Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển cửa đại, hội an

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNTTRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGUYỄN NGỌC THẾ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG DO SÓNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN NGỌC THẾ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG

DO SÓNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN NGỌC THẾ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG

DO SÓNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình Biển

Mã số : 958 02 03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Thanh Tùng

GS TS Nguyễn Trung Việt

HÀ NỘI, NĂM 2021

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả Các kết quảnghiên cứu cũng như các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép

từ bất kỳ một nguồn nào dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tàiliệu được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định

Tác giả luận án

Nguyễn Ngọc Thế

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thanh Tùng vàGS.TS Nguyễn Trung Việt đã tận tình hướng dẫn tác giả trong suốt quá trình nghiêncứu để hoàn thành luận án

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo, khoa Công trình, bộmôn Kỹ thuật Công trình Biển, trường Đại Học Thủy Lợi và Trường Cao đẳng Côngnghệ - Kinh tế và Thủy lợi miền Trung, đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện để tác giả hoànthành luận án này

Tác giả xin cảm ơn Ban chủ nhiệm đề tài: “Nghiên cứu về quá trình xói lở của bờ biểnHội An và đề xuất các giải pháp bảo vệ bờ biển một cách bền vững” đã cho phép tácgiả là thành viên chính, trực tiếp tham gia nghiên cứu và sử dụng các số liệu của dự án.Nhân dịp này, tác giả cũng xin được bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới các nhà khoa học,nhóm cộng tác nghiên cứu, các thầy cô và đồng nghiệp với tình cảm và iiong chânthành đã động viên, giành nhiều thời gian và công sức giúp đỡ và đóng góp những ýkiến quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện luận án

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình đã quan tâm, động viên, khích lệ,ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi để tác giả yên tâm thực hiện và hoàn thành luận án

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5

6 Cấu trúc của luận án 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC DÂNG DO SÓNG VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN 7

1.1 Khái quát chung về nước dâng do sóng và ảnh hưởng của nước dâng do sóng 7

1.1.1 Các thuật ngữ liên quan đến nước dâng do sóng 7

1.1.2 Phạm vi ảnh hưởng và tác động của nước dâng do sóng tới bãi biển 8

1.2 Tổng quan các nghiên cứu về nước dâng do sóng trên thế giới 10

1.3 Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam về nước dâng do bão, nước dâng do sóng và công trình bảo vệ bờ biển 15

1.3.1 Các nghiên cứu về nước dâng, nước dâng do sóng 15

1.3.2 Các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển đã áp dụng tại Việt Nam 17

1.4 Các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại, Hội An 19

1.5 Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án 22

1.6 Kết luận Chương 1 22

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH NƯỚC DÂNG DO SÓNG VÀ BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN 24

2.1 Lựa chọn phương pháp xác định nước dâng do sóng trong luận án 24

2.2 Các số liệu cơ bản phục vụ nghiên cứu 26

2.2.1 Tài liệu địa hình 26

2.2.2 Tài liệu thủy, hải văn 29

2.2.3 Số liệu bùn cát đáy 35

2.3 Phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ bộ số liệu đo đạc 36

2.3.1 Cơ sở khoa học phân tích nước dâng do sóng từ hình ảnh camera 36

2.3.2 Phân tích ảnh, trích xuất dao động mực nước từ camera và cọc tiêu 43

2.3.3 Tính toán nước dâng do sóng từ chuỗi số liệu đo đạc 44

2.4 Phương pháp mô hình toán mô phỏng nước dâng do sóng 48

2.4.1 Giới thiệu mô hình sử dụng trong nghiên cứu luận án 48

2.4.2 Tính toán lan truyền sóng từ nước sâu vào vùng ven bờ 49

2.4.3 Tính toán nước dâng do sóng và biến động bãi biển 54

2.5 Kết luận Chương 2 58

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG DO SÓNG ĐẾN BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN 59

3.1 Đặt vấn đề 59

3.2 Phân tích và khái quát một số quy luật về biến động mặt cắt ngang bãi 61

3.2.1 Phân tích biến động mặt cắt ngang bãi biển qua các giai đoạn 61

3.2.2 Khái quát một số quy luật biến động mặt cắt ngang bãi biển 67

3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển 69

3.3.1 Trường hợp tính toán và vị trí các mặt cắt tính toán 69

3.3.2 Kết quả mô phỏng nước dâng do sóng trong bão ven biển Cửa Đại 71

3.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển 78

3.3.4 Phân tích ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển 84

3.4 Kết luận Chương 3 90

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN 93

4.1 Giới thiệu chung 93

4.1.1 Vị trí địa lý, địa hình và địa mạo khu vực nghiên cứu 93

4.1.2 Hiện trạng bãi biển Cửa Đại, Hội An 94

4.2 Mục tiêu giải pháp công trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An 98

4.3 Các căn cứ nghiên cứu đề xuất phương án bố trí công trình bảo vệ bãi biển 98

4.4 Phương án bố trí công trình ngăn cát, giảm sóng 99

4.4.1 Phương án chung bố trí mặt bằng công trình 99

4.4.2 Các phương án bố trí công trình 100

4.5 Đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trí công trình 101

4.5.1 Phương pháp đánh giá 101

4.5.2 Độ cao sóng sau khi bố trí các phương án công trình bảo vệ 101

4.5.3 Biến động bãi biển theo các phương án bố trí công trình 103

4.6 Lựa chọn phương án công trình 106

4.7 Kết luận Chương 4 107

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108

I Những kết quả đạt được cửa luận án 108

II Những đóng góp mới của luận án 111

III Những tồn tại và kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu 111

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

PHẦN PHỤ LỤC 119

PHỤ LỤC 1 119

PHỤ LỤC 2 154

DANG MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1 Tình trạng xói lở nghiêm trọng tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An 2

Hình 2 Phạm vi khu vực nghiên cứu 4

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả các thuật ngữ về nước dâng do bão, nước dâng do sóng 7

Hình 1.2 Hình thái bãi biển 8

Hình 1.3 Cơ chế phá hủy đụn cát ven bờ 9

Hình 1.4 Hình ảnh minh họa tác động NDDS đến xói lở chân đụn cát tại bãi Tân Mỹ, Cửa Đại trong đợt bão tháng 10/2016 10

Hình 1.5 Ứng suất bức xạ sóng 10

Hình 1.6 Trắc diện mực nước sóng (a) và độ cao sóng (b) theo dữ liệu thực nghiệm 13

Hình 1.7 Một số hình ảnh tiêu biểu về công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam 19

Hình 2.1 Sơ đồ mô tả sự liên kết, bổ trợ giữa các phương pháp nghiên cứu 25

Hình 2.2 Tổng hợp địa hình khu vực biển Hội An 26

Hình 2.3 Vị trí đo đạc mặt cắt ngang địa hình bãi biển MCN-01, MCN-02 27

Hình 2.4 Mặt cắt ngang địa hình các đợt khảo sát 28

Hình 2.5 Mặt cắt ngang địa hình thời điểm trước, trong và sau đợt ảnh hưởng bão SARIKA năm 2016 tại MCN-02, bãi Tân Mỹ, Cửa Đại 28

Hình 2.6 Đo đạc khảo sát địa hình khu vực nghiên cứu sau đợt bão 3/2017 29

Hình 2.7 Biểu đồ thống kê số lượng cơn bão xuất hiện trong tháng từ 1979 – 2020 30

Hình 2.8 Biểu đồ thống kê số lượng cơn bão và phạm vi bản kính ảnh hưởng 30

Hình 2.9 Đường đi, bản đồ sóng tái phân tích và bản đồ trường gió của cơn bão DOKSURI di chuyển ngày 14/9/2017 và 15/9/2017 31

Hình 2.10 Vị trí bố trí các trạm đo đạc thủy, hải văn trong khu vực nghiên cứu 32

Hình 2.11 Diễn biến độ cao sóng 02 lần đo, đợt 1 tại hai trạm SMS01 (phía Bắc Cửa Đại) và trạm SMS02 (phía trước cửa sông Cửa Đại) 33

Hình 2.12 Diễn biến độ cao sóng đo đạc đợt 2, tháng 3/2017 tại trạm SMS01 33

Hình 2.13 Đo đạc hải văn biển Cửa Đại, Hội An từ ngày 10/3/2017 đến 26/3/2017 33

Hình 2.14 Biến trình tốc độ và hướng dòng chảy đợt khảo sát đợt 1 tại trạm SCR1 34

Hình 2.15 Biến trình tốc độ và hướng dòng chảy đợt khảo sát đợt 2 tại trạm SCR1 34

Hình 2.16 Diễn biễn mực nước từ ngày 12/1/2016 đến 4/3/2017 tại trạm đo 34

Hình 2.17 Vị trí lấy mẫu bùn cát đáy 35

Hình 2.18 Thành phần hạt đưa vào mô hình 35

Hình 2.19 Sơ đồ tổng hợp màu cơ bản 37

Hình 2.20 Sơ đồ mặt cắt dọc theo cọc tiêu 37

Hình 2.21 Sơ đồ phân tích sóng theo đường mực nước trung bình 37

Hình 2.22 Thiết lập, bố trí camera và hệ thống cọc tiêu tại bãi tắm KS Agribank 38

Hình 2.23 Bố trí hệ thống cọc tiêu trên MCN địa hình tại bãi tắm KS Agribank 39

Hình 2.24 Một số hình ảnh lắp đặt thiết bị quan trắc thu nhận dao động mặt nước biển trong bão DOKSURI (từ ngày 12 đến 15//9/2017) tại bãi tắm KS Agribank 39

Hình 2.25 Các vị trí, độ dài quy ước kiểm tra trên cọc tiêu 40

Hình 2.26 Biến dạng ảnh các vị trí trên cọc tiêu 40

Hình 2.27 Sơ đồ khối chương trình trích xuất tín hiệu từ ảnh camera và cọc tiêu 42

Hình 2.28 Định dạng file dữ liệu ảnh thu nhận từ camera 42

Hình 2.29 Trích xuất khung hình đại diện 42

Hình 2.30 Tín hiệu màu R-G-B trên mặt cắt được chương trình đọc và xử lý 42

Hình 2.31 Dao động mực nước các cọc tiêu (từ C1 đến C6) trong thời đoạn đo đạc 43

Hình 2 32 Vị trí trạm đo và mương dẫn nước vào giếng đo trạm hải văn Sơn Trà 44

Hình 2.33 So sánh mực nước dâng trạm Sơn Trà và trạm tại Cửa Đại, Hội An 45

Hình 2.34 Tương quan mực nước giữa trạm hải văn Sơn Trà và trạm đo mực nước tại Cửa Đại, Hội An giai đoạn từ 12/2015 đến 3/2017 45

Hình 2.35 Đồ thị MN dâng trạm hải văn Sơn Trà (12/9/2016 đến 16/9/2016) 46

Hình 2.36 Phân bố độ cao sóng quan trắc và nước dâng do sóng theo mặt cắt ngang 47 Hình 2.37 Sơ đồ khối tính toán nước dâng do sóng và biến động bãi biển 48

Hình 2.38 Miền tính toán vùng 1, vùng 2 49

Hình 2.39 Miền tính toán sóng chi tiết 49

Hình 2.40 Lưới tính toán vùng 1, vùng 2 và địa hình đáy biển 50

Hình 2.41 Độ cao sóng tại biên nước sâu, biển Cửa Đại (10/2016) 50

Hình 2.42 Hiệu chỉnh độ cao sóng tại trạm SMS01 51

Hình 2.43 Hiệu chỉnh độ cao sóng tại trạm SMS02 51

Hình 2.44 Hiệu chỉnh chu kỳ sóng tại trạm SMS01 51

Hình 2.45 Hiệu chỉnh chu kỳ sóng tại trạm SMS02 51

Hình 2.46 Hiệu chỉnh hướng sóng tại trạm SMS01 51

Hình 2.47 Hiệu chỉnh hướng sóng tại trạm SMS02 51

Hình 2.48 Kiểm định độ cao sóng tại Trạm SMS01 (3/2017) 53

Hình 2.49 Kiểm định độ cao sóng tại Trạm SMS02 (3/2017) 53

Hình 2.50 Kiểm định chu kỳ sóng tại Trạm SMS01 (3/2017) 53

Hình 2.51 Kiểm định chu kỳ sóng tại Trạm SMS02 (3/2017) 53

Hình 2.52 Kiểm định hướng sóng tại trạm SMS01 (3/2017) 53

Hình 2.53 Kiểm định hướng sóng tại trạm SMS02 (3/2017) 53

Hình 2.54 Trường sóng 16h ngày 14/9/2017 54

Hình 2.55 So sánh độ cao sóng đo đạc và tính toán tại mặt cắt thuộc bãi biển KS AGRIBANK, Cửa Đại, Hội An 57

Hình 2.56 So sánh nước dâng do sóng đo đạc và tính toán tại mặt cắt thuộc bãi biển KS AGRIBANK, Cửa Đại, Hội An 57

Hình 2.57 So sánh biến động địa hình mặt cắt ngang đo đạc và tính toán tại mặt cắt thuộc bãi biển KS AGRIBANK, Cửa Đại, Hội An 57

Hình 3.1 Bãi biển KS Agribank 10/2016 59

Hình 3.2 Bãi biển KS Agribank 59

Hình 3.3 Sơ đồ phân tích đánh giá ảnh hưởng của NDDS tới biến động bãi biển 60

Hình 3.4 Vị trí trích xuất sóng khu vực nước sâu tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An 61

Hình 3.5 Tương quan giữa nước dâng và độ cao sóng nước sâu thời kỳ trước mùa gió Tây Nam và sau thời kỳ mùa gió Đông Bắc 2016 62

Hình 3.6 Diễn biễn địa hình mặt cắt ngang MCN-01 từ 23/3/016 đến 17/8/2016 63

Hình 3.7 Hướng đi và trường gió trong bão ngày 12/9/2016, 17/10/2016 [49] 63

Hình 3.8 Biến động địa hình mặt cắt ngang MCN-01 từ 17/8/2016 đến 26/10/2016 64

Hình 3.9 Biến động bãi biển tại MCN-02 trong đợt ảnh hưởng bão SARIKA 65

Hình 3.10 Tương quan mực nước dâng và độ cao sóng bão số 7) năm 2016 65

Hình 3.11 Diễn biến mặt cắt ngang địa hình bãi biển các giai đoạn 66

Hình 3.12 Hình ảnh xói lở khu vực biển từ Palm Garden đến Agribank 67

Hình 3.13 Vị trí điểm tính toán vùng ven bờ biển phía bắc Cửa Đại, Hội An 70

Hình 3.14 Phân bố trường sóng theo tần suất bão khu vực biển Cửa Đại, Hội An 71

Hình 3.15 Biểu đồ so sánh chiều cao sóng các điểm tại biên các trường hợp 72

Hình 3.16 Mô phỏng phân bố độ cao do sóng các trường hợp tính toán 73

Hình 3.17 Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt ngang các trường hợp tính toán 74

Hình 3.18 Phân bố độ cao nước dâng do sóng theo các trường hợp tính toán 76

Hình 3.19 Phân bố NDDS theo mặt cắt ngang các trường hợp tính toán 76

Hình 3.20 Biểu đồ so sánh NDDS lớn nhất các trường hợp tại các vị trí mặt cắt 77

Hình 3.21 Mực nước dâng trạm Sơn Trà tháng 10, 11/2020 79

Hình 3.22 Biến động bãi biển do các cơn bão đổ bộ vào thời kỳ triều khác nhau 79

Hình 3.23 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD01các trường hợp tính toán theo KB1 (triều TB) và KB2 (triều cao) 80

Hình 3.24 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD02 các trường hợp tính toán theo KB1 (triều TB) và KB2 (triều cao) 80

Hình 3.25 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD03 các trường hợp tính toán theo KB1 (triều TB) và KB2 (triều cao) 81

Hình 3.26 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD04 các trường hợp tính toán theo KB1 (triều TB) và KB2 (triều cao) 81

Hình 3.27 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD01các trường hợp tính toán theo KB1 (có xét đến NDDS) và KB3 (không xét NDDS) 82

Hình 3.28 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD02 các trường hợp tính toán theo KB1 (có xét đến NDDS) và KB3 (không xét NDDS) 82

Hình 3.29 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD03 các trường hợp tính toán theo KB1 (có xét đến NDDS) và KB3 (không xét NDDS) 83

Hình 3.30 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt tính toán CD04 các trường hợp tính toán theo KB1 (có xét đến NDDS) và KB3 (không xét NDDS) 83

Hình 3.31 Ký hiệu phạm vi, mức độ biến động địa hình MCN bãi KB1& KB2 84

Hình 3.32 Ký hiệu phạm vi, mức độ biến động địa hình MCN bãi KB1 & KB3 84

Hình 3.33 So sánh cao trình, chiều sâu xói chân công trình KB1 và KB2 các trường hợp tính toán tại MC tính toán CD01, CD02 (bãi biển đã có công trình bảo vệ) 86

Hình 3.34 So sánh cao trình, chiều rộng xói bãi KB1 & KB2 các trường hợp tính toán tại MC tính toán CD03, CD04 (bãi biển chưa có công trình bảo vệ) 87

Hình 3.35 Diễn biến cao trình xói bãi KB1 & KB3 tại MC tính toán CD04 89

Hình 3.36 Diễn biến chiều rộng xói bãi KB1 & KB3 tại MC tính toán CD04 89

Hình 3.37 Diễn biến cao trình, chiều sâu xói chân công trình KB1 & KB3 tại MC tính

toán CD01 89

Hình 3.38 Diễn biến cao trình, chiều sâu xói chân công trình KB1 & KB3 tại MC tính toán CD02 89

Hình 4.1 Phạm vi khu vực nghiên cứu 93

Hình 4.2 Bãi biển Cửa Đại, Hội An biến động theo mùa 94

Hình 4.3 Biến đổi bãi biển khi có các công trình xây dựng ven bờ 95

Hình 4 4 Công trình bảo vệ bờ không phát huy hiệu quả trong bão 95

Hình 4 5 Hình ảnh các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển phía Bắc Cửa Đại 97

Hình 4.6 Mặt bằng bố trí tổng thể công trình khu vực biển Cửa Đại Hội An 99

Hình 4.7 Sơ họa bố trí công trình đê ngầm giảm sóng, kè mỏ hàn 100

Hình 4.8 Phân bố độ cao sóng sau khi bố trí các phương án công trình bảo vệ 102

Hình 4 9 Độ cao sóng trước khi bố trí công trình và sau khi bố trí công trình tại các vị trí mặt cắt CD01, CD02, CD03 và CD04 102

Hình 4 10 Biến động bãi biển theo các phương án bố trí công trình 103

Hình 4.11 Các khối bồi tụ dạng tombolo ở gần bờ được hình thành 104

Hình 4 12 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD01 các phương án 104

Hình 4 13 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD02 các phương án 105

Hình 4 14 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD03 các phương án 105

Hình 4.15 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt CD04 các phương án 105

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng thống kê thời gian và nội dung đo đạc các mặt cắt ngang bãi biển 27

Bảng 2.2 Bảng thống kê số lượng cơn bão từ năm 1979 đến 2020 29

Bảng 2.3 Thống kê về thời gian, tham số một số cơn bão có ảnh hưởng 30

Bảng 2.4 Bảng thống kê cao độ và tọa độ các trạm đo trong tháng 10/2016 32

Bảng 2.5 Bảng thống kê cao độ và tọa độ các trạm đo trong tháng 3/2017 32

Bảng 2.6 Bảng thống kê tỉ lệ độ dài/pixel tại các vị trí trên cọc tiêu, sai số độ dài 41

Bảng 2.7 Bảng thống kê tỉ lệ độ dài/pixel tại vị trí các cọc tiêu, sai số độ dài 41

Bảng 2.8 Bảng thống kê kết quả độ cao sóng và nước dâng do sóng 47

Bảng 2.9 Kết quả hiệu chỉnh độ cao sóng, chu kỳ, hướng sóng mô hình SWAN 52

Bảng 2.10 Kết quả kiểm định độ cao sóng, chu kỳ và hướng sóng mô hình SWAN 53

Bảng 2.11 Bảng thống kê tham số hiệu chỉnh mô hình XBEACH 55

Bảng 2.12 Bảng thống kê tham số hiệu chỉnh biển đổi hình thái bãi biển 56

Bảng 2.13 Kết quả kiểm định độ cao sóng, nước dâng do sóng và biển đổi 57

Bảng 3.1 Bảng thống kê các tham số sóng nước sâu, nước dâng ven bờ theo các giai đoạn đo đạc MCN địa hình 62

Bảng 3.2 Bảng thống kê các tham số sóng nước sâu, nước dâng ven bờ cơn bão ngày 12/9/2016 và 17/10/2016 64

Bảng 3.3 Bảng thống kê giá trị các yếu tố ảnh hưởng đến biến động bãi biển và phạm vi ảnh hưởng trong bão SARIKA tại MCN-02 65

Bảng 3.4 Bảng tổng hợp kết quả phân tích biến động bãi biển các giai đoạn 67

Bảng 3.5 Bảng thống kê các tham số sóng vùng nước sâu theo tần suất ứng với các trường hợp tính toán 69

Bảng 3.6 Vị trí, tọa độ, độ sâu nước các điểm tính toán tại biên 70

Bảng 3.7 Giá trị tham số sóng các điểm tính toán tại biên 72

Bảng 3.8 Bảng thống kê NDDS lớn nhất vị trí sát mép bờ các mặt cắt tính toán 77

Bảng 3.9 Bảng thống kê giá trị biến động về cao trình, kích thước, phạm vi xói lở bãi biển giữa KB1 & KB2 85

Bảng 3.10 Bảng thống kê giá trị biến động về cao trình, kích thước, phạm vi xói lở bãi biển giữa KB1 & KB3 88

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

- Surfacewater Modeling System - Hệ thống mô hình nước mặt

Spesical Program to List Amplitude of Surge from Huricanes Chương trình đặc biệt để tính toán nước dâng do bão

Shoreline Protection Manual Sổ tay bảo vệ đường bờ của Hoa Kỳ

- Simulating Waves Nearshore - Mô hình tính toán lan truyền, biếndạng sóng nước nông

- Tiêu chuẩn quốc gia

- Tây Nam

- Mực nước bị ảnh hưởng bởi cả thủy triều, gió và áp suất khí quyển

- Trường hợp

- Vận chuyển bùn cát

XBEACH - Mô hình mô phỏng các quá trình thủy động lực học, hình thái

động lực học và tác động lên các bờ biển cát

các thiết bị đo đạc mực nước

trung bình

Nước biển

dâng

tại trạm

- Nước dâng nói chung có thể xem như sự biến đổi mực nước có chu

kỳ dài dưới tác động của gió, khí áp lên một khu vực cụ thể.Nước dâng

do bão

- Nước dâng do bão là hiện tượng mực nước biển dâng cao hơnmức bình thường dưới tác động tổng hợp của nhiều yếu tố khítượng khi có bão

Nước dâng

do sóng

- Nước dâng do sóng là sự tăng lên của mực nước trung bình do sựtruyền của năng lượng sóng lên cột nước trong quá trình truyềnsóng và đặc biệt là quá trình sóng đổ

Thủy triều - Những dao động tuần hoàn của mực nước biển theo thời gian do

các lực có nguồn gốc thiên văn gây nên

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Bãi biển Cửa Đại, Hội An nằm ở trung tâm của dải bờ biển kéo dài từ chân núi SơnTrà thuộc thành phố Đà Nẵng, qua phường Điện Dương thuộc thị xã Điện Bàn đếnphường Cửa Đại thuộc thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam Bãi biển Cửa Đại, Hội An

là một bãi biển đẹp được nhiều chuyên trang du lịch nổi tiếng trong nước và quốc tếbầu chọn là một trong những bãi biển đẹp hàng đầu ở châu Á, với những cồn cát trắngchạy dài, nước màu lam ngọc và nắng vàng Đặc biệt ven bờ biển Cửa Đại được cácdoanh nghiệp xây dựng những khu nghỉ dưỡng lộng lẫy, tiện nghi hiện đại Chính vìvậy nơi đây trở thành điểm đến hấp dẫn của du khách trong và ngoài nước và đã tạo ranguồn thu sách ngân sách lớn cho địa phương

Bên cạnh những tiềm năng to lớn mà thiên nhiên ban tặng, hàng năm vào mùa gióĐông Bắc toàn bộ vùng ven bờ phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An phải hứng chịu nhiềuthiên tai như: bão, gió mùa, triều cường, nước dâng gây hệ quả về xói lở bờ biển, để lạihậu quả nghiêm trọng về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái

Tình trạng xói lở nghiêm trọng bãi biển phía Bắc Cửa Đại, Hội An bắt đầu xảy ra liêntục từ năm 2009 trở lại đây, tại nơi đang tập trung các khu nghỉ dưỡng cao cấp nhấtcủa thành phố du lịch này Đứng trước tình trạng xói lở nghiêm trọng đó chính quyềnđịa phương cũng như chủ các khu nghỉ dưỡng ven biển đã bỏ ra hàng trăm tỷ đồng đểxây dựng các công trình bảo vệ bờ biển nhưng qua thời gian sử dụng các công trìnhnày hầu như không phát huy được hiệu quả bảo vệ bờ và bãi biển Những khu vực đã

bố trí xây dựng công trình bảo vệ, sóng trong bão vẫn gây xói lở bờ và bãi biển, trànqua đỉnh công trình và phá hủy nghiêm trọng công trình và các hạ tầng kiến trúc phíatrong vùng bờ (hình 1) Đối với những khu vực bãi biển tự nhiên chưa có công trìnhbảo vệ như tại bãi biển Tân Mỹ, bãi biển từ khách sạn Agribank đến bãi biển An Bàngtình trạng xói lở khu vực bãi cao và chân các đụn cát ngày càng nghiêm trọng, đường

bờ của khu vực này ngày càng lấn sâu vào phía trong đất liền gây ảnh hưởng lớn đến

hạ tầng kỹ thuật và cuộc sống của người dân trong khu vực này

Tình trạng xói lở nghiêm trọng bãi biển Cửa Đại, Hội An đã và đang gây ảnh hưởngnghiêm trọng đến nguồn thu ngân sách của địa phương từ ngành du lịch trong nhữngnăm qua.

a) Bãi tắm KS Vin Pearl, Cửa b) Công trình KS Fusion c) Kè mái nghiêng bằng bê

d) Sóng bão phá hủy kè và e) Sóng bão vươn sâu vùng g) Sóng bão vươn sâu vùngtràn qua đỉnh kè tại khu vực bờ phá hủy chân đụn cát tại bờ phá hủy chân đụn cát tại

h) Bãi chính biển An Bàng h) Bãi chính biển An Bàng h) Bãi biển An Bàng giápvẫn ổn định trước ngày bị xói lở nghiêm trọng ngày bãi Hà My bị xói lở nghiêm

Hình 1 Tình trạng xói lở nghiêm trọng tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An do ảnh

hưởng sóng trong bão, gió mùa Đông Bắc gây ra

Để làm rõ nguyên nhân gây ra tình trạng xói, bồi bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An

đã có nhiều nghiên cứu về quá trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cát và biến độngvùng ven biển, cửa sông trong khuôn khổ các đề tài KH&CN, các dự án và nghiên cứuđộc lập của các nhóm nghiên cứu Nghiên cứu do Lê Đình Mầu chủ trì, thực hiện năm

2015, cho thấy “từ những năm 1965 trở lại đây vùng ven biển Cửa Đại, Hội An hiệntượng xói lở luôn chiếm ưu thế hơn hiện tượng bồi tụ và cường độ xói lở ngày càng giatăng, đường bờ ngày càng lấn sâu vào trong đất liền” [1] Nghiên cứu trong đề tàiKH&CN do Nguyễn Kim Đan và Nguyễn Trung Việt chủ trì, thực hiện trong các năm

2016-2017 đã đưa ra được các nguyên chính gây ra xói lở bờ phía Bắc biển Cửa Đại là

do “thiếu hụt bùn cát, do thay đổi hướng sóng, do tác động từ xây dựng công trìnhtrong khu vực” [2] Nghiên cứu do Nguyễn Ngọc Thế chủ trì, thực hiện năm 2016-

2017 cho thấy “các công trình được xây dựng không phát huy hiệu quả trong bão,trong bão hiện tượng xói lở nghiêm trọng thường xảy ra vùng bãi cao và chân đụn cátven bờ” [3] Nghiên cứu về cán cân vận chuyển bùn cát dọc bờ tại khu vực biển CửaĐại (Hội An) do Lê Đình Mầu thực hiện năm 2012, cho thấy “cơ chế VCBC ngang bờtrong bão chiếm ưu thế hơn VCBC dọc bờ” [4] Nghiên cứu do Huỳnh Công Hoài chủtrì, thực hiện năm 2018, cho thấy “xói lở nghiêm trọng bãi biển Cửa Đại, Hội An chủyếu xảy ra về thời kỳ mùa gió Đông Bắc” [5], ngoài ra còn một số các nghiên cứu khác

về đặc điểm biến động đường bờ, vùng cửa sông [6], [7], [8], [9], [10] Nhìn chung,kết quả các nghiên cứu đã mô tả được quy luật biến động bãi biển là xói lở nghiêmtrọng về thời kỳ mùa gió Đông Bắc và bồi tụ về mùa gió Tây Nam và đã làm rõ khuvực phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An tình trạng xói lở chiểm ưu thế hơn bồi tụ, khu vựcbãi biển phía Nam biển Cửa Đại, Hội An ổn định ít biến động, cơ chế VCBC ngang bờtrong bão chiếm ưu thế hơn VCBC dọc bờ, kết quả các nghiên cứu cũng đã đưa rađược các nguyên chính gây ra xói lở bờ biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An là dothiếu hụt bùn cát, do thay đổi hướng sóng, do tác động từ xây dựng công trình trongkhu vực Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của cácyếu tố động lực vùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiếtcực đoan có bão, gió mùa Đông Bắc gây sóng lớn, đặc biệt yếu tố NDDS trong bãođến biến động các bãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào phíatrong đất liền Mặt khác một số giải pháp công trình bảo vệ bờ đề xuất áp dụng chokhu vực biển Cửa Đại, Hội An còn chưa có căn cứ khoa học đầy đủ và thuyết phục

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, việc lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu ảnh

hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An” sẽ đóng góp một phần vào giải quyết các yêu cầu thực tiễn trong

công tác phòng chống thiên tai, xây dựng công trình bảo vệ bờ và bãi biển cho Cửa

Đại, Hội An cũng như trong quản lý, quy hoạch nhằm ổn định bờ bãi biển để phục vụphát triển kinh tế - xã hội trong tương lai

2 Mục tiêu nghiên cứu

(1) Tính toán được nước dâng do sóng từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường bằng côngnghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu và trên mô hình toán để làm rõ một số quy luậtbiến động bãi biển và ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển khu vựcnghiên cứu

(2) Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ hiệu quả nhằm ổn định vùng bờ biển,phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững trong khu vực nghiên cứu

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nước dâng do sóng, biến động bãi biển do tác động của nước dâng do sóng

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An dài 7,6 km từ giáp cửa sông Cửa Đại lên đếnhết bãi tắm An Bàng

Hình 2 Phạm vi khu vực nghiên cứu [3]

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

4.1 Cách tiếp cận

Trong nghiên cứu khoa học về biển nói chung và nghiên cứu động lực học sóng vùngven bờ nói riêng, các số liệu đo đạc luôn giữ một vai trò quan trọng trong việc kiểmnghiệm và phát triển các phương pháp tính toán cũng như mô hình số trị Chính vì vậy,

trong nghiên cứu của luận án tác giả đã lựa chọn cách tiếp cận từ quan trắc, thu thập sốliệu thực tế trong bão tại khu vực nghiên cứu và ứng dụng các mô hình số trị để phục

vụ vấn đề nghiên cứu của luận án đặt ra Bên cạnh đó, trong luận án tác giả cũng sửdụng cách tiếp cận kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên cứu đã có từ trước để cóđịnh hướng giải quyết vấn đề cần nghiên cứu chặt chẽ và khoa học hơn

4.2 Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu chủ yếu sau: phương pháp nghiên cứutổng quan; Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm quan trắc hiện trường (quan trắc biếnđộng MCN bãi biển, quan trắc mực nước, quan trắc dao động mực nước bằng côngnghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu….); Phương pháp sử dụng mô hình số trị;Phương pháp nghiên cứu ứng dụng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

5.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của luận án sẽ có những ý nghĩa khoa học như sau:

Luận án đã nghiên cứu thiết lập thành công kỹ thuật quan trắc về dao động mực nướcbiển trong điều kiện sóng lớn bằng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu vàphương pháp phân tích NDDS từ số liệu quan trắc Thành công của nghiên cứu trongluận án cho phép lập quy trình ứng dụng công nghệ camera kết hợp hệ thống cọc tiêu

để nghiên cứu xác định NDDS vùng ven bờ và làm cơ sở tin cậy để hiệu chỉnh, kiểmđịnh các mô hình toán mô phỏng NDDS vùng ven bờ tại Việt Nam

Kết quả nghiên cứu của luận án cũng đã làm rõ một số quy luật biến động bãi biển khuvực nghiên cứu Đây là cơ sở khoa học quan trọng cho việc đề xuất các giải pháp côngtrình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

bãi biển của khu vực nghiên cứu

- Kết quả nghiên cứu của luận án có thể áp dụng vào việc duy tu, nâng cấp các công trình bảo vệ trực tiếp bờ nhằm phát huy hiệu quả bảo vệ bờ của nó trong bão

- Thành công trong nghiên cứu của luận án sẽ cung cấp cơ sở khoa học đề xuất giảipháp công trình hợp lý nhằm phòng chống xói lở bờ bãi biển khu vực Cửa Đại, Hội An.Điều này có ý nghĩa quan trọng góp phần ổn định, tôn tạo bãi biển để phục vụ phát triểnkinh tế du lịch biển một cách bền vững cho khu vực Cửa Đại, Hội An.

6 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận, nội dung luận án gồm 4 chương sau:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về nước dâng do sóng và công trình bảo vệ bờ biển Chương 2: Cơ sở khoa học xác định nước dâng do sóng và biến động bãi biển

Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển Cửa

Đại, Hội An

Chương 4: Đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC DÂNG DO SÓNG

VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN

1.1 Khái quát chung về nước dâng do sóng và ảnh hưởng của nước dâng do sóng

1.1.1 Các thuật ngữ liên quan đến nước dâng do sóng

Nước dâng nói chung có thể xem như sự biến đổi mực nước có chu kỳ dài dưới tácđộng của gió, khí áp lên một khu vực cụ thể Nước dâng được hình thành bởi các thànhphần như gió, áp suất khí quyển và sóng trong bão

Nước dâng do bão là hiện tượng mực nước biển dâng cao hơn mức bình thường dướitác động tổng hợp của nhiều yếu tố khí tượng khi có bão NDDB thường xảy ra trênmột đoạn bờ biển khoảng 100 dặm hoặc hơn Mặc dù tần suất xuất hiện không nhiềunhưng nó lại rất nguy hiểm do mực nước thường dâng cao và bất ngờ, gây hậu quảnghiêm trọng cho khu vực ven biển

Nước dâng do sóng là sự tăng lên của mực nước trung bình do sự truyền của nănglượng sóng lên cột nước trong quá trình truyền sóng và đặc biệt là quá trình sóng đổ.Các nghiên cứu về lý thuyết cũng như mô hình số trị cho thấy, nước dâng do sóng có

độ lớn đáng kể tại vùng nước nông ven bờ do độ sâu giảm Theo các đánh giá khácnhau, khoảng thời gian tối thiểu để hình thành nước dâng do sóng là 1 giờ Trong cáccơn bão, thời gian kéo dài nước dâng do sóng trùng với thời gian của sóng bão và tồntại trong nhiều giờ Các nghiên cứu trên thế giới đã chứng minh sự đóng góp đáng kểcủa nó vào mực nước cực trị trong bão tại các điểm ven bờ [11] Trong những đợt giómùa mạnh, nước dâng do sóng có thể kéo dài đến hàng ngày [12]

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả các thuật ngữ về nước dâng do bão, nước dâng do sóng

Đối với bãi biển tự nhiên, những biến đổi của mực nước và đặc trưng sóng có thể dẫn đếnnhững biến đổi của mặt cắt ngang cũng như hình dạng bãi biển Hệ quả quan trọng nhất làhiện tượng xói lở bờ Trong trường hợp sóng bão, sự biến đổi của mặt cắt ngang bão biển

là đáng kế và đòi hỏi một khoảng thời gian dài mới có thể phục hồi được [13]

1.1.2 Phạm vi ảnh hưởng và tác động của nước dâng do sóng tới bãi biển

Phạm vi ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới bãi biển thường trong khu vực nước

nông ven bờ, khu vực chịu tác động mạnh nhất thuộc vùng sóng tràn (Swash zone),

đây là một khu vực có biến động mạnh và có chế độ thủy động lực rất phức tạp

Hình 1.2 Hình thái bãi biển [14]

Trên hình 1.2 chỉ ra các khái niệm cơ bản, thành phần cấu tạo của địa hình bờ biển Bờphía trong là vùng phía trong của bãi biển hoặc bờ biển có ranh giới từ vị trí mực nướccao trung bình đến rãnh xói của đụn cát; Bờ phía ngoài là vùng có ranh giới từ vị trímực nước trung bình cao nhất đến vị trí mực nước trung bình thấp nhất, vùng này baogồm đới sóng vỡ và vùng sóng tràn; Đới sóng vỡ là vùng có ranh giới từ mực nướctrung bình thấp nhất đến vị trị trí sóng vỡ hoàn toàn; Vùng sóng tràn là khu vực sóngtràn lên bãi sau khi vỡ hoàn toàn; Vùng sóng vỡ của bờ là vùng phía trong của đớisóng vỡ ngoài, có giới hạn là vị trí mực nước thấp nhất; Đới sóng vỡ ngoài là vùng córanh giới từ khi sóng đổ lần đầu đến vị trí ngoài của đới sóng vỡ ngoài Vùng sóng đổ

là khu vực từ giới hạn ngoài của đới sóng đổ và điểm sóng bổ nhào

Trong các nghiên cứu của Butt & Russell (1999), Masselink & Puleo (2006), Bakhtyar

et al (2009) đã chứng minh rằng vùng sóng tràn là khu vực biến động nhất trong khuvực gần bờ và nó được đặc trưng bởi dòng chảy mạnh và không ổn định, mức biếnđộng cao, vận chuyển bùn cát diễn ra mạnh mẽ gây thay đổi hình thái bãi biển trongmột khoảng thời gian nhỏ [15], [16], [17]

Nghiên cứu của Short (1999) đã mô tả hai đặc điểm bổ sung làm cho hình thái độnglực vùng sóng tràn độc đáo so với phần còn lại của bãi biển Thứ nhất là độ sâu nướctrong sóng tràn có thể rất nhỏ, đặc biệt trong pha nước đi xuống, dẫn đến một tìnhhuống dòng chảy phức tạp Thứ hai, một phần của đáy trong vùng sóng tràn là khôngbão hòa gây nên sự xâm nhập của nước ở phía dưới đáy, đây là một khía cạnh quantrọng liên quan đến vận chuyển bùn cát [18]

Đối với bãi biển cát, hình dạng của bãi biển thay đổi liên tục dưới tác động của sóng gió

và dòng chảy và đặc biệt là thay đổi đáng kể trong thời gian xảy ra bão Một cơn bão cóthể làm xói lở mạnh chân và sườn ngoài của cồn cát và đưa phần lớn lượng cát bị xói lở

ở chân và sườn ngoài ra khu vực gần bờ tạo thành các bar, làm phẳng bãi biển và khiến

nó rộng hơn Mất cát từ một đụn cát dưới sự tác động của sóng, chủ yếu do quá trình tạorãnh, sạt lở và sụt lún

Hình 1.3 Cơ chế phá hủy đụn cát ven bờ [19]

Sự tác động của NDDS vào các đụn cát có thể làm một phần của mặt ngoài đụn cát bị sụp

đổ hoặc cũng có thể tạo ra một vết nứt sâu ở chân đụn cát dẫn đến sự sụp đổ của cả mảngđất cát phía trên đụn cát, bắt đầu bởi sự nứt do kéo ở bề mặt trên cùng của cồn cát,

sau đó là sự cố trượt dọc theo mặt phẳng hư hỏng bên trong hoặc bị lật do trọng lượngcủa phần nhô ra Lớp trầm tích bị sụt này sẽ trượt xuống dưới, nơi nó có thể bị xói mònthêm lần nữa bởi các quá trình do sóng gây ra Sau đó, trầm tích được vận chuyển rabiển, nơi nó sẽ lắng xuống ở vùng nước sâu hơn phía ngoài tạo thành các bar chắn phíangoài.

Ngoài tác động gây xói lở bãi biển, hiệu ứng NDDS tại các bãi biển có độ dốc khácnhau có thể gây ra hiện tượng dòng Rip, là nguyên nhân của các vụ đuối nước củangười dân cũng như du khách tắm biển, nghỉ dưỡng

a) Nước dâng vươn phía trên

các đụn cát bãi và phá hủy chân đụn cátb) Tác động bào mòn mặt c) Nước rút mang bùn cátkhỏi vị trí ban đầuHình 1.4 Hình ảnh minh họa tác động NDDS đến xói lở chân đụn cát tại bãi Tân Mỹ,

Cửa Đại trong đợt bão tháng 10/2016

1.2 Tổng quan các nghiên cứu về nước dâng do sóng trên thế giới

Trên thế giới, nước dâng do sóng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu từ nhữngnăm 1960 sau lý thuyết ban đầu được nghiên cứu của Longuet-Higgins (1962) vàLonguet-Higgins và Stewart (1963, 1964) [20], [21], [22] Các nghiên cứu này lần đầuđưa ra khái niệm về ứng xuất bức xạ và mối quan hệ với NDDS tại các điểm ven bờ

Hình 1.5 Ứng suất bức xạ sóng [23]

Ứng suất bức xạ được đưa ra như sau:

Nếu không xét đến tác động của ứng suất gió thì sự biến đổi của mực nước trong mộtchu kỳ sóng được đưa ra như sau:

Theo Longuet-Higgins (1964), vị trí sóng đổ là điểm bắt đầu có sự biến đổi của mực

nước trung bình do tác động của sóng và được xác định như sau [22]:

và phương thẳng đứng theo thời gian

11

và với giả thiết là không có biến động mực nước trung bình gây ra bởi sóng tại vùng

nước sâu (C = 0) và khi đó nước dâng do sóng có giá trị âm (wave setdown) và được

đưa ra như sau:

Nghiên cứu của Holman R A (1985), King B A (1990), đã sử dụng các dữ liệu đo đạc

và thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, khẳng định về cấu trúc của trường mực nước,

ở vùng sóng không đổ nhào quan sát thấy sự hạ thấp mực nước, còn ở vùng sóng vỗ bờ

sự dâng lên Hơn nữa giữa lý thuyết và thực nghiệm trùng hợp với nhau về định lượng[24], [25]

Lý thuyết Longuet-Higgins − Stewart tỏ ra phù hợp để giải thích sự hình thành củahiện tượng rút và dâng nước do sóng, cũng như giải thích cơ chế hình thành các mạchđộng vỗ bờ ở đới ven bờ [21]

Bowen và nnk (1968), đã tiến hành một thí nghiệm để kiểm tra lý thuyết này, đã môphỏng quá trình sóng tràn vào bờ và bị phá hủy ở đới sóng vỗ bờ, kết quả của thí nghiệmđược thể hiện trên hình 1.6 Kết quả thí nghiệm cho thấy sự phù hợp rất tốt giữa tính toán

12

vùng sóng vỗ bờ đã quan sát thấy sự hạ thấp mực nước (nước rút do sóng), còn trongvùng sóng vỗ bờ đã quan sát thấy hiện tượng nước dâng [26].

Hình 1.6 Trắc diện mực nước sóng (a) và độ cao sóng (b) theo dữ liệu thực nghiệm

trong phòng thí nghiệm của [26]

Tiếp theo đã có nhiều nghiên cứu về NDDS theo hướng thực nghiệm hiện trường tại cácbãi biển phẳng với độ dốc nhỏ đến những bãi biển phức tạp như cửa sông, vũng, vịnh trênthế giới Kết quả của các nghiên cứu đã đưa ra được một số công thức gần đúng về

tính toán NDDS, điển hình như nghiên cứu của

(2001) Các công thức thực nghiệm đã được ứng dụng rộng rãi và đảm bảo độ tin cậy[27], [28]

Từ số liệu nghiên cứu thực nghiệm tại bãi biển Woolacombe, Anh trong điều kiệnchiều cao sóng lớn hơn 2m trong nhiều ngày, King và cộng sự (1990) đã thiết lập côngthức xác định chiều cao nước dâng từ độ cao sóng vỡ quân phương như sau:

trong đó:  là NDDS tại điểm sát bờ, H

Stockdon và cộng sự (2006) đã thực hiện nghiên cứu tại 10 khu vực bãi biển khác nhau

và thiết lập được công thức xác định NDDS đối với bãi biển tự nhiên (1.13) và đối vớibãi biển có công trình phá sóng (1.14)

η̅ = 0,385β f √H 0 L 0

η̅ = 0,043β f √H 0 L 0

Trong các nghiên cứu về ảnh hưởng của NDDS tới sự biến thiên mực nước ở đới ven

bờ của các tác giả Tanaka và Shuto (1992), Hanslow và Nielsen (1992), Hanslow vànnk (1996), Tanaka và nnk (2009) đã cho thấy nước dâng do sóng có thể có ảnh hưởngđáng kể tới sự biến thiên mực nước ở đới ven bờ và góp phần quan trọng vào sự hìnhthành ngập lụt vùng ven biển [27]

Một phương pháp khác để nghiên cứu về nước dâng do sóng là sử dụng kết hợp nhiều

mô hình Nghiên cứu của Funakoshi và nnk (2008) đã sử dụng kết hợp 2 mô hình mô

phỏng nước dâng do bão ADCIRC (ADvanced CIRCulation model) và mô hình sóng

SWAN để nghiên cứu hiện tượng nước dâng do sóng, kết quả của nghiên cứu này chỉ

ra rằng NDDS có thể đóng góp từ 10–15% vào mực nước cực trị trong bão [29] Kếtquả sử dụng kết hợp mô hình nước dâng do bão và mô hình sóng trong nghiên cứu củaChen et al (2008) về cơn bão Katrina năm 2005 tại Hoa Kỳ đã đánh giá được nướcdâng do các hiệu ứng sóng ven bờ chiếm tới 80% mực nước cực trị trong khi các ảnhhưởng khác như thủy triều, sóng bề mặt và nước dâng do gió chỉ đóng góp 20% [30].Điều này chỉ ra rằng, trong các điều kiện với địa hình khác nhau, các đóng góp củanước dâng do sóng vào mực nước cực trị trong bão cũng khác nhau

Hiện nay khi khoa học và công nghệ đã phát triển một số nhà khoa học đã sử dụng cácthiết bị công nghệ hiện đại như ứng dụng các thiết bị Lidar, camera để nghiên cứu về

NDDS, điển hình như nghiên cứu của nhóm Raimundo Ibaceta và Rafael Almar đã ápdụng thiết bị Lidar để quan trắc, đánh giá, mô tả sự biến đổi, tiêu tán và phản xạ sóng ởvùng ven bờ cũng như các diễn biến biển tại khu vực bãi biển Grand PoPo, Benin [31].

1.3 Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam về nước dâng do bão, nước dâng do sóng và công trình bảo vệ bờ biển

1.3.1 Các nghiên cứu về nước dâng, nước dâng do sóng

Tại Việt Nam nghiên cứu về nước biển dâng trong bão đã được thực hiện từ năm 1970,tiêu biểu là các nghiên cứu của Lê Phước Trình (1970), Trần Kỳ (1970), Nguyễn Văn

Cư (1979), Đỗ Ngọc Quỳnh (1982), Lê Trọng Đào (1999), Nguyễn Vũ Thắng (1999),Bùi Xuân Thông (2000) [32], [33], [34], [35], [36], [37] Các nghiên cứu này nằmtrong khuôn khổ các luận án tiến sĩ và một số đề tài nghiên cứu, do vậy các kết quả củachúng đã đề cập tới nhiều khía cạnh khác nhau của hiện tượng này [38] Từ nhữngnăm 1980, Viện Cơ học chủ trì nghiên cứu nhiều đề tài cấp nhà nước về nước biểndâng do bão dọc ven biển Việt Nam [33], [39], [40], [41]

Trong khuôn khổ của đề tài “Hợp tác Việt - Trung về nghiên cứu dự báo sóng biển vànước dâng do bão bằng phương pháp số”, bằng phương pháp khảo sát, điều tra số liệu

về nước dâng tổng cộng trong bão cho các điểm ven bờ Việt Nam đã phân tích, xácđịnh được sự khác biệt đáng kể về độ cao nước dâng tại một số điểm ven bờ so với độcao nước dâng được tách ra từ trạm Hòn Dấu Đánh giá sự khác biệt này là do nướcdâng do sóng gây ra [42]

Ứng dụng các thiết bị hiện đại phục vụ nghiên cứu tại hiện trường để phân tích daođộng mực nước vùng ven bờ cũng đã được áp dụng vào Việt Nam trong những năm

gần đây, điển hình như đề tài KH&CN nghị định thư cấp nhà nước “Nghiên cứu chế

độ thủy động lực học và vận chuyển bùn cát vùng cửa sông và bờ biển Vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” do Nguyễn Trung Việt chủ trì (2013), đã ứng dụng thiết bị

Vectrino II kết hợp hệ thống cọc quan trắc để đo dao động của mực nước biển tại bãi

biển Nha Trang trong tháng 5/2013 và tháng 12/2013 [43]

Trong nghiên cứu luận án tiến sĩ của Lê Thanh Bình "Nghiên cứu diễn biến đường bờ

biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang" đã ứng dụng

công nghệ video - camera để xác định các đặc trưng sóng dựa trên số liệu ảnh chuỗithời gian trích xuất tại một mặt cắt định trước, chu kỳ sóng nội suy được dựa trên sựbiến thiên của cường độ sáng trên một đường thẳng trích từ ảnh chuỗi thời gian, vậntốc đầu sóng được suy ra từ độ dốc của các đường quỹ tích đầu sóng và chiều cao sóngđược phân tích dựa trên cường độ sáng thay đổi trước và sau khi sóng đổ [44].

Sử dụng các mô hình toán để nghiên cứu về NDDS tại các dải ven biển từ Bắc vàoNam cũng được các nghiên cứu áp dụng, các kết quả nghiên cứu đã cho thấy bức tranhtổng thể về hiện tượng NDDS và ảnh hưởng của nó đến các khu vực nghiên cứu

Trong nghiên cứu luận án tiến sĩ của Nguyễn Xuân Hiển (2013), đã sử dụng bộ môhình số trị và công thức thực nghiệm để nghiên cứu, tính toán nước dâng tổng cộngtrong bão có xét đến ảnh hưởng của NDDS tại khu vực ven biển thành phố Hải Phòng,kết quả nghiên cứu cho thấy NDDS có thể chiếm từ 20% đến 30% mực nước dângtổng cộng trong bão [45]

Trong nghiên cứu của Đỗ Đình Chiến (2014), đã sử dụng mô hình SuWAT để phântích tương tác giữa sóng biển và nước dâng do bão dựa trên kết quả tính toán sóng vànước dâng trong bão Xangsena tháng 9/2006 đổ bộ vào Đà Nẵng Kết quả của nghiêncứu cho thấy khi xét đến ảnh hưởng của sóng trong một số trường hợp, NDDS có thểchiếm 35% nước dâng tổng cộng trong bão [46]

Nghiên cứu của Nguyễn Bá Thủy (2017), đã sử dụng số liệu quan trắc và kết quả môphỏng của mô hình số trị tích hợp SuWAT sử dụng trường gió và khí áp từ mô hìnhWRF và mô hình bão giải tích để phân tích làm rõ cơ chế gây nước dâng sau khi bão

đổ bộ tại ven biển Bắc Bộ [47]

Nghiên cứu của Vũ Hải Đăng và nnk (2017), đã sử dụng mô hình số trị tích hợp thủy

triều, sóng biển và nước dâng do bão (SuWAT - Surge, Wave and Tide) để nghiên cứu

đánh giá định lượng các thành phần nước dâng gây ra bởi gió, áp suất khí quyển và sóngtrong bão được áp dụng cho cơn bão Xangsane đổ bộ vào Đà Nẵng tháng 9/2006 Kết quảnghiên cứu cho thấy, ảnh hưởng của thủy triều là không đáng kể do biên độ triều nhỏ,nước dâng do ứng suất gió và sóng chủ yếu đạt giá trị lớn ở vùng ven bờ phía bên

phải bão đổ bộ, trong khi đó nước dâng do khí áp có độ lớn tập trung quanh đường đicủa bão và giảm dần khi vào vùng ven bờ [48].

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Thế và nnk (2019), đã kết hợp hai mô hình SWAN vàSWASH để nghiên cứu đánh giá độ lớn NDDS trong bão dọc theo các điểm tại ven biểnCửa Đại, Hội An [49]

Tóm lại: Các nghiên cứu về NDDS trong bão trên thế giới cũng như ở trong nước, về

cơ bản đã giải quyết được một số các vấn đề khoa học, phát triển nhiều mô hình tínhtoán áp dụng trong thực tiễn, giúp hiểu rõ về đặc điểm và biến động của mực nướctrong bão ở dải ven biển Tuy nhiên, trong nghiên cứu về NDDS trong bão theo hướngthực nghiệm tại hiện trường tại Việt Nam còn hạn chế, kết quả nghiên cứu về NDDSbằng mô hình số trị đều được kiểm định bằng kết quả phân tách thành phần NDDS từcông tác điều tra vết nước để lại trong vùng bờ sau các đợt bão nên phần nào cũnggiảm độ tin cậy khi sử dụng trong thực tiễn

1.3.2 Các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển đã áp dụng tại Việt Nam

Kinh nghiệm phòng chống xói lở bờ biển của các nước trên thế giới và nước ta đã chỉ

ra rằng vấn đề phòng chống xói lở bờ biển là rất khó khăn, phức tạp đòi hỏi phải đượctiến hành đồng bộ và toàn diện các giải pháp công trình và phi công trình phù hợp vớitừng đoạn bờ cụ thể Ở nước ta để giảm thiểu các tác động của sóng và các yếu tố độnglực biển tới bờ và bãi biển, giải pháp công trình được lựa chọn và áp dụng rộng rãi tạinhiều địa phương, các giải pháp công trình chủ yếu, gồm:

- Công trình bảo vệ trực tiếp bờ: thường áp dụng dạng tường chắn sóng, kè chắn sóng với

mục đích làm giảm áp lực sóng hoặc phản xạ một phần năng lượng sóng lên khu bờ

Tuy nhiên, tường hoặc kè chắn sóng chỉ bảo vệ bờ và phần đất phía sau công trình cònphần bờ và bãi biển kế cận thì vẫn tiếp tục bị xói lở, nhiều khi đe doạ sự ổn định ngaybản thân công trình

- Công trình đê chắn sóng xa bờ: được xây dựng trong hoặc ngoài khu sóng vỡ Đê chắn

sóng có vai trò quan trọng trong việc giảm độ lớn của sóng khi lan truyền vào khu vựcđược bảo vệ, kích thích bồi lắng và bờ biển được mở rộng ra phía ngoài khơi Thông sốquan trọng đặc trưng đê phá sóng là chiều dài của đê chắn sóng (L ) và khoảng cách của

đê phá sóng đến bờ biển (X) Giải pháp công trình này đã được áp dụng xây dựng ở bờbiển Tây, khu vực Cà Mau, Bạc Liêu và đang thử nghiệm một đoạn dài 230m tại biểnCửa Đại, Hội An.

- Công trình kè mỏ hàn: được áp dụng xây dựng vuông góc hoặc xiên góc với đường bờ

biển Kè mỏ hàn có tác dụng hạn chế sự mất mát bồi tích do dòng dọc bờ, giảm thiểu cường

độ xói lở bờ, sự di chuyển bồi tích dọc bờ và thay đổi hướng của dòng chảy Công trình này

có thể gây ra hiệu ứng bồi/xói cục bộ nếu khoảng cách giữa chúng không hợp

lý Giải pháp công trình này đã ứng dụng xây dựng tại Cát Hải (1994-2003); Ở NamThịnh, Tiền Hải, Thái Bình; ở Nghĩa Phúc, Nghĩa Hưng, Nam Định (2003); Ở Lạch Vạn,Diễn Châu Nghệ An (2002) ; ở Hội Thống, Nghi Xuân, Hà Tĩnh (1999); Ở Cẩm Nhượng,Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh (2007-2008); Ở Quảng Phúc, Quảng Trạch, Quảng Bình; ở Bầu Tró,Quảng Bình; Ở Eo Bầu, Thuận An, Thừa Thiên- Huế; tại Phú Thuận, Thừa Thiên-Huế(2007); Ở Tam Hải, Quảng Nam; Ở Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh (1995)

- Nuôi bãi nhân tạo: nuôi bãi có thể được coi như là một cách rất tự nhiên chống xói

mòn bờ biển vì nó thay thế bùn cát bị thiếu hụt qua một giới hạn nào đó với một khốilượng cát phù hợp Tuy nhiên, nguyên nhân của sự xói mòn vẫn chưa bị loại bỏ, xói mòn

sẽ tiếp tục trong khu vực nuôi dưỡng Điều này có nghĩa rằng nuôi bãi như là mộtphương pháp độc lập thông thường đòi hỏi một nỗ lực duy trì lâu dài

Các giải pháp công trình được ứng dụng xây dựng dọc theo ven biển Việt Nam nóichung bước đầu đã mang lại một số hiệu quả nhất định Tuy nhiên, trong quá trình vậnhành, tại một số nơi các công trình đã bộc lộ nhiều nhược điểm, không phát huy tácdụng chỉnh trị và bảo vệ bờ biển như mong muốn mà đôi chỗ còn tác động bất lợi vớimôi trường xung quanh, nhiều công trình khi hoạt động đã bị hư hỏng, đổ vỡ Nguyênnhân dẫn đến hư hỏng, không phát huy hiệu quả của công trình có thể kể đến: côngtrình xây dựng không đúng với bản chất chế độ động lực nơi xây dựng (hệ thống mỏhàn biển tại Thừa Thiên Huế và Cát Hải), công trình thiết kế sai mục đích, thi côngcông trình không đúng thiết kế, sử dụng vật liệu không đảm bảo chất lượng …

Do độ phức tạp và tính địa phương tại từng khu vực khác nhau nên với mỗi khu vực cần

có các nghiên cứu chuyên sâu về chế độ thủy thạch động lực ven bờ và cơ chế bồi, xói…

để đưa ra các giải pháp công trình sao cho khi xây dựng công trình sẽ phát huy hết hiệu

quả, đúng mục đích thiết kế Vấn đề hiện nay đang rất cần một cách tiếp cận khoa học,

tổng thể với những phương pháp nghiên cứu hiện đại để áp dụng cho việc ổn định, tôn tạo

bãi biển đang xói lở nghiêm trọng tại khu vực miền Trung cũng như ở Việt Nam

Kè biển huyện đảo Phú Quý, Kè mềm bãi biển Đồi Dương, Công trình gia cố mái đê

Hình 1.7 Một số hình ảnh tiêu biểu về công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam [3]

Ngoài các giải pháp công trình chủ yếu được áp dụng như trình bày ở trên, giải pháp

phi công trình cũng được nhiều địa phương trong nước áp dụng, như: giải pháp trồng

rừng ngập mặn để chống sóng, giữ cát ở phía ngoài bãi biển, giải pháp tuyên truyền,

giáo dục, nâng cao nhận thức cho người dân về các tai biến thiên nhiên và các nguyên

nhân cơ bản, trong đó có tác nhân con người gây xói lở bờ biển để họ có ý thức thực

hiện nghiêm chỉnh các luật quy định về bảo vệ môi trường, bảo vệ và phát triển rừng,

luật tài nguyên nước Bên cạnh đó, vấn đề sống chung với bão, lũ, xói lở ở hầu hết các

tỉnh ven biển là vấn đề cũng được quán triệt, trên cơ sở khoa học đúng đắn và có biện

pháp giảm thiểu thích hợp

1.4 Các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại, Hội An

Từ trước đến nay, vấn đề nghiên cứu các quá trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn

cát và biến động vùng cửa sông ven biển Cửa Đại, Hội An đã được tiến hành nghiên

cứu trong khuôn khổ từ các đề tài KHCN đến các dự án và các nghiên cứu độc lập của

các nhóm nghiên cứu

Nghiên cứu đặc điểm biến đổi đường bờ tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An từ năm 1965đến 2003 của Lê Đình Mầu (2003), đã phân tích phạm vi, mức độ và đặc điểm xóilở/bồi tụ tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An theo các thời kỳ khác nhau; Kết quả nghiêncứu cho thấy từ năm 1965 đến 2003 đường bờ biển Cửa Đại đã di chuyển về phía Đông

- Nam với khoảng cách xấp xỉ 900 m, tốc độ khoảng 23 m/năm; Thời kỳ mùa mưa dải

bờ phía Bắc và bờ phía Nam của biển Cửa Đại có tốc độ xói lở/bồi tụ lớn gấp 1,5  2lần so với thời kỳ mùa khô Mũi Cửa Đại được bồi tụ mạnh trong thời kỳ mùa mưanhưng bị xói lở trong thời kỳ mùa khô Nhìn chung, trong những năm gần đây bờ bắc bịxói lở nhẹ, bờ nam được bồi tụ, bờ sông bị xói lở, nguyên nhân gây ra sự biến đổi bấtthường của đường bờ tại khu vực Cửa Đại phần lớn là do sự tác động của sóng bão [8].Nghiên cứu tính toán cán cân vận chuyển bùn cát dọc bờ tại khu vực biển Cửa Đại, Hội

An của Lê Đình Mầu và nnk, đã nghiên cứu sử dụng mô hình số trị WAM (WamdiGroup, 1988) để tính toán các đặc trưng sóng ngoài khơi, mô hình số trị Swan (Booij etal., 1999) để tính toán các đặc trưng sóng vùng ven bờ, mô hình số trị Genesis để tínhcán cân vận chuyển bùn cát dọc bờ do sóng đổ nhào gây ra trong thời gian từ 01/9/1998đến 31/8/1999 với bước tính theo thời gian ∆T = 6 giờ [4]

Nghiên cứu chế độ sóng bờ biển Cửa Đại, Hội An và ảnh hưởng của nó đến xói lở củaHuỳnh Công Hoài và nnk, kết quả phân tích dựa trên kết quả mô phỏng sóng bằng môhình TOMAWAC cho toàn bộ Biển Đông và cho khu vực bờ biển Cửa Đại trong thờigian 8 năm (2009 - 2016) Kết quả mô phỏng được hiệu chỉnh và kiểm nghiệm với sốliệu sóng dự báo của NOAA và phân tích sóng cho thấy, khu vực biển Cửa Đại sóng có

2 mùa rõ rệt, mùa gió Đông Bắc sóng chủ đạo có hướng ĐĐB và ĐB, đây cũng là mùa

có chiều cao sóng lớn, chiều cao sóng cực đại lên đến 4,7 m và gây xói lở nghiêm trọngcho đường bờ phía Bắc Cửa Đại [5]

Nghiên cứu của Vũ Minh Cát (2013), đã mô phỏng diễn biến địa hình đáy vùng cửasông và đáy biển trước cửa sông Cửa Đại bằng mô hình MIKE21-FM Couple và môphỏng địa hình đáy theo các kịch bản khác nhau, kết quả mô phỏng cho phép đánh giáđịnh lượng sự thay đổi địa hình đáy sau những trận lũ điển hình [6]

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Thế và nnk (2017), đã nghiên cứu đánh giá hiệu quả cácgiải pháp kè mềm bảo vệ bờ biển khu vực biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An; Nghiên

cứu biến đổi hình thái bãi biển khu vực biển Cửa Đại, Hội An và nghiên cứu nước dâng

do sóng trong bão tại khu vực ven biển Cửa Đại, Hội An bằng mô hình SWASH [7],[50], [51]

Phương pháp sử dụng trong các nghiên cứu này gồm: thu thập, phân tích kết quả điềutra, khảo sát; mô hình hóa các quá trình thủy động lực, VCBC và diễn biến hình thái.Nhìn chung, kết quả các nghiên cứu đã làm rõ các quá trình thủy thạch động lực, vậnchuyển bùn cát và tình trạng xói lở/bồi tụ bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An Tuynhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của các yếu tố động lựcvùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiết cực đoan có bão,gió mùa Đông Bắc gây sóng lớn, đặc biệt yếu tố NDDS ảnh hưởng tới biến động cácbãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào phía trong đất liền Mặtkhác một số giải pháp công trình bảo vệ bờ đề xuất áp dụng cho khu vực biển Cửa Đại,Hội An còn chưa có căn cứ khoa học đầy đủ và thuyết phục

Trong khuôn khổ đề tài "Nghiên cứu về quá trình xói lở/bồi lắng của bờ biển Hội An và đề

xuất các giải pháp để bảo vệ bờ biển một cách bền vững” [2] đã tiến hành khảo sát địa

hình, trầm tích đáy và đo đạc các yếu tố thủy, hải văn một cách đồng bộ và đã sử dụng môhình toán (ROM, TELEMAX, MIKE, …) để tìm hiểu cơ chế gây ra quá trình xói lở/bồi tụ

ở bãi biển Hội An và tìm ra những nguyên nhân chính gây ra xói lở; tìm ra các giải pháptổng hợp để bảo vệ bờ biển Hội An một cách bền vững Tuy nhiên, kết quả dự án mới đưa

ra các nguyên nhân chính gây ra quá trình xói lở/bồi tụ bãi biển Cửa Đại, Hội An, chưa đisâu nghiên cứu diễn biến xói/bồi khu vực bãi cao, các đụn cát ven bờ biển trong bão Chính

vì vậy, luận án sẽ đi sâu nghiên cứu diễn biến xói/bồi khu vực bãi cao, các đụn cát ven bờbiển trong bão do ảnh hưởng của yếu tố thủy động vực vùng ven bờ, đặc biệt là ảnh hưởngcủa yếu tố NDDS Trong nghiên cứu, luận án sử dụng bộ số liệu được đo đạc đồng bộ vàtin cậy của dự án để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình toán nghiên cứu ảnh hưởng của NDDStới biến động bãi biển Kết quả của nghiên cứu sẽ làm sáng tỏ hơn quy luật biến động bãibiển và đánh giá ảnh hưởng của yếu tố NDDS tới biến động bãi biển, từ đó đề xuất đượcgiải pháp công trình nhằm ổn định, tôn tạo bãi biển khu vực nghiên cứu phù hợp với mụctiêu phát triển kinh tế, xã hội đã đề ra

1.5 Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án

Từ các vấn đề đã được tổng quan ở nội dung trên, trong phạm vi thời gian và điều kiệntrong nghiên cứu của một luận án Tiến sĩ kỹ thuật, tác giả sử dụng các phương phápnghiên cứu tổng hợp, kết hợp giữa thực nghiệm quan trắc thu thập số liệu đồng bộ tạihiện trường và mô hình toán để đi vào nghiên cứu các vấn đề sau:

(1) Đo đạc, quan trắc được bộ số liệu đồng bộ để phân tích, khái quát được quy luật biếnđộng bãi biển dưới tác động của yếu tố động lực ven bờ khu vực biển Cửa Đại, Hội An.(2) Tính toán được NDDS từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường bằng công nghệ camerakết hợp hệ thống cọc tiêu và trên mô hình toán để làm rõ ảnh hưởng của NDDS đến biếnđộng bãi biển khu vực nghiên cứu

(3) Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ hiệu quả nhằm ổn định vùng bờ biển, phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững trong khu vực nghiên cứu

1.6 Kết luận Chương 1

Từ vấn đề thực tế đang tồn tại ở khu vực biển Cửa Đại, Hội An và định hướng nghiên cứu của luận án, trong chương 1đã nghiên cứu làm rõ được các vấn đề sau:

của NDDS đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiết cực đoan gây sóng lớn

(2) Tổng quan các nghiên cứu trên thế giới về nước dâng do sóng

Nghiên cứu về NDDS trên thế giới đã đạt được nhiều kết quả, đã giải quyết được một

số các vấn đề khoa học liên quan đến hiện tượng nước dâng do sóng Việc tính toánNDDS đã có nhiều bước tiến mạnh mẽ nhờ vào những tiến bộ vượt bậc về công nghệ

và kỹ thuật tính toán Các mô hình toán được sử dụng để tính toán và mô phỏng NDDSmột cách chi tiết, trực quan Đến nay nhiều bộ mô hình thủy động lực học thương mạicũng như mã nguồn mở đã và đang được ứng dụng, sử dụng rộng rãi Bên cạnh đó,nghiên cứu thực nghiệm hiện trường về NDDS cũng đã đạt được những kết quả đáng

kể, thông qua nghiên cứu thực nghiệm trên nhiều bãi biển với các điều kiện khác nhau

đã phát triển nhiều công thức xác định NDDS có ý nghĩa khoa học cũng như tính thựctiễn cao

(3) Tổng quan các nghiên cứu trong nước về nước dâng do sóng và giải pháp công trình bảo vệ.

Ở Việt Nam trong thời gian qua cũng có nhiều đề tài, dự án nghiên cứu chủ yếu về nướcdâng do bão trên quy mô lớn, nghiên cứu sâu về NDDS được thực hiện trong những năm gầnđây thông qua các nghiên cứu luận án Tiến sĩ, tuy nhiên do điều kiện hạn chế về số liệu đođạc hiện trường trong điều kiện sóng lớn trong bão, gió mùa Đông Bắc nên

kết quả nghiên cứu về NDDS vẫn chưa đạt đến mức chi tiết và độ tin cậy để có thểtriển khai ứng dụng trong thực tế Bên cạnh đó, kết quả các nghiên cứu về NDDS chưa

đề cập đến ảnh hưởng của nó đến biến động bãi biển, đặc biệt khu vực bãi cao và chânđụn cát ven bờ

(4) Tổng quan các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại, Hội An

Trên cơ sở phân tích các nghiên cứu đã có về khu vực biển Cửa Đại, Hội An tác giảtiếp thu, thừa kế các kết quả đã có để làm sáng tỏ các vấn đề còn chưa được giải quyếtđầy đủ tại khu vực nghiên cứu

- Tính toán được NDDS từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường trong bão bằng công nghệcamera kết hợp hệ thống cọc tiêu và từ mô hình toán để làm rõ quy luật biến động bãi biển và ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển khu vực nghiên cứu

- Đề xuất được giải pháp công trình bảo vệ hiệu quả nhằm ổn định vùng bờ biển, phục

vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững trong khu vực nghiên cứu