính dé cao s6ng H,4,,, can phai tinh cdc phan sóng không đỗ

và tải phát triển, cũng như là các sóng [rms dai dién (/1,,1I,) Biét ring phân sóng

đỗ được xác định theo # = 1— ổ — w Khi tính toán giá định rằng hàm phân bổ mật

độ xác suất (p4/) của các sóng tải phát triển có dang giống như pdf của các sóng, không đổ, do vậy có thể áp dụng chuyển đối cho các hệ số thành phân riêng rễ Thông lượng năng lượng sóng ổn định đổi với sóng đỗ (thành phân cuối củng của biểu thức (19) không nhân với hệ số thành phần vi đã được xác định không đổi đổi với mỗi độ

sâu địa phương vá không phái là hàm của phân bế độ cao sóng

tham số /y bằng tỷ số giữa độ cao sóng hữu hiệu

và độ cao sóng ƒhzns cho toàn bộ phản bé Rayleigh và có giá trị /¿ = 1,416 (biếu

Về phía ngoài khơi của sóng đổ,

thức (1)) Trong vùng song, dé, f, co thể dược dành giả từ độ cất cụt của phân bỏ Raylcigh trong đó mô tả thành phẩn sóng không dỗ Giá trị ƒ, trong vùng sóng dỗ

được xác dmh như sau:

Tại một điểm cho trước của mặt cắt, phân sóng không để được biểu thị đưới dang

độ cao sóng đỗ /l, và độ cao sóng /1„„„ cho toàn bộ phân bế Rayleigh cho ring không có sóng dé H,

2

— ee)

Gia tri Lirms của độ cao sóng không dé /1„ được biểu thị dưới dạng các tham số

8,Hy,H, như sau:

1 nˆxn#2

Từ phân bế mật độ nhận được ngưỡng của độ cao sóng H, lớn hon 2⁄3 các sóng,

không đỗ được tính theo:

Trong đó (11) là hàm mật độ phân bố của độ cao sóng theo phán bỏ Rayleigh

Áp dụng biếu thức (9) và (L1) nhận được giá trị ƒ, như sau:

đc

3.2.2.Tinh các tham số liên quan đến trường sông

Mé hinh song ngấu nhiên trong SBL:ACH được giải với điều kiện bão toán năng

lượng sóng theo các biểu thức (5) (7) dễ tính thông lượng sỏng xác dịnh dọc theo mặt cắt trong vùng sóng đổ Dộ dâng mục nước do sóng và giỏ được xét đến trong tinh toản trường sóng bằng cách giải phương trình madmen vuông góc với bở:

Bre

a

pgd 2 = —S* — Cop, |W [Weosp (3)

Voi 7 1a muc nude bién déi do séng và gió, S„„ thành phân ứng suất bức xa vuông,

góc với bở, Œp lực kéo của gió, ø„ mật độ không khi, W tốc độ gió, ø hướng gió và đ

là độ sâu Ủng suất bức xạ sóng %„„ được tính từ lý thuyết sóng tuyến tỉnh như sau:

Trong đó H, xc dinh doc theo mặt cắt vuông góc với bờ sử dựng mỗ hình sóng,

ngẫu nhiên Hệ số kẻo của tốc độ giỏ được tính toản theo biểu thức nhận dược của

phương án phụ có thẻ đưa vào hướng sóng vả tốc độ gió và hướng gió Các tham số

sóng ngẫu nhiên được tính toán đọo theo mặt cắt tại mỗi bước tính theo thời gian và

không gian Kết quả tính các tham số sóng được sử dụng để tính toản lượng VCBC trong phần tiếp theo

3.2.3 Tỉnh vận chuyển bùn cát ngang bờ

œ Vận chuyền bùn cải ngang bù dưới lác động của trường sông đơn sie

Một loạt các công trình dã tiến hành nghiên cứu về sự thay dối của bãi biển đổi với trường sóng ban đầu Trong phần lớn các công trình nghiên cửu này, sự phản ứng của bãi biển được phân loại theo bai nhóm hình dang bãi khác nhau gồm bar va dun cat

bờ biển Sự biên động của một bãi biển cụ thể phụ thuộc trực tiếp vào đặc điểm phân

bố của luợng bùn cát mã tại đỏ cáo bar ngảm được hình thành chủ yếu lá đo déng van chuyển bin cát ra khơi va đựn cát bờ biển được hình thành do dòng VCBC từ khơi vào bờ, Như vậy việc nghiên cứu biển động mặt cắt bối biển cỏ mục tiểu là dự tính,

dự bảo bướng và lượng của đỏng VƠBC ngang bở

Chi tiêu sau đây về sự hình thành và phát triển của bar va dun cal dure Larson va

Kraus [9] dua ra:

3

Với Hạ, Lọ, 7 là độ cao, độ dài chu kỳ của sóng vùng nước sau, w téc dé sa Ling,

của bừn cát đáy Giả trị của tham số thực nghiệm ÄZ được xác định lá 0.00070 dựa

trên các số liệu bề tạo sóng lớn Nêu về trái của phương trình (18) lả độ dốc sóng nhỏ hơn về phải (phụ thuộc vào tốc độ sa lắng) thì xây ra vận chuyển bửn cát ra khơi ngược lại sẽ xáy ra VCHC vào bờ Kraus, Larson và Kriebel đã áp dụng biểu

thức (18) cho sóng ngẫu nhiễn bằng cách sử đụng độ cao sóng trung binh đồng thời

đã hiệu chỉnh các tham sẽ khác đổi với sự biến đôi cửa bối

œ _ Vận chuyến bùn cát dưới tác động của sóng dé

Lượng VCBC cực đại thường xảy ra trong vùng sóng đồ má ở đó năng lượng đo

sóng đổ tạo ra vùng rồi, nhiễu loạn sẽ tác động đến đáy làm bùn cát đáy bị kéo lên

chuyển sang trạng thái lơ lửng và tạo ra VŒHC Mô hình tính chỉ tiết quá trình VCDBC

tir trang thai tinh sang đi đáy và lơ lửng lả một mô hình hết sức phức tap, cho dén nay

2

chưa dược giải dầy đủ Hiện nay, dễ dự tính lượng VŒBC thưởng áp dụng nhiều giả

định đơn gián hóa Dưới đây đưa ra phân loại các loại mô hinh nảy với những, giải

thích chỉ tiết về các giả dịnh dơn giản hóa:

- Các mô hình tiêu tán năng lượng: lượng VCDHC được quy vẻ sự tiêu tan ning

tượng sóng và không tính đến đặc điểm dòng chay trong vùng sóng đồ;

- Các mô hình động lượng: lượng VCBC được quy về đòng chảy tại tầng nghiên

cứu oụ thế phía trên đáy, như vậy đòng chảy địa phương tai ting này ở trong vùng,

Tớp nước từ đầy lên mặt

Các công thúc tính toàn lượng VCBC dựa trên phương pháp các mô hình tiêu tá

Kncbel va Dean (1985) đề xuất sử dụng sự tương quan sau dây dễ tỉnh lượng

'VỮBC q dua trén phương pháp liêu tán răng Tượng sóng:

Với D là năng lượng tiêu tán, D„„ là năng lượng tiêu tán cân bằng và K là hệ số

thực nghiệm Larson va Kraus đã biên đối biểu thức (19) đưa thêm thánh phân độ đắc

tích, 7,„ năng lượng tiêu tán cân bằng cho một đơn vị thể tích, e hệ số VŒBC dưới tác

VCPC thực nghiệm, 2 năng lượng sóng tiêu tám cho mél dem vi thé

đông của độ dắc bới, h độ sâu điểm lính

Ap dụng biểu thức (19) và (20) khi tỉnh hướng và dộ lớn của dòng, VCBC ngang,

thờ có sự khác nhau không lớn Trong diều kiện bão, khi hệ số 7 dự kiến là sẽ lớn hơn

nhiều so với Dạ„, biểu thức (19) và (20) cho cùng môi kết quả tỉnh lượng VCBC Khi

Ð nhề hơn Đạ, biểu thức (19) chủ các kết quả lượng VCBC am biểu thị dòng VCBC yao bở Tuy nhiên, theo các thí nghiệm trong bê tạo sóng lớn sa bôi thường xây ra khi

Ð Tớn hơn Đạ¿ Do vậy việc sử dụng biểu thức (19) sẽ không phù hợp dối với

trường hợp này Biểu thức (20) có khả năng chỉnh xác hơn khi dự tính lượng VCBC

trong trường hợp sa béi dựa trên các kết quá phân tích số liệu của bể tạo sóng lớn