TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN (45).pdf · Hình 44. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 1 dưới tác động tổng hợp của tất cả

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN

---------------------

Dương Công Điển

TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ BIẾN ĐỘNG ĐÁYBIỂN TẠI VÙNG LÂN CẬN CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

SÓNG VÀ DÒNG CHẢY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN

---------------------

Dương Công Điển

TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ BIẾN ĐỘNG ĐÁYBIỂN TẠI VÙNG LÂN CẬN CÔNG TRÌNH DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA

SÓNG VÀ DÒNG CHẢY

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 60 44 97

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS. TS. Nguyễn Minh Huấn

Hà Nội - 2012

i

MỤC LỤC

MỞ ĐẤU ………………………………………………………………………….. 1

Chương 1 – TỔNG QUAN ……………………………………………………….. 2

1.1. Đặt vấn đề …………………………………………………………. 2

1.2. Mục tiêu nghiên cứu ……………………………………………….. 3

1.3. Giới hạn nghiên cứu ……………………………………………….. 3

1.4. Phương pháp nghiên cứu …………………………………………… 4

Chương 2 – ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ HIỆN TRẠNG CÔNG TRÌNH BẢO VỆ

BIỂN KHU VỰC NGHIÊN CỨU ………………………………. 5

2.1. Đặc điểm tự nhiên, điều kiện khí tượng thủy văn khu vực cửa Thuận

An …………………………………………………………………. 6

2.2. Hiện trạng công trình bảo vệ bờ tại cửa Thuận An…………………... 6

Chương 3 – MÔ HÌNH VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH VÀ CÁC KẾT QUẢ TÍNH

TOÁN ………………………………………………………………. 9

3.1. Cơ sở lý thuyết CMS-flow………………………………………….. 9

3.2. Cơ sở lý thuyết CMS-wave ………………………………………… 19

3.3. Kết nối giữa CMS-flow và CMS-wave …………………………….. 22

3.4. Thiết lập lưới tính, điều kiện biên, điều kiện ban đầu ……………… 22

3.5. Phân tích số liệu, xây dựng kịch bản tính toán ……………………… 27

3.6. Thiết lập các thông số và hiệu chỉnh mô hình …………………….. 33

3.7. Kết quả tính toán …………………………………………………… 40

KẾT LUẬN ……………………………………………………………………… 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………. 56

ii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình1: Bản đồ khu vực phá Tam Giang – Cầu Hai ……………………………… 5Hình2. Hệ thống kè biển tại cửa Thuận An ……………………………………… 7Hình 3. Chi tiết kết cấu kè (S1, S2 và B) tại phía bờ bắc cửa Thuận An …………. 7Hình 4. Chi tiết kết cấu kè (N) tại bờ nam cửa Thuận An……………………….. 8Hình 5. Lưới tính CMS-wave với biên sóng nước sâu và vị trí của kè biển .......... 23Hình 6. Lưới tính CMS-flow với biên mực nước và vị trí các kè biển ................. 24Hình 7. Lưới tính CMS-flow tại khu vực cửa Thuận An với địa h ình đáy biển ..... 25Hình 8. Vị trí các kè trong miền tính ..................................................................... 26Hình 9. Dao động mực nước trong một chu kỳ triều tại Thuận An ........................ 27Hình 10. So sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc tại trạm MSP-1 thời gian: 10 -

12/2002 ................................................................................. .................. 28Hình 11. Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán v à đo đạc trong cơn bão frankie

7/1996................................ ...................................................... .................. 28Hình 12. Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán v à đo đạc trong cơn bão Wukong

9/2000 ............................................................................................ ........... 28Hình 13. Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán v à đo đạc trong cơn bão Linda

11/1997 ...................................................... ................................................. 29Hình 14. Vị trí điểm lấy các tham số sóng n ước sâu.............................................. 29Hình 15. Hoa sóng tại trạm ngoài khơi trong nhiều năm ....................................... 30Hình 16. Hoa sóng tại trạm ngoài khơi trong mùa gió đông bắc và mùa gió tây nam

........................................................ ........................................................... 31Hình 17. Quy định về hướng sóng trong mô h ình CMS-wave............................... 32Hình 18. Vị trí các trạm quan trắc dao động mực n ước và dòng chảy 21/4/2007... 34Hình 19. Thiết lập các thông số chính của CMS -wave .......................................... 34Hình 20. Điều kiện phổ sóng tại biên CMS-wave ................................................. 35Hình 21. Thiết lập các thông số chính tron g mô hình CMS-flow........................... 35Hình 22. Các thông số tính toán vận chuyển trầm tích ........................................... 36Hình 23. Điều kiện biên dao động mực nước ....................................................... 36Hình 24. Giao diện điều khiển tính toán cặp đồng thời giữa hai mô hình ............. 37Hình 25. So sánh mực nước tính toán và đo đạc tại trạm V1từ 10 giờ ngày 21/4 đến

10 giờ ngày 22/4/2007 .................................................. .............................. 37Hình 26. So sánh tốc độ dòng chảy tính toán với tốc độ dòng chảy đo đạc tại các

tầng mặt, giữa và đáy tại trạm V1từ 10 giờ ngày 21/4 đến 10 giờ ngày22/4/2007 .................................................... .............................................. 38

Hình 27. So sánh hướng dòng chảy tính toán với hướng dòng chảy đo đạc tại cáctầng mặt, giữa và đáy tại trạm V1từ 10 giờ ngày 21/4 đến 10 giờ ngày22/4/2007.......................................... .......................................................... 38

iii

Hình 28. Trường dòng chảy tại khu vực cửa Thuận An trong pha triều l ên........... 39Hình 29. Trường dòng chảy tại khu vực cửa Thuận An trong pha triều xuống ...... 39Hình 30. Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 120

đến 150 độ......................................................... ...................................... 40Hình 31. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày

dưới tác động của sóng có hướng từ 120 đến 150 độ.... ............................. 41Hình 32. Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 90

đến 120 độ......................................................... .................... ..................... 41Hình 33. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày

dưới tác động của sóng có hướng từ 90 đến 120 độ.... .............................. 42Hình 34. Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 60

đến 90 độ......................................................... .................... ...................... 42Hình 35. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày

dưới tác động của sóng có hướng từ 60 đến 90 độ.... ................................ 43Hình 36. Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 30

đến 60 độ......................................................... .................... ...................... 43Hình 37. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ngày

dưới tác động của sóng có hướng từ 30 đến 60 độ.... ................................ 44Hình 38. Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 0

đến 30 độ........................................... .............. .................... ..................... 44Hình 39. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày

dưới tác động của sóng có hướng từ 0 đến 30 độ.... ................................. 45Hình 40. Kết qủa tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 330

đến 0 độ......................................................... .................... ........................ 45Hình 41. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30 ng ày

dưới tác động của sóng có hướng từ 330 đến 0 độ.... ............................... 46Hình 42. vị trí các mặt cắt từ 1 đến 5 ..................................................................... 47Hình 43. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 1 dưới tác động của các hướng

sóng khác nhau ....................................... ................................................... 47Hình 44. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 1 dưới tác động tổng hợp của tất

cả các hướng sóng với độ sâu ban đầu ................................... .................. 48Hình 45. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 2 dưới tác động của các hướng

sóng khác nhau ....................................................................... 48Hình 46. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 2 dưới tác động tổng hợp của tất

cả các hướng sóng với độ sâu ban đầu ................................... .................. 49Hình 47. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 3 dưới tác động của các hướng

sóng khác nhau ......... .............................................................. 49

iv

Hình 48. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 3 dưới tác động tổng hợp của tấtcả các hướng sóng với độ sâu ban đầu ................................... ................. 50

Hình 49. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 4 dưới tác động của các hướngsóng khác nhau ....................................................................... ................... 50

Hình 50. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 4 dưới tác động tổng hợp của tấtcả các hướng sóng với độ sâu ban đầu ................................... .................. 51

Hình 51. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 5 dưới tác động của các hướngsóng khác nhau .......................................................... ............. 51

Hình 52. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 5 dưới tác động tổng hợp của tấtcả các hướng sóng với độ sâu ban đầu ................................... ................... 52

Hình 53. Kết quả đo đạc đường bờ tại Thuận An tháng 6 năm 2 012..................... 52Hình 54. Ảnh chụp khu vực bồi cát phía nam k è tại cửa Thuận An 6/2012 .......... 53Hình 55. Ảnh chụp vị trí các bar cát ngầm tại cửa Thuận An 6/2012 .................... 54Hình 56. Ảnh chụp các bar cát tại trung tâm luồng ra vào tại cửa Thuận An 6/2012

54DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng1: Các đợt đo đạc tại cửa Thuận An từ 1/2007 đến nay …………………… 8Bảng 2. Bảng tần suất sóng trung b ình nhiều năm ............................................ 30Bảng3. Bảng tần suất sóng nước sâu theo các hướng tác động tới đường bờ........ 32Bảng4. Kết quả phân tích các yếu tố sóng theo h ướng tác động........................... 33Bảng 5. Lượng trầm tích vận chuyển qua các mặt cắt ............................................ 55DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu Giải nghĩa

SMS Surface-water Modeling System

CMS – wave Coastal Model ing System - wave

CMS – flow Coastal Model ing System - flow

1

MỞ ĐẦU

Sự biến động bãi biển trong vùng nước nông ven bờ là kết qủa tác động củacác quá trình tự nhiên như gió, sóng, dòng chảy, sóng thần và biến động của mựcnước biển. Tuy nhiên sự tác động của con người cũng có ảnh hưởng đáng kể thôngqua các công trình nhân tạo như xây dựng kè, đê chắn sóng, tường đứng ven biển vàcác quá trình nạo vét luồng cũng như nuôi bãi. Do vậy nghiên cứu sự biến động bãibiển trong vùng ven bờ là hết sức cần thiết và quan trọng đối với các công trình venbờ như: xây dựng cảng, thiết kế luồng tầu v à các công trình bảo vệ bờ.

Trong nghiên cứu này, tôi tiến hành các phân tích số liệu thủy động lực họccó tác động tới các quá trình vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy trong vùng nướcnông ven bờ. Áp dụng mô hình số (CMS) tính toán mô phỏng sự biến động b ãi biểntại vùng cửa Thuận An sau khi xây dựng công tr ình kè biển. Trong quá trình tínhtoán kiểm chứng mô hình, Các tham số sóng và dòng chảy được hiệu chỉnh và kiểmchứng kỹ lưỡng. Ngoài ra bộ số liệu đo đạc biến động đ ường bờ trong khuôn khổdự án VS\RDE-03 được sử kiểm chứng với các kết quả biến động b ãi biển của môhình.

Các kết quả mô phỏng chỉ ra rằng, b ước đầu các công tr ình xây dựng kè biểnvới mục đích bảo vệ, ngăn chặn xói lở bờ biển ở khu vực Hải Dương – Thuận An –Hòa Duân đã có những kết quả nhất định. Khu vực bờ biển Hải D ương đã được bảovệ khỏi các tác động gây xói lở, khu vực phía nam cửa Thuận An chuyển từ trạngthái xói lở sang bồi tụ. Các kết quả tính toán đ ưa ra được bức tranh khá phù hợp vớicác kết quả đo đạc thực tế.

Để hoàn thành bài luận văn này tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâusắc tới: Ban giám hiệu trường Đại học Khoa học tự nhi ên, Khoa Khí tượng - Thủyvăn và Hải dương học, phòng sau đại học đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thànhluận văn này.

Viện Cơ học, Viện KH và CN Việt Nam (địa chỉ; 18 Hoàng Quốc Việt,Nghĩa Đô Cầu Giấy, Hà Nội), cơ quan nơi tôi công tác đã cử đi đào tạo cũng nhưtạo điều kiện về mặt thời gian, kinh phí và các thủ tục hành chính trong suốt quátrình học tập.

Ban giám đốc, các đồng nghiệp của Trung tâm Khảo sát Nghiên cứu Tư vấnMôi trường Biển và dự án hợp tác Việt Nam – Thụy Điển VS\RDE-03 góp ý, cungcấp số liệu, tạo điều kiện đi khảo sát đo đạc tại khu vực cửa biển Thuận An.

PGS. TS Nguyễn Minh Huấn - người trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ và tạomọi điều kiện trong quá tr ình nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Khí tượng – Thủy văn vàHải dương Học đã tận tính dạy dỗ và truyền thụ kiến thức cho tôi trong những nămhọc vừa qua

2

Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây dưới sự phát triển mạnh của nền kinh tế cũng nh ưsự phát triển nhanh của ngành du lịch và dịch vụ, nhiều các công tr ình ven bờ nhưđê biển, kè chắn sóng, mỏ hàn được xây dựng với mục đích chỉnh trị nhằm đạt đ ượcmục tiêu phục vụ phát triển kinh tế, bảo vệ các vùng dân cư khỏi sự xâm thực từphía biển.

Khu vực cửa biển Thuận An – Thừa Thiên Huế là một trong những cửa ngõquan trọng của giao thông đường thủy kết nối hầu hết các con sông của tỉnh ThừaThiên Huế và trong khu vực đầm phá Tam Giang – Cầu Hai trong đó có cảng ThuậnAn với Biển Đông. Đây cũng là cửa chính tiêu thoát lũ trong mùa mưa và là kênhtrao đổi nước giữa đầm phá và biển. Thêm vào đó phía bắc cửa là khu dân cư thuộcxã Hải Dương với số lượng dân cư lớn và phía nam cửa là khu du lịch bãi tắm biểnThuận An. Đây là hai khu vực đang có hiện tượng xói lở mạnh gây ra t ình trạngnguy hiểm tới đời sống dân cư cũng như phát triển du lịch trong khu vực [3].

Với chủ trương ngăn chặn sự bồi lấp luồng tàu tại Thuận An và bảo vệ bờ haiphía bắc và phía nam, đầu năm 2005 Ủy ban nhân dân Tỉnh Thừa Thi ên Huế đã raquyết định phê duyệt dự án xây dựng “xử lý khẩn cấp khắc phục xói lở bờ biển H ảiDương và chỉnh trị luồng cảng Thuận An, tỉnh Thừa Thi ên Huế”. Giai đoạn 1 xâydựng công trình chống xói lở bờ biển Hải Dương – Thuận An – Hòa Duân. Côngtrình đã được xây dựng vào đầu năm 2008 và hoàn thành vào cuối năm 2010.

Với mục tiêu bảo vệ các vùng bị xói lở, công trình bước đầu đã có một số hiệuquả nhất định. Khu vực phía bắc (khu bờ biển x ã Hải Dương) có các kè S1, S2 và Bbảo vệ cách ly khu vực bờ khỏi các tác động của sóng v à dòng chảy nên quá trình xóilở bờ biển tại đây không còn diễn ra. Khu vực phía nam gần cửa (khu bờ biển ThuậnAn – Hòa Duân) hiện tượng xói lở không còn (đặc biệt là bãi biển phía nam kè) vàthay vào đó là quá trình bồi diễn ra mạnh mẽ dưới sự che chắn của các công trình.Khu vực phía trong cửa Thuận An, quá trình bồi xói và biến động bãi biển và đườngbờ diễn ra phức tạp. Khu vực phía nam xa công tr ình quá trình bồi và xói diễn ra theomùa dưới tác động của các hướng sóng khác nhau trong gió mùa Đông Bắc và giómùa Tây Nam.

Như vậy kết quả sau khi xây dựng các k è biển trong giai đoạn 1 của dự án đã cócác tác động đến các quá trình thủy động lực và kết quả là tác động đến sự tiến triểncủa đường bờ và bãi biển khu vực cửa Thuận An và vùng lận cận như sau:

3

- Quá trình sóng và dòng chảy khu vực gần công tr ình và cửa Thuận An có sựthay đổi.

- Các công trình cách ly hoặc ngăn cản dòng vận chuyển trầm tích dọc bờ, làmthay đổi bức tranh vận chuyển trầm tích .

- Với mục tiêu bước đầu là ngăn cản sự xói lở tại các bờ biển Hải D ương –Thuận An – Hòa Duân, Các công trình kè đã phát huy được tính hiệu quả tạicác vùng bờ biển lận cận công trình, tuy nhiên chưa giải quyết được sự bồi lấpluồng tàu và xói lở tại các khu vực bờ phía trong cửa.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu:

Để hiểu rõ quy luật các quá trình vận chuyển trầm tích và biến động đáy biển ,cần có sự nghiên cứu chi tiết về các quá trình động lực gây ra quá trình vận chuyểntrầm tích trong khu vực cửa Thuận An, đặc biệt l à các tác động của công trình. Cócác nghiên cứu định lượng mô phỏng, đưa ra bức tranh vận chuyển trầm tích vàbiến đổi đáy biển, từ đó có các giải pháp khắc phục các yếu điểm trong giai đoạn 1của công trình cũng như đưa ra hướng giải quyết trong giai đoạn tiếp theo. Cácmục tiêu chính của nghiên cứu gồm có:

- Nghiên cứu phân tích các quá trình động lực (sóng và dòng chảy) tác độngđến quá trình vận chuyển trầm tích trong khu vực cửa Thuận An.

- Nghiên cứu ứng dụng mô hình SMS (các mô đun CMS-flow và CMS-wave)trong việc tính toán vận chuyển trầm tích khu vực cửa Thuận An dưới tácđộng của công trình.

1.3 Giới hạn của nghiên cứu

Trong nghiên cứu này, tác giả tập trung nghiên cứu vận chuyển trầm tích tạikhu vực của Thuận An, đặc biệt l à khu vực lận cận công tr ình, dưới tác động chủyếu của hai yếu tố sóng và dòng chảy. Các thông số của công trình cũng được đưavào mô hình tính nhằm mục đích mô phỏng được các tác động của nó tới sự vậnchuyển trầm tích và biến động đáy biển.

Do việc sử dụng mô hình hai chiều trung bình theo độ sâu để mô phỏng cácquá trình thủy động lực và biến đổi đáy, cho nên các kết quả chỉ mô phỏng đượcquá trình biến đổi đáy biển, sự biến đổi đ ường bờ không được mô phỏng ở đây. Tuynhiên các kết quả đo đạc biến động đường bờ vẫn được sử dụng để so sánh sự tươngquan giữa kết quả tính biến động đáy biển với sự biến động của đường bờ.

Các kịch bản tính toán sử dụng các kết quả phân tích sóng theo các hướngtác động khác nhau, mỗi hướng tác động tiến hành lấy trung bình các tham số sóngtheo một khoảng thời gian . Dao động mực nước áp dụng tại biên được lấy bằng sự

4

biến động mực nước trong một chu kỳ triều đặc tr ưng. Lưu lượng trong các sôngkhông được sử dụng trong các nghiên cứu tính toán.

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên các đặc điểm khu vực nghiên cứu vùng đầm phá Tam Giang – Cầu Haivà vùng cửa sông lạch triều Thuận An , cho nên phương pháp nghiên cứu được hìnhthành trên cơ sở:

- Nghiên cứu các tài liệu liên quan tới vùng đầm phá, cửa sông và công trình.Dựa vào các thông tin phù hợp với vùng nghiên cứu. Dựa trên thông tin, sốliệu và các kết quả của các nghiên cứu, công trình khoa học và các đề tài, dựán đã tiến hành tại khu vực. Xem xét phân tích các số liệu, văn bản có liênquan.

- Thu thập các số liệu cơ bản về địa hình, đường bờ, thông số của công tr ình,các số liệu về mực nước, chế độ sóng và tính chất trầm tích.

- Phân tích số liệu làm cơ sở thiết lập mô hình và xây dựng các kịch bản tínhtoán.

- Xác định mô hình phù hợp với nguồn số liệu và khu vực nghiên cứu.- Thiết lập mô hình dựa trên các số liệu cơ bản, lựa chọn điều kiện trên biên và

điều kiện ban đầu.- Hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình.- Mô phỏng mô hình theo các kịch bản tính toán.- Phân tích kết quả tính toán.

5

Hìn

h1:

B

ản đ

ồ kh

u vự

c ph

á Ta

m G

iang

–C ầu

Hai

[3]

Chương 2 – HIỆN TRẠNG CÔNG TR ÌNH BẢO VỆ BIỂN KHU VỰCNGHIÊN CỨU

6

2.1 Đặc điểm tự nhiên, điều kiện khí tượng, thủy văn khu vực cửa ThuậnAn

Về đặc điểm tự nhiên: Cửa Thuận An cùng với cửa Tư Hiền là một trong haicửa biển nối hệ thống đầm phá Tam Giang – Cầu Hai với Biển Đông. Cửa ThuậnAn là cửa chính nằm ở phía bắc của hệ đầm phá. Phía bắc cửa Thuận An l à xã HảiDương và phía nam là th ị trấn Thuận An. Cửa Thuận An có hình dạng không đốixứng có hệ thống bãi ngầm ở phía ngoài tại vị trí trung tâm của cửa. Hệ thống luồngchủ yếu có 2 hướng chính: thứ nhất theo hướng đông bắc và thứ hai có hướng đôngnam, nguyên nhân là do các tác động của các yếu tố thủy động lực có tính chất m ùavà không đều nhau [6]. Cửa có độ rộng vào khoảng 350m và chiều dài khoảng600m, chỗ sâu nhất lên đến trên 15m. Cửa Thuận An giữ một vai trò điều hòa vềsinh thái và môi trường cho đầm phá Tam Giang. Trong mùa mưa nó còn đóng vaitrò quan trọng trong việc tiêu thoát lũ. Về kinh tế xã hội đây là cửa biển và là tuyếnluồng chính đi vào cảng Thuận An – cảng nằm sâu trong đầm phá – và vào hầu hếtcác nhánh sông của tỉnh Thừa Thiên Huế. Bản đồ khu vực cửa Thuận An và vùnglận cận được mô tả trên hình 1[4].

Về đặc điểm khí tượng: Khu vực đầm phá Tam Giang – Cầu Hai nằm trongkhu vực có khí hậu nhiệt đới gió m ùa. Hai mùa gió chính đó là mùa gió đông b ắcxảy ra vào các tháng 11, 12, 1 và 2 và mùa gió tây nam x ảy ra vào các tháng 6, 7, 8và 9. Ngoài ra khu vực này còn chịu tác động của một số cơn bão nhiệt đới, đặc biệtnhiều cơn bão có cường độ mạnh đi thẳng trực tiếp v ào từ biển Đông.

Về đặc điểm thủy văn: Đây là khu vực có các đặc điểm về thủy, hải văn phứctạp. Về chế độ thủy văn, cửa Thuận An l à nơi tiêu thoát nước của hầu hết các consông đổ vào đầm phá Tam Giang. Trong thời gian mùa lũ (tháng 10 đến tháng 1năm sau) lưu lượng trong các sông tăng rất cao do địa hình khu vực phía sau là núirất dốc. Cá biệt trong một số năm lượng nước lớn làm vỡ đoạn bờ biển Hòa Duântạo ra cửa thứ 2 thông ra biển. Độ cao mực nước thủy triều tại đây khá nhỏ (bi ên độdao động khoảng 0.25m [3]) và là khu vực bán nhật triều đều. Chế độ sóng chịu tácđộng của chế độ gió mùa. Các sóng có hướng E và NE chiếm tới trên 90% trongtổng phần trăm của năm .2.2 Hiện trạng xây dựng công trình bảo vệ bờ tại cửa Thuận An

Từ năm 1980, tình hình xói lở ở ven bờ biển tỉnh Thừa Thi ên Huế, dọc theođoạn bờ biển từ Hải Dương đến Hòa Duân trở thành một vấn đề nguy kịch. Xói lởchủ yếu tác động đến bờ biển tại hai vị trí: x ã Hải Dương (phía bắc cửa Thuận An)với cường độ xói lở 10m/năm và xã Thuận An – Phú Thuận (phía nam cửa ThuậnAn) với cường độ xói lở 5-6m/năm. Xói lở gây tác hại trầm trọng đến bãi biển dulịch Thuận An, đe dọa sự phát triển du lịch trong khu vực. Do vậy đầu năm 2006 Ủyban nhân dân tỉnh Thừa Thiên Huế đã phê duyệt dự án xây dựng công tr ình “xử lý

7

khẩn cấp khắc phục xói lở bờ biển Hải D ương và chỉnh trị luồng cảng Thuận An”.Trong giai đoạn 1 xây dựng hai hệ thống k è biển chống xói lở tại bờ phía bắc (x ãHải Dương) và phía nam (xã Thuận An). Hệ thống kè đã được khởi công xây dựngvào đầu năm 2008. Kết cấu hệ thống kè tại Thuận An được mô tả trong hình vẽ 3, 4:

Hình 2. Hệ thống kè biển tại cửa Thuận An

Hình 3. Chi tiết kết cấu kè (S1, S2 và B) tại phía bờ bắc cửa Thuận An

8

Hình 4. Chi tiết kết cấu kè (N) tại bờ nam cửa Thuận AnSau thời gian xây dựng hệ thống kè, hiện tượng xói lở và bồi tụ tại các vùng

bờ biển có sự thay đổi mạnh mẽ. Trong thời gian từ tháng 1/2007 đến nay, trongkhuôn khổ dự án hợp tác Việt Nam – Thụy Điển về phát triển bền vững các v ùngven biển Việt Nam, Viện Cơ học đã tiến hành đo đạc và quan trắc các yếu tố thủyđộng lực, biến động bãi biển và đường bờ tại khu vực cửa Thuận An. Các số liệu đođạc góp phần quan trọng trong việc đánh giá, hiệu chỉnh v à kiểm chứng các môhình tính toán. Trong bảng 1 đưa ra thống kê các đợt khảo sát đo đạc tại cửa ThuậnAn trong thời gian từ tháng 1/2007 đến nay .

Bảng 1: Các đợt đo đạc tại cửa Thuận An từ 1/2007 đến nayTT Thời gian Yếu tố đo đạc1 01/2007 Biến động đường bờ và địa hình đáy biển2 04/2007 Đo đạc địa hình, dòng chảy và dao động mực nước3 07/2007 Biến động đường bờ4 04/2008 Biến động đường bờ5 12/2008 Biến động đường bờ6 12/2009 Biến động đường bờ7 03/2010 Biến động đường bờ8 04/2010 Biến động đường bờ9 08/2010 Biến động đường bờ10 05/2011 Biến động đường bờ11 11/2011 Biến động đường bờ12 06/2012 Biến động đường bờ

9

Chương 3 - MÔ HÌNH VẬN CHUYỂN TRẦM TÍCH V À CÁC KẾT QUẢTÍNH TOÁN

Hệ thống mô hình ven bờ là tổ hợp của các mô h ình tính toán sóng, dòng chảy,vận chuyển trầm tích và biến động bãi biển trong khu vực ven bờ. Hệ thống đ ượcxây dựng nhằm áp dụng tính toán trong các luồng tầu và vận chuyển trầm tích tạicác cửa sông và biến động của bãi biển. Các môdun là một phần trong hệ thông môhình SMS, được xây dựng và phát triển tính toán với nhiều công cụ hỗ trợ về côngnghệ GIS và được triển khai trên hệ thống máy tính cá nhân cũng nh ư hệ máy tínhsong song. [7,8,9,10,11]3.1 Cơ sở lý thuyết CMS-flow

CMS- Flow là mô hình tính toán trường dòng chảy và vận chuyển trầm tích . Môhình tính toán vận chuyển các chất hòa tan (muối) và trầm tích dưới tác động củathủy triều, gió và sóng. Mô hình động lực dựa trên phương trình bảo toàn trongvùng nước nông và các thành phần lực Coriolis, ứng suất gió, ứng suất sóng, ứngsuất đáy, ma sát do vật cản, ảnh hưởng của đáy và khuyếch tán rối. Có ba phươngpháp tính toán vận chuyển trầm tích là: Mô hình tính toán vận chuyển trầm tích tổngcộng của Wantanabe (1997), tính toán vận chuyển trầm tích kết hợp tính toán trầmtích lơ lửng và di đáy theo công thức của Lund-CIRP (Camenen và Larson 2006) vàtính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng theo công thức của Van Rijn kết hợp vớicông thức vận chuyển trầm tích di đáy của Lund-CIRP. Trong trường hợp này cáctác giả lựa chọn phương pháp thứ hai – tính toán vận chuyển trầm tích theo cáccông thức của Lund-CIRP.Phương trình chuyển động

CMS-flow sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn để giải hệ ph ương trìnhchuyển động và phương trình liên tục dưới dạng tích phân hai chiều trung b ình theođộ sâu. Các thành phần vận tốc được tính theo hai thành phần phương ngang. Dướiđây là hệ phương trình được sử dụng trong CMS-flow.0 (1)

(2)

(3)

Trong đó:h – độ sâu cột nước trong trạng thái tĩnh,

10

η – độ cao của dao động mực nước,t – thời gian,qx – thông lượng trên một đơn vị bề rộng theo phương x,qy – thông lượng trên một đơn vị bề rộng theo phương y,u – thành phần vận tốc theo hướng x,v – thành phần vận tốc theo hướng y,g – gia tốc trọng trường,Dx – hệ số khuyếch tán theo hướng x,Dy – hệ số khuyếch tán theo hướng y,f - Tham số Coriolis,τbx- ứng suất đáy theo phương x,τby- ứng suất đáy theo phương y,τwx- ứng suất gió theo phương x,τwy- ứng suất gió theo phương y,τSx- ứng suất sóng theo phương x,τSx- ứng suất sóng theo phương y.

Các thành phần vận tốc được tính toán từ thông lượng như sau:(4)

(5)

Trong trạng thái không có tác động của sóng, ứng suất đáy đ ược tính như sau:| | (6)| | (7)

Ở đây U là môđun vận tốc dòng chảy và Cb là hệ số ma sát đáy dạng thực nghiệm.| | √ (8)Hệ số ma sát được tính theo công thức .

(9)

Với C là hệ số Chezy./(10)

Trong đó R là bán kính thủy lực và n là hệ số nhám Manning .Trong trạng thái có sóng tác động. Ứng suất đáy được tính theo sự phân bố

tựa đồng nhất của dòng chảy (do thủy triều, gió và sóng trên mặt) và vận tốc quỹđạo sóng tại đáy. Ứng suất tại đá y được tính trung bình cho từng chu kỳ của sóng tạitừng nút lưới tại mỗi bước thời gian. Công thức tính ứng suất đáy khi có mặt sóngvà dòng chảy được Nishimura 1988 đưa ra như sau:

(11)

11

(12)Trong đó α là góc của hướng sóng so với trục x. U wc và ωb được tính theo côngthức.

| 2 || 2 | (13)

(14)

Với σ là tần số góc của sóng, H là chiều cao sóng và k là số sóng,Uwc tốc độ quỹ đạo sóng và ωb tần số góc sóng khi có mặt dòng chảy.Ứng suất gió được tính theo công thức:sin (15)cos (16)

Trong đóCd – hệ số kéo của gió,ρa - mật độ không khí ,ρw - mật độ nước,W – tốc độ gió,θ – hướng gió, với quy ước hướng gió 0 độ là từ hướng Đông và quay

ngược chiều kim đồng hồ.Ứng suất sóng:Ứng suất sóng được tính từ sự biến thiên của ứng suất bức xạ sóng theo không gian.

(17)

(18)

Trong đó Sxx, Sxy và Syy là các thành phần ứng suất bức xạ sóng, được tính theocông thức: , 0.5 1 1 0.5 (19), 0.5 1 1 0.5 (20), 0.5 1 1 0.5 (21)

Với σ=σ(ω,α)Ở đây

12

Sxx - ứng suất bức xạ sóng theo hướng vuông góc với bờSxy – Thành phần ứng suất trượtSyy – Thành phần ứng suất bức xạ sóng theo h ướng dọc bờE – Mật độ năng lượng sóng

ω- tần số góc của sóngα- góc của sóng so với trục x

Tham số Coriolis:2Ω sin (22)Ω – tần số góc quay của trái đất, φ vĩ tuyến.Hệ số nhớt rối phụ thuộc vào độ dài xáo trộn của cột nước, trong trường hợp

không có tác động sóng có thể tính theo hàm của độ sâu nước, tốc độ dòng chảy vàđộ nhám của đáy biển (Fanconer 1980) như sau:1.156 | |

(23)

Trong vùng sóng đổ, dưới tác động của sóng, các xáo trộn theo ph ươngngang là rất đáng kể. Công thức tính hệ số nhớt rối nh ư sau:

(24)Trong đó εL mô phỏng sự thay đổi theo phương ngang, được Kraus và

Larson 1991 đưa ra như sau.Λ (25)Với Λ là hệ số thực nghiệm mô phỏng sự xáo trộn theo ph ương ngang. um là

thành phần theo phương ngang của tốc độ quỹ đạo sóng tại đáy.(26)

ở đây T là chu kỳ sóng.Trong vùng chuyển đổi giữa vùng sóng đổ và vùng nước sâu, hệ số nhớt rối

được tính theo công thức.1 (27)Trong đó θm là hàm tỉ trọng tính như sau:

(28)

Phân bố gió theo độ cao:Phân bố tốc độ gió theo chiều cao đ ược tính theo công thức của Charnock

1955 và Hsu 1988.

(29)

VớiWz – tốc độ gió tại độ cao z so với mặt biển ,Z0 – độ cao của mặt biển ,

13

W* - tốc độ gió ma sát,К – hằng số Von karman ,

Tốc độ gió ma sát có thể coi như một thành phần của ứng suất gió tại bề mặt.theo Hsu 1988 ta có:

(30)

Km – hệ số nhớt xoáy, Z là chiều cao.Giả thiết rằng lớp khí quyển sát mặt n ước là ổn định, khi đó ứng suất gió tại

độ cao 10 m trên mặt biển có thể tính theo Hsu 1988 nh ư sau:

. (31)

W10 – tốc độ gió tại độ cao 10 m trên mặt biển.Theo thực nghiệm có thể áp dụng công thức tính tốc độ gió tại độ cao 10 m

như sau: /(32)

Phương trình tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy biển:Trong CMS-flow các hệ phương trình tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi

đáy biển được tính toán theo ba công thức :- Công thức của Wantanabe (1987), tính toán vận chuyển trầm tích tổng cộng

bao gồm: tính toán vận chuyển trầm tích lơ lửng và di đáy- Công thức tính vận chuyển trầm tích của Lund-CIRP (Camenen và Larson

2006). Công thức tính lượng trầm tích tổng cộng kết hợp từ công thức tínhvận chuyển trầm tích lơ lửng và công thức tính vận chuyển trầm tích di đáy.

- Tính toán vận chuyển trầm tích tổng cộng dựa theo công thức tính vậnchuyển trầm tích lơ lửng của VanRijn kết hợp công thức tính vận chuyểntrầm tích di đáy của Lund-CIRP.

Trong báo cáo này các tác giả sử dụng công thức tính toán vận chuyển trầm tíchcủa Lund-CIRP.

Công thức Lund – CIRP sử dụng trong CMS-flow theo hai phương thức:Thứ nhất, tính toán lượng vận chuyển tổng cộng dựa vào sự kết hợp của vận

chuyển trầm tích lơ lửng và di đáy. Cách thức thứ hai sử dụng phương trình bìnhlưu khuyếch tán. Trong phần tiếp theo nhân tố độ nhám v à ma sát đáy áp dụng trongCMS-flow sẽ được giới thiệu, tiếp đó là vận chuyển trầm tích dạng lơ lửng và diđáy.

Độ nhám và hệ số ma sát:Độ nhám của đáy được xem như tổng hợp của ba thành phần, tính chất của trầm

tích ksd, hình dạng ksf và kích thước kss (Soulsby 1997). Độ nhám tổng cộng đượcxem như là tổng của ba thành phần trên:

14

(33)

Hệ số nhám gây ra do tính chất của trầm tích được xác định như sau:2.5 (34)Hệ số nhám gây ra do hình dạng được tính theo công thức của Soulsby 1997.7.5 (35)

Trong đó Hr độ cao gồ ghề của hạt cát. L r độ dài gồ ghề của hạt cát.1000 (36)

(37)

Với dòng chảy Soulsby 1997 đưa ra công thức0.22 (38)1.25 102.8. 10 2501.4. 10 250 . 10 25000 250Với sóng VanRijn 1993 đưa ra với tham số:

(39)

Trong đó s là tỉ số của mật độ trầm tích và nước.(40)

Nhám liên quan tới kích thước hạt được Wilson (1966, 1989) đưa ra như sau:5 (41)θi – tham số Shields ứng với sóng hoặc d òng chảy.

Ứng với dòng chảy, ta có:(42)

Ứng với sóng(43)

Dựa trên hệ số nhám ta có thể tính toán đ ược hệ số ma sát tương ứng với sóng vàdòng chảy. Theo công thức của Soulsby(1994) v à Swart (1997) ta có.2 /exp 5.21 . 6.0 1.57 (44)0.3 1.57

15

Ứng suất trượt gây ra do dòng chảy được tính là.

(45)

Ứng suất trượt cực đại do sóng được tính như sau:(46)

ứng suất trung bình được xác định là0.5 (47)

Công thức tính vận chuyển trầm tích đáyCông thức tính toán vận chuyển trầm tích đáy qb dưới tác động của sóng và

dòng chảy được Camenen và Larson (2005) đưa ra như sau:

1 ,, (48)

Trong đó chỉ số w và n tương ứng theo hướng của sóng và hướng vuông gócvới hướng truyền sóng, a và b là các hệ số, θcw,m và θcw là các giá trị của tham sốShield trung bình và cực đại dưới tác động đồng thời của sóng v à dòng chảy chưakể đến độ nhám của đáy.

Hệ số an được lấy bằng 12 cho thành phần vận chuyển vuông góc với h ướngsóng. Hệ số b được xem như điều kiện ban đầu của chuyển động, được lấy giá trị là4.5.Các giá trị θnet và θcn được xác định theo công thức:, , (49)

trong đó:

, 1 12 1, (50)

và

(51)

Trong đó Twc – chu kỳ dòng chảy theo hướng dương, Twt – chu kỳ dòng chảytheo hướng âm (T=Twc+Twt).

Ma sát đáy trong trường hợp có mặt cả sóng và dòng chảy được tính theocông thức của Madsen và Grant (1976) như sau:1 (52)

16

Với | |/ | | và fc , fw là hệ số ma sát trong trường hợp chỉ códòng chảy và sóng.

Vận chuyển trầm tích lơ lửng:Công thức tính vận chuyển trầm tích lơ lửng qs dựa trên giả thiết sự phân bố

nồng độ trầm tích theo hàm mũ dọc theo mặt cắt theo phương thẳng đứng và tốc độdòng chảy là đồng nhất. Công thức của Camenem v à Larson (2006) đưa ra như sau:1 (53)

Trong đó: Wf – tốc độ lắng đọng của trầm tích , CR – nồng độ trầm tích và ε-hệ số xáo trộn. Hướng của vận chuyển trầm tích lơ lửng được xem như trùng vớihướng dòng chảy, bởi vì trong một chu kỳ sóng lượng vận chuyển trầm tích lơ lửnglà bằng 0.Công thức phân bố của CR được đưa ra là., (54)

Trong đó AcR là hệ số.3.5. 10 exp 0.3 (55)Và d* là kích thước hạt.1 / /

(56)

Hệ số khuyếch tán tính theo công thức ./(57)

Trong đó De là hệ số thực nghiệm, xác định bằng .(58)

Trong đó kc,kw,kb là các hệ số.Phương trình bình lưu khuyếch tán

Vận chuyển trầm tích tổng cộng gồm hai thành phần, vận chuyển trầm tích lơlửng và vận chuyển trầm tích di đáy. Các công thức tính vận chuyển trầm tích lơlửng và di đáy dựa trên ứng suất trượt tại từng vị trí. Tuy nhiên trong một số trườnghợp lượng vận chuyển trầm tích lơ lửng biến đổi mạnh như tại các cửa sông, lạchtriều, luồng tàu và tại các chân công tr ình, khi đó không thể tính vận chuyển trầmtích dựa vào các lực tác động tại chỗ. Trong tr ường hợp này phương trình bình lưukhuyếch tán được sử dụng. Trong CMS -flow, phương trình bình lưu khuyếch tánthu được từ tích phân liên tục trung bình theo độ sâu của thành phần vận chuyểntrầm tích lơ lửng.

(59)

17

Trong đó:C – nồng độ trầm tích trung bình theo độ sâu,d – độ sâu nước tổng cộng d=h+η,h – độ sâu mực nước tĩnh,η – độ cao dao động mực nước,t – thời gian,qx – thông lượng trên một đơn vị bề rộng song song với trục x ,qy – thông lượng trên một đơn vị bề rộng song song với trục y,u – tốc độ dòng chảy trung bình theo độ sâu theo hướng x,v – tốc độ dòng chảy trung bình theo độ sâu theo hướng y,Kx – hệ số khuyếch tán của trầm tích theo hướng x,Ky – hệ số khuyếch tán của trầm tích theo hướng y,P – lượng trầm tích đến,D – lượng trầm tích bị mất đi.Phương trình thay đổi đáy được viết như sau:

(60)

Ở đây: qbx – Suất vận chuyển trầm tích di đáy theo hướng trục x,qby – Suất vận chuyển trầm tích di đáy theo hướng trục y,p – độ xốp của trầm tích .

Lượng trầm tích bị nhấc lên và lắng đọng được tính như sau:

(61)

ở đây: c là nộng độ trầm tích cân bằng tại một độ sâu cho trước,z là phương thẳng đứng.

Lưới tính:

Để tăng tối đa hiệu quả của bộ nhớ cho máy tính có thể áp dụng đ ược trong cácvùng bờ phức tạp, lưới tính trong CMS- flow được lập dưới dạng các mảng mộtchiều.Trong CMS-flow lưới tính cho dưới dạng lưới thẳng, các ô lưới có thể đềuhoặc không đều. Mỗi một ô lưới gồm có chỉ số i và j tương ứng với trục x và y củamiền lưới tính. Mực nước được tính tại trung tâm ô lưới, các thành phần tốc độ x vày được tính tại trung tâm cạnh phía b ên trái và cạnh dưới đáy, các giá trị thônglượng cũng được tính tại các vị trí giống nh ư các thành phần tốc độ.Điều kiện ổn định:

Để đảm bảo sự ổn định của s ơ đồ hiện, bước thời gian cực đại được tính theohệ số Courant do Richtmyer và Morton đưa ra (

ΔsΔt

uξ )<1. Thông thường ngoài

18

thuỷ triều còn có nhiều tác động khác, các thành phần của dòng chảy có thể đượctạo ra do gió, các sóng, và lưu lượng của sông đổ ra. Mỗi tác động sẽ sinh ra một tốcđộ tương ứng vì vậy số Courant được xác định chính xác hơn bằng:

ΔsΔt

)uuu(uξ tributarywaveswindtide (62)

với tideu là vận tốc dòng chảy do thủy triều, windu là tốc độ dòng chảy do tác độngcủa gió wavesu là vận tốc dòng chảy sinh ra do sóng, tributaryu là tốc độ dòng chảy dosông đổ ra. Trong các vùng có dòng chảy mạnh, như là tại vùng thuỷ triều dâng, rútmạnh (lạch triều) dòng triều chiếm ưu thế còn trong vùng sóng đổ, dòng chảy sinhra do sóng có thể mạnh hơn đáng kể so với dòng triều. Tại các vùng này thôngthường cần chia độ phân giải b ước lưới theo không gian nhỏ hơn. Sự kết hợp củacác dòng chảy mạnh và các ô lưới nhỏ giới hạn kích thước bước thời gian cho phép.Điều kiện biên:

Mô hình CMS-flow sử dụng sáu loại điều kiện biên, và có thể chỉ ra cụ thể biêntác động và không tác động. Nguồn số liệu CMS -flow sử dụng làm điều kiện biên làcác số liệu quan trắc đo đạc (do ng ười sử dụng cung cấp dạng các file), số liệu từcác mô hình có miền tính lớn hơn như ADCIR (thông qua các mô đun t ự động) vàcác mô hình khác (dạng các file đầu vào). Các điều kiện biên gồm có.

+ Đều kiện biên mực nước cho dưới dạng các sóng triều : trong mô hìnhCMS-flow có thể cho phép tính toán với tám sóng triều khác nhau gồm có (M 2, S2,N2, K2, K1, O1, M4, và M6).

+ Điều kiện biên mực nước cho dưới dạng chuỗi mực nước theo thời gian:loại điều kiện này được cho bằng file các giá trị mực n ước.

+ Điều kiện biên mực nước và tốc độ dòng chảy theo thời gian: loại điềukiện biên này áp đặt các giá trị mực nước và tốc độ dòng chảy theo thời gian tại cácô lưới trên biên.

+ Điều kiện biên lưu lượng theo thời gian: theo cách này, tại các ô trên biênsẽ được gán giá trị lưu lượng.

+ Điều kiện biên phản xạ, không thấm: loại biên này thường gặp tại nơi giaonhau giữa đất và nước được coi như mặt tường. Tại các ô lưới biên kiểu này, nướcchỉ có thể chảy theo hướng song song với mặt tiếp giáp đất v à nước mà không thấmqua nó.

+ Điều kiện biên thích ứng theo trường sóng và trường tốc độ: điều kiện bênnày cho phép tính đến các hiệu ứng của trường sóng đến mực nước ở vùng sát bờ(các hiệu ứng nước dâng, nước rút do sự biến đổi của th ành phần ứng suất bức xạsóng vuông góc với bờ). Đây được coi là một điểm mới đối với các mô h ình tínhtoán dòng chảy khu vực sát bờ.

+Tính toán khô ướt: Trong CMS-flow đã sử dụng các kỹ thuật khác nhau đểmô phỏng hiện tượng khô ướt như phương trình bar cát, đập nước (Reid và Bodine1968) và các bài toán biên di đ ộng (Yeh và Chou 1978).

19

Mỗi ô ướt sẽ được kiểm tra sau mỗi bước tính xem nó có trở thành khô không saukhi tính được các giá trị mực nước và tốc độ của bước tính đó cho toàn bộ lưới tính.Chỉ tiêu để ô tính nà trở thành khô là:

crji,ji,ji, DηdD (63)

Với jiD , là độ sâu nước tổng cộng, crD là độ sâu nước mà dưới đó các ô được coi làkhô và ngược lại mỗi ô khô sẽ được kiểm tra sau mỗi bước tính xem nó có trở thànhướt không khi độ sâu nước tổng cộng vượt quá crD và nước chuyển động về phía ôkhô.

3.2 Cơ sở lý thuyết CMS-waveMô hình CMS-wave là mô hình tính toán lan truyền phổ sóng dựa trên việc giải

phương trình cân bằng tác động sóng dạng ổn định tr ên lưới không đồng nhất tronghệ tọa độ Đề các. Mô h ình có khả năng tính toán quá trình phát triển và lan truyềnsóng do gió, hiệu ứng khúc xạ, phản xạ, mất mát năng l ượng do ma sát đáy, sóngbạc đầu và sóng đổ. Ngoài ra các quá trình tương tác giữa các sóng, sóng với dòngchảy, sóng leo, nước dâng do sóng và sóng truyền qua các công tr ình cũng đượctính toán.

Công thức sử dụng theo Mase 2001 nh ư sau:

(64)Trong đó, ,

(65)

Là mật độ tác động sóng, E(σ,θ) là năng lượng sóng, σ tần số sóng, θ hướngsóng.Nhiễu xạ sóng:

Thành phần nhiễu xạ sóng trong phương trình là.

(66)

Trong dó κ là hệ số nhiễu xạ , hệ số này cần được hiệu chỉnh kỹ lưỡng khisóng truyền vào khu vực có các công trình. Nếu trong tính toán có sử dụng tínhnhiễu xạ sóng hệ số κ được lấy >0 và không tính đến nhiễu xạ sóng κ = 0. TrongCMS-wave hệ số κ được lấy giá trị mặc định =4.Tương tác sóng và dòng chảyCác thành phần vận tốc Cx, Cy và Cθ được viết như sau:

(67)

(68)

20

(69)

ở đây U và V là thành phần vận tốc dòng chảy theo hướng x và y. k là số sóng và hlà độ sâu nước. Mối liên hệ giữa tần số góc tương đối σ, tần số góc tuyệt đốiv ω, sốsóng k và vận tốc dòng chảy | | √ theo Jonsson 1990 là được mô tả theocông thức. . (70)Và

σ2 = gktanh(kh)

Trong đó . được gọi là thành phần Doppler-shifting.Sự khác biệt chính khi tính toán sự truyền sóng khi có v à không có mặt dòng

chảy chính là tìm ra tần số thực sự của sóng. Xem xét sự phân tán của th ành phầnDoppler-shifting cho thấy rằng sẽ không giải được khi các sóng bị chặn hoàn toànbởi dòng chảy, theo Smith 1998, Larson và Kraus 2002, nếu tốc độ nhóm sóng C g

nhỏ hơn dòng chảy ngược hướng sẽ là.. / (71)

Như vậy sóng không thể tiếp tục truyền khi bị d òng chảy đủ mạnh ngượchướng chặn lại. Khi đó hầu hết năng lượng sẽ bị mất đi do sóng đổ, một phần nhỏ bịphản xạ hoặc chuyển xuống các sóng có tần số nhỏ h ơn. Trong CMS-wave khi sóngbị chặn, khi đó mật độ tác động sóng được coi bằng 0.Phản xạ sóng:

Năng lượng của sóng bị phản xạ khi sóng truyền vào bờ biển hoặc côngtrình. Năng lượng này được tính toán dựa trên góc của sóng đến và sóng phản xạ.Mật độ năng lượng tác động của sóng phản xạ biểu thị bằng một h àm tuyến tính củamật độ tác động của sóng đến.

(72)Trong đó K là hệ số phản xạ của sóng. K=0 – không tính đến phản xạ sóng.

K=1 – tính đến phản xạ sóng.Sóng đổ do địa hình đáy:

Khi sóng truyền vào vùng nước nông, độ cao của sóng bị giới hạn bởi độ sâ ucủa cột nước. Với mỗi chiều cao của sóng tới độ sâu n ước giới hạn sẽ là (theo Smith1999). 0.64 (73)

Trong đó Hb là độ cao sóng đổ. Độ cao sóng đổ trong CMS -wave tính theocông thức dựa trên độ dốc tới hạn của sóng được Miche (1951) đưa ra là:

21

. tanh (74)

Sóng đổ do gió và dòng chảy ngược:Năng lượng sóng mất mát do sóng vỡ, trong đó bao gồm cả sóng vỡ do d òng

chảy và nhớt rối được Lin và Lin (2006) đưa ra như sau:. , , , 5 (75)

Với , , (76)

Và 5 (77)

Trong đó cds là hệ số, ν là hệ số nhớt rối, , là biên độ sóng.Ảnh hưởng của ma sát đáy

Mất mát năng lượng do ma sát đáy được tính toán theo mô h ình lực kéo củaCollins (1972) được mô tả như sau:

(78)

Với,

(79)

Trong đó là vận tốc quỹ đạo sóng trung b ình, Etotal là mặt độ năng lượngsóng tổng cộng và cf là hệ số ma sát.

/ (80)

Với n là hệ số nhám ManningSóng leoHệ phương trình tính toán sóng leo sử dụng trong CMS-wave như sau:

(81)

(82)

Các thành phần ứng suất bức xạ sóng S xx, Sxy và Syy được tính toán theo lý thuyếtsóng tuyến tính theo Dean và Dalrymple (1984) như sau:, 1, 1 (83)

22

2 2Với

(84)

3.3 Kết nối giữa CMS-flow và CMS-waveĐể giải quyết đồng thời các yếu tố động lực sóng, d òng chảy, và mực nước, mô

hình CMS-flow có thể kết nối với mô h ình tính sóng CMS-wave. Việc kết kết nốiđược thực hiện thông qua mô đun điều khiển trong hệ thống SMS. Nhờ khả năngkết nối này mà hai mô hình có thể trao đổi các dữ liệu cho nhau. Trong khi kết nối,hai mô hình được đặt trên hai hệ trục toạ độ khác nhau hoặc trùng nhau trong miềntính phụ thuộc vào sự định hướng của đường bờ với hệ trục toạ độ. Hệ thống SMStự động tính toán các phép quay cần thiết của các hệ trục toạ độ khi trao đổi cáctrường kết quả tính giữa hai mô h ình. Thông qua mô đun điều khiển, có sáu cáchlựa chọn tương tác cho việc kết nối giữa hai mô h ình như sau:

+ Trao đổi một chiều: Các građien ứng suất bức xạ và các tham số sóng từmô hình CMS-wave cung cấp cho mô hình CMS-flow.

+ Trao đổi một chiều: Dòng chảy từ mô hình CMS-flow cung cấp cho môhình CMS-wave..

+ Trao đổi một chiều: Độ sâu tổng cộng và dòng chảy từ mô hình CMS-flowcung cấp cho mô hình CMS-wave.

+ Trao đổi hai chiều: Các građien ứng suất bức xạ và tham số sóng từ môhình CMS-wave cung cấp cho mô hình CMS-flow và dòng chảy, mực nước từ môhình CMS-flow cung cấp cho mô hình CMS-wave.

+ Trao đổi hai chiều: Các građien ứng suất bức xạ và các tham số sóng từmô hình CMS-wave cung cấp cho mô hình CMS-flow và độ sâu tổng cộng từ môhình CMS-flow cung cấp cho mô hình CMS-wave.

+ Trao đổi hai chiều: Các građien ứng suất bức xạ và các tham số sóng từmô hình CMS-wave cung cấp cho mô hình CMS-flow và độ sâu tổng cộng và dòngchảy từ mô hình CMS-flow cung cấp cho mô hình CMS-wave. Đây là dạng trao đổihai chiều đầy đủ nhất và chúng tôi đã sử dụng dạng này để tính toán.3.4 Thiết lập lưới tính, điều kiện biên, điều kiện ban đầu

Để phục vụ trong việc thiết lập và chia lưới tính toán sóng, dòng chảy vàbiến đổi đáy các số liệu về địa h ình và đường bờ được sử dụng. Về địa h ình, số liệuđịa hình trên toàn vùng Biển Đông tỉ lệ 1/100.000 (bản đồ địa hình Hải quân ViệtNam), bản đồ địa hình chi tiết đo đạc các vùng cửa sông ven bờ 1/25.000, 1/5.000(dự án đo đạc thiết kế công tr ình ) năm 1999 cập nhật năm 2001, 2005 và số liệu đosâu hồi âm năm 2007 (dự án hợp tác Việt Nam – Thụy Điển VS\RDE-03). Số liệuđường bờ được sử dụng làm ranh giới biên đất và biển, các số liệu được số hóa từ

23

ảnh vệ tinh Landsat 2005 v à chi tiết tại khu vực cửa Thuận An từ số liệu đo đạcbằng GPS năm 2007.3.4.1 Lưới tính CMS-wave

CMS-wave có thể tính toán trên các dạng lưới vuông và chữ nhật. Trongnghiên cứu này tác giả tính toán CMS-wave trên lưới chữ nhật. Khu vực chia l ướigồm cửa Thuận An và vùng lận cận (xem trong hình 5). Vùng tính có kích thước15.000m (300 ô lưới) theo hướng song song với đường bờ, 12000m (480 ô lưới)theo hướng vuông góc với bờ. Mỗi ô l ưới có kích thước là 25m x 50m tương ứngvới các hướng ngang bờ và dọc bờ. Với kích thước ô lưới này đáp ứng đủ điều kiệncó thể tính toán được ứng suất bức xạ sóng trong v ùng sóng đổ. Vùng tính đượcxoay một góc 240 độ so với trục hướng bắc sao cho biên sóng nước sâu tương đốisong song với các đường đẳng sâu. Ô lưới có độ sâu lớn nhất xấp xỉ 30m. Phần phíatrong miền tính bao phủ một phần của phá Tam Giang v à sông Hương.

Hình 5. Lưới tính CMS-wave với biên sóng nước sâu và vị trí của kè biển

24

3.4.2 Lưới tính CMS-flowCMS-flow tính toán trên lưới chữ nhật, trên lưới chữ nhật này kích thước các

ô lưới có thể linh động thay đổi với các kích th ước khác nhau. Để tăng hiệu quảtrong việc tính toán cũng như tiết kiệm thời gian tính toán tác giả sử dụng l ưới tínhchữ nhật không đều. Để đảm bảo tính thông nhất, trao đổi qua lại giữa hai mô h ìnhsóng (CMS-wave) và dòng chảy, biến động đáy biển (CMS -flow), hai mô hình sửdụng kích thước vùng tính giồng nhau và tránh những sai số trong quá tr ình nội suykích thước ô lưới tại khu vực cửa sông, vùng lận cận công trình được lấy có kíchthước tương đối giống nhau. Trong đó kích th ước ô lưới nhỏ nhất tại điểm trungtâm là vùng cửa sông gần chân công tr ình là 25m x 25m. Các ô lưới ở phạm vi phíangoài được lấy kích thước tăng theo hệ số bias 1.01, ô lưới có kích thước lớn nhất là100m x 100m. Lưới tính CMS-flow được mô tả như trong hình 6, chi tiết tại khuvực cửa Thuận An như trong hình 7.

Hình 6. Lưới tính CMS-flow với biên mực nước và vị trí các kè biển

24




24




25

Hình 7. Lưới tính CMS-flow tại khu vực cửa Thuận An vớ i địa hình đáy biển3.4.3 Thông số của công trình kè biển sử dụng trong tính toán

Các thông số của hệ thống kè biển nêu trên phần trước được sử dụng trongmiền tính bao gồm kè biển dạng đê chắn sóng bờ phía bắc và kè mỏ hàn tại bờ phíanam

Tại bờ phía bắc cửa Thuận An: Các kè biển dạng đê chắn sóng kiên cố baogồm hai kè sếp thành tam giác cân tạo thành hệ thống khép kín ngăn cách ho àn toànkhu bờ biển bên trong với biển phía ngoài. Do vậy mọi tác động của các yếu tốđộng lực lên vùng bờ biển khu vực bên trong là không còn. Do không có s ự trao đổinước với bên ngoài, cho nên trong tính toán các kè được cho là biên cứng và vùngphía trong được coi là biên cứng – không tính toán các yếu tố thủy động lực cũngnhư biến đổi đáy tại khu vực này.

Tại bờ phía nam cửa Thuận An: K è biển được thiết kế dạng mỏ hàn, xâydựng theo hướng vuông góc với đường bờ. Trong tính toán các ô l ưới dọc theo vị tríxây dựng kè được thiết lập là dạng công trình. Với thiết lập như vậy kè có tính năngngăn dòng chảy dọc bờ truyền qua thân k è cũng như ngăn sóng truyền qua, chophép sóng phản xạ trên thân và nhiễu xạ tại đầu kè. Chi tiết thiết lập các kè trongmiền tính xem hình vẽ 8.

26

Hình 8. Vị trí các kè trong miền tính3.4.4 Điều kiện biên

Trong mọi tính toán với mô h ình số, các điều kiện cho trên biên quyết địnhtới độ chính xác của kết quả tính. Các số liệu cho trên biên cần có độ chính xác caovà được lựa chọn một cách hợp lý sao cho có hiệu quả cao nhất. Các vị trí đ ược xácđịnh để cho điều kiện biên phụ thuộc vào tính chất của các yếu tố trên biên cũngnhư nó có mang tính đại diện cho vùng tính đến đâu. Điều kiện biên trong mô hìnhCMS-wave yêu cầu là phổ sóng trên biên nước sâu. Điều kiện biên trong mô hìnhCMS-flow sử dụng dao động mực nước trên biên nước sâu và lưu lượng tại các biểntrong sông, tuy nhiên biên lưu lư ợng không được sử dụng trong nghiên cứu này.

Điều kiện biên sóng: Biên sóng được lấy tại biên nước sâu dưới dạng phổsóng. Các phổ sóng được tính thông quá các tham số sóng: độ cao Hs, chu kỳ Tp v àhướng sóng. Phổ tham số sóng đ ược sử dụng trong nghiên cứu này là phổ TMA.Trong tính toán cặp với mô hình CMS-flow các tham số sóng trên biên được chotheo từng bước thời gian 3 giờ (bằng bước thời gian trao đổi giữa hai mô h ình).

Điều kiện biên mực nước: Dao động mực nước được cho trên biên nước sâu.Dao động mực nước được lấy từ chuỗi số liệu mực nước trong một chu kỳ triều đặctrưng trong vùng cửa Thuận An. Các giá trị mực n ước cho trên biên với bước thớigian 1 giờ/obs.

27

Hình 9. Dao động mực nước trong một chu kỳ triều tại Thuận An3.4.5 Điều kiện ban đầu

Địa hình đáy: Địa hình đáy trong các trường hợp tính toán được lấy là địahình năm 2005. Sau mỗi bước tính toán biến động đáy biển địa h ình mới sẽ đượccập nhật làm điều kiện ban đầu cho các bước tính tiếp theo. Địa h ình luôn được cậpnhật mới trong từng bước tính toán trong cả mô h ình CMS-wave và CMS-flow.Trước khi tiến hành tính toán mô hình CMS-wave tính toán trước trường sóng trêntoàn miền tính làm điều kiện sóng ban đầu cho mô hình CMS-flow. Ứng suất bứcxạ sóng được sử dụng tính toán dòng chảy do sóng trong mô h ình CMS-flow.

Trường dòng chảy do biến đổi mực nước ban đầu được cho bằng 0. Các thamsố thủy động lực ban đầu tính toán đ ược lấy bằng 0, do vậy để mô h ình nhanh đạtđược trạng thái ổn định, hệ số khuyếch đại các đặc trưng động lực được sử dụngtrong khoảng thời gian 24 giờ đầu tiên.

Dao động mực nước và dòng chảy tại từng thời điểm trao đổ i (thời gian 3giờ) sẽ được cập nhật vào CMS-wave. Ngược lại ứng suất bức xạ và các tham sốsóng được cập nhật tại mỗi bước thời gian kết nối.3.5 Phân tích số liệu, xây dựng kịch bản tính toán3.5.1 Chuỗi số liệu sóng nước sâu

Các tham số sóng nước sâu được tính toán bằng mô h ình SWAN từ trườnggió của NCEP. Lưới tính sóng SWAN có độ phân giải 0.25 x 0.25 độ tr ên toàn vùngbiển Việt Nam và vùng lận cận có tọa độ từ 99 oE đến 121oE và từ 1.25oS đến 24oNtrong khoảng thời gian 20 năm. Số liệu trường gió của NCEP được sử dụng có độphân giải 0.5 x 0.5 độ với bước thời gian 3 giờ/obs. Khoảng thời gian lấy các thamsố sóng là 3 giờ. Trong quá trình tính toán, các tham số sóng đã được hiệu chỉnh rấtkỹ lưỡng với các tham số sóng nước sâu tại gian khoan Bạch Hổ (trạm MSP -1) vàđồng thời các tham số sóng cũng được kiểm chứng trong điều kiện sóng bão.

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Dao động mực nước tại Thuận an

28

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

7/20

/199

6 0:

00

7/20

/199

6 6:

00

7/20

/199

6 12

:00

7/20

/199

6 18

:00

7/21

/199

6 0:

00

7/21

/199

6 6:

00

7/21

/199

6 12

:00

7/21

/199

6 18

:00

7/22

/199

6 0:

00

7/22

/199

6 6:

00

7/22

/199

6 12

:00

7/22

/199

6 18

:00

7/23

/199

6 0:

00

7/23

/199

6 6:

00

7/23

/199

6 12

:00

7/23

/199

6 18

:00

7/24

/199

6 0:

00

7/24

/199

6 6:

00

7/24

/199

6 12

:00

7/24

/199

6 18

:00

7/25

/199

6 0:

00

7/25

/199

6 6:

00

7/25

/199

6 12

:00

7/25

/199

6 18

:00

7/26

/199

6 0:

00

Date (GMT)

Hsi

g [m

]

SWAN VN01A

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

9/2/

2000

0:0

09/

2/20

00 6

:00

9/2/

2000

12:

009/

2/20

00 1

8:00

9/3/

2000

0:0

09/

3/20

00 6

:00

9/3/

2000

12:

009/

3/20

00 1

8:00

9/4/

2000

0:0

09/

4/20

00 6

:00

9/4/

2000

12:

009/

4/20

00 1

8:00

9/5/

2000

0:0

09/

5/20

00 6

:00

9/5/

2000

12:

009/

5/20

00 1

8:00

9/6/

2000

0:0

09/

6/20

00 6

:00

9/6/

2000

12:

009/

6/20

00 1

8:00

9/7/

2000

0:0

09/

7/20

00 6

:00

9/7/

2000

12:

009/

7/20

00 1

8:00

9/8/

2000

0:0

09/

8/20

00 6

:00

9/8/

2000

12:

009/

8/20

00 1

8:00

9/9/

2000

0:0

09/

9/20

00 6

:00

9/9/

2000

12:

009/

9/20

00 1

8:00

9/10

/200

0 0:

009/

10/2

000

6:00

9/10

/200

0 12

:00

9/10

/200

0 18

:00

9/11

/200

0 0:

009/

11/2

000

6:00

9/11

/200

0 12

:00

9/11

/200

0 18

:00

9/12

/200

0 0:

009/

12/2

000

6:00

9/12

/200

0 12

:00

9/12

/200

0 18

:00

9/13

/200

0 0:

00

Date (GMT)

Hsi

g [m

]

SW AN Buoy 4001

Hình 10. So sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc tại trạm MSP-1 thời gian: 10-12/2002

Hình 11. Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc trong cơn bãoFrankie 7/1996

Hình 12. Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc trong cơn bãoWukong 9/2000

29

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

11/1

/97

0:00

11/1

/97

6:00

11/1

/97

12:0

0

11/1

/97

18:0

0

11/2

/97

0:00

11/2

/97

6:00

11/2

/97

12:0

0

11/2

/97

18:0

0

11/3

/97

0:00

11/3

/97

6:00

11/3

/97

12:0

0

11/3

/97

18:0

0

11/4

/97

0:00

11/4

/97

6:00

11/4

/97

12:0

0

11/4

/97

18:0

0

11/5

/97

0:00

11/5

/97

6:00

11/5

/97

12:0

0

11/5

/97

18:0

0

11/6

/97

0:00

11/6

/97

6:00

11/6

/97

12:0

0

11/6

/97

18:0

0

11/7

/97

0:00

11/7

/97

6:00

11/7

/97

12:0

0

Date (GMT)

Sign

ifica

nt w

ave

heig

ht H

s[m

]

SWAN Hua-Hin buoy

Hình 13. Đường đi, so sánh độ cao sóng tính toán và đo đạc trong cơn bão Linda11/1997

Trong điều kiện bão và gió mùa các tham số sóng tính toán là khá chính xác.Đây là nguồn số liệu đủ dài để có thể làm các tính toán thống kê các đực trưng sóng.[1,2]

3.5.2 Kết quả phân tích sóng nước sâuCác tham số sóng nước sâu phục vụ trong phân tích số liệu đầu v ào được lấy

tại vi trí H01 (tọa độ 16.75 oN, 107.75oE) như trong hình (14).Các tham số sóng sử dụng trong thống k ê phân tích được lấy trong khoảng

thời gian 21 năm bắt đầu từ năm 19 91 đến hết năm 2011. Đây là chuỗi số liệu sóngtương đối dài và đầy đủ để có thể phân tích ra các yếu tố sóng đặc tr ưng trong khuvực tính toán.

Hình14. Vị trí điểm lấy các tham số sóng n ước sâu

30

Các kết quả phân tích đặc trưng sóng gồm có: Thông kê tần suất sóng nhiềunăm, tần suất trung bình theo từng tháng, tần suất trung bình trong mùa gió đôngbắc (các tháng 1, 2, 11 và 12) và tần suất trung bình trong mùa gió tây nam (cáctháng 6, 7, 8 và 9)

Dưới đây là kết quả phân tích sóng:Trong các hình 15 và 16 là kết quả phân tích chế độ sóng trong nhiều năm,

trong mùa gió đông bắc và mùa gió tây nam, được trình bày dưới dạng các hoasóng.

Bảng 2. Bảng tần suất sóng trung b ình nhiều nămHs

range N NE E SE S SW W NW

0.0-0.5 0.92 4.11 22.54 0.77 0.02 0.02 0.16 0.64

0.5-1.0 1.38 6.25 24.68 0.42 0.00 0.00 0.20 0.45

1.0-1.5 1.01 5.76 9.15 0.04 0.00 0.00 0.04 0.08

1.5-2.0 0.43 5.82 4.62 0.00 0.00 0.00 0.00 0.02

2.0-2.5 0.24 4.30 1.88 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01

2.5-3.0 0.12 2.20 0.47 0.00 0.00 0.00 0.00 0.01

3.0-3.5 0.07 0.79 0.07 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

3.5-4.0 0.02 0.18 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

4.0-4.5 0.00 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

4.5-5.0 0.01 0.02 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

5.0-5.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

5.5-6.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

6.0-6.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

6.5-7.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

7.0-7.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

>7.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Tổng % 4.21 29.47 63.43 1.24 0.02 0.02 0.40 1.21

Hình 15. Hoa sóng tại trạm ngoài khơi trong nhiều năm

31

Hình 16. Hoa sóng tại trạm ngoài khơi trong mùa gió đông bắc và mùa gió Tâynam

Trong tính toán vận chuyển trầm tích các yếu tố sóng đóng vai trò quantrọng, sóng là tác nhân chính trong việc khuấy động trầm tích và gây ra dòng chảytrong vùng nước nông ven bờ đặc biệt l à trong vùng sóng đổ. Trong các vùng biểnnhư tại cửa Thuận An, dao động mực nước khá nhỏ (trung b ình 0.25m), gây ra dòngchảy thủy triều không lớn, khi đó các yếu tố sóng đóng vai tr ò chính trong quá trìnhvận chuyển trầm tích và biến đổi đáy biển. Do vậy các kết quả phân tích chế độ cácyếu tố sóng cho chúng ta thấy được bức tranh khái quát về chế độ vận chuyển trầmtích dưới sự tác động của sóng . Từ các kết quả phân tích chế độ sóng là cơ sở hìnhthành các kịch bản tính toán vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy trên mô hình số.Theo như các kết quả trong bảng 2 ta có thể thấy tại khu vực Thuận An các sóng cótần suất lớn nhất có hướng đông (E) và đông bắc (NE) và đồng thời cũng là cácsóng có độ cao khá lớn. Các hướng sóng khác nhỏ hơn cả về tần suất cũng như độlớn của các tham số sóng .

Quá trình vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy là quá trình liên tục, kết quảtại thời điểm sau có sự ảnh h ưởng và kế thừa từ các thời điểm tr ước đó. Cho nênphương pháp tính toán cho k ết quả tốt nhất là mô phỏng với các tham số đầu vàotrong thời gian thực, các kết quả tính toán li ên tục được so sánh và hiệu chỉnh. Tuynhiên việc tính toán như trên không thể tiến hành cho một thời gian dài, bởi lẽ cáctính toán tiêu tốn khá nhiều thời gian cũng nh ư tài nguyên máy tính. Trong cáctrường hợp yêu cầu có một chế độ về vận chuyển trầm tích , khi đó đòi hỏi cần cóchuỗi số liệu đủ dài để làm các phân tích thống kê, phương pháp tính toán liên t ụchoàn toàn không khả thi. Do vậy cần thiết phải nghiên cứu sử dụng phương pháptính toán trầm tích và biến đổi đáy biển dựa trên các số liệu thông kê các tham sốsóng. Các kết quả tính toán của phương pháp này đòi hỏi có độ chính xác giống nhưcác tính toán liên tục. Một phương pháp được Roelvink J. A (2001) và các c ộng sự

32

đưa ra đó là sử dụng chuỗi tham số sóng từ đó thống kê, phân tích xác định giá trịtham số sóng có tác động tới vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy. Theo phươngpháp này, giá trị chiều cao sóng có tác động đến quá tr ình vận chuyển trầm tích vàbiến đổi đáy được sử dụng trong tính toán thay vì sử dụng giá chiều cao sóng hữuhiệu theo thống kê thông thường. Roevink J. A đã đưa ra công thức xác định chiềucao sóng gây biến đổi đáy từ chiều cao sóng hữu hiệu trong chuỗi sóng như sau:

i

iimor P

HPH

5.25.2

(85)Trong đó Hmor là chiều cao sóng có tác động đến biến đổi đáy mạnh nhất ,Hi chiều cao sóng hữu hiệu i,Pi – là tần suất của sóng thứ i .Trong mô hình CMS-wave chỉ tính toán sóng với phổ truyền tới trong góc từ

-90o đến 90o so với đường bờ. Do đó cần lập lại bảng thống kê sóng cho phù hợpvới miền tính toán. Góc truyền sóng tính theo giá trị góc tuyệt đối so với đ ường bờ -góc 0 ứng với hướng vuông góc với đường bờ, góc âm là hướng về bên tay phảitheo chiều kim đồng hồ, hướng dương theo hướng bên tay trái ngược chiều kimđồng hồ. Quy định về hướng như mô tả trong hình vẽ 17.

Hình 17. Quy định về hướng sóng trong mô h ình CMS-waveThông kế tần suất sóng theo các h ướng sóng có tác động tới khu vực bờ

Thuận An, kết quả thu được như trong bảng 3.Bảng 3. Bảng tần suất sóng nước sâu theo các hướng tác động tới đường bờHs

range ( -90÷ -60 ) ( -60÷-30 ) ( -30÷ 0 ) ( 0 ÷ 30) ( 30÷ 60 ) ( 60÷ 90 ) hướng khác0.0-0.5 0.20 12.26 12.48 2.19 0.90 0.41 0.75

0.5-1.0 0.03 10.18 17.53 3.20 1.33 0.52 0.59

1.0-1.5 0.00 0.63 11.18 2.90 0.91 0.36 0.10

1.5-2.0 0.00 0.01 7.63 2.65 0.39 0.19 0.02

2.0-2.5 0.00 0.00 3.98 2.06 0.31 0.06 0.00

32


i

iimor P

HPH

5.25.2





range ( -90÷ -60 ) ( -60÷-30 ) ( -30÷ 0 ) ( 0 ÷ 30) ( 30÷ 60 ) ( 60÷ 90 ) hướng khác0.0-0.5 0.20 12.26 12.48 2.19 0.90 0.41 0.75

0.5-1.0 0.03 10.18 17.53 3.20 1.33 0.52 0.59

1.0-1.5 0.00 0.63 11.18 2.90 0.91 0.36 0.10

1.5-2.0 0.00 0.01 7.63 2.65 0.39 0.19 0.02

2.0-2.5 0.00 0.00 3.98 2.06 0.31 0.06 0.00

32


i

iimor P

HPH

5.25.2





range ( -90÷ -60 ) ( -60÷-30 ) ( -30÷ 0 ) ( 0 ÷ 30) ( 30÷ 60 ) ( 60÷ 90 ) hướng khác0.0-0.5 0.20 12.26 12.48 2.19 0.90 0.41 0.75

0.5-1.0 0.03 10.18 17.53 3.20 1.33 0.52 0.59

1.0-1.5 0.00 0.63 11.18 2.90 0.91 0.36 0.10

1.5-2.0 0.00 0.01 7.63 2.65 0.39 0.19 0.02

2.0-2.5 0.00 0.00 3.98 2.06 0.31 0.06 0.00

33

2.5-3.0 0.00 0.01 1.38 1.21 0.17 0.02 0.00

3.0-3.5 0.00 0.01 0.33 0.48 0.09 0.01 0.00

3.5-4.0 0.00 0.00 0.05 0.13 0.03 0.00 0.00

4.0-4.5 0.00 0.00 0.01 0.03 0.00 0.00 0.00

4.5-5.0 0.00 0.00 0.02 0.01 0.01 0.00 0.00

5.0-5.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

5.5-6.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

6.0-6.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

6.5-7.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

7.0-7.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

>7.5 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Tổng % 0.23 23.11 54.59 14.88 4.14 1.58 1.47số sốliệu 141 14179 33497 9129 2538 972 904

Hướngkhí

tượng150÷120 120 ÷ 90 90 ÷60 60 ÷30 30÷ 0 360 ÷330

Áp dụng công thức (85) tính toán tham các tham số sóng theo từng hướng ta đượccác kết quả như trong bảng 4.

Bảng4. Kết quả phân tích các yếu tố sóng theo hướng tác động

Hướng (-90 ÷ -60) (-60 ÷ -30) (-30 ÷ 0) (0 ÷ 30) (30 ÷ 60) (60÷ 90)

Hmor 0.86 1.32 2.43 2.34 1.76 1.06

Tp 5.58 6.93 8.90 7.52 6.99 5.81

Dir -67.98 -42.42 -19.11 12.17 42.67 72.57

Tổng % 0.23 23.11 54.59 14.88 4.14 1.58

Hướng khí tượng 150÷120 120 ÷ 90 90 ÷60 60 ÷30 30÷ 0 360 ÷330

Trên bảng 4 là số liệu phân tích thống kê các tham số sóng cho 6 hướngtruyền sóng có tác động đến vận chuyển trầm tích và biển đổi đáy. Trong đó hướngtruyền sóng có tần suất lớn nhất là sóng có hướng từ 60 đến 90 độ (theo hướng khítượng) tương ứng với sóng hướng từ đông bắc đến đông . Đây cũng là 6 phương ánvới các tham số sóng sẽ được sử dụng trong tính toán vận chuyển trầm tích và biếnđộng đáy biển được trình bày trong phần tiếp theo.3.6 Thiết lập các thông số và hiệu chỉnh mô hình

Trước khi tính toán mô h ình cần được hiệu chỉnh các thông số sao cho kếtquả tính phù hợp với thực tế đo đạc. Đây l à bước quan trọng cần được thực hiện kỹlưỡng trước khi sử dụng bất kỳ một mô h ình số nào. Trong phần nghiên cứu này tácgiả tiến hành hiệu chỉnh các thông số thông qua việc so sánh các kết quả tính toánmực nước và dòng chảy trong đợt khảo sát đo đạ c ngày 21/4/2007 tại trạm V1,

34

thuộc dự án VS\RDE-03. Trạm quan trắc dòng chảy nằm phía ngoài cửa Thuận Anquan trắc đồng thời dao động mực n ước triều và đo đạc dòng triều tại 3 tầng mặt,giữa và đáy.

Hình18. Vị trí các trạm quan trắc dao động mực n ước và dòng chảy V1

3.6.1 Thiết lập các thông số trong mô h ình CMS-wave

Hình 19. Thiết lập các thông số chính của CMS -wave

35

Hình 20. Điều kiện phổ sóng tại biên CMS-waveDạng phổ sóng sử dụng trên biên nước sâu là phổ TMA. Phổ sóng được tính

toán từ các tham số sóng: Độ cao Hs, chu kỳ đỉnh phổ Tp v à hướng sóng với cáctham số của ԑ =3.3 và n=4 tại độ sâu nước d=25m.3.6.2 Thiết lập các thông số trong mô hình CMS-flow

Hình21. Thiết lập các thông số chính trong mô h ình CMS-flow

36

Hình 22. Các thông số tính toán vận chuyển trầm tích .

Hình 23. Điều kiện biên dao động mực nước3.6.3 Thiết lập thông số kết nối giữa hai mô h ình CMS-flow và CMS-wave

Hai mô hình tính toán sóng và dòng chảy được sử dụng tính cặp đồng thời.Phương pháp tính cặp sử dụng dạng trao đổi hai chiều , cho phép tính toán và traođổi các tham số của sóng và dòng chảy qua lại giữa hai mô h ình theo từng bước thờigian. Theo đó các tham số sóng và ứng suất bức xạ được CMS-flow sử dụng trongmỗi bước tính để tính dòng chảy do sóng và vận chuyển trầm tích . Quá trình songsong với nó là CMS-wave sử dụng trường dòng chảy, điều kiện địa h ình đã được

37

cập nhật mực nước và biến đổi đáy vào trong tính toán trường sóng. Hai quá trìnhtính toán diễn ra song song với bước thời gian trao đổi cập nhật các tham số l à 3giờ. Tổng lượng thời gian tính toán trong một phương án hướng sóng là 720 giờ(30 ngày).

Hình 24. Giao diện điều khiển tính toán cặp đồng thới giữa hai mô h ình

Hình 25. So sánh mực nước tính toán và đo đạc tại trạm V1 từ 10 giờ ngày 21/4đến 10 giờ ngày 22/4/2007

38

Hình 26. So sánh tốc độ dòng chảy tính toán với tốc độ dòng chảy đo đạc tại cáctầng Mặt, giữa và đáy tại trạm V1 từ 10 giờ ngày 21/4 đến 10 giờ ngày 22/4/2007

Hình 27. So sánh hướng dòng chảy tính toán với hướng dòng chảy đo đạc tại cáctầng Mặt, giữa và đáy tại trạm V1 từ 10 giờ ngày 21/4 đến 10 giờ ngày 22/4/2007

39

Hình 28. Trường dòng chảy tại khu vực cửa Thuận An trong pha triều l ên

Hình29. Trường dòng chảy tại khu vực cửa Thuận An trong pha triều xuốngĐể đánh giá mức độ chính xác của các kết quả tính toán v à đo đạc, độ lệch

chuẩn và sai số trung bình quân phương đã được sử dụng. Công thức xác định giátrị của độ lệch chuẩn (hệ số bias) và sai số trung bình quân phương như sau:BIAS ∑ V V (86)RMS ∑ V V /

(87)

Trong đó N – là tổng số số liệu, Vcomi- giá trị tính toán thứ i, Vobsi – giá trị đođạc thứ i.

Kết quả tính toán sai số của dao động mực n ước đo đạc và tính toán:Bias = 0.065, Rms = 0.177

40

Kết quả tính toán sai số của vận tốc d òng chảy đo đạc tại tầng giữa và vậntốc tính toán: Bias = 0.0352, Rms = 0.0963

Từ các kết quả trên cho thấy kết quả tính toán mực nước, tốc độ và hướngdòng chảy ứng với các thông số cài đặt trong mô hình là khá phù hợp. Các kết quảvề giá trị có sự sai khác nhỏ . Các hệ số bias mang giá trị dương chứng tỏ các giá trịtính toán lớn hơn so với các giá trị đo đạc.3.7. Kết quả tính toán

Mô hình tính cặp đồng thời mô phỏng sự vận chuyển trầm tích và biến độngbãi biển được thiết lập theo các thông số đ ã được hiệu chỉnh tại phần trên. Tính toánvận chuyển trầm tích và biến đổi đáy được thực hiện theo 6 hướng sóng chính,trong mỗi hướng sóng được tính toán trong 720 giờ (30 ng ày). Kết quả tính toánvận chuyển trầm tích và biến đổi đáy biển được trình bày theo 3 dạng: Thứ nhất,kết quả được trình bày trên các hình vẽ theo mặt rộng. Thứ hai, chọn ra 5 mặt cắtđặc trưng, biểu thị biến động đáy biển trên hình vẽ của các mặt cắt ngang. Thứ ba,dựa trên số liệu tại các mặt cắt ngang tính toán, lập bảng thố ng kê giá trị tổng lượngtrầm tích vận chuyển qua mỗi mặt cắt theo các h ướng sóng khác nhau .3.7.1 Kết quả tính toán biến động đáyHướng sóng 1 (120 đến 150 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=0.86, Tp =5.58,hướng trung bình= -67.98, tần suất=0.23 % và dao động mực nước trên biên ngoàicủa CMS-flow.

Hình 30. Kết quả tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ120 đến 150 độ

41

Hình 31. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30ngày dưới tác động của sóng có hướng từ 120 đến 150 độ

Hướng sóng 2 (90 đến 120 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=1.32, Tp =6.93,hướng trung bình =-42.42, tần suất= 23.11 % và dao động mực nước trên biên ngoàicủa CMS-flow.

Hình 32 Kết quả tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 90đến 120 độ

42


Hướng sóng 3(60 đến 90 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=2.43, Tp =8.90,hướng trung bình =-19.11, tần suất=54.59 % và dao động mực nước trên biên ngoàicủa CMS-flow.

Hình 34. Kết quả tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ 60đến 90 độ

43

Hình35. Địa hình đáy biển khu vực cửa Thuận An sau thời gian tính toán 30ngày dưới tác động của sóng có hướng từ 60 đến 90 độ

Hướng sóng 4(30 đến 60 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=2.34, Tp =7.53,hướng trung bình =12.17, tần suất=14.88% và dao động mực nước trên biên ngoàicủa CMS-flow.


44


Hướng sóng 5(0 đến 30 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=1.76, Tp =6.99,hướng trung bình =42.67, tần suất=4.14 % và dao động mực nước trên biên ngoàicủa CMS-flow.


45


Hướng sóng 6 (330 đến 0 độ): Các tham số sóng tính toán: Hmor=1.06, Tp =5.81,hướng trung bình = 72.57, tần suất = 1.58% và dao động mực nước trên biên ngoàicủa CMS-flow.

Hình 40. Kết quả tính toán bồi xói sau 30 ngày với sóng tác động có hướng từ330 đến 0 độ

46


Như vậy từ các tính trên ta thấy, các hướng sóng có tác động mạnh nhất đếnquá trình vận chuyển trầm tích và biến đổi đáy là các hướng sóng trong trường hợp2, 3 và 4 tương ứng với trường sóng có hướng Đông và Đông bắc. Các hướng sóngnày chiếm tới 92.58 % trong chuỗi sóng. Các tác động của sóng tới quá trình vậnchuyển trầm tích là đáng kể. Phía trước và sau công trình kè trên bờ phía nam cửaThuận An có sự biến động rất lớn và có xu thế bồi lắng tại vùng lân cận chân côngtrình. Quá trình vận chuyển trầm tích cũng làm cho khu vực luồng tàu tại trung tâmcửa có biến động lớn, quá trình bồi lắng ở giữa cửa làm cho tuyến luồng giảm độsâu đáng kể. Để có sự đánh giá rõ ràng hơn chúng ta xem xét đến sự biến động tạicác mặt cắt đặc trưng.3.7.2 Phân tích kết quả tính toán biến động b ãi đáy biển qua một số mặt cắt đặctrưng

Năm mặt cắt được chọn để đánh giá mức độ biến động tr ên đáy biển baogồm: 3 mặt cắt phía trước công trình kè biển phía nam và 2 mặt cắt phía trong cửaThuận An. Các mặt cắt từ 1 đến 4 có gốc nằm tr ên bờ biển, mặt cắt số 5 gốc nằmtrên bờ phía nam. Sơ đồ các mặt cắt tại khu vực cửa Thuận An đ ược mô tả tronghình 42.

47

Hình 42. vị trí các mặt cắt từ 1 đến 5Kết quả tính toán cho từng hình thế hướng sóng tại mỗi mặt cắt được trình

bày trên hai hình vẽ: Hình vẽ biểu diễn sự biến động đáy biển tại mỗi mặt cắt d ướisự tác động của từng h ình thế hướng sóng và Hình vẽ so sánh địa hình đáy trước vàsau khi tính toán biến động đáy biển dưới tác động tổng hợp của tất cả các h ình thếsóng. Dựa trên sự phân bố tần suất phần trăm của các hình thế hướng sóng theobảng tần suất (bảng 4) chúng ta tính toán được mức độ biến động tổng cộng củ atừng mặt cắt dưới tác động tổng hợp của các hình thế hướng sóng. Giá trị độ sâutrên mỗi mặt cắt trước và sau khi tính toán cho thấy bức trang về biến động đáy biểntrong mỗi mặt cắt.

Hình 43. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 1 dưới tác động của cáchướng sóng khác nhau

48

Hình 44. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 1 dưới tác động tổng hợp củatất cả các hướng sóng với độ sâu ban đầu


49



50



51



52

Hình52. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 5 dưới tác động tổng hợp củatất cả các hướng sóng với độ sâu ban đầu

Từ các hình 44, 46 và 48 ta thấy trên mặt cắt 1, 2 và 3 có sự bồi lắng trầm tích mạnhở ngay sát đường bờ. Theo thứ tự tự gần đến xa công tr ình kè biển độ bồi lắng gầnbờ biển giảm dần, lớn nhất tại mặt cắt số 1 , độ bồi lắng lên tới trên 300m tính từđường bờ. Tiếp theo trên mặt cắt 2 độ bồi tụ là 200m và trên mặt cắt số 3 là 50 m.Các kết quả tính toán này khá phù hợp với số liệu đo đặc sự biến động đ ường bờ

Hình 53. Kết quả đo đạc đường bờ tại Thuận An tháng 6 năm 2012Tại vị trí mặt cắt số 4 có sự bồi lập khá mạnh ở phía ngo ài và xói lở trong

vùng gần bờ. Tại mặt cắt số 5, đây là mặt cắt ngang của luông chính đi v ào cửaThuận An, có sự bồi lắng khá mạnh tại phía giữa luông t àu. Các kết quả này một lầnnữa minh chứng tính sát thực của các kết quả tính toán l à khá phù hợp với thực tếdiễn ra trong vùng. Từ hình vẽ 53 ta thấy rằng phần bờ phía bắc công tr ình kè mỏ

53

hàn có sự xâm thực mạnh, bờ biển bị xói lở tiến sâu v ào trong đất liền. Nhưng cũngdo hạn chế của mô hình nên không thể mô phỏng sự biến đổi của đường bờ. Cácbức ảnh chụp tại hiện trường vào thời gian tháng 6/2012 (xem hình 54, 55 và 56)một lần nữa minh chứng, cho thấy có sự bồi tụ mạnh ở đầu k è mỏ hàn và bồi tụ tạora vùng nước khá nông phía trong cửa nằm gần kè phía nam và tạo nên một số barcát lớn tại vị trí trung tâm luồng ra v ào của cửa.

Hình 54. Ảnh chụp khu vực bồi cát phía nam k è tại cửa Thuận An 6/2012

54

Hình 55. Ảnh chụp vị trí các bar cát ngầm tại cửa Thuận An 6/2012

Hình 56. Ảnh chụp các bar cát tại trung tâm luồ ng ra vào tại cửa Thuận An6/2012.

55

3.7.3 Phân tích đánh giá định lượngKết quả tính toán lượng trầm tích vận chuyển trên một đơn vị bề rộng bãi

biển trong năm mặt cắt được trình bày trong bảng 5.Bảng 5. Lượng trầm tích vận chuyển qua các mặt cắt (m3/năm)

Hướng sóng

150÷120 120 ÷ 90 90 ÷60 60 ÷30 30÷ 0

360÷330 SW NE Tổng

Mặtcắt 1 2.05 -2385.73 -10976.68

-2638.52 145.91 29.57 -13360.37

-2463.03 -15823.41

Mặtcắt 2 -1.50 -1757.05 -9141.92 -959.21 -144.29 -17.22 -10900.46

-1120.72 -12021.18

Mặtcắt 3 1.86 157.88 -6587.12

-1311.61 53.46 15.94 -6427.39

-1242.21 -7669.60

Mặtcắt 4 1.66 1106.14 1844.22 5855.86 742.97 45.70 2952.03 6644.53 25430.90Mặtcắt 5 4.64 1957.34 -54971.25 3983.98 384.63 61.70 -53009.27 4430.30 -48578.97

Theo quy ước về hướng vận chuyển trầm tích , đối với đường bờ tại Thuận Anhướng dương là hướng trầm tích đi từ bắc xuống nam, hướng âm là hướng trầm tíchđi từ nam lên bắc. Như vậy xu hướng trầm tích nói chung trong các mặt cắt 1, 2, 3và 5 có hướng từ phía nam lên phía bắc. Mặt cắt số 4 có xu hướng đi ngược lại từphía bắc xuống phía nam.KẾT LUẬN

Đã sử dụng bộ mô hình tính toán sóng, dòng chảy, mực nước vận chuyểntrầm tích và biến động đáy để tính toán chế độ động lực v à biến đổi đáy khu vựccửa Thuận An và các khu vực lận cận với sự có mặt của các công tr ình chỉnh trị.

Qua phân tích tài liệu và kết quả tính toán, các quá tr ình động lực học, vậnchuyển trầm tích và biến đổi đáy biển đã có sự thay đổi khi có mặt của công tr ìnhchỉnh trị tại cửa Thuận An. Trong thời gian đầu công tr ình kè ở bờ nam cửa ThuậnAn gây biến động rất lớn địa h ình đáy và bờ biển tại khu vực lân cận (bồi tại phíanam và xói tại phía bắc kè). Tuy nhiên theo thời gian do bờ phía nam tiến dần rabiển khả năng ngăn cát của k è giảm dần và tác động mùa của các yếu tố động lựcbiển đối với bờ biền khu vực Thuận An trở lại trạng thái ban đầu khi ch ưa có côngtrình.

Các công trình bước đầu đã phát huy tác dụng bảo vệ các vùng bờ biển lậncận khỏi trạng thái xói lở, đặc biệt hiệu quả với k è phía nam. Tuy nhiên vấn đềtránh bồi lấp luồng tàu chưa thể khắc phục được.

Sự phù hợp giữa các kết quả tính toán v à số liệu đo đạc biến động bãi biển vàđường bờ cho thấy khả năng mô phỏng của mô h ình SMS trong khu vực này là kháchính xác. Qua đó có thể sử dụng tính toán các khả năng biến động trong t ương lai,lập các phương án khả thi trong xây dựng kè biển giai đoạn 2 tại khu vực

56

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KHCN-06-10. “Cơ sở khoa học và cácđặc trưng đới bờ phục vụ yêu cầu xây dựng công tr ình biển ven bờ”. Viện Cơhọc, Hà Nội, 2000

2. Nguyễn Mạnh Hùng, Phạm Văn Ninh, Dương Công Điển, Mô hình tính cặpđồng thời các yếu tố sóng, dòng chảy và mực nước phục vụ nghiên cứu biếnđộng bờ biển vùng châu thổ sông Hồng, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoahọc Cơ học Thủy khí Toàn quốc năm 2005

Tiếng Anh

3. Lam Tien Nghiem, “Modelling for Thuan An inlet, Vietnam” . Marcel J. F.Stive, Henk Jan Verhagen and Zheng Bing Wang, 2003. MorphodynamicModelling for Thuan An inlet, Vietnam

4. Nghiem Tien Lam, A preliminary study on hydrodynamics of the Tam Giang– Cau Hai lagoon and tidal inlet system in Thua Thien Hue province,Vietnam. Master thesis. International Institute for Infrastructural Hydraulicand Environmental Engineering (IHE) Delft, Netherlands, 2002

5. Tran Thanh Tung, Vu Minh Cat, Le Dinh Thanh, 2006, conceptual model ofseasonal opening/closure of tidal inlets and estuaries at the Central coast,Viet nam. Proceeding of Vietnam- Japan Extuary Workshop 2006 August22nd-24th , Hanoi, Vietnam.

6. Tung, T.T., Stive, M.J.F, Graaff J.v.d. (2008): Strategy for stabilization tidalinlets in the Central Coast of Vietnam . Proc. Of the COPEDEC-2008, Dubai,United Arab Emirates

7. CMS User Manual, Envinronment Modeling Research Laboratory 03/20128. Coastal Engineering Manual. Chapter 6. Hydrodynamic of tidal inlets. U.S

Army Crops. Of Engineers. Washington. DC. 20019. SMS Surface Water Modeling System – Tutorials Version 10.1. Brigham

Young University – Envinronment Modeling Research Laboratory 03/201110. Shore Protection Manual Coastal Engineering Research Center, US Navy,

198411. Van Rijn Leo C. Principles of Fluid Flow and Waves in Rives, Estuaries,

Seas and Ocean. Aqua Publications, the Netherlands, 1989

Documents

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHI ÊN (45).pdf · Hình 44. So sánh biến động địa hình tại mặt cắt số 1 dưới tác động tổng hợp của tất cả