Nghiên cứu mô phỏng biến động của mặt cắt nuôi bãi đánh giá khả năng ứng dụng tại khu vực phía bắc vịnh nha trang

Nguy n Xuân Tính và PGS.TS.

Lu n v n th c s k thu t chuyên ngành xây d ng công trình th y v i đ tài

"Nghiên c u mô ph ng bi n đ ng c a m t c t nuôi bãi và đánh giá kh n ng

ng d ng t i khu v c phía B c v nh Nha Trang" đ c hoàn thành v i s c g ng

n l c c a b n thân cùng v i s giúp đ nhi t tình c a Phòng đào t o đ i h c & sau

đ i h c, khoa Công trình, các th y cô giáo tr ng i h c Th y l i

c bi t, tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo h ng d n TS Nguy n Xuân Tính và PGS.TS Nguy n Trung Vi t đã tr c ti p h ng d n ch

đ c s đóng góp ý ki n ch b o chân thành c a các Th y cô giáo, các anh ch và

b n bè đ ng nghi p Xin chân thành c m n!

TÁC GI

NGUY N THÁI BÌNH

Tác gi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a b n thân tác gi Các

k t qu nghiên c u và các k t lu n trong lu n v n là trung th c, không sao chép t

b t k m t ngu n nào và d i b t k hình th c nào.Vi c tham kh o các ngu n tài

li u (n u có) đã đ c th c hi n trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o đúng quy

đ nh

Tác gi lu n v n

Nguy n Thái Bình

L I CÁM N i

L I CAM OAN ii

DANH M C CÁC HÌNH NH v

DANH M C B NG BI U vii

M U 1

I- Tính c p thi t c a đ tài 1

II- M c tiêu c a đ tài 1

III- Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 1

IV- K t qu đ t đ c 2

CH NG 1 T NG QUAN V V N XÓI BÃI BI N VÀ GI I PHÁP NUÔI BÃI 3

1.1 T ng quan v vùng ven bi n 3

1.2 Bi n đ i khí h u và các tác đ ng đ n vùng ven bi n 4

1.3 Các gi i pháp khoa h c công ngh nuôi, b o v và tái t o bãi bi n Vi t Nam 6

1.3.1 Gi i pháp nuôi bãi nhân t o 6

1.3.2 Gi i pháp tái t o bãi bi n 11

1.3.3 Các gi i pháp gia c b bi n 12

1.3.4 Các gi i pháp ng n cát gi bãi 13

1.3.5 Các gi i pháp gi m sóng 14

1.4 Các nghiên c u liên quan đ n V nh Nha Trang 16

1.5 Nhi m v nghiên c u c a lu n v n 17

CH NG 2 C S TÍNH TOÁN NUÔI BÃI NHÂN T O 19

2.1 C s lý thuy t nuôi bãi 19

2.1.1 Khái ni m 19

2.1.2 V t li u nuôi bãi 19

2.1.3 Ngu n bùn cát 20

2.2 Ph ng pháp th c nghi m - Tính toán th tích cát c n thi t đ nuôi bãi 20

2.3 Ph ng pháp gi i tích - Tính toán th i gian duy trì bãi 22

2.3.1 Tr ng h p (a): ht = h* 27

2.3.3 Tr ng h p (c): ht< h* 29

2.4 Ph ng pháp s - Tính toán s thay đ i bãi trên m t c t ngang sau 1 c n bão 30

2.4.1 C s lý thuy t ph n m m 30

2.4.2 Trình t tính toán 33

CH NG 3 ÁP D NG TÍNH TOÁN NUÔI BÃI CHO KHU V C PHÍA B C C A SÔNG CÁI- NHA TRANG 35

3.1 i u ki n t nhiên khu v c v nh Nha Trang 35

3.1.1 c đi m t nhiên 35

3.1.2 c đi m khí h u, th y- h i v n 37

3.1.3 S li u v bùn cát 45

3.2 L a ch n gi i pháp duy trì bãi khu v c nghiên c u 47

3.3 Tính toán cho gi i pháp nuôi bãi 48

3.3.1 Tính toán th tích cát đ nuôi bãi 48

3.3.2 Tính toán th i gian duy trì bãi 51

3.3.3 Tính toán xác đ nh kích th c bãi 53

3.4 Trình t th c hi n d án 67

3.5 K t lu n ch ng 3 69

K T LU N, KI N NGH 70

TÀI LI U THAM KH O 72

Hình 1-1 Hình th c nuôi bãi tr c ti p t b 7

Hình 1-2 Hình th c nuôi bãi xa b 7

Hình 1-3 ê ng m gi m sóng b o v b bi n 11

Hình 1-4 Các ki u t ng kè bi n v i hình dáng hi n đ i 13

Hình 1-5H th ng MHB ch n cát, gây b i b bi n 14

Hình 1-6.Gi i thi u 1 s hình nh v TGS trên th gi i 15

Hình 2-1M t c t ngang và m t b ng bãi nuôi (Dean, 1993) 19

Hình 2-2Ba d ng m t c t nuôi bãi đi n hình 21

Hình 2-3Ba giai đo n v n chuy n bùn cát t i vùng nuôi bãi 22

Hình 2-4 Thay đ i c a sóng sau khi nuôi bãi 24

Hình 2-5 Ba k ch b n có th x y ra 25

Hình 2-6 M t b ng bãi ban đ u đ tính gi i tích các v n đ v nuôi bãi 26

Hình 2-7 Các vùng v n chuy n bùn cát d c b khác nhau 32

Hình 2-8 Giao di n ph n nh p m t c t ch ng trình 34

Hình 2-9 Giao di n ph n nh p thông s sóng gió 34

Hình 3-1Bình đ v trí v nh Nha Trang 36

Hình 3-2B n đ v trí v nh Nha Trang (Google map) 36

Hình 3-3 ng đi c a các c n bão đi n hình tác đ ng m nh đ n v nh Nha Trang 40 Hình 3-4 M c n c trung bình tháng tr m C u á (Nha Trang, 1975-2008) 43

Hình 3-5M c n c trung bình n m t i Nha Trang th i k 1990 – 2008(cm) 44

Hình 3-6 Các tr m thu m u tr m tích t i khu v c nghiên c u 45

Hình 3-7 Hi n tr ng bãi khu v c phía B c c a sông Cái 48

Hình 3-8 M t b ng khu v c nuôi bãi 48

Hình 3-9 sâu sóng t i h n t i các tháng khác nhau khu v c v nh Nha Trang 49

Hình 3-10 Hai khu v c kh o sát đ khai thác cát 50

Hình 3-11 Bi n đ i m t b ng bãi nuôi 52

Hình 3-12 B r ng m t c t ngang còn l i t ng ng v i th i gian t, L = 1 52

Hình 3-13 Các m t c t kh o sát và m t c t trung bình 53

Hình 3-14 M t c t ngang đ ng b t nhiên l a ch n 54

Hình 3-15 V trí camera giám sát và các tr m đo h i v n trong đ t tháng 5/2013 54

Hình 3-17 M t c t nuôi bãi ban đ u 56

Hình 3-18 M t c t nuôi bãi sau bi n đ i 56

Hình 3-19 M t c t TH1 57

Hình 3-20 M t c t TH2 57

Hình 3-21 M t c t TH3 58

Hình 3-22 M t c t TH4 58

Hình 3-23 M t c t TH5 58

Hình 3-24 Các thông s sóng gió trong c n bão Nastri 59

Hình 3-25 Các thông s sóng gió trong 1 n m 59

Hình 3-26 Thay đ i trong c n bão (sau 15 ngày) 60

Hình 3-27 M t c t sau c n bão 60

Hình 3-28 M t c t TH2 sau 1 c n bão 61

Hình 3-29 M t c t TH3 sau 1 c n bão 61

Hình 3-30 M t c t TH4 sau 1 c n bão 62

Hình 3-31 M t c t TH5 sau 1 c n bão 62

Hình 3-32 Bi n đ i giai đo n đ u c a m t c t TH2 (sau 1 tháng) 63

Hình 3-33 Bi n đ i giai đo n sau c a m t c t TH2 (sau 5 tháng) 64

Hình 3-34 M t c t TH2 sau 1 n m 64

Hình 3-35 Bi n đ i giai đo n đ u c a m t c t TH3 (sau 1 tháng) 64

Hình 3-36 Bi n đ i giai đo n sau c a m t c t TH3 (Sau 10 tháng) 65

Hình 3-37 M t c t TH3 sau 1 n m 65

Hình 3-38 M t c t TH4 sau 1 n m 65

Hình 3-39 M t c t TH5 sau 1 n m 66

B ng 1-1 Nguyên nhân xói l b bi n 4

B ng 3-1- Nhi t đ trung bình tháng và n m, tr m Nha Trang (1976-2012) 37

B ng 3-2 T n su t h ng gió th nh hành tr m Nha Trang (1977-2012) 38

B ng 3-3H ng gió ng v i các c p t n su t (%) 38

B ng 3-4T c đ gió trung bình tháng và n m (m/s) 39

B ng 3-5T c đ gió trung bình h ng th nh hành(m/s) 39

B ng 3-6Th ng kê nh ng c n bão nh h ng tr c ti p đ n t nh Khánh Hòa 41

B ng 3-7Phân b l u l ng dòng ch y trung bình nhi u n m c a sông Cái, Nha Trang (Tr m ng Tr ng: 1977-1992) 42

B ng 3-8Thông s bùn cát t i các tr m khu v c kh o sát ( o tháng 5/2013) 46

B ng 3-9 Th tích cát c n dùng ng v i các tr ng h p khác nhau 51

B ng 3-10 V trí các tr m đo h i v n trong tháng 05/2013 55

B ng 3-11 Các tr ng h p tính toán 57

B ng 3-12 T ng h p k t qu tính toán cho k ch b n 1 c n bão 62

B ng 3-13 T ng h p k t qu tính toán cho k ch b n 1 n m 66

M U I- Tính c p thi t c a đ tài

V nh Nha Trang n m phía đông thành ph Nha Trang, thu c t nh Khánh Hòa,

gi i h n phía b c là m i Kê Gà, phía nam là m i ông Ba V nh Nha Trang là v nh

bi n l n th hai sau v nh Vân Phong c a t nh Khánh Hòa v i di n tích kho ng 500 km2 V nh Nha Trang đang là m t trong 29 v nh đ p nh t th gi i, là trung tâm du

l ch và d ch v đang có t c đ t ng tr ng nhanh c a t nh Khánh Hòa nói riêng và khu v c Nam Trung B nói chung

V nh Nha Trang có chi u dài kho ng 16 km và chi u r ng kho ng 13 km

V nh thông v i bi n ngoài b ng hai c a: c a chính phía đông b c, c a nh h n phía đông nam Ngu n n c ng t chính đ vào v nh Nha Trang là t Sông Cái Bên c nh

nh ng th m nh v du l ch, hi n t i khu v c bãi bi n v nh Nha Trang đang t n t i

m t s h n ch sau: a) Bãi bi n ch u tác đ ng c a sóng l n trong th i k mùa đông, khi có bão và gió mùa đông b c; b) Bãi bi n b tác đ ng b i xói, bi n đ i m nh theo mùa; c) bãi bi n h p, có đ d c l n và sâu, gây b t l i cho vi c t m bi n vào th i k mùa đông; d) S phát tri n c a các c n ng m c a sông Cái, Nha Trang tác đ ng

t i bãi t m lân c n c a

Di n bi n đ ng b vùng c a sông Cái- Nha Trang là r t ph c t p, khó d đoán, có n i b i, n i xói, th m chí s t l Khu v c phía b c c a sông Cái- Nha Trang hi n nay bãi bi n đang b thoái hóa nghiêm tr ng, nhi u đo n b m t h n bãi, không còn s c h p d n v du l ch Vi c nghiên c u các di n bi n này là h t s c c p thi t, đ có th đ ra gi i pháp ch nh tr h p lý, làm n đ nh vùng b bi n này, đem

l i các hi u qu v kinh t và xã h i, c ng nh t o ti n đ đ ti p t c nghiên c u các vùng b bi n khác c a n c ta

II- M c tiêu c a đ tài

M c tiêu c a đ tài là nghiên c u l a ch n đ c gi i pháp ch nh tr h p lý cho vùng b bi n phía b c c a sông Cái- Nha Trang nh m ph c v du l ch và tính toán đi n hình cho m t gi i pháp c th là nuôi bãi nhân t o và đánh giá tri n v ng

áp d ng

III- Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u

- Th ng kê và t ng h p tài li u, s li u nghiên c u đã có

- Nghiên c u c s lý thuy t và mô hình tính toán

- L a ch n ph ng pháp tính toán, mô hình tính toán và ph n m m h p lý đ tính toán xác đ nh kích th c bãi nhân t o, kh i l ng cát và chu k nuôi bãi

CH NG 1 T NG QUAN V V N XÓI BÃI BI N VÀ

GI I PHÁP NUÔI BÃI 1.1 T ng quan v vùng ven bi n

Quan ni m ph bi n v vùng ven bi n (Coastal area) là 1 bãi bi n dài, th ng v i m t bãi cát phía sau, bãi cát phía tr c, c n cát có th m th c v t, d c tho i vùng th m

g n b , vùng ti p giáp gi a đ t và bi n b d c l n ây là quan ni m lý t ng

nh ng không ph i là chu n m c theo h u h t b bi n Không ph i t t c các khu

v c ven bi n đ u là cát, c ng không ph i t t c các b bi n ch b chi ph i b i sóng

M t s khu v c ven bi n là đ t sét d c, nh ng m i đá, m t s n i khác là l p bùn

đ t ng p n c nông hay đ m l y r m r p i v i m t s b bi n, dòng th y tri u

ho c dòng ch y trong sông chi m u th trong v n chuy n bùn cát và các v t li u

b (V t li u b bao g m v n chuy n bùn, phù sa, cát, v sò, s i và cu i ) i v i các b bi n khác thì ch u nh ng tác đ ng c a các sông b ng , sinh v t bi n (san hô),

ho c núi l a đ có th hình thành đ a m o

Bãi bi n và khu v c ven b c a m t vùng b bi n là khu v c ch u tác đ ng m nh

m c a bi n ph n ng ch ng l i đ t li n Các h th ng v t lý trong ph m vi này ch

y u bao g m chuy n đ ng c a bi n là n i mà cung c p n ng l ng cho h th ng, và

b bi n là n i h p th n ng l ng này B i vì các đ ng b bi n là các giao đi m

c a không khí, đ t và n c, các t ng tác v t lý x y ra trong khu v c này là duy

b ng 1-1

B ng 1-1 Nguyên nhân xói l b bi n[10]

M c n c bi n dâng Lún s t đ t t vi c lo i b các ngu n tài

Sóng bão Gi m tr m tích cung c p cho khu v c

ven bi n: xây d ng đ p dâng, h ch a Sóng và n c tràn mang theo bùn cát

t đ t li n ra bi n

S t p trung c a n ng l ng sóng trên bãi bi n: xây t ng kè b o v b Xói mòn do gió T ng chênh l ch c t n c: trong c ng và

bãi bi n li n k

V n chuy n tr m tích d c b Thay đ i s t b o v c a b bi n: phá

h y th m ph , san l p đ n cát Phân lo i tr m tích bi n: kích th c

đ c nghiên c u vào nh ng n m 1990 Bi n đ i khí h u toàn c u kèm theo nhi u

h u qu h t s c tai h i: n c dâng ng p các vùng đ ng b ng th p ven bi n, bão l t,

h n hán x y ra th ng xuyên h n, kh c li t h n gây thi t h i l n cho nông nghi p

và đa d ng sinh h c, nh h ng đ n s phát tri n kinh t c a nhi u qu c gia

Vi t Nam s là m t trong nh ng qu c gia đang phát tri n b tác đ ng nhi u nh t khi

n c bi n dâng Theo k t qu nghiên c u c a IPCC, khi n c bi n dâng cao m t mét thì 23% dân s Vi t Nam (kho ng 17 tri u ng i) s m t n i c trú, 12,2% di n tích đ t, 27% sinh c nh t nhiên quan tr ng s b tác đ ng N c bi n dâng là h

qu đ c bi t c a bi n đ i khí h u toàn c u do quá trình giãn n n c c a đ i d ng, tan b ng v nh c u trên núi cao và 2 c c T ng k t c a IPCC và k t qu c a các nghiên c u Vi t Nam cho th y m c n c bi n trên toàn c u c ng nh m t s vùng n c ta đã t ng lên kho ng 15-20 cm trong th k qua Chính vì v y, vi c nghiên c u các tác đ ng c a bi n đ i khí h u đ n h t ng ven bi n và s m có nh ng

gi i pháp thích ng v i các tác đ ng c a bi n đ i khí h u là vi c làm h t s c c n thi t và c p bách [7]

Hi n nay, c n c có 28 t nh, thành ph có vùng ven bi n v i h n 50% các thành

ph , th xã đông dân n m vùng ven bi n Trong đó có nhi u thành ph th xã l n

n m ngay sát bi n có h i c ng nh Hòn Gai, H i Phòng, Vinh, Hu , à N ng, Quy

Nh n, Nha Trang, Tuy Hoà, Phan Thi t, V ng Tàu, Tp H Chí Minh, B c Liêu,

R ch Giá…Theo th ng kê t báo cáo c a D án Chi n l c qu n lý đ i b n m

2005, t ng s dân c c a các huy n ven bi n trong c n c là 18 tri u ng i, chi m

g n ¼ dân s , trong khi t ng di n tích c a các huy n này ch chi m có 16% di n tích c a c n c Các thành ph nh à N ng, Tp H Chí Minh là nh ng thành ph ven bi n có m t đ dân c cao nh t

Hi n nay, khu v c ven bi n t p trung ngày càng nhi u c s h t ng đ c thù, các công trình xây d ng cùng v i các ho t đ ng kinh t sôi đ ng Do n m t i mi n giáp ranh gi a bi n, l c đ a và khí quy n, đ i ven bi n luôn ti m n nguy c t n th ng cao do tác đ ng c a quá trình bi n đ ng khí h u và bi n đ i khí h u dài h n

Các bãi bi n và c s h t ng ven bi n có ý ngh a h t s c quan tr ng đ i v i c dân

c ng nh khách du l ch trên c ph ng di n c nh quan l n kinh t Ph n l n đ i b còn mang ý ngh a s ng còn do có các c s h t ng ch y u nh đê, kè, đ ng giao thông, b n c ng, h th ng c ng, cáp đi n, vi n thông Ngoài ra, nhi u khu v c ven

bi n còn có ý ngh a h t s c quan tr ng v di s n và l ch s

Nh ng tác đ ng ch y u c a m c n c bi n dâng có th bao g m các d ng sau

Tr c h t là s thay đ i c a các đ c tr ng m c n c, đ c tr ng th y l c và ch đ tri u t i vùng c a sông và ven bi n; Hi n t ng lùi và suy thoái bãi bi n theo th i gian s x y ra đ i v i c bãi bi n t nhiên c ng nh nh ng khu v c có công trình

b o v Bi n đ i t ng c a m c n c bi n c ng s d n t i hi n t ng gia t ng các tác

đ ng sóng t i b bi n, và h qu là gây bi n đ i bãi bi n theo các quá trình xói l

khác nhau: lùi vào phía b , xói đáy và t ng đ d c C hai hi n t ng xói và t ng đ

d c bãi bi n s gia t ng do tác đ ng c a bi n đ i khí h u cùng v i m c n c bi n dâng, bi n đ i c a sóng và m c n c c c tr

Quá trình lùi và suy gi m ti n nghi bãi bi n, s gia t ng kh n ng ng p l t t bi n

đ u d n đ n s suy gi m công n ng c a các bãi bi n và h th ng các công trình b o

v b Tuy bi n đ i khí h u là quá trình quy mô l n toàn c u, song các tác đ ng đ n

đ i b bi n l i mang tính khu v c, t i nh ng n i có công trình b o v đ u quan tr c

th y hi n t ng gia t ng c a đ d c bãi, suy thoái bãi bi n rõ r t Cùng v i s gia

t ng đ sâu n c trong đ i g n b s d n đ n s gia t ng c a n ng l ng sóng vào

b và đ n tác đ ng m nh h n lên bãi bi n và các công trình b o v

1.3 Các gi i pháp khoa h c công ngh nuôi, b o v và tái t o bãi bi n Vi t Nam

1.3.1 Gi i pháp nuôi bãi nhân t o

Nuôi bãi, tái t o bãi bi n là m t gi i pháp ng phó v i hi n t ng xói l , ho c tái

t o, tái t o và n đ nh đ ng b mang tính “phi công trình” hay còn đ c g i là gi i pháp công trình “m m” đã đ c áp d ng thành công r t nhi u n c có n n khoa

h c k thu t bi n tiên ti n trên th gi i nh M , Pháp, Hà Lan, Nh t B n, c

Gi i pháp nuôi bãi đ c áp d ng l n đ u tiên vào nh ng n m 30 c a th k tr c t i

M và d n đ c nghiên c u áp d ng thành công nhi u n c khác trên th gi i

nh m khôi ph c các các bãi bi n b xói và m r ng bãi bi n ph c v du l ch

Nuôi bãi đ c đ nh ngh a là m t trong các gi i pháp b o v , tái t o b bi n b ng cách s d ng ngu n v t li u (ch y u là cát) có ch t l ng phù h p (v thành ph n,

c p ph i…) đ bù đ p cho l ng bùn cát b thi u h t bãi bi n, m r ng và tái t o bãi bi n hi n có b ng cách b sung tr c ti p ho c gián ti p các v t li u nuôi bãi cho bãi bi n ho c k t h p v i các công trình c ng đ t ng hi u qu nuôi bãi, gi m l ng bùn cát th t thoát sau nuôi bãi

M t d i b bi n đ c coi là n đ nh (không xói, không b i) khi l ng bùn cát cung

c p cho d i b bi n đó (t c a sông, đ t li n…) cân b ng v i l ng bùn cát b m t

đi (do v n chuy n bùn cát d c b , ngang b ) Do đó, khi l ng bùn cát cung c p

nh h n l ng bùn cát m t đi thì b bi n s b xói và ng c l i gi m thi u m c

đ xói l b bi n, chúng ta th ng t p trung vào hai gi i pháp: m t là làm gi m

l ng bùn cát m t đi do v n chuy n d c b và ngang b b ng cách xây d ng các công trình c ng đ ng n cát, gi m sóng ho c tr ng r ng ng p m n; hai là làm t ng

l ng bùn cát cung c p cho b bi n b ng các gi i pháp nh nuôi bãi, v n chuy n bùn cát nhân t o (sand by pass)

Nh v y v b n ch t nuôi bãi là gi i pháp h n ch xói l b bi n b ng cách làm

t ng ngu n cung bùn cát cho đo n b bi n đang b xói đ ti n t i đi u ki n cân b ng bùn cát Ph n bãi bi n hi n h u s không b xói, thay vào đó ph n v t li u nuôi bãi

s b m t d n theo th i gian (tùy thu c vào m c đ xói l c a khu v c nuôi bãi) Do

đó ph i ti n hành nuôi bãi l i sau m t kho ng th i gian nh t đ nh (kho ng th i gian này g i là chu k nuôi bãi) Ngoài ra đ h n ch xói l , t ng hi u qu nuôi bãi c ng

có th k t h p nuôi bãi v i công trình c ng

Có hai hình th c nuôi bãi ph bi n là nuôi bãi thu n túy (không s d ng công trình

c ng) và nuôi bãi có k t h p v i vi c xây d ng công trình c ng

+ Hình th c nuôi bãi thu n túy đ c chia thành hai d ng chính: nuôi bãi tr c ti p (beach nourishment) và nuôi bãi xa b (shoreface nourishment) Nuôi bãi tr c ti p

là v t li u nuôi bãi đ c b sung tr c ti p lên bãi bi n (Hình 1)

Hình 1-1Hình th c nuôi bãi tr c ti p t b Nuôi bãi xa b là v t li u nuôi bãi đ c đ t khu v c sóng v , ng p hoàn toàn d i

n c, m t ph n v t li u nuôi bãi này s đ c sóng và dòng ch y đ a d n vào b (Hình 2)

Hình 1-2Hình th c nuôi bãi xa b

+ Hình th c nuôi bãi k t h p v i công trình c ng đ c áp d ng trong các tr ng

h p mu n nâng cao hi u qu nuôi bãi b ng cách s d ng công trình c ng đ làm

gi m s m t mát bùn cát theo ph ng d c b và ngang b Trong hình th c này, nuôi bãi th ng đ c k t h p v i vi c xây d ng đ p phá sóng đ nh ng p (submerged breakwater), d i ng m nhân t o ho c đ p m hàn đ n, đ p m hàn ch

T, ch L, ch T ho c đ p m hàn đuôi cá

Ngu n bùn cát ph c v nuôi bãi có th l y t trong đ t li n, c ng có th l y ven

bi n t i đ sâu thích h p và không gây nh h ng t i bãi bi n ho c t n d ng bùn cát

đ c n o vét vùng c a sông, t i lu ng tàu Gi i pháp nuôi bãi không đòi h i ph i

có v n đ u t ban đ u l n nh gi i pháp xây d ng công trình b o v b , thi công

t ng đ i đ n gi n, th i gian thi công nhanh (th ng ch m t m t vài tháng) và cho

k t qu ngay sau khi nuôi bãi Bãi bi n sau khi đ c nuôi s đ c m r ng, m t m t

có tác d ng tiêu tán b t n ng l ng c a sóng và dòng ch y tr c khi chúng gây nh

h ng t i b , m t khác s t o nên s thu hút đ i v i khách du l ch, là vùng đ m,

b o v an toàn cho các công trình, h t ng đ c xây d ng bên trong Khác v i

gi i pháp xây d ng đ p phá sóng xa b hay gi i pháp xây d ng đ p m hàn th ng gây xói l b bi n vùng h l u c a đ p (theo h ng c a dòng v n chuy n bùn cát

d c b ), nuôi bãi là gi i pháp ít gây nh h ng nh t t i các đo n b bi n lân c n Chính vì nh ng u đi m trên mà nuôi bãi đã tr thành gi i pháp quan tr ng trong phòng ch ng xói l b bi n và ng phó v i bi n đ i khí h u, n c bi n dâng nhi u n c châu Âu vì nó đáp ng đ c nh ng yêu c u kh t khe v s thân thi n môi tr ng, b o v sinh thái và tr ng thái t nhiên c a b bi n c ng nh s linh

ho t và m m d o c a nó đ i v i nh ng thay đ i nhanh c a đi u ki n t nhiên Hà Lan, nuôi bãi đ c xem là gi i pháp chính đ gi n đ nh đ ng b bi n, t o vùng

đ m, b o v an toàn cho h th ng đê bi n và các đ n cát t nhiên ven bi n

Vi t Nam, quai đê, l n bi n đã t ng đ c cha ông ta th c hi n t hàng ngàn n m

tr c, mà ch y u là l n bi n các vùng đ ng b ng châu th sông H ng và đ ng

b ng châu th sông C u Long

Trong nh ng n m g n đây, các d án tái t o bãi bi n, l n bi n xây d ng các khu du

l ch, ngh d ng và các khu công nghi p ven bi n đã b t đ u đ c th c hi n Ví

D án l n bi n a Ph c à N ng là d án xây d ng khu đô th l n bi n quy mô

l n đ u tiên c a Mi n Trung đ c th c hi n t n m 2008 D án n m phía Tây

c u Thu n Ph c, qu n H i Châu, thu c thành ph à N ng Ph n l n bi n n m phía trong v nh à N ng có t ng di n tích 210ha ây là m t d án l n bi n quy

mô l n đ c áp d ng nh ng k thu t tiên ti n nh t trong vi c kh o sát đ a hình, nghiên c u dòng ch y c ng nh trong xây d ng công trình M c dù vi c l n bi n đã hoàn thành t n m 2009 nh ng các h ng m c nhà , h t ng, khách s n và sân gôn

hô ch t R t khó kh n và nguy hi m cho ng i dân và du khách khi xu ng t m bi n,

nh t là lúc th y tri u xu ng Do v y, UBND t nh Khánh Hòa, các doanh nghi p

ho t đ ng du l ch đ u có ch tr ng và mong mu n c i t o khu v c này thành bãi

t m đ ph c v nhân dân và du khách Khu v c này v n nh m t v ng n c l n,

đ c hình thành do m t ph n đ t li n n sâu ra bi n, vì v y, vùng n c g n nh tù

đ ng, rác và các sinh v t bi n ch t đ c th y tri u đ y vào đây, gây ô nhi m, các

r n san hô b ch t, ng i dân vì th không th xu ng t m bi n! Vì v y, vi c đ cát,

c i t o c nh quan môi tr ng, c i t o bãi t m n u làm t t, ph c v l i ích chung là

đ c…

Các d án nêu trên ch y u đ c th c hi n trong các v nh n a kín, ho c đ c che

ch n 1 ph n và có k t h p v i đê bao đ gi bùn cát nuôi bãi Các v n đ v sinh thái, môi tr ng và tác đ ng c a các d án l n bi n t i khu v c lân c n, t i môi

tr ng n c và tác đ ng t i h th y sinh, h sinh thái ven b v n ch a đ c xem xét m t cách t ng th V t li u nuôi bãi l n bi n, ngu n khai thác v t li u nuôi bãi

ch a đ c qu n lý, quy ho ch m t cách đ y đ Các tác đ ng c a các y u t sóng, dòng ch y ven b và tác đ ng c a công trình trong quá trình th c hi n d án l n

bi n và sau khi l n bi n ch a đ c quan tâm xem xét Ngoài ra, d án l n bi n có tính ch t khác v i d án nuôi bãi vì ch b sung bùn cát cho khu v c c n l n bi n 1

l n mà không ph i ti n hành b sung bùn cát đ nh k cho bãi bi n nh d án nuôi bãi

M c dù v y các ki n th c th c t , ph ng pháp và thi t b s d ng trong các d án

l n bi n đã d n đ c nâng cao qua quá trình th c hi n các d án trên và có th s

d ng đ th c hi n các d án tôn t o, m r ng bãi bi n ph c v du l ch Vi t Nam trong t ng lai

Trong khuôn kh c a Ch ng trình nghiên c u khoa h c công ngh ti m n ng đ c

B Khoa h c và Công ngh (KH&CN), V n phòng các Ch ng trình tr ng đi m

c p Nhà n c t ch c thí đi m th c hi n trong n m 2012 và thu c s qu n lý c a

Ch ng trình “Nghiên c u khoa h c và công ngh ph c v phòng tránh thiên tai,

b o v môi tr ng và s d ng h p lý tài nguyên thiên nhiên”, đ tài nghiên c u

ti m n ng “Nghiên c u áp d ng gi i pháp Nuôi Bãi Nhân T o cho các đo n b bi n

b xói l khu v c mi n Trung Vi t Nam” Mã s KC.08.TN03/11-15 do TS.Tr n Thanh Tùng – i h c Th y l i làm ch nhi m đ tài đã đ c th c hi n t 2012

đ n 2013 [8]

tài đã nghiên c u gi i pháp nuôi bãi đ ng phó v i hi n t ng xói l b bi n, phòng ch ng thiên tai và phát tri n kinh t xã h i khu v c mi n Trung Vi t Nam

và h ng t i vi c phát tri n quy trình, công ngh nuôi bãi đ áp d ng cho toàn d i

b bi n Vi t Nam t các mô hình nuôi bãi tiên ti n trên th gi i

tài đã thu đ c m t s k t qu b c đ u nh : Xây d ng đ c b tiêu chí đánh giá kh n ng áp d ng gi i pháp nuôi bãi cho d i b bi n mi n Trung Vi t Nam, có xem xét t i các nhóm tiêu chí v k thu t, môi tr ng, sinh thái, c nh quan, xã h i,

th ch , và nhóm các tiêu chí v kinh t ; Xây d ng b b n đ đ nh h ng quy ho ch

t l 1:100.000 nh ng v trí có kh n ng áp d ng gi i pháp nuôi bãi nhân t o khu

v c mi n Trung Vi t Nam t Hà T nh đ n Phú Yên d i d ng Atlas

Bên c nh đó, đ tài đã đ xu t 3 mô hình nuôi bãi phù h p cho các bãi bi n d i b

bi n mi n Trung bao g m mô hình nuôi bãi áp d ng cho các “đi m nóng” xói l c c

b , mô hình nuôi bãi d i d ng chuy n cát nhân t o qua các c a, mô hình nuôi bãi

c a đê ng m là không phá v c nh quan sinh thái, có th d dàng tích h p liên k t công trình thành m t h th ng đa ch c n ng, l i d ng t ng h p Do v y d ng công trình này đang đ c quan tâm nghiên c u ng d ng r ng rãi nhi u n c trên th

gi i, đ c bi t là trong b i c nh n c bi n dâng và bi n đ i khí h u nh hi n nay Sóng khi đi qua đê ng m s có s t ng tác v i công trình d n đ n s tiêu hao n ng

l ng sóng (đ c bi t là thông qua quá trình sóng v ), làm gi m chi u cao sóng

Hi u qu gi m sóng thi t k c a đê d i ng m đ c xác đ nh theo ch c n ng gi m sóng yêu c u ây chính là c s cho vi c tính toán xác đ nh các kích th c hình

h c m t c t ngang và b trí không gian c a h th ng đê ng m gi m sóng Các d ng

k t c u tiêu gi m sóng có th s d ng cho công trình đê ng m r t đa d ng, có th tích h p v i m c tiêu hài hòa v i môi tr ng sinh thái, t o c nh quan du l ch

Các nghiên c u v hi u qu gi m sóng c a đê ng m đã đ c ti n hành nhi u n c trên th gi i nh Anh, M , Hà Lan, c, Nh t Các nghiên c u ng d ng đê ng m trong đi u ki n t nhiên c a Vi t Nam còn r t nhi u h n ch , ch d ng l i d ng công trình đê đ nh h p, không th m Vi c nghiên c u đ xu t c s khoa h c ph c

v cho m c đích thi t k xây d ng đê ng m gi m sóng ch đ ng phù h p v i đi u

ki n t nhiên (đ a hình, th y h i v n, v t li u, kh n ng xây d ng) n c ta, đ c

bi t là cho khu v c b bi n Nha Trang do v y là h t s c c n thi t

Vi c l a ch n gi i pháp khoa h c công ngh tái t o, tái t o bãi bi n ph thu c vào

đ c tr ng c a v n đ đ c xem xét và nh ng cân nh c kinh t Trong th c t qu n

lý vùng ven b , vi c s d ng bi n pháp nuôi bãi đang tr nên ph bi n các n c

có n n khoa h c k thu t bi n tiên ti n R t nhi u nh h ng ph tiêu c c th ng đi kèm v i nh ng công trình ‘c ng’ có th đ c tránh kh i khi s d ng nuôi bãi nhân

t o gi i quy t v n đ , d ki n c n k t h p hai bi n pháp nuôi bãi ‘m m’ k t h p

v i s d ng các d ng công trình ‘c ng’ v i yêu c u đ c u tiên đó là không phá

v c nh quan và không làm gi m n ng l c ph c v du l ch c a vùng v nh Nha Trang Ph ng án có th là h th ng đ p phá sóng đ nh th p hay h th ng d i ng m

k t h p v i nuôi bãi nhân t o (l p l i sau m t th i gian)

1.3.3 Các gi i pháp gia c b bi n

Công trình gia c b bi n là bi n pháp công trình dùng đ b o v mái đê ho c b

đ t t nhiên vùng c a sông, b bi n, h i đ o đang ho c s p có nguy c s t l ,

ho c ch đ t o c nh quan, đ ph c v du khách.Nh ng n i này th ng th ng là khu v c có yêu c u khai thác v kinh t , xã h i, môi tr ng quan tr ng, có khi b n thân công trình c ng là m t thành ph n c a c nh quan, có yêu c u cao v th m m

ki n trúc.Công trình gia c b bi n th ng đ c g i là kè bi n

Kè bi n th ng có 3 d ng k t c u c b n: mái nghiêng, t ng đ ng ho c h n h p (trên đ ng d i nghiêng ho c ng c l i)

Kè mái nghiêng th ng dùng các lo i v t li u, c u ki n nh : á đ r i, đá h c lát khan,đá xây v a ,t m bê tông đúc s n,các lo i th m

Kè mái nghiêng th ng dùng các lo i v t li u, c u ki n nh : á xây, t ng c thép, BTCT, thùng chìm BTCT, t ng góc BTCT

V công trình kè bi n, đã có nhi u tài li u khoa h c-công ngh gi i thi u, đây ch

l u ý khía c nh ch c n ng kè bi n khu v c du l ch, bãi t m n i ti ng.D i đây ch

gi i thi u m t s công trình kè bi n ng d ng cho các khu v c du l ch, có yêu c u cao v th m m c nh quan i v i các bãi t m, kè bi n còn là n i t ch c các ho t

M hàn bi n (MHB) làlo i công trình có g c n i v i b ,thân v n ra bi n theo m t góc đ nh t đ nh, m i đ t t i tuy n ch nh tr , đ c xây d ng v i m c đích gi m nh

l c xung kích c a sóng và dòng ch y tác đ ng tr c ti p vào b và d i bãi g n b ,

ng n gi l i m t ph n bùn cát chuy n đ ng d c b d i tác d ng c a sóng và dòng

ch y, cùng v i các m hànkhác hình thành phòng tuy n ch ng xâmth c, nâng cao

th m bãi, c ng c đê,và b (Hình 1-5) ây là lo i công trình đ c s d ng r ng rãi trên th gi i, cho hi u qu rõ r t n c ta đang trong giai đo n th nghi m

TGS bãi bi n Palm Beach, FL (M ) TGS trên bãi t m Miami, M

TGS trênbãi t m Happisburgh ,Ytaly TGS t i Sentosa, Singapore

Hình 1-6 Gi i thi u 1 s hình nh v TGS trên th gi i

Theo k t qu nghiên c u c a ch ng trình DELOS (Environmental Design of Low Crested Coastal Defence Structures) đ c ti n hành t n m 1998 đ n n m 2002t i châu Âu cho th y, châu Âu có kho ng 1245 TGS, chi m t i 66% công trình ch

đ ng b o v b bi n Các công trình TGSđ c xây d ng nhi u nh t là Anh, Italia, Tây Ban Nha Trong đó Anh có 9 h th ng, Tây Ban Nha có 9 h th ng, an M ch

có 1 h th ng, Italia có 700 đê (Franco 1986)

Hi u qu gây b i c a TGS th hi n trên các công trình th c t nh trong Hình 1-6 Dòng ch y d c b theo h ng tr i, ho c tu n hoàn kéo ra gây b i tích v trí sau

t ng S b i tích này s gây ra s phát tri n c a m t doi cát nh n t đ ng b N u chi u dài k t c u đ l n so v i kho ng cách t b đ n n i b trí TGS, các doi cát

nh n có th n i ti p t n công trình, t o ra m t d i doi li n d ng tombolo Nh v y, TGS có kh n ng b o v vùng bãi sau t ng, không ch làm gi m n ng l ng sóng

t i mà còn t o ra 1 bãi bi n nh là 1 k t c u gi m ch n trong đi u ki n sóng bão

1.4 Các nghiên c u liên quan đ n V nh Nha Trang[10]

Khánh Hoà là m t t nh ven bi n Nam Trung B ti p xúc tr c ti p v i bi n sâu, hình dáng đ ng b và đ a hình đáy r t ph c t p Các v ng, v nh, đ m phá, các đ o ven

b phân b liên t c d c theo đ ng b , th m l c đ a khá h p và d c Có nhi u

v ng, v nh sâu, kín gió, có nhi u bãi bi n, đ o có c nh quan t nhiên đ p, khí h u

ôn hoà đây là nh ng đi u ki n thu n l i đ phát tri n đa d ng các ngành kinh t và các c s d ch v liên quan đ n bi n Khu v c phía b c là v nh Vân Phong v i ti m

n ng l n v d ch v c ng bi n nh t là c ng trung chuy n qu c t và các khu công nghi p Khu v c trung tâm là v nh Nha Trang v i ti m n ng l n v du l ch, d ch v Khu v c phía nam là v nh Cam Ranh v i ti m n ng l n v d ch v c ng bi n, công nghi p C ba khu v c trên đ u là các trung tâm đánh b t, nuôi tr ng và ch bi n thu s n Ngoài ra, qu n đ o Tr ng Sa có vai trò quan tr ng trong chi n l c phát tri n đánh b t h i s n xa b c ng nh b o v ch quy n thiêng liêng v bi n, đ o c a

Vi t Nam Bên c nhđó, ph n l n dân s c ng nh các c s kinh t -xã h i (KTXH)

c a t nh đ u n m t i d i ven b bi n Do v y, chi n l c phát tri n KTXH c a Khánh Hoà xác đ nh l y kinh t bi n là ch đ o, là đ ng l c phát tri n V khoa

h c-công ngh ph n đ u đ n n m 2020 đ a Khánh Hòa tr thành trung tâm KH&CN, đ c bi t là KH&CN bi n c a khu v c, góp ph n quan tr ng trong s

nghi p công nghi p hóa, hi n đ i hóa, xây d ng đ t n c giàu m nh(Quy ho ch

phát tri n KH&CN t nh Khánh Hòa đ n n m 2020, t m nhìn đ n n m 2030).[9]

T tr c đ n nay, v n đ nghiên c u các quá trình th y th ch đ ng l c trong v nh Nha Trang ch y u đ c ti n hành b i Vi n H i d ng h c Nha Trang, Vi n Hàn lâm Khoa h c và Công ngh Vi t Nam thông qua các đ tài các c p Ph ng pháp

s d ng trong các nghiên c u này g m có: thu th p, phân tích k t qu đi u tra, kh o sát; mô hình hóa các quá trình [10],[1],[5]

N m 1982, Ban Khoa h c và K thu t t nh Phú Khánh đã xu t b n tài li u “ c

đi m khí h u Phú Khánh”; n m 1987 xu t b n tài li u “ c đi m thu v n sông ngòi Phú Khánh”; n m 1995 S Khoa h c Công ngh và Môi tr ng t nh Khánh Hoà xu t b n tài li u “ c đi m Khí h u và Thu v n t nh Khánh Hoà” Các tài li u trên ch y u đ c p đ n đ c đi m khí h u, thu v n ph n l c đ a và m t s thông tin khí t ng thu v n bi n t i qu n đ o Tr ng Sa N m 2004 S KH&CN t nh

Khánh Hoà xu t b n tài li u “ c đi m Khí h u và Thu v n t nh Khánh Hoà”, trong tài li u này đã có n i dung “ c đi m thu v n đ ng l c bi n” d a trên ngu n

d li u tr c n m 2000 Trong th i gian qua, cu n tài li u đã góp ph n đ c l c ph c

v các ho t đ ng KTXH c a t nh Khánh Hoà Tuy nhiên, do h n ch v m t d li u

kh o sát c ng nh đ chính xác c a các thi t b đo đ c, thu m u, phân tích, tính toán, mô hình hoá nên hàm l ng thông tin c a tài li u không th đáp ng yêu c u

th c ti n hi n nay c bi t ph c v chi n l c phát tri n kinh t bi n c a Khánh Hoà

T 2000 đ n nay, t i vùng bi n Khánh Hoà (bao g m qu n đ o Tr ng Sa) đã có nhi u đ tài, d án v h i d ng h c các c p: c p nhà n c, h p tác qu c t , c p b

và c p t nh đã và đang đ c ti n hành, đ c bi t các d án h p tác qu c t Các đ tài, d án trên đ c ti n hành v i các máy móc, thi t b hi n đ i, đ ng b và bao trùm vùng bi n sâu, xa b ch y u do Vi n H i d ng h c ch trì H n n a, trong

th i gian qua, trao đ i h p tác qu c t v d li u h i d ng h c đ c t ng c ng cho phép chúng ta có l ng d li u v h i d ng h c đ c c p nh t cho phép mô t chính xác h n các đ c đi m khí t ng, th y v n, đ ng l c và môi tr ng bi n Khánh Hoà

Nh n xét chung các k t qu nghiên c u v v nh Nha Trang:

Nhìn chung, các nghiên c u v các quá trình th y th ch đ ng l c v nh Nha Trang

là khá nhi u Tuy nhiên, các công trình nghiên c u nêu trên ch d ng l i m c đánh giá các quá trình riêng r v i nh ng m c tiêu đ t ra khác nhau Cho đ n th i đi m

đ tài ngh đ nh th c p nhà n c v khoa h c công ngh h p tác v i C ng hòa Pháp (Công ngh di n toán đ ng b b ng camera) [13], ch a có công trình nào đi sâu nghiên c u các quá trình th y th ch đ ng l c, bi n đ i tr m tích khu v c các bãi t m ven b và các bãi ven b khác v i m c tiêu tái t o, duy trì và nâng c p b n

v ng các bãi t m đáp ng nhu c u phát tri n kinh t du l ch v nh Nha Trang, t nh Khánh Hoà

1.5 Nhi m v nghiên c u c a lu n v n

- Hi n nay, bi n đ i khí h u đang là v n đ nh n đ c s quan tâm l n c a các nhà khoa h c v i m c đ nh h ng ngày càng sâu r ng h n N c ta là 1 trong nh ng

n c ch u nh ng nh h ng n ng n nh t c a hi n t ng này; đ c bi t, trong nh ng

n m g n đây, tình tr ng các b bi n trong n c đang di n ti n theo chi u h ng

x u Chính vì v y, vi c nghiên c u và tìm hi u v các ph ng pháp b o v b bi n

có tính áp d ng cao và thi t th c

- Sau khi t ng h p đ c các nghiên c u trong n c c ng nh n c ngoài v v n đ

b o v b bi n, nh n th y ng v i đi u ki n khí h u, t nhiên c a n c ta nói chung

c ng nh v nh Nha Trang nói riêng, l a ch n gi i pháp nuôi bãi t nhiên đ duy trì,

b o v đ ng b là phù h p và đem l i k t qu kh quan nh t so v i các gi i pháp khác Lu n v n đã ti n hành đi sâu vào tính toán c th cho khu v c phía B c c a sông Cái, Nha Trang theo các b c sau:

+T ng h p các tài li u đo đ c, kh o sát v đ a hình, đ a m o, th y l c, th y v n c a khu v c bãi phía B c c a sông Cái, Nha Trang

+ xu t, phân tích gi i pháp ch nh tr đ gi bãi d a vào các tài li u tham kh o, các công trình nghiên c u đã có c ng nh các bài báo trong n c và n c ngoài + Tính toán c th n i dung nuôi bãi: th tích cát c n s d ng, th i gian duy trì bãi

và nghiên c u ph n ng c a bãi tr c 1 c n bão

CH NG 2 C S TÍNH TOÁN NUÔI BÃI NHÂN T O 2.1 C s lý thuy t nuôi bãi

2.1.1 Khái ni m

Nuôi bãi là vi c đ 1 l ng l n bùn cát lên bãi bi n đang b xói mòn đ làm t ng thêm chi u dài bãi (hình 2-1) Quá trình b sung cát này s ch ng l i vi c bùn cát t nhiên đang m t d n đi ng b đ c nuôi d ng có 2 tác d ng chính: t ng ph n

di n tích s d ng và b o v b kh i bão Nh ng l i ích khác bao g m: t ng l ng

du khách hàng n m, tái t o môi tr ng s ng cho sinh v t, gi m thi u đ c vi c xây

d ng các công trình c ng

Hình 2-1M t c t ngang và m t b ng bãi nuôi (Dean, 1993)[6]

N u nh trong kho ng 30 đ n 50 n m tr c, ph ng pháp s d ng công trình đ

gi bi n là ph bi n thì hi n nay, ph ng pháp nuôi bãi l i đang đ c a chu ng

h n Các công trình c ng đ c thi t k đ luôn n m yên và n đ nh, ch ng l i hoàn toàn tác đ ng c a sóng gió và v n chuy n bùn cát

Các v n đ đ c đ t ra đây là: chi u dài bãi sau khi nuôi ng v i 1 th tích cát thêm vào; th i gian t n t i c a d án; ch n l a cát h t thô hay h n m n

2.1.2 V t li u nuôi bãi

c tính c a v t li u nuôi bãi là v n đ quan tr ng nh t trong công tác thi t k d

án nuôi bãi T i thi u, v t li u s d ng ph i s ch và có 1 l ng nh cát h t m n

H u h t các d án đ u s d ng cát đ nuôi bãi, tuy nhiên c ng có tr ng h p s

d ng c đá cu i, s i

Ngoài các yêu c u nêu trên, kích c c a bùn cát nuôi bãi ph i t ng đ ng ho c l n

h n cát trên bãi ban đ u H t có kích c t ng đ ng s bi n đ ng gi ng nh cát

2.2 Ph ng pháp th c nghi m - Tính toán th tích cát c n thi t đ nuôi bãi

Cao đ b c a bãi nuôi (chi u cao b ) ph i t ng đ ng v i chi u cao b t nhiên;

n u cao h n s t o ra các s n d c gây nh h ng x u t i sinh thái bãi bi n; n u

th p h n s t o nên các m nh p nhô, khi g p sóng l n s hình thành các v ng n c

đ ng trên b Chi u cao b có th đo đ c b ng cách kh o sát cá m t c t đã đo và

d a vào đi u ki n t nhiên c a khu v c kh o sát

đo đ c th tích cát c n đ nuôi bãi, tr c tiên ph i tính đ c đ sâu sóng t i

h n Ta có th áp d ng công th c th c nghi m c a Hallermeier (1981)[12] đ tính

S ph thu c c a thông s t l h t A vào đ ng kính h t d d n t i nh ng k t qu khác nhau liên quan đ n vi c nuôi bãi Khi đ 1 th tích cát V lên bãi (trên 1 đ n v chi u dài), ch c ch n bãi sau đó s d n tr v tr ng thái cân b ng, v i h = AF * y2/3

D a vào t l h t c a bãi t nhiên và v t li u nuôi bãi, AN và AF, cùng v i th tích thêm vào, m t c t bãi nuôi khi cân b ng có th là giao nhau, không giao nhau ho c

là m t c t ng p, nh hình 2-2

Hình 2-2Ba d ng m t c t nuôi bãi đi n hình a) M t c t giao nhau AF> AN b) M t c t không giao nhau

c) M t c t tr ng thái ng p AF< AN

Có th th y nuôi bãi b ng v t li u thô h n h t g c s c n ít cát h n đ t o ra 1 bãi

có chi u r ng m t c t ngang t ng đ ng khi dùng v t li u có h t m n h n tính

đ n chi u r ng bãi v i các thành ph n h t khác nhau, kho ng cách Wa sau khi nuôi bãi đ c tính nh sau:

Trong đó, A và A l n l t là t l h t c a v t li u nuôi bãi và cát t nhiên

Khi v t li u nuôi bãi mn h n, Wa> 0, d n t i vi c hình thành 1 m t c t tho i h n so

v i m t c t ban đ u Ng c l i, khi v t li u đ vào thô h n, Wa s âm, t o thành 1

m t c t d c h n so v i ban đ u V i m t c t không giao nhau, th tích V c n đ t o

ra 1 bãi có chi u r ng m t c t ngang W là:

N u th tích đ thêm vào V nh h n V công th c 3.5, 1 m t c t chìm s đ c t o

ra sau khi cân b ng

2.3 Ph ng pháp gi i tích - Tính toán th i gian duy trì bãi

Hình 2-3 Ba giai đo n v n chuy n bùn cát t i vùng nuôi bãi

a) Sóng mang bùn cát ra ngoài b (m t c t ngang d c lúc m i nuôi bãi) và ngang b

b) M t c t ngang b t d c, sóng g n b mang bùn cát đi ra 2 bên b

c) Sóng t vùng sóng v mang bùn cát sang 2 bên b

V n chuy n ven b (Littoral transport) là s di chuy n c a các h t bùn cát trong vùng ven b (vùng g n v i đ ng b ) V n chuy n bùn cát có th theo h ng d c bãi ho c ngang v i bãi ây là k t qu c a s t ng tác v i sóng, gió, dòng ch y, bùn cát và các hi n t ng khác trong vùng ven b S v n chuy n này có th đ c coi nh k t qu c a v n t c t c th i và đ t p trung t c th i Công th c v n chuy n bùn cát qua 1 đ n v chi u dài và chi u cao ng v i đ sâu n c đ c miêu t nh sau:

Trong đó: qs là t c t v n chuy n bùn cát (m3/s), t’ là th i l ng tính toán (s), h là

đ sâu n c (m), là cao đ m c n c t c th i, c(z,t) là đ t p trung bùn cát t c

th i, u(z,t) là v n t c t c th i (m/s), z là cao đ tính t đáy (m), t là th i gian (s)

Bi n đ i m t b ng c a vùng b th ng đ c mô ph ng b ng cách coi bi n đ ng

đ ng b là d a vào gradient d c b c a t c đ v n chuy n bùn cát d c b H u h t các k ch b n đ u kéo dài hang tháng ho c hàng n m S li u song dùng đ tính các

mô hình này đ u có đ chi ti t h n ch , th ng ch đo đ c 1 vùng trong khu v c

B i v y, vi c xác nh n bi n đ i c a bãi do sóng tr nên khó khan, tuy nhiên, nh ng

y u t nh sóng ph n x , khúc x hay sóng v ph i đ c tính đ n n u mu n d đoán s bi n đ i đ ng b

H u h t các miêu t v v n chuy n bùn cát d c b đ u liên quan đ n chi u cao sóng

và h ng sóng sau khi v VD, công th c CERC (Vi n k thu t quân s M , 1984) [18] liên h s v n chuy n bùn cát d c b v i y u t bi n đ ng n ng l ng d c b Coi Hb = hb, công th c CERC có th vi t nh sau:

d đoán s bi n đ ng c a bãi, ta có th (a) mô ph ng ch đ sóng trong vùng

b ng mô hình bi n đ i sóng ho c (b) tính 1 giá tr cho chi u cao và h ng sóng giai đo n sóng v và coi giá tr này không đ i trên toàn chi u dài c a đ ng b c n tính toán S ph thu c vào th i gian có th đ c k đ n tùy vào d li u đ u vào ng b sau khi bãi đã đ c nuôi s khi n sóng t p trung vào 2 bên vai c a bãi m i

Hình 2-4 Thay đ i c a sóng sau khi nuôi bãi Tùy theo cách bãi bi n đ c nuôi d ng, s có 3 k ch b n có th x y ra nh hình 3.8 đây ht là đ sâu c a chân ph n cát đ thêm, có th th p h n ho c cao h n đ sâu sóng t i h n h* (hay Dc), m i tr ng h p s nh h ng đ n t c đ bi n đ i b

L u ý, n u coi th i gian duy trì bãi là th i gian mà sau đó, 1 l ng th tích cát s r i

kh i khu v c nuôi bãi thì v n chuy n bùn cát d c bãi không nh h ng tr c ti p đ n

th i gian này

N u công th c (2-6) đ c tuy n tính hóa và k t h p v i công th c (2-7), ta ra đ c

1 công th c tính s phân rã (Pelnard-Considere, 1956) [16]:

Trong đó: G là m c đ phân rã d c b , nh h ng đ n đ bi n đ i c a m t b ng:

G =

/ /

Công th c (2-8) có th đ c gi i v i 1 s đi u ki n biên liên quan đ n tình tr ng b (VD: Larson, 1987) [15] K t qu gi i ra đ c bi u di n d i d ng không th nguyên:

Y = y/w; X = 2x/l1; T = 4 / ; L = l2/l1;

C = C*/Ct ~ /

(2-11)

w là chi u r ng m t c t ngang bãi nuôi và l1 là chi u dài d c bãi V i bãi nuôi d ng hình ch nh t, l1 = l2 và đi u ki n biên có th đ c bi u th nh sau:

Y(X,0) = 1; | | 1 Y(X,0) = 0; | | > 1 Y(±∞,T) = 0

( ){exp exp }

(2-19)

L ng v t li u còn l i trong bãi nuôi:

h ng; gradient v n chuy n bùn cát d c bãi ch t ng lên vì v trí c a đ ng b C n

ph i tính t i s bi n đ i sóng do tác đ ng c a d án M i k ch b n trong hình 2.5 s cho ra 1 k t qu khác nhau

2.3.1 Tr ng h p (a): h t = h *

ây là gi thuy t ph bi n trong các mô hình nuôi bãi, và đã đ c nh c đ n b i Dean và Yoo [12] R là đi u ki n sóng ngoài b đi m th c đo S khúc x sóng bãi b t đ u t chân c a bãi nuôi, đây đ c coi nh miêu t 1 đ ng c a s bi n đ i

c a sóng Coi s b o t n n ng l ng sóng ti p di n đ n đi m sóng v (t v trí h*

vào b ), nh ng đ ng đ ng m c ngoài b c a vùng nuôi bãi th ng và song song và công nh n đ nh lu t Snell, Dean và Yoo (1992) [12] đã liên h t c đ v n chuy n bùn cát và đ phân rã d c b v i đi u ki n sóng đi m th c đo K t qu thu đ c là:

t ng đ ng, ch khác v t c đ thay đ i

2.3.2 Tr ng h p (b): h t > h *

M t miêu t 2 đ ng v s bi n đ i c a sóng s đ c tính t i trong tr ng h p này

ng đ ng m c chân bãi nuôi, VD: h = ht coi nh không di chuy n, trong khi

đ ng đ ng m c h = h*s luôn song song v i đ ng b Áp d ng các gi thuy t

t ng t tr ng h p (a), công th c sau có th thu đ c:

c a bãi nuôi:

trong đó: yo = y(x,0)

(2-24)

H s phân rã G v n t ng t công th c (2-20) Phân tích công th c (2-22) cho th y

nh h ng c a s khúc x sóng t i d án nuôi bãi k ch b n 2 đ ng này L u ý

r ng trong tr ng h p này, 0 < C*/Ct< 1 Tác đ ng c a đi u ki n thêm vào t i công

th c (2-22) là làm gi m t c đ ph n h i khi n cho đ cong c a đ ng b và đ ng

đ ng m c v trí h = ht là nh sau i u này đúng trên toàn bãi Khi bãi thay đ i,

nh h ng c a s khúc x sóng v n gi nguyên b i v sau công th c (2-22) không

ph thu c vào th i gian Công th c bi n đ i m t b ng bãi d ng không th nguyên:

Y(X,T) = Y1 (X,T) + Y2(X,T) + Y3(X,T) (2-25) Trong đó:

Và:

V đ u trong công th c (2-24) trình bày cách gi i cho tr ng h p m t b ng hình

ch nh t ban đ u v i chi u dài l1, bao g m c sóng ph n x Công th c (2-25) trình bày s nh h ng c a s d ch chuy n bên trái (X<0) và bên ph i (X>0) t i mép c a bãi nuôi hình ch nh t đ bi n nó thành hình thang L u ý r ng tr ng h p (a) (ht =

Nh Walton (1994) [19] l u ý cho tr ng h p không có s khúc x , v i nh ng

đo n chuy n ti p ng n mép bãi (L < 1,1) thì k t qu không b thay đ i nhi u K t

qu thu đ c liên quan nhi u đ n C vì h u h t các thành ph n đ u ch a tham s này

2.3.3 Tr ng h p (c): h t < h *

Các nghiên c u th c t đã ch ra th i gian xu t hi n thay đ i ngang bãi s nhanh

h n th i gian xu t hi n c a bi n đ i trên m t b ng (Dean và Work) [12] M t cách

ti p c n đ mô ph ng tình tr ng chân c a bãi nuôi n m trên đ sâu sóng t i h n là coi v n chuy n bùn cát ngang bãi nhanh chóng mang v t li u ra đ n đ sâu sóng t i

h n N u đ ng b thay đ i do s v n chuy n bùn cát ngang bãi có th đ c d đoán đ c l p, nó có th đ c lo i ra kh i m t b ng bãi ban đ u và m t b ng bãi thu

đ c có th đ c mô ph ng nh đã miêu t trên

Tuy nhiên, đi u này đ t ra 1 s v n đ u tiên, đ sâu gi i h n cho di chuy n bùn cát ngang và d c bãi không nh t thi t gi ng nhau Ngoài ra, b i h u h t các d án nuôi bãi đ u t o 1 d c trên m t c t ngang, c n thi t ph i tính t i v n chuy n bùn cát ngang bãi n u mu n miêu t chính xác s thay đ i trên m t b ng Y(X,T) K t qu

tính đ c cho M(T) l i không d a vào chi u r ng m t c t ngang bãi c a m t b ng ban đ u và không b nh h ng b i v n chuy n bùn cát ngang bãi

2.4 Ph ng pháp s - Tính toán s thay đ i bãi trên m t c t ngang sau 1

m t đi Quá trình v n chuy n bùn cát ngang b đ c coi nh đ ng b , không đ c

k t i khi tính toán Gi thi t này là h p lý khi tính toán cho m t c t b nh h ng

b i 1 c n bão, trong 1 giai đo n ng n, n m ngoài các công trình ven b và c a bi n

Mô hình cho r ng v n chuy n bùn cát ngang b ch y u là do sóng v và s thay

đ i m c n c 1 công th c tính toán s tràn sóng này đ c phát tri n đ u tiên b i Wise và Klaus [20] (1993) và sau đó đ c c i ti n b i Larson [15] đ mô ph ng s

v n chuy n bùn cát và bi n đ i m t c t trên b b sóng tràn lên G n đây, Donnelly (2005) thêm vào 1 công th c m i đ mô ph ng s tràn sóng lúc ng p và c i ti n công th c v n chuy n bùn cát cho vùng sau t ng ch n

Mô hình SBEACH dùng h th ng đ i l u (meso scale) đ tính toán v n chuy n bùn cát ngang bãi, khi h ng và t c đ v n chuy n bùn cát đ c di n t b ng sóng, m c

n c, m t c t và kích c bùn cát Các mô hình tr c đây c a SBEACH ch tính t c

đ v n chuy n bùn cát d i tác đ ng sóng đ n Larson (1994,1996) [15] thay đ i

m i liên h t sóng đ n thành sóng ng u nhiên đ phát tri n k t qu mô ph ng chính xác h n trong đi u ki n sóng v và sóng không v M t c t đ c chia ra làm nhi u vùng v n chuy n bùn cát ngang b d a vào đ c đi m th y l c ngang bãi M i liên h v i s v n chuy n bùn cát đ c phát tri n cho t ng vùng Các vùng này bao

g m: I- Vùng tr c sóng v ; II- Vùng chuy n sóng v ; III- Vùng sóng v ; IV- Vùng sóng tràn; V- Vùng c n cát; VI- Vùng trong b (hình 3.) Vùng tr c sóng v

b t đ u t đi m xa nh t t b ra xu t hi n thay đ i m t c t t i đi m sóng v vùng này, t c đ v n chuy n bùn cát b nh h ng b i s v n chuy n trong vùng sóng v do tác đ ng c a s di đ ng bùn cát ranh gi i tính t b Vùng chuy n sóng v (II) t ng ng v i c khu v c chuy n sóng v và n m gi a đi m v và

đi m sóng lao t i Vùng sóng v (III) n m t đi m sóng lao t i đ n đi m sóng t p

h p l i, khi sóng đã hoàn toàn v và b t đ u phân rã vùng này, s phân tán n ng

q: t c đ v n chuy n bùn cát; qb: t c đ t i đi m lao vào; qsw, qD, qf l n l t là là

t c đ v n chuy n t i vùng sóng tràn, c n cát và vùng trong b ; D là s phân tán

n ng l ng trên m i đ n v th tích n c và Deq là giá tr cân b ng c a D, Deq = ( ) , , 1 = m* , , 2 = 0,2 1 là h s phân rã th c nghi m, K, Kc,

Kb, là h s v n chuy n th c nghi m, x là t a đ m t c t ngang và xb là v trí sóng

v , xp là v trí sóng lao vào, xs là ranh gi i gi a vùng sóng tràn vào và vùng sóng

Công th c trên đ c đ a ra khi đã tính t i s chênh l ch c a s li u đ u vào là đ

d c trung bình tr c bãi và th i gian c n thi t đ ng p

T c đ sóng lao lên đ c tính x p x d a trên gi thuy t qu đ o sau:

ub2 = ubs2 + 2gz (2-36) Trong đó: ubs là t c đ sóng t i ranh gi i gi a vùng sóng v và vùng sóng tràn, n i

b t đ u xu t hi n sóng lao lên, z là kho ng cách ph ng đ ng t SWL t i v trí tính

ub Th i gian ng p đ c tính nh sau:

R = ubs2/2g là chi u cao chu n b , d a vào ubs

T đó, ta có đ c công th c v n chuy n bùn cát cho vùng sóng tràn:

S d ng ph n m m SBEACH trong b ph n m m CEDAS40 đ mô ph ng thay đ i

m t c t bãi sau 1 c n bão theo các b c nh sau:

- Nh p d li u các m t c t ban đ u và m t c t nuôi bãi gi đ nh