Phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào trong các trường gió điển hình tại vùng biển Tuy An, Phú Yên

Bài báo trình bày kết quả tính toán phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào phía ngoài đầm Ô Loan thuộc vùng biển Tuy An, Phú Yên ứng với các đợt gió mùa điển hình cấp 6 (Vnk = 13 m/s, hướng Đông Bắc (NE), Đông (E) và Đông Nam (SE).

17

Tuyển Tập Nghiên Cứu Biển, 2013, tập 19: 17-26

PHÂN BỐ DÒNG CHẢY DỌC BỜ DO SÓNG ĐỔ NHÀO TRONG CÁC TRƯỜNG GIÓ ĐIỂN HÌNH TẠI VÙNG BIỂN

TUY AN, PHÚ YÊN

Đỗ Như Kiều1, Lê Đình Mầu2

1

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia TP HCM

2

Vi ện Hải dương học, Viện Hàn lâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam

Tóm tắt Bài báo trình bày kết quả tính toán phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ

nhào phía ngoài đầm Ô Loan thuộc vùng biển Tuy An, Phú Yên ứng với các đợt gió mùa điển hình cấp 6 (Vnk = 13 m/s, hướng Đông Bắc (NE), Đông (E)

và Đông Nam (SE) So sánh độ chính xác của 2 công thức thực nghiệm tính tốc độ dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào theo qui phạm bảo vệ bờ biển của Hải quân Mỹ (SPM, 1984) và Rattanapitikon – Shibayama (2006) với số liệu thực đo Kết quả tính toán cho thấy công thức Rattanapitikon – Shibayama (2006) khá phù hợp Với sóng hướng NE: dòng có hướng từ bắc xuống nam với vận tốc đạt giá trị cực đại 0,7 m/s tại cửa An Hải và tại vị trí cách cửa An Hải khoảng 2 km về phía nam Với sóng hướng E, nhìn chung dòng có hướng từ nam lên bắc, xuất hiện các điểm hội tụ dòng có vận tốc nhỏ hơn 0,1 m/s Vận tốc dòng đạt giá trị cực đại 0,91 m/s tại cửa An Hải Tại cửa Lễ Thịnh dòng có vận tốc từ 0,25 đến 0,5 m/s Với sóng hướng SE, dòng có hướng từ nam lên bắc và vận tốc dòng lớn hơn so với các trường hợp sóng hướng NE và E Vận tốc dòng cực đại 1,02 m/s tại cửa An Hải Khu vực hội

tụ sóng có vận tốc từ 0,5 đến 0,7 m/s

DISTRIBUTION OF LONGSHORE CURRENT INDUCED BY BREAKING WAVE CORRESPONDING TO TYPICAL WIND CONDITIONS ALONG

TUY AN COAST, PHU YEN PROVINCE

Do Nhu Kieu1, Le Dinh Mau2

1

University of Science, Vietnam National University – Ho Chi Minh City

2

Institute of Oceanography, Vietnam Academy of Science & Technology

Abstract This paper presents the calculated results of wave and longshore current

induced by breaking wave along Tuy An coast, Phu Yen province corresponding to typical wind conditions (Vnk = 13 m/s in NE, E and SE directions) Comparing the accuracy degree between two experimental formulae of SPM (1984) and Rattanapitikon–Shibayama (2006) for calculation of longshore current induced by breaking wave and the practical data Study results show that Rattanapitikon–Shibayama formula is more suitable for calculation of longshore current induced by breaking wave in Tuy An area For NE wave direction, the current flows from north to south The maximum current velocity is 0.7 m/s at An Hai inlet and the position from An Hai inlet about 2 km towards south For E wave direction, the current flows from south to north and appear the convergence points with

18

small velocity, less than 0.1 m/s The maximum current velocity is 0.91 m/s

at An Hai inlet The current velocity is from 0.25 to 0.5 m/s around Le Thinh inlet For SE wave direction, the current flows from south to north The current velocity attains the highest value in three calculated cases The maximum current velocity is 1.02 m/s at An Hai inlet The velocity in the area where occurs convergent phenomenon is from 0.5 to 0.7 m/s

I MỞ ĐẦU

Việc nghiên cứu cơ chế hình thành cũng

như tính toán phân bố dòng chảy dọc bờ do

sóng đổ nhào đã và đang thực hiện bởi

nhiều tác giả khác nhau Đồng thời, các tác

giả cũng đưa ra một số công thức khác nhau

cho việc tính toán nhưng hầu hết đều là các

công thức thực nghiệm như: Longuet–

Higgins (1970), Komar và Inman

(1970), Galvin (1987), Rattanapitikon và

Shibayama (2006) Các công thức trên được thể hiện ở Bảng 1 Ngoài ra, một số mô hình động lực khác cũng được tích hợp thêm module tính dòng dọc bờ do sóng đổ nhào như: mô hình hoàn lưu ven bờ SYMPHONIE, mô hình động lực ven bờ MORPHODYN hoặc được tính toán dựa trên các phương trình cân bằng năng lượng

và phương trình liên tục

Bảng 1 Một số công thức thực nghiệm tính dòng dọc bờ do sóng đổ nhào

Table 1 Some experimental formulae for calculation of longshore current induced

by breaking wave

1970 Longuet – Higgins L 58 bsin bcos b

f

S

C

π ς

H bs : độ cao sóng vỡ có

nghĩa (m)

S: độ dốc

h b: độ sâu sóng vỡ (m)

γ : chỉ tiêu sóng vỡ

C f: hệ số ma sát kéo

αb: góc sóng vỡ (độ)

H 0 : độ cao sóng nước sâu

(m)

L 0: chiều dài sóng nước sâu (m)

k b: số sóng trong vùng sóng vỡ

T: chu kì sóng (s)

1970 Komar và Inman

/

=

1984 Longuet –Higgins (trong SPM, 1984) v L= 20.7S gH bsin(2 )αb

1999

Pilirczyk

(trong Kamran và

cs., 2012)

sin 2

v =K gH α

L

K = 0.3 ÷ 0.6

2006 Rattanapitikon –

Shibayama

ˆ

0.83 2

0 2

0

ˆ

tanh

b b

b b

u

π

Tại Việt Nam, hiện nay có rất ít nghiên

cứu và tính toán về dòng chảy dọc bờ do

sóng đổ nhào Các tính toán này hầu hết

dựa trên các nghiên cứu, giả thiết của

Longuet–Higgins (trong SPM, 1984) và

phần lớn chỉ mang tính chất định tính vì chỉ

đúng về hướng, riêng độ lớn vận tốc dòng

có sự khác biệt tương đối lớn so với số liệu

thực đo như: “Đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vịnh Nha Trang trong các trường gió mùa điển hình” (Lê Đình Mầu

và cs., 2010) “Đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vùng biển Lagi (Bình Thuận)

và tác động của chúng đến quá trình xói lở – bồi tụ” (Lê Đình Mầu, 2010) Trong bài báo này, phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng

19

đổ nhào trong các điều kiện gió mùa điển

hình được tính toán theo quy trình như sau:

- Xác định các đặc trưng sóng ngoài khơi

vùng biển Tuy An từ các đặc trưng gió

thống kê tại trạm Tuy Hòa: 1988 – 2007

(Hình 2) bằng mô hình Dolphin (Mandal và

Holthuijsen, 1985)

- Xác định các đặc trưng sóng ven bờ

bằng mô hình SWAN (Holthuijsen và cs.,

2003) với các điều kiện biên là sóng ngoài

khơi, gió địa phương và phân bố độ sâu

vùng nghiên cứu

- Tính vận tốc dòng dọc bờ do sóng đổ

nhào bằng 2 mô hình thực nghiệm:

Longuet–Higgins (trong SPM, 1984) và

Rattanapitikon–Shibayama (2006) Trong

đó, mô hình Longuet–Higgins là một trong

những mô hình đơn giản nhất, được phát

triển sớm nhất là công thức chuẩn để tính

tốc độ dòng dọc bờ do sóng đổ nhào của

Hải quân Mỹ Tuy nhiên, hệ số thực nghiệm

dao động rất lớn, điều này yêu cầu phải có

nhiều số liệu đo đạc thực địa đồng bộ nhằm

xác định chính xác hệ số thực nghiệm này

Mô hình Rattanapitikon–Shibayama mới

hơn, hiện đại hơn, có xét đến nhiều quá

trình có liên quan hơn Thường mô hình Longuet–Higgins phù hợp hơn cho vùng biển thoáng, điều kiện sóng mạnh (bên bờ đại dương) nên nó cho tốc độ dòng lớn hơn thực tế nếu áp dụng tại Việt Nam Trong nghiên cứu này, cả hai mô hình đều được tiến hành tính toán và so sánh với số liệu thực đo Từ đó, chọn công thức phù hợp để tính toán cho khu vực nghiên cứu

Phạm vi tính toán được thể hiện trong Hình 1 Địa hình khu vực nghiên cứu là vùng biển nông ven bờ, có địa hình đáy khá phức tạp Độ dốc giảm dần từ bắc xuống nam Tuy nhiên, do đường bờ có dạng vòng cung và được che chắn bởi mỏm đá phía bắc cửa Lễ Thịnh và đảo Mái Nhà nên năng lượng sóng truyền vào vùng ven bờ phân bố không đồng đều, dẫn đến sự phân bố không đồng đều về vận tốc dòng chảy dọc bờ sinh

ra do sóng đổ nhào Vị trí khu vực tập trung năng lượng sóng tác động vào bờ phụ thuộc vào hướng sóng tới Do khuôn khổ bài báo, chúng tôi chỉ trình bày phân bố dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào theo các hướng sóng tác động chính: Đông Bắc (NE), Đông (E) và Đông Nam (SE)

Hình 1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu Figure 1 Feature of study area

20

Hình 2 Hoa gió tại trạm Tuy Hòa (1988 – 2007) Figure 2 Wind rose diagram at Tuy Hoa station (1988 – 2007)

II TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

1 Tài liệu

Số liệu gió được thu thập tại trạm Tuy Hòa,

Phú Yên (1988 – 2007) được phân tích,

thống kê từ số liệu lưu trữ của đề tài độc lập

cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ

Việt Nam (VAST): “Đánh giá tác động của

các trường sóng trong gió mùa đến dải ven

biển Nam Trung Bộ từ Phú Yên đến Bình

Thuận và đề xuất các giải pháp giảm nhẹ

thiệt hại phục vụ phát triển bền vững”

(2007-2009)

Độ sâu tại khu vực nghiên cứu được lấy

từ hải đồ tỉ lệ 1/50.000 xuất bản năm 2005

của Bộ Tài nguyên và Môi trường Các đặc

trưng sóng đo bằng máy ALEC AWH –

16M tại điểm 109017’54”E, 13017’28” N

(bờ phía nam cửa An Hải) được sử dụng để

kiểm chứng mô hình SWAN, dòng chảy đo

bằng phương pháp thả phao trôi và gió đo

bằng máy đo gió cầm tay ANEMOMETER

– AVM 01 Các dữ liệu trên được lấy từ đề

tài bảo vệ môi trường: “Áp dụng các mô

hình hiện đại nhằm đánh giá, phòng tránh

và giảm thiểu thiệt hại các tác động môi

trường của hiện tượng đóng/mở các cửa

sông, đầm phá phục vụ chiến lược phát

triển bền vững kinh tế xã hội, bảo vệ môi trường tại dải ven biển Nam Trung Bộ (Đà Nẵng – Bình Thuận)” do Viện Hải dương

học chủ trì (2010-2014)

2 Phương pháp

2.1 Tính toán các đặc trưng sóng biển sâu

Mô hình số trị tính sóng biển khơi Dolphin (Mandal và Holthuijsen, 1985) tính toán kết hợp sóng gió và sóng lừng

Phương trình cân bằng năng lượng phổ sóng hai chiều:

- Trường hợp sóng gió trên hướng θ:

∫

∞ +

=

0 2 1

dt

dE

θ θ

θ

(1)

Trong đó: E1(θ) là mật độ năng lượng phổ của sóng gió theo hướng θ S1(θ): tốc

độ biến đổi của E1(θ) S2(f, θ) là tốc độ chuyển giao năng lượng sóng lừng 2 chiều

E2 sang sóng gió có cùng tần số f

- Trường hợp sóng lừng từ hướng θ:

11( , ) 2( , ) 3( , )

dt

dE

−

−

−

1 1







21

Trong đó:

E2(f,θ) là mật độ năng lượng phổ của

sóng lừng với tần số f theo hướngθ S11 là

tốc độ biến đổi của E2 S2 là tốc độ chuyển

giao năng lượng sóng lừng E2 sang sóng

gió có cùng tần số S3 là tốc độ biến đổi

năng lượng sóng lừng gây bởi hiệu ứng

nước nông

Số liệu đầu vào của mô hình: hướng và

tốc độ gió, thời gian gió tác động được

chọn từ việc thống kê số liệu gió nhiều

năm

Số liệu đầu ra của mô hình: độ cao sóng

có nghĩa Hs, chu kỳ đỉnh phổ sóng Tp, độ

phân tán phổ năng lượng DSPR và hướng

sóng θ

2.2 Tính toán các đặc trưng sóng nước

nông ven b ờ

Các đặc trưng sóng tại vùng biển ven bờ

được xác định bằng mô hình SWAN

(Holthuijsen và cs., 2003) trên cơ sở

phương trình cân bằng tác động phổ

σ θ

S N C N C N C y N

C

x

N

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

+

∂

Trong đó: N là mật độ phổ tác động

(action density); Cx, Cy là tốc độ lan truyền

của N theo không gian x và y; Cσ, Cθ là tốc

độ biến đổi của N theo tần số tương đối σ

và hướng θ; S = S(σ, θ) là hàm nguồn

Mô hình SWAN tính hiệu ứng nước

nông, khúc xạ, tạo sóng do gió địa phương,

sóng bạc đầu, tương tác sóng – sóng, ma sát

đáy, sóng đổ nhào,…Phạm vi áp dụng mô

hình là khu vực vùng biển bên ngoài đầm Ô

Loan với diện tích khoảng 56 km2 Kích

thước mỗi ô lưới là 48 m x 48 m

Số liệu đầu vào của mô hình:

- Các tham số sóng ngoài khơi: Hs, Tp,

DSPR và θ được lấy từ kết quả của mô hình

Dolphin

- Trường gió địa phương ổn định theo

thời gian (V = 10 m/s, hướng NE, E và SE)

- Phân bố độ sâu của vùng nghiên cứu

3 Tính toán dòng chảy dọc bờ do sóng

đổ nhào gây ra

Các đặc trưng sóng đổ nhào (độ cao, hướng, vị trí) được lấy từ kết quả tính sóng của mô hình SWAN và theo tiêu chuẩn

γb =H b h bvới γb được lấy ≥ 0.6 do độ cao sóng sử dụng để tính toán là độ cao sóng có nghĩa và là sóng ngẫu nhiên (SPM, 1984) Vận tốc dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào gây ra được tính theo công thức của Longuet–Higgins (trong SPM, 1984) và Rattanapitikon – Shibayama (2006) So sánh kết quả tính toán với số liệu đo đạc Chọn công thức tính phù hợp cho khu vực nghiên cứu

+ Longuet – Higgins (trong SPM, 1984):

v = S gH α (4) + Rattanapitikon – Shibayama (2006):

ˆ 2.7 sin cos

v = u α α (5) Với:

0.83 2

0 2

0

ˆ

tanh

b b

b b

u

π

(6)

Trong đó:

vL là vận tốc dòng chảy dọc bờ do sóng

đổ nhào gây ra (m/s) ûb là vận tốc truyền sóng tại vị trí sóng vỡ S là độ dốc bãi biển

kb là số sóng tại vị trí sóng vỡ hb là độ sâu tại vị trí sóng vỡ H0, L0 là độ cao sóng và chiều dài sóng nước sâu αb là hướng sóng tại vị trí sóng vỡ

III KẾT QUẢ

1 Các đặc trưng sóng ngoài khơi vùng biển Tuy An

Kết quả tính toán từ mô hình Dolphin cho các đặc trưng sóng ngoài khơi vùng biển nghiên cứu ứng với trường gió ngoài khơi điển hình Vnk = 13 m/s theo các hướng NE,

E và SE được trình bày trong Bảng 2

2 Các đặc trưng sóng ven bờ và dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào ứng với các trường sóng tác động tại khu vực nghiên cứu

2.1 So sánh kết quả tính toán dòng chảy

dọc bờ do sóng đổ nhào theo Longuet – Higgins (trong SPM, 1984) và

Rattanapitikon – Shibayama (2006)

22

Kết quả so sánh cho thấy các giá trị vận tốc

dòng dọc bờ do sóng đổ nhào được tính từ

công thức của Longuet–Higgins (trong

SPM, 1984) quá lớn so với kết quả khảo sát

thực tế sơ bộ Ngược lại, kết quả tính toán

sử dụng công thức của Rattanapitikon–

Shibayama (2006) lại cho các giá trị vận tốc

dòng nhỏ hơn giá trị thực đo nhưng với sai

số nhỏ hơn rất nhiều so với công thức Longuet–Higgins (trong SPM, 1984) Do

đó, công thức Rattanapitikon–Shibayama (2006) được chọn để tính toán dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào tại khu vực nghiên cứu Những dữ liệu tính toán, so sánh được trình bày tại Bảng 3

Bảng 2 Các đặc trưng sóng ngoài khơi vùng biển Tuy An Table 2 Offshore wave characteristics in Tuy An waters Các đặc trưng sóng vùng khơi Độ lớn

Bảng 3 So sánh vận tốc dòng dọc bờ do sóng đổ nhào đo đạc với kết quả tính toán theo Longuet–

Higgins (trong SPM, 1984) và Rattanapitikon – Shibayama (2006)

Table 3 Comparison between calculated results of longshore current induced by breaking wave

corresponding to Longuet–Higgins (in SPM, 1984) và Rattanapitikon–Shibayama (2006)

Điểm

Tính toán

Longuet – Higgins Rattanapitikon – Shibayama

Hướng

x y Vận tốc (m/s) Hướng Vận tốc (m/s) Vận tốc (m/s)

1 109,295 13,2916 0,2 Bắc xuống Nam 0,41 0,17 Bắc xuống Nam

2 109,2929 13,2961 0,26 Nam lên Bắc 1,03 0,22 Nam lên Bắc

3 109,2896 13,3023 0,22 Nam lên Bắc 0,42 0,18 Nam lên Bắc

4 109,2964 13,2902 0,28 Bắc xuống Nam 0,44 0,24 Bắc xuống Nam

Hình 3 So sánh vận tốc dòng dọc bờ do sóng đổ nhào thực đo với kết quả tính toán theo Longuet –

Higgins (trong SPM, 1984) và Rattanapitikon – Shibayama (2006)

Figure 3 Comparison between calculated results of longshore current induced by breaking wave

corresponding to Longuet –Higgins (in SPM, 1984) và Rattanapitikon – Shibayama (2006)

23

2.2 Dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào

+ Trường hợp sóng hướng Đông Bắc (NE):

Kết quả mô phỏng trường sóng cho thấy,

phần hứng sóng của đảo Mái Nhà và mỏm

đá phía bắc cửa Lễ Thịnh là khu vực chịu

tác động mạnh nhất của sóng Tuy nhiên,

đoạn bờ từ cửa An Hải dài khoảng 1,5 km

về phía nam là khu vực đáng chú ý nhất với

đường đẳng độ cao sóng 2 m tiến sát vào

bờ Đoạn bờ tiếp theo đến mỏm đá phía

nam và từ cửa An Hải về phía bắc gần

3 km, sóng đi vào bờ có độ cao khoảng

1,5 m Đoạn bờ dài khoảng 1,5 km gần cửa

Lễ Thịnh có độ cao sóng giảm dần từ 1,0

đến 0,5 m tại cửa (Hình 4a)

Kết quả tính toán dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào cho thấy, vận tốc phân bố không đều trên toàn khu vực tính toán Các

vị trí có độ dốc thay đổi nhiều thường có vận tốc dòng lớn Vùng bờ gần cửa Lễ Thịnh có vận tốc dòng rất nhỏ do nằm trong vùng được che chắn Vận tốc dòng trung bình trên tổng số điểm sóng vỡ khoảng 0,14 m/s Vận tốc cực đại tại vị trí phía bắc gần cửa An Hải và vị trí phía nam cách cửa

An Hải khoảng 2 km với giá trị 0,7 m/s Tại cửa Lễ Thịnh vận tốc dòng đạt giá trị cực tiểu Các khu vực phía bắc cửa An Hải có vận tốc dòng từ 0,05 đến 0,5 m/s Nhìn chung, dòng có hướng từ bắc xuống nam (Hình 4b)

Hình 4 (a) Trường độ cao sóng hữu hiệu; (b): Trường dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào Gió

ngoài khơi: Vnk = 13 m/s; Gió ven bờ: Vvb = 10 m/s; Hướng: NE

Figure 4 (a) Pattern of significant wave height; (b): Pattern of longshore current induced

by breaking wave Offshore wind: Vnk = 13 m/s; Nearshore wind: Vvb = 10 m/s; Direction = NE

+ Trường hợp sóng hướng Đông (E):

Trong trường hợp này, gần như toàn khu

vực bờ vùng nghiên cứu chịu tác động

mạnh bởi sóng với độ cao sóng từ 1,5 đến

2,0 m trừ cửa Lễ Thịnh và đoạn bờ 500 m

gần mỏm đá phía nam có độ cao sóng khi

vào bờ khoảng 1,0 m Vùng khuất sóng gần

đảo Mái Nhà có độ cao sóng nằm trong

khoảng 0,5 đến 1,0 m và tăng dần khi càng

ra xa đảo Vùng tập trung năng lượng sóng lớn nhất có chiều dài khoảng 1,5 km, cách cửa An Hải khoảng 500 m về phía bắc (Hình 5a) Nhìn chung, dòng có hướng từ nam lên bắc do đặc trưng địa hình khu vực nghiên cứu có xu hướng dốc về phía bắc và vận tốc dòng phân bố không đồng đều Tuy nhiên, xuất hiện một số vị trí hội tụ dòng, điển hình là khu vực gần cửa Lễ Thịnh và

24

vị trí cách cửa An Hải khoảng 2 km về phía

nam (được đánh dấu trên hình 5b) Vận tốc

dòng có xu hướng giảm nhanh về các vị trí

dòng hội tụ và có giá trị nhỏ hơn 0,1 m/s

Vận tốc dòng mạnh nhất đạt giá trị 0,91 m/s

gần An Hải Tại khu vực cửa Lễ Thịnh độ lớn vận tốc dòng từ 0,25 đến 0,5 m/s Vận tốc dòng trung bình khoảng 0,142 m/s (Hình 5b)

(a) (b)

Hình 5 (a) Trường độ cao sóng hữu hiệu; (b): Trường dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào Gió

ngoài khơi: Vnk = 13 m/s; Gió ven bờ: Vvb = 10 m/s; Hướng: E

Figure 5 (a) Pattern of significant wave height; (b): Pattern of longshore current induced

by breaking wave Offshore wind: Vnk = 13 m/s; Nearshore wind: Vvb = 10 m/s;

Direction: E + Trường hợp sóng hướng Đông Nam

(SE):

Sóng tác động vào bờ khu vực nghiên cứu

trong trường hợp này nhỏ hơn nhiều so với

các trường hợp sóng hướng NE và E Khu

vực hứng sóng của đảo Mái Nhà chịu tác

động bởi sóng với độ cao 2 m Mỏm đá

phía bắc cửa Lễ Thịnh và khu vực từ mỏm

đá phía nam về phía nam chịu tác động bởi

sóng có độ cao 1,5 m Toàn bộ khu vực

đường bờ nghiên cứu chịu tác động bởi

sóng có độ cao khoảng 1,0 m Riêng vị trí

phía bắc cửa An Hải, cách bờ khoảng 200

m xảy ra hiện tượng hội tụ sóng Vùng

khuất sóng gần đảo Mái Nhà có độ cao

sóng khoảng 1,0 m và tăng dần khi càng ra

xa đảo (Hình 6a)

Kết quả tính toán dòng dọc bờ do sóng

đổ nhào cho thấy, khu vực xuất hiện hội tụ sóng có vận tốc dòng từ 0,5 đến 0,7 m/s, lớn hơn nhiều so với hầu hết các khu vực khác Mặc dù, vận tốc dòng phân bố không đồng đều nhưng nhìn chung vùng bờ phía nam cửa An Hải được che chắn bởi đảo Mái Nhà và mỏm đá phía nam, vận tốc dòng có xu hướng giảm dần về phía cửa

An Hải với giá trị từ 0,6 đến 0,3 m/s Vận tốc dòng cực đại khá lớn, đạt giá trị 1,02 m/s tại gần cửa An Hải (bờ phía bắc) Vận tốc trung bình trong trường hợp này là 0,213 m/s Tại cửa Lễ Thịnh, vận tốc dòng

có giá trị nhỏ hơn 0,3 m/s Vận tốc nhỏ nhất tại khu vực sát bờ đoạn bờ uốn cong (Hình 6b)

25

(a) (b)

Hình 6 (a) Trường độ cao sóng hữu hiệu; (b): Trường dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào Gió

ngoài khơi: Vnk = 13 m/s; Gió ven bờ: Vvb = 10 m/s; Hướng: SE

Figure 6 (a) Pattern of significant wave height; (b): Pattern of longshore current induced

by breaking wave Offshore wind: Vnk = 13 m/s; Nearshore wind: Vvb = 10 m/s;

Direction: SE

IV THẢO LUẬN

Các vùng khác nhau của khu vực nghiên

cứu chịu tác động bởi sóng mang năng

lượng khác nhau phụ thuộc vào hướng sóng

tới và bị chi phối nhiều bởi điều kiện địa lý

và hình dạng đường bờ cũng như địa hình

đáy ven bờ

Dòng dọc bờ do sóng đổ nhào sinh ra

phụ thuộc vào hướng sóng tác động và độ

dốc khu vực ven bờ trong đới sóng vỡ

Nhìn chung, vận tốc dòng phân bố không

đều và tỉ lệ thuận với độ cao sóng tác động,

trừ các vị trí có sự hội tụ hoặc phân kì dòng

Đới sóng vỡ mở rộng ra phía biển đến độ

sâu từ 2 đến 3 m tùy thuộc vào các đặc

trưng sóng tới

Với sóng hướng NE: dòng có hướng từ

bắc xuống nam Vận tốc dòng khá nhỏ so

với các trường hợp sóng hướng E và SE

Vận tốc dòng đạt giá trị cực đại tại cửa An

Hải và vị trí cách cửa An Hải khoảng 2 km

về phía nam Các khu vực phía bắc cửa An

Hải có giá trị thấp hơn và thấp nhất tại cửa

Lễ Thịnh

Với sóng hướng E: dòng có hướng từ nam lên bắc, tuy nhiên xuất hiện một số điểm hội tụ dòng do ảnh hưởng của địa hình

và hướng sóng tác động Vận tốc đạt giá trị cực đại 0,91 m/s tại cửa An Hải Vận tốc dòng gần cửa Lễ Thịnh có giá trị từ 0,25 đến 0,5 m/s Tại các điểm hội tụ, vận tốc đạt giá trị nhỏ hơn 0,1 m/s

Với sóng hướng SE: dòng có hướng từ nam lên bắc và vận tốc dòng lớn hơn so với các trường hợp sóng hướng NE và E do địa hình đáy dốc hơn về phía bắc Vận tốc dòng cực đại 1,02 m/s tại cửa An Hải Khu vực hội tụ sóng có vận tốc dòng từ 0,5 đến 0,7 m/s

Kết quả tính toán về hướng dòng chảy dọc bờ do sóng đổ nhào cho thấy khá phù hợp với thực tế, đây là thông số rất quan trọng phục vụ thiết kế các công trình bảo vệ

bờ biển, cửa sông Tuy nhiên, vì số liệu đo đạc vận tốc dòng chảy để kiểm chứng kết quả tính toán còn rất hạn chế cả về số lượng

và kỹ thuật đo đạc nên độ tin cậy chưa cao

Do đó, kết quả tính toán tốc độ dòng chảy

26

dọc bờ do sóng đổ nhào trong nghiên cứu

này có tính chất tham khảo

Lời cám ơn: Tập thể tác giả chân thành

cám ơn ban chủ nhiệm đề tài: “Áp dụng các

mô hình hiện đại nhằm đánh giá, phòng

tránh và giảm thiểu thiệt hại các tác động

môi trường của hiện tượng đóng/mở các

cửa sông, đầm phá phục vụ chiến lược phát

triển bền vững kinh tế xã hội, bảo vệ môi

trường tại dải ven biển Nam Trung Bộ (Đà

Nẵng – Bình Thuận)” và tập thể cán bộ

phòng Vật lý biển, Viện Hải dương học đã

tạo điều kiện trong việc thu thập số liệu lưu

trữ và khảo sát thực địa cũng như động viên

khích lệ trong quá trình hoàn thiện bài báo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Chistos A., 2013 New modified equation

of longshore current velocity at the

breaking point (for mixed and

gravel beaches) Journal of Coastal

Development, 16(2): 121 - 134

Galvin C J., 1987 Vertical profile of

littoral sand tracers from a distribution of

waiting time In: Proceedings of Coastal

Sediments '87 (New Orleans, Louisiana,

ASCE), pp 436–451

Holthuijsen L H., N Booij, R C Ris, I J

G Haagsma, A T M M Kieftenburg, E

E Kriezi, and M Zijlema, 2003 SWAN

cycle III version 40.20 User Manual

Delft University of Technology, the

Netherlands

Kamran L., S Kheiri, A Karami, M.Torabi

Azad, M Abrehdary, 2012 Field study of

longshore current along the Anzali coast

in Caspian Sea Journal of basic and

applied scientific research, 2(5): 4556 -

4562

Komar, P.D., and Inman, D.L., 1970 Longshore sand transport on beaches J Geophysical Research, 75:5914–5927

Lê Đình Mầu, 2010 Đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vùng biển cửa La Gi (Bình Thuận) và tác động của chúng đến quá trình xói lở - bồi tụ Kỷ yếu Hội nghị khoa học kỷ niệm 35 năm Viện KH&CN

VN (1975-2010), Tiểu ban KHCN Biển,

Hà Nội: 10/2010, tr 211-216

Lê Đình Mầu, Nguyễn Văn Tuân, Phạm Thị Phương Thảo, 2010 Đặc điểm phân bố các đặc trưng sóng tại vịnh Nha Trang trong các trường gió mùa điển hình Tuyển tập Nghiên cứu biển NXB KH&KT, ISSN:1859-2120, XVII: 9 - 17 Longuet-Higgins, 1970 Longshore currents generated by obliquely incident sea waves J Geoph Res., 75:6778-6789 Mandal S and L.H Holthuijsen, 1985 A numerical wave prediction model DOLPHIN: Theory and test results Report No 3-85, Delft University of Technology, Department of Civil Engineering, Group of Fluid Mechanics,

p 1 - 70

Rattanapitikon W., and Shibayama T.,

2006 Breaking wave formulas for breaking depth and orbital to phase velocity ratio Coast Eng J.,

48(4):395-416

SPM, 1984 Shore Protection Manual U.S Army Coastal Engineering Research Centre, Department of the Army Corps of Engineers, Washington DC USA Vol 1