Nghiên cứu mô phỏng biến động của mặt cắt nuôi bãi đánh giá khả năng ứng dụng_unprotected

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài "Nghiên cứu mô phỏng biến động của mặt cắt nuôi bãi và đánh giá khả năng ứng dụng tại khu vực phía Bắc vịnh Nha

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài

"Nghiên cứu mô phỏng biến động của mặt cắt nuôi bãi và đánh giá khả năng ứng dụng tại khu vực phía Bắc vịnh Nha Trang" được hoàn thành với sự cố gắng

nỗ lực của bản thân cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của Phòng đào tạo đại học & sau đại học, khoa Công trình, các thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi

Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn TS

Nguyễn Xuân Tính và PGS.TS Nguyễn Trung Việt đã trực tiếp hướng dẫn chỉ

bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Sau cùng, tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân, gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã giúp đỡ, cổ vũ, động viên, khích lệ để Luận văn sớm được hoàn thành

Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ chuyên môn có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến chỉ bảo chân thành của các Thầy cô giáo, các anh chị và bạn bè đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn!

TÁC GIẢ

NGUY ỄN THÁI BÌNH

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Tác giả luận văn

Nguyễn Thái Bình

LỜI CÁM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

MỞ ĐẦU 1

I- Tính cấp thiết của đề tài 1

II- Mục tiêu của đề tài 1

III- Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 1

IV- Kết quả đạt được 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XÓI BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP NUÔI BÃI 3

1.1 Tổng quan về vùng ven biển 3

1.2 Biến đổi khí hậu và các tác động đến vùng ven biển 4

1.3 Các giải pháp khoa học công nghệ nuôi, bảo vệ và tái tạo bãi biển ở Việt Nam 6

1.3.1 Giải pháp nuôi bãi nhân tạo 6

1.3.2 Giải pháp tái tạo bãi biển 11

1.3.3 Các giải pháp gia cố bờ biển 12

1.3.4 Các giải pháp ngăn cát giữ bãi 13

1.3.5 Các giải pháp giảm sóng 14

1.4 Các nghiên cứu liên quan đến Vịnh Nha Trang 16

1.5 Nhiệm vụ nghiên cứu của luận văn 17

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN NUÔI BÃI NHÂN TẠO 19

2.1 Cơ sở lý thuyết nuôi bãi 19

2.1.1 Khái niệm 19

2.1.2 Vật liệu nuôi bãi 19

2.1.3 Nguồn bùn cát 20

2.2 Phương pháp thực nghiệm - Tính toán thể tích cát cần thiết để nuôi bãi 20

2.3 Phương pháp giải tích - Tính toán thời gian duy trì bãi 22

2.3.1 Trường hợp (a): ht = h* 27

2.3.3 Trường hợp (c): ht< h* 29

2.4 Phương pháp số - Tính toán sự thay đổi bãi trên mặt cắt ngang sau 1 cơn bão 30

2.4.1 Cơ sở lý thuyết phần mềm 30

2.4.2 Trình tự tính toán 33

CHƯƠNG 3 ÁP DỤNG TÍNH TOÁN NUÔI BÃI CHO KHU VỰC PHÍA BẮC CỬA SÔNG CÁI- NHA TRANG 35

3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực vịnh Nha Trang 35

3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 35

3.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy- hải văn 37

3.1.3 Số liệu về bùn cát 45

3.2 Lựa chọn giải pháp duy trì bãi khu vực nghiên cứu 47

3.3 Tính toán cho giải pháp nuôi bãi 48

3.3.1 Tính toán thể tích cát để nuôi bãi 48

3.3.2 Tính toán thời gian duy trì bãi 51

3.3.3 Tính toán xác định kích thước bãi 53

3.4 Trình tự thực hiện dự án 67

3.5 Kết luận chương 3 69

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

Hình 1-1 Hình thức nuôi bãi trực tiếp từ bờ 7

Hình 1-2 Hình thức nuôi bãi xa bờ 7

Hình 1-3 Đê ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển 11

Hình 1-4 Các kiểu tường kè biển với hình dáng hiện đại 13

Hình 1-5Hệ thống MHB chắn cát, gây bồi bờ biển 14

Hình 1-6.Giới thiệu 1 số hình ảnh về TGS trên thế giới 15

Hình 2-1Mặt cắt ngang và mặt bằng bãi nuôi (Dean, 1993) 19

Hình 2-2Ba dạng mặt cắt nuôi bãi điển hình 21

Hình 2-3Ba giai đoạn vận chuyển bùn cát tại vùng nuôi bãi 22

Hình 2-4 Thay đổi của sóng sau khi nuôi bãi 24

Hình 2-5 Ba kịch bản có thể xảy ra 25

Hình 2-6 Mặt bằng bãi ban đầu để tính giải tích các vấn đề về nuôi bãi 26

Hình 2-7 Các vùng vận chuyển bùn cát dọc bờ khác nhau 32

Hình 2-8 Giao diện phần nhập mặt cắt chương trình 34

Hình 2-9 Giao diện phần nhập thông số sóng gió 34

Hình 3-1Bình đồ vị trí vịnh Nha Trang 36

Hình 3-2Bản đồ vị trí vịnh Nha Trang (Google map) 36

Hình 3-3Đường đi của các cơn bão điển hình tác động mạnh đến vịnh Nha Trang 40 Hình 3-4 Mực nước trung bình tháng trạm Cầu Đá (Nha Trang, 1975-2008) 43

Hình 3-5Mực nước trung bình năm tại Nha Trang thời kỳ 1990 – 2008(cm) 44

Hình 3-6 Các trạm thu mẫu trầm tích tại khu vực nghiên cứu 45

Hình 3-7 Hiện trạng bãi khu vực phía Bắc cửa sông Cái 48

Hình 3-8 Mặt bằng khu vực nuôi bãi 48

Hình 3-9 Độ sâu sóng tới hạn tại các tháng khác nhau khu vực vịnh Nha Trang 49

Hình 3-10 Hai khu vực khảo sát để khai thác cát 50

Hình 3-11 Biến đổi mặt bằng bãi nuôi 52

Hình 3-12 Bề rộng mặt cắt ngang còn lại tương ứng với thời gian t, L = 1 52

Hình 3-13 Các mặt cắt khảo sát và mặt cắt trung bình 53

Hình 3-14 Mặt cắt ngang đường bờ tự nhiên lựa chọn 54

Hình 3-15 Vị trí camera giám sát và các trạm đo hải văn trong đợt tháng 5/2013 54

Hình 3-17 Mặt cắt nuôi bãi ban đầu 56

Hình 3-18 Mặt cắt nuôi bãi sau biến đổi 56

Hình 3-19 Mặt cắt TH1 57

Hình 3-20 Mặt cắt TH2 57

Hình 3-21 Mặt cắt TH3 58

Hình 3-22 Mặt cắt TH4 58

Hình 3-23 Mặt cắt TH5 58

Hình 3-24 Các thông số sóng gió trong cơn bão Nastri 59

Hình 3-25 Các thông số sóng gió trong 1 năm 59

Hình 3-26 Thay đổi trong cơn bão (sau 15 ngày) 60

Hình 3-27 Mặt cắt sau cơn bão 60

Hình 3-28 Mặt cắt TH2 sau 1 cơn bão 61

Hình 3-29 Mặt cắt TH3 sau 1 cơn bão 61

Hình 3-30 Mặt cắt TH4 sau 1 cơn bão 62

Hình 3-31 Mặt cắt TH5 sau 1 cơn bão 62

Hình 3-32 Biến đổi giai đoạn đầu của mặt cắt TH2 (sau 1 tháng) 63

Hình 3-33 Biến đổi giai đoạn sau của mặt cắt TH2 (sau 5 tháng) 64

Hình 3-34 Mặt cắt TH2 sau 1 năm 64

Hình 3-35 Biến đổi giai đoạn đầu của mặt cắt TH3 (sau 1 tháng) 64

Hình 3-36 Biến đổi giai đoạn sau của mặt cắt TH3 (Sau 10 tháng) 65

Hình 3-37 Mặt cắt TH3 sau 1 năm 65

Hình 3-38 Mặt cắt TH4 sau 1 năm 65

Hình 3-39 Mặt cắt TH5 sau 1 năm 66

Bảng 1-1 Nguyên nhân xói lở bờ biển 4

Bảng 3-1- Nhiệt độ trung bình tháng và năm, trạm Nha Trang (1976-2012) 37

Bảng 3-2 Tần suất hướng gió thịnh hành trạm Nha Trang (1977-2012) 38

Bảng 3-3Hướng gió ứng với các cấp tần suất (%) 38

Bảng 3-4Tốc độ gió trung bình tháng và năm (m/s) 39

Bảng 3-5Tốc độ gió trung bình hướng thịnh hành(m/s) 39

Bảng 3-6Thống kê những cơn bão ảnh hưởng trực tiếp đến tỉnh Khánh Hòa 41

Bảng 3-7Phân bố lưu lượng dòng chảy trung bình nhiều năm của sông Cái, Nha Trang (Trạm Đồng Trăng: 1977-1992) 42

Bảng 3-8Thông số bùn cát tại các trạm khu vực khảo sát (Đo tháng 5/2013) 46

Bảng 3-9 Thể tích cát cần dùng ứng với các trường hợp khác nhau 51

Bảng 3-10 Vị trí các trạm đo hải văn trong tháng 05/2013 55

Bảng 3-11 Các trường hợp tính toán 57

Bảng 3-12 Tổng hợp kết quả tính toán cho kịch bản 1 cơn bão 62

Bảng 3-13 Tổng hợp kết quả tính toán cho kịch bản 1 năm 66

M Ở ĐẦU

I- Tính c ấp thiết của đề tài

Vịnh Nha Trang nằm phía đông thành phố Nha Trang, thuộc tỉnh Khánh Hòa, giới hạn phía bắc là mũi Kê Gà, phía nam là mũi Đông Ba Vịnh Nha Trang là vịnh biển lớn thứ hai sau vịnh Vân Phong của tỉnh Khánh Hòa với diện tích khoảng 500 km2 Vịnh Nha Trang đang là một trong 29 vịnh đẹp nhất thế giới, là trung tâm du lịch và dịch vụ đang có tốc độ tăng trưởng nhanh của tỉnh Khánh Hòa nói riêng và khu vực Nam Trung Bộ nói chung

Vịnh Nha Trang có chiều dài khoảng 16 km và chiều rộng khoảng 13 km Vịnh thông với biển ngoài bằng hai cửa: cửa chính phía đông bắc, cửa nhỏ hơn phía đông nam Nguồn nước ngọt chính đổ vào vịnh Nha Trang là từ Sông Cái Bên cạnh những thế mạnh về du lịch, hiện tại khu vực bãi biển vịnh Nha Trang đang tồn tại một số hạn chế sau: a) Bãi biển chịu tác động của sóng lớn trong thời kỳ mùa đông, khi có bão và gió mùa đông bắc; b) Bãi biển bị tác động bồi xói, biến đổi mạnh theo mùa; c) bãi biển hẹp, có độ dốc lớn và sâu, gây bất lợi cho việc tắm biển vào thời kỳ mùa đông; d) Sự phát triển của các cồn ngầm ở cửa sông Cái, Nha Trang tác động tới bãi tắm ở lân cận cửa

Diễn biến đường bờ ở vùng cửa sông Cái- Nha Trang là rất phức tạp, khó dự đoán, có nơi bồi, nơi xói, thậm chí sạt lở Khu vực phía bắc cửa sông Cái- Nha Trang hiện nay bãi biển đang bị thoái hóa nghiêm trọng, nhiều đoạn bị mất hẳn bãi, không còn sức hấp dẫn về du lịch Việc nghiên cứu các diễn biến này là hết sức cấp thiết, để có thể đề ra giải pháp chỉnh trị hợp lý, làm ổn định vùng bờ biển này, đem

lại các hiệu quả về kinh tế và xã hội, cũng như tạo tiền đề để tiếp tục nghiên cứu các vùng bờ biển khác của nước ta

II- M ục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu lựa chọn được giải pháp chỉnh trị hợp lý cho vùng bờ biển phía bắc cửa sông Cái- Nha Trang nhằm phục vụ du lịch và tính toán điển hình cho một giải pháp cụ thể là nuôi bãi nhân tạo và đánh giá triển vọng

áp dụng

III- Cách ti ếp cận và phương pháp nghiên cứu

- Thống kê và tổng hợp tài liệu, số liệu nghiên cứu đã có

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và mô hình tính toán

- Lựa chọn phương pháp tính toán, mô hình tính toán và phần mềm hợp lý để tính toán xác định kích thước bãi nhân tạo, khối lượng cát và chu kỳ nuôi bãi

- Phân tích, đánh giá kết quả

IV- K ết quả đạt được

- Khái quát hóa diễn biến bờ biển khu vực phía Bắc cửa sông Cái- Nha Trang Lựa chọn hình thức nuôi bãi nhân tạo để duy trì bãi phục vụ du lịch

- Tổng hợp các phương pháp tính toán nuôi bãi nhân tạo và dự báo diễn biến

của bãi

- Áp dụng tính toán cho bãi biển phía Bắc cửa sông Cái vịnh Nha Trang và đãlựa chọn được phương án kích thước bãi hợp lý và chu kỳ nuôi bãi phù hợp

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ XÓI BÃI BIỂN VÀ

GI ẢI PHÁP NUÔI BÃI

1.1 T ổng quan về vùng ven biển

Quan niệm phổ biến về vùng ven biển (Coastal area) là 1 bãi biển dài, thẳng với một bãi cát phía sau, bãi cát phía trước, cồn cát có thảm thực vật, dốc thoải vùng thềm gần bờ, vùng tiếp giáp giữa đất và biển bị dốc lớn Đây là quan niệm lý tưởng nhưng không phải là chuẩn mực theo hầu hết bờ biển Không phải tất cả các khu vực ven biển đều là cát, cũng không phải tất cả các bờ biển chỉ bị chi phối bởi sóng Một số khu vực ven biển là đất sét dốc, những mũi đá, một số nơi khác là lớp bùn đất ngập nước nông hay đầm lầy rậm rạp Đối với một số bờ biển, dòng thủy triều hoặc dòng chảy trong sông chiếm ưu thế trong vạn chuyển bùn cát và các vật liệu

bờ (Vật liệu bờ bao gồm vận chuyển bùn, phù sa, cát, vỏ sò, sỏi và cuội ) Đối với các bờ biển khác thì chịu những tác động của các sông băng , sinh vật biển (san hô), hoặc núi lửa để có thể hình thành địa mạo

Bãi biển và khu vực ven bờ của một vùng bờ biển là khu vực chịu tác động mạnh

mẽ của biển phản ứng chống lại đất liền Các hệ thống vật lý trong phạm vi này chủ yếu bao gồm chuyển động của biển là nơi mà cung cấp năng lượng cho hệ thống, và

bờ biển là nơi hấp thụ năng lượng này Bởi vì các đường bờ biển là các giao điểm của không khí, đất và nước, các tương tác vật lý xảy ra trong khu vực này là duy nhất, rất phức tạp và khó khăn để hiểu được đầy đủ các tương tác đó

Trước khi bắt tay vào nghiên cứu bất kỳ phương pháp bảo vệ bờ biển nào, điều quan trọng là phải xác định và hiểu được cả nguyên nhân ngắn hạn và dài hạn dẫn đến xói lở bờ biển Nếu không làm điều này có thể dẫn đến việc thiết kế và bố trí các biện pháp bảo vệ bờ biển sẽ có phản ứng ngược, đó là thúc đẩy quá trình xói lở, trái với mục tiêu đặt ra ban đầu Nguyên nhân xói lở bờ biển được thống kê trong bảng 1-1

Bảng 1-1 Nguyên nhân xói lở bờ biển[10]

Mực nước biển dâng Lún sụt đất từ việc loại bỏ các nguồn tài

nguyên dưới mặt đất: khai thác nước ngầm, dầu, ga, than đá

Thay đổi trầm tích cung cấp cho khu

duyên hải: hạn hán hoặc lũ lụt sẽ làm

thay đổi lượng bùn cát từ sông ra biển

Gián đoạn của vật liệu trong giao thông vận tải: nạo vét cửa sông, luồng lạch

Sóng bão Giảm trầm tích cung cấp cho khu vực

ven biển: xây dựng đập dâng, hồ chứa Sóng và nước tràn mang theo bùn cát

từ đất liền ra biển

Sự tập trung của năng lượng sóng trên bãi biển: xây tường kè bảo vệ bờ Xói mòn do gió Tăng chênh lệch cột nước: trong cảng và

bãi biển liền kề Vận chuyển trầm tích dọc bờ Thay đổi sự tự bảo vệ của bờ biển: phá

hủy thảm phủ, san lấp đụn cát Phân loại trầm tích biển: kích thước

và đặc tính của trầm tích dưới tác

dụng của sóng

Loại bỏ các vật liệu của bãi: khai thác

khoáng sản

1.2 Bi ến đổi khí hậu và các tác động đến vùng ven biển

Biến đổi khí hậu là vấn đề mang tính toàn cầu, được các nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu từ những năm 1960 Ở Việt Nam, vấn đề này mới chỉ thực sự bắt đầu được nghiên cứu vào những năm 1990 Biến đổi khí hậu toàn cầu kèm theo nhiều

hậu quả hết sức tai hại: nước dâng ngập các vùng đồng bằng thấp ven biển, bão lụt,

hạn hán xảy ra thường xuyên hơn, khốc liệt hơn gây thiệt hại lớn cho nông nghiệp

và đa dạng sinh học, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế của nhiều quốc gia

Việt Nam sẽ là một trong những quốc gia đang phát triển bị tác động nhiều nhất khi nước biển dâng Theo kết quả nghiên cứu của IPCC, khi nước biển dâng cao một mét thì 23% dân số Việt Nam (khoảng 17 triệu người) sẽ mất nơi cư trú, 12,2% diện tích đất, 27% sinh cảnh tự nhiên quan trọng sẽ bị tác động Nước biển dâng là hệ

quả đặc biệt của biến đổi khí hậu toàn cầu do quá trình giãn nở nước của đại dương, tan băng vĩnh cửu trên núi cao và ở 2 cực Tổng kết của IPCC và kết quả của các nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy mực nước biển trên toàn cầu cũng như ở một số vùng ở nước ta đã tăng lên khoảng 15-20 cm trong thế kỷ qua Chính vì vậy, việc nghiên cứu các tác động của biến đổi khí hậu đến hạ tầng ven biển và sớm có những

giải pháp thích ứng với các tác động của biến đổi khí hậu là việc làm hết sức cần thiết và cấp bách [7]

Hiện nay, cả nước có 28 tỉnh, thành phố có vùng ven biển với hơn 50% các thành

phố, thị xã đông dân nằm ở vùng ven biển Trong đó có nhiều thành phố thị xã lớn

nằm ngay sát biển có hải cảng như Hòn Gai, Hải Phòng, Vinh, Huế, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Nha Trang, Tuy Hoà, Phan Thiết, Vũng Tàu, Tp Hồ Chí Minh, Bạc Liêu,

Rạch Giá…Theo thống kê từ báo cáo của Dự án Chiến lược quản lý đới bờ năm

2005, tổng số dân cư của các huyện ven biển trong cả nước là 18 triệu người, chiếm

gần ¼ dân số, trong khi tổng diện tích của các huyện này chỉ chiếm có 16% diện tích của cả nước Các thành phố như Đà Nẵng, Tp Hồ Chí Minh là những thành phố ven biển có mật độ dân cư cao nhất

Hiện nay, khu vực ven biển tập trung ngày càng nhiều cơ sở hạ tầng đặc thù, các công trình xây dựng cùng với các hoạt động kinh tế sôi động Do nằm tại miền giáp ranh giữa biển, lục địa và khí quyển, đới ven biển luôn tiềm ẩn nguy cơ tổn thương cao do tác động của quá trình biến động khí hậu và biến đổi khí hậu dài hạn

Các bãi biển và cơ sở hạ tầng ven biển có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với cư dân cũng như khách du lịch trên cả phương diện cảnh quan lẫn kinh tế Phần lớn đới bờ còn mang ý nghĩa sống còn do có các cơ sở hạ tầng chủ yếu như đê, kè, đường giao thông, bến cảng, hệ thống cống, cáp điện, viễn thông Ngoài ra, nhiều khu vực ven

biển còn có ý nghĩa hết sức quan trọng về di sản và lịch sử

Những tác động chủ yếu của mực nước biển dâng có thể bao gồm các dạng sau Trước hết là sự thay đổi của các đặc trưng mực nước, đặc trưng thủy lực và chế độ triều tại vùng cửa sông và ven biển; Hiện tượng lùi và suy thoái bãi biển theo thời gian sẽ xảy ra đối với cả bãi biển tự nhiên cũng như ở những khu vực có công trình

bảo vệ Biến đổi tăng của mực nước biển cũng sẽ dẫn tới hiện tượng gia tăng các tác động sóng tới bờ biển, và hệ quả là gây biến đổi bãi biển theo các quá trình xói lở

khác nhau: lùi vào phía bờ, xói đáy và tăng độ dốc Cả hai hiện tượng xói và tăng độ

dốc bãi biển sẽ gia tăng do tác động của biến đổi khí hậu cùng với mực nước biển dâng, biến đổi của sóng và mực nước cực trị

Quá trình lùi và suy giảm tiện nghi bãi biển, sự gia tăng khả năng ngập lụt từ biển đều dẫn đến sự suy giảm công năng của các bãi biển và hệ thống các công trình bảo

vệ bờ Tuy biến đổi khí hậu là quá trình quy mô lớn toàn cầu, song các tác động đến đới bờ biển lại mang tính khu vực, tại những nơi có công trình bảo vệ đều quan trắc

thấy hiện tượng gia tăng của độ dốc bãi, suy thoái bãi biển rõ rệt Cùng với sự gia tăng độ sâu nước trong đới gần bờ sẽ dẫn đến sự gia tăng của năng lượng sóng vào

bờ và đến tác động mạnh hơn lên bãi biển và các công trình bảo vệ

1.3 Các gi ải pháp khoa học công nghệ nuôi, bảo vệ và tái tạo bãi biển ở Việt Nam

1.3.1 Gi ải pháp nuôi bãi nhân tạo

Nuôi bãi, tái tạo bãi biển là một giải pháp ứng phó với hiện tượng xói lở, hoặc tái tạo, tái tạo và ổn định đường bờ mang tính “phi công trình” hay còn được gọi là giải pháp công trình “mềm” đã được áp dụng thành công ở rất nhiều nước có nền khoa học kỹ thuật biển tiên tiến trên thế giới như Mỹ, Pháp, Hà Lan, Nhật Bản, Đức Giải pháp nuôi bãi được áp dụng lần đầu tiên vào những năm 30 của thế kỹ trước tại

Mỹ và dần được nghiên cứu áp dụng thành công ở nhiều nước khác trên thế giới nhằm khôi phục các các bãi biển bị xói và mở rộng bãi biển phục vụ du lịch

Nuôi bãi được định nghĩa là một trong các giải pháp bảo vệ, tái tạo bờ biển bằng cách sử dụng nguồn vật liệu (chủ yếu là cát) có chất lượng phù hợp (về thành phần, cấp phối…) để bù đắp cho lượng bùn cát bị thiếu hụt ở bãi biển, mở rộng và tái tạo bãi biển hiện có bằng cách bổ sung trực tiếp hoặc gián tiếp các vật liệu nuôi bãi cho bãi biển hoặc kết hợp với các công trình cứng để tăng hiệu quả nuôi bãi, giảm lượng bùn cát thất thoát sau nuôi bãi

Một dải bờ biển được coi là ổn định (không xói, không bồi) khi lượng bùn cát cung cấp cho dải bờ biển đó (từ cửa sông, đất liền…) cân bằng với lượng bùn cát bị mất

đi (do vận chuyển bùn cát dọc bờ, ngang bờ ) Do đó, khi lượng bùn cát cung cấp nhỏ hơn lượng bùn cát mất đi thì bờ biển sẽ bị xói và ngược lại Để giảm thiểu mức

độ xói lở bờ biển, chúng ta thường tập trung vào hai giải pháp: một là làm giảm

lượng bùn cát mất đi do vận chuyển dọc bờ và ngang bờ bằng cách xây dựng các công trình cứng để ngăn cát, giảm sóng hoặc trồng rừng ngập mặn; hai là làm tăng lượng bùn cát cung cấp cho bờ biển bằng các giải pháp như nuôi bãi, vận chuyển bùn cát nhân tạo (sand by pass)

Như vậy về bản chất nuôi bãi là giải pháp hạn chế xói lở bờ biển bằng cách làm tăng nguồn cung bùn cát cho đoạn bờ biển đang bị xói để tiến tới điều kiện cân bằng bùn cát Phần bãi biển hiện hữu sẽ không bị xói, thay vào đó phần vật liệu nuôi bãi

sẽ bị mất dần theo thời gian (tùy thuộc vào mức độ xói lở của khu vực nuôi bãi) Do

đó phải tiến hành nuôi bãi lại sau một khoảng thời gian nhất định (khoảng thời gian này gọi là chu kỳ nuôi bãi) Ngoài ra để hạn chế xói lở, tăng hiệu quả nuôi bãi cũng

có thể kết hợp nuôi bãi với công trình cứng

Có hai hình thức nuôi bãi phổ biến là nuôi bãi thuần túy (không sử dụng công trình

cứng) và nuôi bãi có kết hợp với việc xây dựng công trình cứng

+ Hình thức nuôi bãi thuần túy được chia thành hai dạng chính: nuôi bãi trực tiếp (beach nourishment) và nuôi bãi xa bờ (shoreface nourishment) Nuôi bãi trực tiếp

là vật liệu nuôi bãi được bổ sung trực tiếp lên bãi biển (Hình 1)

Hình 1-1Hình thức nuôi bãi trực tiếp từ bờ

Nuôi bãi xa bờ là vật liệu nuôi bãi được đặt ở khu vực sóng vỡ, ngập hoàn toàn dưới nước, một phần vật liệu nuôi bãi này sẽ được sóng và dòng chảy đưa dần vào bờ (Hình 2)

Hình 1-2Hình thức nuôi bãi xa bờ

+ Hình thức nuôi bãi kết hợp với công trình cứng được áp dụng trong các trường

hợp muốn nâng cao hiệu quả nuôi bãi bằng cách sử dụng công trình cứng để làm

giảm sự mất mát bùn cát theo phương dọc bờ và ngang bờ Trong hình thức này, nuôi bãi thường được kết hợp với việc xây dựng đập phá sóng đỉnh ngập (submerged breakwater), dải ngầm nhân tạo hoặc đập mỏ hàn đơn, đập mỏ hàn chữ

T, chữ L, chữ T hoặc đập mỏ hàn đuôi cá

Nguồn bùn cát phục vụ nuôi bãi có thể lấy từ trong đất liền, cũng có thể lấy ở ven

biển tại độ sâu thích hợp và không gây ảnh hưởng tới bãi biển hoặc tận dụng bùn cát được nạo vét ở vùng cửa sông, tại luồng tàu Giải pháp nuôi bãi không đòi hỏi phải

có vốn đầu tư ban đầu lớn như giải pháp xây dựng công trình bảo vệ bờ, thi công tương đối đơn giản, thời gian thi công nhanh (thường chỉ mất một vài tháng) và cho

kết quả ngay sau khi nuôi bãi Bãi biển sau khi được nuôi sẽ được mở rộng, một mặt

có tác dụng tiêu tán bớt năng lượng của sóng và dòng chảy trước khi chúng gây ảnh hưởng tới bờ, mặt khác sẽ tạo nên sự thu hút đối với khách du lịch, là vùng đệm,

bảo vệ an toàn cho các công trình, hạ tầng được xây dựng ở bên trong Khác với

giải pháp xây dựng đập phá sóng xa bờ hay giải pháp xây dựng đập mỏ hàn thường gây xói lở bờ biển ở vùng hạ lưu của đập (theo hướng của dòng vận chuyển bùn cát

dọc bờ), nuôi bãi là giải pháp ít gây ảnh hưởng nhất tới các đoạn bờ biển lân cận Chính vì những ưu điểm trên mà nuôi bãi đã trở thành giải pháp quan trọng trong phòng chống xói lở bờ biển và ứng phó với biến đổi khí hậu, nước biển dâng ở nhiều nước châu Âu vì nó đáp ứng được những yêu cầu khắt khe về sự thân thiện môi trường, bảo vệ sinh thái và trạng thái tự nhiên của bờ biển cũng như sự linh

hoạt và mềm dẻo của nó đối với những thay đổi nhanh của điều kiện tự nhiên Ở Hà Lan, nuôi bãi được xem là giải pháp chính để giữ ổn định đường bờ biển, tạo vùng đệm, bảo vệ an toàn cho hệ thống đê biển và các đụn cát tự nhiên ven biển

Ở Việt Nam, quai đê, lấn biển đã từng được cha ông ta thực hiện từ hàng ngàn năm trước, mà chủ yếu là lấn biển ở các vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng và đồng

bằng châu thổ sông Cửu Long

Trong những năm gần đây, các dự án tái tạo bãi biển, lấn biển xây dựng các khu du

lịch, nghỉ dưỡng và các khu công nghiệp ở ven biển đã bắt đầu được thực hiện Ví

dụ như dự án lấn biển ở bán đảo Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng, dự án lấn biển Đa Phước, thành phố Đà Nẵng, dự án lấn biển Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh

Dự án lấn biển Cần Giờ được khởi công năm 2007 với tổng diện tích lấn biển thiết

kế hơn 600 hecta, trong đó 200 hecta sẽ được dành cho biển nội bộ và bãi tắm, 400 hecta còn lại để xây dựng các công trình dịch vụ du lịch và các khu dân cư cao cấp

Dự án lấn biển Đa Phước Đà Nẵng là dự án xây dựng khu đô thị lấn biển quy mô

lớn đầu tiên của Miền Trung được thực hiện từ năm 2008 Dự án nằm ở phía Tây

cầu Thuận Phước, quận Hải Châu, thuộc thành phố Đà Nẵng Phần lấn biển nằm phía trong vịnh Đà Nẵng có tổng diện tích 210ha Đây là một dự án lấn biển quy

mô lớn được áp dụng những kỹ thuật tiên tiến nhất trong việc khảo sát địa hình, nghiên cứu dòng chảy cũng như trong xây dựng công trình Mặc dù việc lấn biển đã hoàn thành từ năm 2009 nhưng các hạng mục nhà ở, hạ tầng, khách sạn và sân gôn chưa được xây dựng

Dự án Lấn biển Rạch Giá do UBND tỉnh Kiên Giang làm chủ đầu tư với tổng kinh phí đầu tư khoảng 500 tỷ đồng (thực hiện trong giai đoạn 1999 - 2005), tạo ra quỹ đất rộng 450 ha, bố trí chỗ ở cho 64.000 dân Tỉnh Kiên Giang đã và đang xúc tiến xây dựng thêm nhiều KĐT mới lấn biển quy mô lớn ở TP Rạch Giá, như KĐT lấn

biển Rạch Sỏi - An Hòa (diện tích 151 ha), KĐT lấn biển Tây Bắc Rạch Giá (phường Vĩnh Quang, diện tích 150 ha); Khu dân cư An Hòa (151 ha)

Dự án đổ cát tạo bãi trước khu vực khách sạn Mường Thanh- Nha Trang được UBND tỉnh Khánh Hòa đồng ý cho triển khai thí điểm đổ cát để tạo bãi tắm khoảng

700 m2 nhằm phục vụ khách của khách sạn năm 2013 Đoạn bờ biển dài khoảng 3km, từ Hòn Một xuống đến gần danh thắng Hòn Chồng, hầu hết đều là các rạn san

hô chết Rất khó khăn và nguy hiểm cho người dân và du khách khi xuống tắm biển,

nhất là lúc thủy triều xuống Do vậy, UBND tỉnh Khánh Hòa, các doanh nghiệp

hoạt động du lịch đều có chủ trương và mong muốn cải tạo khu vực này thành bãi

tắm để phục vụ nhân dân và du khách Khu vực này vốn như một vũng nước lớn, được hình thành do một phần đất liền ăn sâu ra biển, vì vậy, vùng nước gần như tù đọng, rác và các sinh vật biển chết được thủy triều đẩy vào đây, gây ô nhiễm, các

rạn san hô bị chết, người dân vì thế không thể xuống tắm biển! Vì vậy, việc đổ cát,

cải tạo cảnh quan môi trường, cải tạo bãi tắm nếu làm tốt, phục vụ lợi ích chung là được…

Các dự án nêu trên chủ yếu được thực hiện trong các vịnh nửa kín, hoặc được che

chắn 1 phần và có kết hợp với đê bao để giữ bùn cát nuôi bãi Các vấn đề về sinh thái, môi trường và tác động của các dự án lấn biển tới khu vực lân cận, tới môi trường nước và tác động tới hệ thủy sinh, hệ sinh thái ven bờ vẫn chưa được xem xét một cách tổng thể Vật liệu nuôi bãi lấn biển, nguồn khai thác vật liệu nuôi bãi chưa được quản lý, quy hoạch một cách đầy đủ Các tác động của các yếu tố sóng, dòng chảy ven bờ và tác động của công trình trong quá trình thực hiện dự án lấn

biển và sau khi lấn biển chưa được quan tâm xem xét Ngoài ra, dự án lấn biển có tính chất khác với dự án nuôi bãi vì chỉ bổ sung bùn cát cho khu vực cần lấn biển 1

lần mà không phải tiến hành bổ sung bùn cát định kỳ cho bãi biển như dự án nuôi bãi

Mặc dù vậy các kiến thức thực tế, phương pháp và thiết bị sử dụng trong các dự án

lấn biển đã dần được nâng cao qua quá trình thực hiện các dự án trên và có thể sử

dụng để thực hiện các dự án tôn tạo, mở rộng bãi biển phục vụ du lịch ở Việt Nam trong tương lai

Trong khuôn khổ của Chương trình nghiên cứu khoa học công nghệ tiềm năng được

Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN), Văn phòng các Chương trình trọng điểm

cấp Nhà nước tổ chức thí điểm thực hiện trong năm 2012 và thuộc sự quản lý của Chương trình “Nghiên cứu khoa học và công nghệ phục vụ phòng tránh thiên tai,

bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên”, đề tài nghiên cứu

tiềm năng “Nghiên cứu áp dụng giải pháp Nuôi Bãi Nhân Tạo cho các đoạn bờ biển

bị xói lở ở khu vực miền Trung Việt Nam” Mã số KC.08.TN03/11-15 do TS.Trần Thanh Tùng – Đại học Thủy lợi làm chủ nhiệm đề tài đã được thực hiện từ 2012 đến 2013 [8]

Đề tài đã nghiên cứu giải pháp nuôi bãi để ứng phó với hiện tượng xói lở bờ biển, phòng chống thiên tai và phát triển kinh tế xã hội ở khu vực miền Trung Việt Nam

và hướng tới việc phát triển quy trình, công nghệ nuôi bãi để áp dụng cho toàn dải

bờ biển Việt Nam từ các mô hình nuôi bãi tiên tiến trên thế giới

Đề tài đã thu được một số kết quả bước đầu như: Xây dựng được bộ tiêu chí đánh giá khả năng áp dụng giải pháp nuôi bãi cho dải bờ biển miền Trung Việt Nam, có xem xét tới các nhóm tiêu chí về kỹ thuật, môi trường, sinh thái, cảnh quan, xã hội,

thể chế, và nhóm các tiêu chí về kinh tế; Xây dựng bộ bản đồ định hướng quy hoạch

tỷ lệ 1:100.000 những vị trí có khả năng áp dụng giải pháp nuôi bãi nhân tạo ở khu

vực miền Trung Việt Nam từ Hà Tĩnh đến Phú Yên dưới dạng Atlas

Bên cạnh đó, đề tài đã đề xuất 3 mô hình nuôi bãi phù hợp cho các bãi biển ở dải bờ

biển miền Trung bao gồm mô hình nuôi bãi áp dụng cho các “điểm nóng” xói lở cục

bộ, mô hình nuôi bãi dưới dạng chuyển cát nhân tạo qua các cửa, mô hình nuôi bãi

nhằm tôn tạo, mở rộng bãi biển

Các kết quả tính toán diễn biến bờ biển, cân bằng bùn cát và thiết kế nuôi bãi của đề tài đã được chuyển giao cho Sở KH&CN tỉnh Quảng Trị làm cơ sở khoa học cho

việc lập dự án khôi phục lại bãi biển du lịch Cửa Tùng, Quảng Trị

1.3.2 Gi ải pháp tái tạo bãi biển

Công trình đập phá sóng ngầm được xây dựng nhằm giảm chiều cao sóng phía sau công trình tới mức cần thiết theo chức năng yêu cầu, phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như an toàn đê điều, bãi biển trong bão, gây bồi tạo bãi, trồng rừng, du

lịch,…

Hình 1-3 Đê ngầm giảm sóng bảo vệ bờ biển

Đê và dải ngầm là giải pháp công trình giảm tác động của tải trọng sóng lên bờ biển

một cách chủ động đem lại hiệu quả kinh tế, kỹ thuật cao Một ưu điểm nổi bật nữa

của đê ngầm là không phá vỡ cảnh quan sinh thái, có thể dễ dàng tích hợp liên kết công trình thành một hệ thống đa chức năng, lợi dụng tổng hợp Do vậy dạng công trình này đang được quan tâm nghiên cứu ứng dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế

giới, đặc biệt là trong bối cảnh nước biển dâng và biến đổi khí hậu như hiện nay Sóng khi đi qua đê ngầm sẽ có sự tương tác với công trình dẫn đến sự tiêu hao năng lượng sóng (đặc biệt là thông qua quá trình sóng vỡ), làm giảm chiều cao sóng

Hiệu quả giảm sóng thiết kế của đê dải ngầm được xác định theo chức năng giảm sóng yêu cầu Đây chính là cơ sở cho việc tính toán xác định các kích thước hình

học mặt cắt ngang và bố trí không gian của hệ thống đê ngầm giảm sóng Các dạng

kết cấu tiêu giảm sóng có thể sử dụng cho công trình đê ngầm rất đa dạng, có thể tích hợp với mục tiêu hài hòa với môi trường sinh thái, tạo cảnh quan du lịch

Các nghiên cứu về hiệu quả giảm sóng của đê ngầm đã được tiến hành ở nhiều nước trên thế giới như Anh, Mỹ, Hà Lan, Đức, Nhật Các nghiên cứu ứng dụng đê ngầm trong điều kiện tự nhiên của Việt Nam còn rất nhiều hạn chế, chỉ dừng lại ở dạng công trình đê đỉnh hẹp, không thấm Việc nghiên cứu đề xuất cơ sở khoa học phục

vụ cho mục đích thiết kế xây dựng đê ngầm giảm sóng chủ động phù hợp với điều

kiện tự nhiên (địa hình, thủy hải văn, vật liệu, khả năng xây dựng) ở nước ta, đặc

biệt là cho khu vực bờ biển Nha Trang do vậy là hết sức cần thiết

Việc lựa chọn giải pháp khoa học công nghệ tái tạo, tái tạo bãi biển phụ thuộc vào đặc trưng của vấn đề được xem xét và những cân nhắc kinh tế Trong thực tế quản

lý vùng ven bờ, việc sử dụng biện pháp nuôi bãi đang trở nên phổ biến ở các nước

có nền khoa học kỹ thuật biển tiên tiến Rất nhiều ảnh hưởng phụ tiêu cực thường đi kèm với những công trình ‘cứng’ có thể được tránh khỏi khi sử dụng nuôi bãi nhân

tạo Để giải quyết vấn đề, dự kiến cần kết hợp hai biện pháp nuôi bãi ‘mềm’ kết hợp

với sử dụng các dạng công trình ‘cứng’ với yêu cầu được ưu tiên đó là không phá

vỡ cảnh quan và không làm giảm năng lực phục vụ du lịch của vùng vịnh Nha Trang Phương án có thể là hệ thống đập phá sóng đỉnh thấp hay hệ thống dải ngầm

kết hợp với nuôi bãi nhân tạo (lặp lại sau một thời gian)

1.3.3 Các gi ải pháp gia cố bờ biển

Công trình gia cố bờ biển là biện pháp công trình dùng để bảo vệ mái đê hoặc bờ đất tự nhiên ở vùng cửa sông, bờ biển, hải đảo đang hoặc sắp có nguy cơ sạt lở,

hoặc chỉ để tạo cảnh quan, để phục vụ du khách.Những nơi này thường thường là khu vực có yêu cầu khai thác về kinh tế, xã hội, môi trường quan trọng, có khi bản thân công trình cũng là một thành phần của cảnh quan, có yêu cầu cao về thẩm mỹ kiến trúc.Công trình gia cố bờ biển thường được gọi là kè biển

Kè biển thường có 3 dạng kết cấu cơ bản: mái nghiêng, tường đứng hoặc hỗn hợp (trên đứng dưới nghiêng hoặc ngược lại)

Kè mái nghiêng thường dùng các loại vật liệu, cấu kiện như:Đá đổ rối, đá hộc lát khan,đá xây vữa ,tấm bê tông đúc sẵn,các loại thảm

Kè mái nghiêng thường dùng các loại vật liệu, cấu kiện như:Đá xây, tường cừ thép, BTCT, thùng chìm BTCT, tường góc BTCT

Về công trình kè biển, đã có nhiều tài liệu khoa học-công nghệ giới thiệu, ở đây chỉ lưu ý khía cạnh chức năng kè biển ở khu vực du lịch, bãi tắm nỏi tiếng.Dưới đây chỉ giới thiệu một số công trình kè biển ứng dụng cho các khu vực du lịch, có yêu cầu cao về thẩm mỹ cảnh quan Đối với các bãi tắm, kè biển còn là nơi tổ chức các hoạt động dịch vụ, vui chơi của du khách

Tường kè trang trí gốm sứ tại bãi biển

Bondi, Sydney, Australia

Kè biển tại thành phố du lịch Liverpool, Vương quốc

Anh

Hình 1-4Các kiểu tường kè biển với hình dáng hiện đại

1.3.4 Các gi ải pháp ngăn cát giữ bãi

Ven bờ biển tồn tại một "dòng sông cát" chuyển động, là sản phẩm của tác động sóng với đáy biển trong dải sóng vỡ Dòng sông cát là nguyên nhân tạo ra xói, bồi

bờ, bãi Giải pháp công trình ngăn giữ bùn cát lại vùng bờ cần bảo vệ là 1 giải pháp trực tiếp tác động vào sản phẩm của sóng

Mỏ hàn biển (MHB) làloại công trình có gốc nối với bờ,thân vươn ra biển theo một góc độ nhất định, mũi đạt tới tuyến chỉnh trị, được xây dựng với mục đích giảm nhẹ lực xung kích của sóng và dòng chảy tác động trực tiếp vào bờ và dải bãi gần bờ, ngăn giữ lại một phần bùn cát chuyển động dọc bờdưới tác dụng của sóng và dòng chảy, cùng với các mỏ hànkhác hình thành phòng tuyến chống xâmthực, nâng cao thềm bãi, củng cố đê,và bờ(Hình 1-5) Đây là loại công trình được sử dụng rộng rãi trên thế giới, cho hiệu quả rõ rệt Ở nước ta đang trong giai đoạn thử nghiệm

H ệ thống MHB tại bãi biển Sitges

(Tây Ban Nha)

là nhô (Cao trình đỉnh cao hơn mực nước thiết kế) Công năng chủ yếu của TGS là giảm sóng và gây bồi TGS tạo hiệu ứng phản xạ phân tán năng lượng sóng tới trực tiếp trên kết cấu và truyền năng lượng sóng do hiện tượng nhiễu xạ vào trong vùng khuất sau tường

TGS ở bãi biển Palm Beach, FL (Mỹ) TGS trên bãi t ắm Miami, Mỹ

TGS trênbãi tắm Happisburgh ,Ytaly TGS tại Sentosa, Singapore

Hình 1-6 Giới thiệu 1 số hình ảnh về TGS trên thế giới

Theo kết quả nghiên cứu của chương trình DELOS (Environmental Design of Low Crested Coastal Defence Structures) được tiến hành từ năm 1998 đến năm 2002tại châu Âu cho thấy, châu Âu có khoảng 1245 TGS, chiếm tới 66% công trình chủ động bảo vệ bờ biển Các công trình TGSđược xây dựng nhiều nhất là ở Anh, Italia, Tây Ban Nha Trong đó Anh có 9 hệ thống, Tây Ban Nha có 9 hệ thống, Đan Mạch

có 1 hệ thống, Italia có 700 đê (Franco 1986)

Hiệu quả gây bồi của TGS thể hiện trên các công trình thực tế như trong Hình 1-6 Dòng chảy dọc bờ theo hướng trội, hoặc tuần hoàn kéo ra gây bồi tích ở vị trí sau tường Sự bồi tích này sẽ gây ra sự phát triển của một doi cát nhọn từ đường bờ Nếu chiều dài kết cấu đủ lớn so với khoảng cách từ bờ đến nơi bố trí TGS, các doi cát nhọn có thể nối tiếp tận công trình, tạo ra một dải doi liền dạng tombolo Như vậy, TGS có khả năng bảo vệ vùng bãi sau tường, không chỉ làm giảm năng lượng sóng tới mà còn tạo ra 1 bãi biển như là 1 kết cấu giảm chấn trong điều kiện sóng bão

1.4 Các nghiên c ứu liên quan đến Vịnh Nha Trang[10]

Khánh Hoà là một tỉnh ven biển Nam Trung Bộ tiếp xúc trực tiếp với biển sâu, hình dáng đường bờ và địa hình đáy rất phức tạp Các vũng, vịnh, đầm phá, các đảo ven

bờ phân bố liên tục dọc theo đường bờ, thềm lục địa khá hẹp và dốc Có nhiều

vũng, vịnh sâu, kín gió, có nhiều bãi biển, đảo có cảnh quan tự nhiên đẹp, khí hậu

ôn hoà đây là những điều kiện thuận lợi để phát triển đa dạng các ngành kinh tế và các cơ sở dịch vụ liên quan đến biển Khu vực phía bắc là vịnh Vân Phong với tiềm năng lớn về dịch vụ cảng biển nhất là cảng trung chuyển quốc tế và các khu công nghiệp Khu vực trung tâm là vịnh Nha Trang với tiềm năng lớn về du lịch, dịch vụ Khu vực phía nam là vịnh Cam Ranh với tiềm năng lớn về dịch vụ cảng biển, công nghiệp Cả ba khu vực trên đều là các trung tâm đánh bắt, nuôi trồng và chế biến thuỷ sản Ngoài ra, quần đảo Trường Sa có vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển đánh bắt hải sản xa bờ cũng như bảo vệ chủ quyền thiêng liêng vềbiển, đảo của Việt Nam Bên cạnhđó, phần lớn dân số cũng như các cơ sở kinh tế-xã hội (KTXH) của tỉnh đều nằm tại dải ven bờ biển Do vậy, chiến lược phát triển KTXH của Khánh Hoà xác định lấy kinh tế biển là chủ đạo, là động lực phát triển Về khoa học-công nghệ phấn đấu đến năm 2020 đưa Khánh Hòa trở thành trung tâm KH&CN, đặc biệt là KH&CN biển của khu vực, góp phần quan trọng trong sự

nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa, xây dựng đất nước giàu mạnh(Quy hoạch

phát triển KH&CN tỉnh Khánh Hòa đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030).[9]

Từ trước đến nay, vấn đề nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực trong vịnh Nha Trang chủ yếu được tiến hành bởi Viện Hải dương học Nha Trang, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam thông qua các đề tài các cấp Phương pháp

sử dụng trong các nghiên cứu này gồm có: thu thập, phân tích kết quảđiều tra, khảo sát; mô hình hóa các quá trình [10],[1],[5]

Năm 1982, Ban Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Phú Khánh đã xuất bản tài liệu “Đặc điểm khí hậu Phú Khánh”; năm 1987 xuất bản tài liệu “Đặc điểm thuỷ văn sông ngòi Phú Khánh”; năm 1995 Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Khánh Hoà xuất bản tài liệu “Đặc điểm Khí hậu và Thuỷ văn tỉnh Khánh Hoà” Các tài liệu trên chủ yếu đề cập đến đặc điểm khí hậu, thuỷ văn phần lục địa và một số thông tin khí tượng thuỷ văn biển tại quần đảo Trường Sa Năm 2004 Sở KH&CN tỉnh

Khánh Hoà xuất bản tài liệu “Đặc điểm Khí hậu và Thuỷ văn tỉnh Khánh Hoà”, trong tài liệu này đã có nội dung “Đặc điểm thuỷ văn động lực biển” dựa trên nguồn

dữ liệu trước năm 2000 Trong thời gian qua, cuốn tài liệu đã góp phần đắc lực phục

vụ các hoạt động KTXH của tỉnh Khánh Hoà Tuy nhiên, do hạn chế về mặt dữ liệu khảo sát cũng như độ chính xác của các thiết bị đo đạc, thu mẫu, phân tích, tính toán, mô hình hoá nên hàm lượng thông tin của tài liệu không thể đáp ứng yêu cầu thực tiễn hiện nay Đặc biệt phục vụ chiến lược phát triển kinh tế biển của Khánh Hoà

Từ 2000 đến nay, tại vùng biển Khánh Hoà (bao gồm quần đảo Trường Sa) đã có nhiều đề tài, dự án về hải dương học các cấp: cấp nhà nước, hợp tác quốc tế, cấp bộ

và cấp tỉnh đã và đang được tiến hành, đặc biệt các dự án hợp tác quốc tế Các đề tài, dự án trên được tiến hành với các máy móc, thiết bị hiện đại, đồng bộ và bao trùm vùng biển sâu, xa bờ chủ yếu do Viện Hải dương học chủ trì Hơn nữa, trong thời gian qua, trao đổi hợp tác quốc tế về dữ liệu hải dương học được tăng cường cho phép chúng ta có lượng dữ liệu về hải dương học được cập nhật cho phép mô tả chính xác hơn các đặc điểm khí tượng, thủy văn, động lực và môi trường biển Khánh Hoà

Nhận xét chung các kết quả nghiên cứu về vịnh Nha Trang:

Nhìn chung, các nghiên cứu về các quá trình thủy thạch động lựcở vịnh Nha Trang

là khá nhiều Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu nêu trên chỉ dừng lạiở mức đánh giá các quá trình riêng rẽ với những mục tiêu đặt ra khác nhau Cho đến thời điểm

đề tài nghị định thư cấp nhà nước về khoa học công nghệ hợp tác với Cộng hòa Pháp (Công nghệ diễn toán đường bờ bằng camera) [13], chưa có công trình nào đi sâu nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực, biến đổi trầm tíchở khu vực các bãi tắm ven bờ và các bãi ven bờ khác với mục tiêu tái tạo, duy trì và nâng cấp bền vững các bãi tắm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế du lịch vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà

1.5 Nhi ệm vụ nghiên cứu của luận văn

- Hiện nay, biến đổi khí hậu đang là vấn đề nhận được sự quan tâm lớn của các nhà khoa học với mức độ ảnh hưởng ngày càng sâu rộng hơn Nước ta là 1 trong những nước chịu những ảnh hưởng nặng nề nhất của hiện tượng này; đặc biệt, trong những

năm gần đây, tình trạng các bờ biển trong nước đang diễn tiến theo chiều hướng xấu Chính vì vậy, việc nghiên cứu và tìm hiểu về các phương pháp bảo vệ bờ biển

có tính áp dụng cao và thiết thực

- Sau khi tổng hợp được các nghiên cứu trong nước cũng như nước ngoài về vấn đề bảo vệ bờ biển, nhận thấy ứng với điều kiện khí hậu, tự nhiên của nước ta nói chung cũng như vịnh Nha Trang nói riêng, lựa chọn giải pháp nuôi bãi tự nhiên để duy trì, bảo vệ đường bờ là phù hợp và đem lại kết quả khả quan nhất so với các giải pháp khác Luận văn đã tiến hành đi sâu vào tính toán cụ thể cho khu vực phía Bắc cửa sông Cái, Nha Trang theo các bước sau:

+Tổng hợp các tài liệu đo đạc, khảo sát về địa hình, địa mạo, thủy lực, thủy văn của khu vực bãi phía Bắc cửa sông Cái, Nha Trang

+ Đề xuất, phân tích giải pháp chỉnh trị để giữ bãi dựa vào các tài liệu tham khảo, các công trình nghiên cứu đã có cũng như các bài báo trong nước và nước ngoài + Tính toán cụ thể nội dung nuôi bãi: thể tích cát cần sử dụng, thời gian duy trì bãi

và nghiên cứu phản ứng của bãi trước 1 cơn bão

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN NUÔI BÃI NHÂN TẠO

2.1 Cơ sở lý thuyết nuôi bãi

2.1.1 Khái ni ệm

Nuôi bãi là việc đổ 1 lượng lớn bùn cát lên bãi biển đang bị xói mòn để làm tăng thêm chiều dài bãi (hình 2-1) Quá trình bổ sung cát này sẽ chống lại việc bùn cát tự nhiên đang mất dần đi Đường bờ được nuôi dưỡng có 2 tác dụng chính: tăng phần

diện tích sử dụng và bảo vệ bờ khỏi bão Những lợi ích khác bao gồm: tăng lượng

du khách hàng năm, tái tạo môi trường sống cho sinh vật, giảm thiểu được việc xây

dựng các công trình cứng

Hình 2-1Mặt cắt ngang và mặt bằng bãi nuôi (Dean, 1993)[6]

Nếu như trong khoảng 30 đến 50 năm trước, phương pháp sử dụng công trình để giữ biển là phổ biến thì hiện nay, phương pháp nuôi bãi lại đang được ưa chuộng hơn Các công trình cứng được thiết kế để luôn nằm yên và ổn định, chống lại hoàn toàn tác động của sóng gió và vận chuyển bùn cát

Các vấn đề được đặt ra ở đây là: chiều dài bãi sau khi nuôi ứng với 1 thể tích cát thêm vào; thời gian tồn tại của dự án; chọn lựa cát hạt thô hay hạn mịn

2.1.2 V ật liệu nuôi bãi

Đặc tính của vật liệu nuôi bãi là vấn đề quan trọng nhất trong công tác thiết kế dự

án nuôi bãi Tối thiểu, vật liệu sử dụng phải sạch và có 1 lượng nhỏ cát hạt mịn

Hầu hết các dự án đều sử dụng cát để nuôi bãi, tuy nhiên cũng có trường hợp sử dụng cả đá cuội, sỏi

Ngoài các yêu cầu nêu trên, kích cỡ của bùn cát nuôi bãi phải tương đồng hoặc lớn hơn cát trên bãi ban đầu Hạt có kích cỡ tương đương sẽ biến động giống như cát của bãi ban đầu, còn hạt có kích cỡ lớn hơn sẽ có xu hướng ổn định hơn Cát hạt nhỏ sẽ ít ổn định hơn, dễ gây ra xói và nên tránh nếu có thể

2.1.3 Ngu ồn bùn cát

Nguồn lấy bùn cát để nuôi bãi có thể bao gồm cát vận chuyển ra xa bờ, cát ở trong đất liền, phù sa từ các cửa sông tích tụ lại hay bùn cát nạo vét từ các dự án khác Dù lấy ở nguồn nào thì các bãi được nuôi cũng luôn cần được bổ sung cát đều đặn bởi tác động từ sóng và dòng chảy sẽ vận chuyển cát đi dọc và ngang bãi Thời gian trung bình giữa các lần bổ sung cát là khoảng từ 2 đến 10 năm

2.2 Phương pháp thực nghiệm - Tính toán thể tích cát cần thiết để nuôi bãi

Cao độ bờ của bãi nuôi (chiều cao bờ) phải tương đồng với chiều cao bờ tự nhiên; nếu cao hơn sẽ tạo ra các sườn dốc gây ảnh hưởng xấu tới sinh thái bãi biển; nếu thấp hơn sẽ tạo nên các mố nhấp nhô, khi gặp sóng lớn sẽ hình thành các vũng nước đọng trên bờ Chiều cao bờ có thể đo được bằng cách khảo sát cá mặt cắt đã đo và dựa vào điều kiện tự nhiên của khu vực khảo sát

Để đo được thể tích cát cần để nuôi bãi, trước tiên phải tính được độ sâu sóng tới hạn Ta có thể áp dụng công thức thực nghiệm của Hallermeier (1981)[12] để tính

Sự phụ thuộc của thông số tỷ lệ hạt A vào đường kính hạt d dẫn tới những kết quả khác nhau liên quan đến việc nuôi bãi Khi đổ 1 thể tích cát V lên bãi (trên 1 đơn vị chiều dài), chắc chắn bãi sau đó sẽ dần trở về trạng thái cân bằng, với h = AF * y2/3 Dựa vào tỷ lệ hạt của bãi tự nhiên và vật liệu nuôi bãi, AN và AF, cùng với thể tích thêm vào, mặt cắt bãi nuôi khi cân bằng có thể là giao nhau, không giao nhau hoặc

là mặt cắt ngập, như hình 2-2

Hình 2-2Ba dạng mặt cắt nuôi bãi điển hình a) Mặt cắt giao nhau AF> AN b) Mặt cắt không giao nhau

c) Mặt cắt ở trạng thái ngập AF< AN

Có thể thấy nuôi bãi bằng vật liệu thô hơn hạt gốc sẽ cần ít cát hơn để tạo ra 1 bãi

có chiều rộng mặt cắt ngang tương đương khi dùng vật liệu có hạt mịn hơn Để tính đến chiều rộng bãi với các thành phần hạt khác nhau, khoảng cách Wa sau khi nuôi bãi được tính như sau:

𝑊𝑎𝑑𝑑(𝑦) = 𝑦32��𝐴1

𝐹�

3 2

− �𝐴1

𝑁�

3 2

Trong đó, AF và AN lần lượt là tỷ lệ hạt của vật liệu nuôi bãi và cát tự nhiên

Khi vật liệu nuôi bãi mịn hơn, Wa> 0, dẫn tới việc hình thành 1 mặt cắt thoải hơn so

với mặt cắt ban đầu Ngược lại, khi vật liệu đổ vào thô hơn, Wa sẽ âm, tạo thành 1

mặt cắt dốc hơn so với ban đầu Với mặt cắt không giao nhau, thể tích V cần để tạo

ra 1 bãi có chiều rộng mặt cắt ngang W là:

Nếu thể tích đổ thêm vào V nhỏ hơn V ở công thức 3.5, 1 mặt cắt chìm sẽ được tạo

ra sau khi cân bằng

2.3 Phương pháp giải tích - Tính toán thời gian duy trì bãi

Hình 2-3 Ba giai đoạn vận chuyển bùn cát tại vùng nuôi bãi

a) Sóng mang bùn cát ra ngoài bờ (mặt cắt ngang dốc lúc mới nuôi bãi) và ngang bờ

b) Mặt cắt ngang bớt dốc, sóng gần bờ mang bùn cát đi ra 2 bên bờ

c) Sóng từ vùng sóng vỡ mang bùn cát sang 2 bên bờ Vận chuyển ven bờ (Littoral transport) là sự di chuyển của các hạt bùn cát trong vùng ven bờ (vùng gần với đường bờ) Vận chuyển bùn cát có thể theo hướng dọc bãi hoặc ngang với bãi Đây là kết quả của sự tương tác với sóng, gió, dòng chảy, bùn cát và các hiện tượng khác trong vùng ven bờ Sự vận chuyển này có thể được coi như kết quả của vận tốc tức thời và độ tập trung tức thời Công thức vận chuyển bùn cát qua 1 đơn vị chiều dài và chiều cao ứng với độ sâu nước được miêu tả như sau:

qs = 1

𝑡′∫0ℎ+𝜂∫ 𝑐(𝑧, 𝑡)𝑢(𝑧, 𝑡)𝑑𝑡𝑑𝑧0𝑡′ (2-6)

Trong đó: qs là tốc tộ vận chuyển bùn cát (m3/s), t’ là thời lượng tính toán (s), h là

độ sâu nước (m), η là cao độ mực nước tức thời, c(z,t) là độ tập trung bùn cát tức thời, u(z,t) là vận tốc tức thời (m/s), z là cao độ tính từ đáy (m), t là thời gian (s) Biến đổi mặt bằng của vùng bờ thường được mô phỏng bằng cách coi biến động đường bờ là dựa vào gradient dọc bờ của tốc độ vận chuyển bùn cát dọc bờ Hầu hết các kịch bản đều kéo dài hang tháng hoặc hàng năm Số liệu song dùng để tính các

mô hình này đều có độ chi tiết hạn chế, thường chỉ đo được 1 vùng trong khu vực Bởi vậy, việc xác nhận biến đổi của bãi do sóng trở nên khó khan, tuy nhiên, những yếu tố như sóng phản xạ, khúc xạ hay sóng vỡ phải được tính đến nếu muốn dự đoán sự biến đổi đường bờ

Hầu hết các miêu tả về vận chuyển bùn cát dọc bờ đều liên quan đến chiều cao sóng

và hướng sóng sau khi vỡ.VD, công thức CERC (Viện kỹ thuật quân sự Mỹ, 1984) [18] liên hệ sự vận chuyển bùn cát dọc bờ với yếu tố biến động năng lượng dọc bờ Coi Hb = қ.hb, công thức CERC có thể viết như sau:

Q = K 𝐻𝑏2,5�𝑔/𝑘

Trong đó: Hb và hb lần lượt là chiều cao sóng và độ sâu nước khi sóng vỡ, coi nước

là nước nông, sóng đẳng hướng

Θb là góc giữa đỉnh sóng và đường đồng mức dưới đáy ở vị trí sóng vỡ và Q có đơn

vị là thể tích/thời gian Hệ số kinh nghiệm, K, thường lấy bằng 0,77

Để dự đoán sự biến động của bãi, ta có thể (a) mô phỏng chế độ sóng trong vùng bằng mô hình biến đổi sóng hoặc (b) tính 1 giá trị cho chiều cao và hướng sóng ở giai đoạn sóng vỡ và coi giá trị này không đổi trên toàn chiều dài của đường bờ cần tính toán Sự phụ thuộc vào thời gian có thể được kể đến tùy vào dữ liệu đầu vào.Đường bờ sau khi bãi đã được nuôi sẽ khiến sóng tập trung vào 2 bên vai của bãi mới

Hình 2-4 Thay đổi của sóng sau khi nuôi bãi Tùy theo cách bãi biển được nuôi dưỡng, sẽ có 3 kịch bản có thể xảy ra như hình 3.8 Ở đây ht là độ sâu của chân phần cát đổ thêm, có thể thấp hơn hoặc cao hơn độ sâu sóng tới hạn h* (hay Dc), mỗi trường hợp sẽ ảnh hưởng đến tốc độ biến đổi bờ Lưu ý, nếu coi thời gian duy trì bãi là thời gian mà sau đó, 1 lượng thể tích cát sẽ rời khỏi khu vực nuôi bãi thì vận chuyển bùn cát dọc bãi không ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian này

Hình 2-5 Ba kịch bản có thể xảy ra

(a) ht = h* (b) ht> h* (c) ht< h*Công thức liên tục cho bùn cát sẽ được dùng để liên hệ biến đổi đường bờ với gradient dọc bãi của tốc độ vận chuyển bùn cát dọc bờ

Nếu công thức (2-6) được tuyến tính hóa và kết hợp với công thức (2-7), ta ra được

1 công thức tính sự phân rã (Pelnard-Considere, 1956) [16]:

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

C = C*/Ct ~ �𝑔ℎ∗/�𝑔ℎ𝑡

(2-11)

w là chiều rộng mặt cắt ngang bãi nuôi và l1 là chiều dài dọc bãi Với bãi nuôi dạng hình chữ nhật, l1 = l2 và điều kiện biên có thể được biểu thị như sau:

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

(2-12)

Nghiệm thu được là:

Y(X,T) = 1

2�𝑒𝑟𝑓 �𝑋+1𝑇 � − 𝑒𝑟𝑓 �𝑋−1𝑇 �� (2-13) Kết hợp công thức (2-12) với điều kiện -1 ≤ X ≤1 và xét trong khoảng mặt bằng bãi ban đầu, lượng bùn cát đổ thêm còn lại trên bãi có thể tính được ở bất cứ thời điểm nào (Campbell, 1990) [11]:

M(T) = erf(2

𝑇) −2√𝜋𝑇 �1 − 𝑒𝑥𝑝 �− �𝑇2�2�� (2-14)

Hình 2-6 Mặt bằng bãi ban đầu để tính giải tích các vấn đề về nuôi bãi

Với mặt bằng hình chữ nhật, l1 = l2 Mặt bằng ban đầu hình thang sẽ thực tế hơn và đã được nhắc đến bởi Walton (1994) [19] Công thức (2.8) và (2.14- 2.18) đưa ra phương pháp giải quyết vấn đề này:

2√𝜋(𝐿−1){exp �− �𝑋+𝐿𝑇 �2� − exp �− �𝑋+1𝑇 �2�}

(2-19) Lượng vật liệu còn lại trong bãi nuôi:

𝑀(𝑇) = 12(𝐿 + 1) erf �𝐿+1𝑇 � +2√πT exp �− �L+1T �2� −12(𝐿 − 1) × erf �𝐿−1𝑇 � −

2.3.1 Trường hợp (a): h t = h *

Đây là giả thuyết phổ biến trong các mô hình nuôi bãi, và đã được nhắc đến bởi Dean và Yoo [12] R là điều kiện sóng ngoài bờ ở điểm thực đo Sự khúc xạ sóng ở bãi bắt đầu từ chân của bãi nuôi, đây được coi như miêu tả 1 đường của sự biến đổi của sóng Coi sự bảo tồn năng lượng sóng tiếp diễn đến điểm sóng vỡ (từ vị trí h* vào bờ), những đường đồng mức ngoài bờ của vùng nuôi bãi thẳng và song song và công nhận định luật Snell, Dean và Yoo (1992) [12] đã liên hệ tốc độ vận chuyển bùn cát và độ phân rã dọc bờ với điều kiện sóng ở điểm thực đo Kết quả thu được là:

2.3.2 Trường hợp (b): h t > h *

Một miêu tả 2 đường về sự biến đổi của sóng sẽ được tính tới trong trường hợp này Đường đồng mức ở chân bãi nuôi, VD: h = ht coi như không di chuyển, trong khi đường đồng mức ở h = h*sẽ luôn song song với đường bờ Áp dụng các giả thuyết tương tự trường hợp (a), công thức sau có thể thu được:

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

(2-26)

h*), C = 1và kết quả thu được là công thức (2-18) với L > 1 hoặc (2-12) với L = 1 Thể tích bãi còn lại tính được bằng việc kết hợp điều kiện -L < X < L và chia ra trên mặt bằng bãi ban đầu:

2.3.3 Trường hợp (c): h t < h *

Các nghiên cứu thực tế đã chỉ ra thời gian xuất hiện thay đổi ngang bãi sẽ nhanh hơn thời gian xuất hiện của biến đổi trên mặt bằng (Dean và Work) [12] Một cách tiếp cận để mô phỏng tình trạng chân của bãi nuôi nằm trên độ sâu sóng tới hạn là coi vận chuyển bùn cát ngang bãi nhanh chóng mang vật liệu ra đến độ sâu sóng tới hạn Nếu đường bờ thay đổi do sự vận chuyển bùn cát ngang bãi có thể được dự đoán độc lập, nó có thể được loại ra khỏi mặt bằng bãi ban đầu và mặt bằng bãi thu được có thể được mô phỏng như đã miêu tả ở trên

Tuy nhiên, điều này đặt ra 1 số vấn đề Đầu tiên, độ sâu giới hạn cho di chuyển bùn cát ngang và dọc bãi không nhất thiết giống nhau Ngoài ra, bởi hầu hết các dự án nuôi bãi đều tạo 1 dốc trên mặt cắt ngang, cần thiết phải tính tới vận chuyển bùn cát ngang bãi nếu muốn miêu tả chính xác sự thay đổi trên mặt bằng Y(X,T) Kết quả

tính được cho M(T) lại không dựa vào chiều rộng mặt cắt ngang bãi của mặt bằng ban đầu và không bị ảnh hưởng bởi vận chuyển bùn cát ngang bãi

2.4 Phương pháp số - Tính toán sự thay đổi bãi trên mặt cắt ngang sau 1 cơn bão

Sử dụng phần mềm SBEACH để tính toán thay đổi của 1 mặt cắt ngang sau 1 cơn bão bất kỳ hoặc sau 1 khoảng thời gian dài

2.4.1 Cơ sở lý thuyết phần mềm [17]

SBEACH (mô phỏng thay đổi mặt cắt bãi sau bão) được phát triển bởi Larson và Klaus [15] (1989) SBEACH là mô hình số dựa vào thực nghiệm để mô phỏng thay đổi trên mặt cắt ngang 2 chiều của bãi biển 1 giả thiết cơ bản của mô hình này là coi rằng thay đổi trên mặt cắt ngang chỉ phụ thuộc vào quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ, kết quả chỉ là sự phân chia lại bùn cát trên mặt cắt, không thêm vào hay mất đi Quá trình vận chuyển bùn cát ngang bờ được coi như đồng bộ, không được

kể tới khi tính toán Giả thiết này là hợp lý khi tính toán cho mặt cắt bị ảnh hưởng bởi 1 cơn bão, trong 1 giai đoạn ngắn, nằm ngoài các công trình ven bờ và cửa biển

Mô hình cho rằng vận chuyển bùn cát ngang bờ chủ yếu là do sóng vỡ và sự thay đổi mực nước 1 công thức tính toán sự tràn sóng này được phát triển đầu tiên bởi Wise và Klaus [20] (1993) và sau đó được cải tiến bởi Larson [15] để mô phỏng sự vận chuyển bùn cát và biến đổi mặt cắt trên bờ bở sóng tràn lên Gần đây, Donnelly (2005) thêm vào 1 công thức mới để mô phỏng sự tràn sóng lúc ngập và cải tiến công thức vận chuyển bùn cát cho vùng sau tường chắn

Mô hình SBEACH dùng hệ thống đối lưu (meso scale) để tính toán vận chuyển bùn cát ngang bãi, khi hướng và tốc độ vận chuyển bùn cát được diễn tả bằng sóng, mực nước, mặt cắt và kích cỡ bùn cát Các mô hình trước đây của SBEACH chỉ tính tốc

độ vận chuyển bùn cát dưới tác động sóng đơn Larson (1994,1996) [15] thay đổi mối liên hệ từ sóng đơn thành sóng ngẫu nhiên để phát triển kết quả mô phỏng chính xác hơn trong điều kiện sóng vỡ và sóng không vỡ Mặt cắt được chia ra làm nhiều vùng vận chuyển bùn cát ngang bờ dựa vào đặc điểm thủy lực ngang bãi Mối liên hệ với sự vận chuyển bùn cát được phát triển cho từng vùng Các vùng này bao gồm: I- Vùng trước sóng vỡ; II- Vùng chuyển sóng vỡ; III- Vùng sóng vỡ; IV- Vùng sóng tràn; V- Vùng cồn cát; VI- Vùng trong bờ (hình 3.) Vùng trước sóng vỡ

bắt đầu từ điểm xa nhất từ bờ ra xuất hiện thay đổi mặt cắt tới điểm sóng vỡ Ở vùng này, tốc độ vận chuyển bùn cát bị ảnh hưởng bởi sự vận chuyển trong vùng sóng vỡ do tác động của sự di động bùn cát ở ranh giới tính từ bờ Vùng chuyển sóng vỡ (II) tương ứng với cả khu vực chuyển sóng vỡ và nằm giữa điểm vỡ và điểm sóng lao tới Vùng sóng vỡ (III) nằm từ điểm sóng lao tới đến điểm sóng tập hợp lại, khi sóng đã hoàn toàn vỡ và bắt đầu phân rã Ở vùng này, sự phân tán năng lượng do sóng vỡ là lớn nhất Nếu có 1 vài điểm vỡ xuất hiện cùng với sự hợp nhất của sóng, 1 vài vùng loại 2 và loại 3 sẽ được trình bày trên mặt cắt

Vùng sóng tràn (VI) nằm từ giới hạn từ bờ ra của vùng sóng vỡ tới giới hạn từ bờ ra của các cồn cát Ở vùng này, vận chuyển bùn cát ngang bãi được cho là dựa chủ yếu vào tính chất của dốc tự nhiên và đặc điểm hạt cát Mối liên hệ vận chuyển bùn cát của 3 vùng đầu tiên có thể được tìm ở tài liệu của Larson (1989, 1996, 2005) [15] Tóm lại, tốc độ vận chuyển bùn cát tại các vùng khác nhau có thể được trình bày như sau:

b< x (2-29)

b< x (2-30) Vùng

vỡ, xp là vị trí sóng lao vào, xs là ranh giới giữa vùng sóng tràn vào và vùng sóng

Công thức trên được đưa ra khi đã tính tới sự chênh lệch của số liệu đầu vào là độ dốc trung bình trước bãi và thời gian cần thiết để ngập

Tốc độ sóng lao lên được tính xấp xỉ dựa trên giả thuyết quỹ đạo sau:

ub2 = ubs2 + 2gz (2-36) Trong đó: ubs là tốc độ sóng tại ranh giới giữa vùng sóng vỗ và vùng sóng tràn, nơi bắt đầu xuất hiện sóng lao lên, z là khoảng cách phương đứng từ SWL tới vị trí tính

ub Thời gian ngập được tính như sau:

R = ubs2/2g là chiều cao chuẩn bị, dựa vào ubs

Từ đó, ta có được công thức vận chuyển bùn cát cho vùng sóng tràn: