Luận án Nghiên cứu biến động bãi do tác động ở công trình giảm sóng, tạo bồi cho khu vực Hải Hậu - Nam Định

ới các trường hợp sóng trong gió mùa Đông Bắc, Tây Nam với các hướng bất lợi (22 PA) và trong Bão (Damrey, 2005). Kết quả tính toán thể hiện trong các hình từ 4.19(a, b,c) ÷ 4.22(a, b,c) dưới đây đại diện cho các PA sóng xiên góc, vuông góc với bờ và trong bão (Damrey, 2005), các PA còn lại trong tổng số 22 PA đã đưa ra được thể hiện trong Phụ lục 3. 120 Hình 4.19a. Phân bố trường sóng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA4 - hướng sóng 450) Hình 4.19b. Phân bố trường dòng chảy sóng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA4 - hướng sóng 450) Hình 4.19c. Kết quả tính diễn biến hình thái khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA4 - hướng sóng 450) 121 Hình 4.20a. Phân bố trường sóng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA11 - hướng sóng 900) Hình 4.20b. Phân bố trường dòng chảy sóng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA11 - hướng sóng 900) Hình 4.20c. Kết quả tính diễn biến hình thái khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA11 - hướng sóng 900) 122 Hình 4.21a. Phân bố trường sóng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA21 - hướng sóng 1350) Hình 4.21b. Phân bố trường dòng chảy sóng khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA21 - hướng sóng 1350) Hình 4.21c. Kết quả tính diễn biến hình thái khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình (PA21 - hướng sóng 1350) 123 Hình 4.22a. Phân bố trường sóng trong bão (Damrey 2005) khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình Hình 4.22b. Phân bố trường dòng chảy sóng trong bão (Damrey 2005) khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình Hình 4.22c. Kết quả tính toán diễn biến hình thái trong bão (Damrey 2005) khu vực ven biển Hải Hậu, điều kiện địa hình bãi có công trình 124 Từ các kết quả tính toán cho thấy, hệ thống công trình đã có tác dụng giảm sóng, tạo bồi trong tất cả các trường hợp gió mùa. Trong bão với hệ thống công trình này cũng đã hạn chế được rất nhiều sự tác động của sóng trong bão đối với hệ thống đê biển, làm giảm năng lượng của sóng khi đi qua công trình chỉnh trị. Mặt khác, các mỏ hàn chữ T còn có tác dụng ngăn dòng bùn cát dọc bờ, vì ven bờ biển Hải Hậu dòng bùn cát dọc bờ chiếm ưu thế và dòng luôn có xu hướng mang nguồn bùn cát xuống phía Nam nhiều hơn nên gây xói bãi, thiếu nguồn bùn cát. Chính các hệ thống mỏ chữ T đã có tác dụng ngăn chặn vấn đề mất bùn cát và gây bồi như trên hình vẽ đã thể hiện. Mặc dù vậy xung quanh các đầu mỏ hàn, đê ngầm vẫn xảy ra hiện tượng xói chân công trình, điều này cho thấy phải có lựa chọn để gia cố về chân đê và mái đê ngầm cho phù hợp. Việc này cần có sự kết hợp với thí nghiệm trên mô hình vật lý về giải pháp và vật liệu thiết kế công trình. Với kết quả tính toán ở trên, cho thấy hệ thống công trình đã ngăn được khoảng 40% lượng bùn cát mất đi, gây bồi phía trong công trình đó là một hiệu quả đáng kể. Tổng lượng bùn cát tính toán với phương án công trình đã thể hiện điều đó (xem Hình 4.23). Hình 4.23. Tổng lượng đến và đi trong 1 năm theo tính toán với địa hình bãi có công trình với số liệu sóng đại diện cho 20 năm tại khu vực Hải Hậu Như vậy, một lượng bùn cát được giữ lại để gây bồi khu vực phía trong công trình còn lại vẫn có một lượng bùn cát di chuyển xuống phía Nam để không làm thiếu lượng bùn cát ở phía Nam của Hải Hậu. 125 2. Kết quả tính toán biến động đường bờ sau khi có công trình chỉnh trị: Hình 4.24 bên dưới là kết quả tính toán dự báo biến động đường bờ khu vực Hải Hòa - Hải Triều, Hải Hậu cho các giai đoạn 5 năm (2012 - 2017) và 10 năm (2012 - 2022) tới sau khi có hệ thống công trình chỉnh trị trên bãi. Số liệu sóng đầu vào được trích xuất từ mô hình Mike 21 tại biên O(2)(XO(2), YO(2)) của lưới miền tính nhỏ trong Genesis, sau đó tính lặp lại trong các năm liên tiếp từ thời gian bắt đầu năm 2012 và tiếp tục kéo dài đến các năm 2017 và 2022. Kết quả tính toán cho thấy việc bố trí hệ thống công trình đề xuất đã gây bồi, tạo cho bãi biển ổn định hơn. Hình 4.24. Tính toán biến động đường bờ khu vực Hải Hậu khi bãi có công trình 126 Vùng bãi của 5/7 mỏ hàn chữ T có xu hướng được bồi mạnh sau công trình. Các mỏ chữ T ở khu vực phía Nam có xu hướng được bồi trước và bồi mạnh hơn các mỏ chữ T ở phía Bắc. Tại hai mỏ chữ T phía Nam HT6 và HT7 sự bồi tụ diễn ra mạnh, phía sau mỏ HT7 mức độ bồi là 100m/10 năm, còn tại HT6 mức độ bồi giảm còn khoảng 80m/10 năm. Tại hai mỏ HT4 và HT5 chỉ có hiện tượng bồi tụ nhẹ sau công trình, nhưng bờ biển lại giữ được sự ổn định, không bị xói. Tại vị trí của cả 3 mỏ chữ T ở phía Bắc bãi đều được bồi khá mạnh, nhất là tại vị trí của mỏ HT1. Tại khu vực các đê ngầm, đường bờ vẫn có xu hướng hình thành bãi bồi, đối với HN1 giá trị bồi khoảng 40m/10 năm còn đối với HN2 giá trị bồi tụ nhỏ hơn, khoảng 20m/10 năm. Tại ba đê ngầm phía Nam gồm HN3, HN4 và HN5 chỉ có sự bồi nhẹ nhưng bãi đã được bảo vệ, không bị xói. 4.2.4.3. Nhận xét chung: 1) Với phương án công trình hệ thống mỏ hàn chữ T kết hợp đê ngầm phá sóng bố trí từ Hải Triều tới Hải Hòa (Km17 - Km22), kết quả tính toán cho thấy: hệ thống công trình góp phần ổn định bãi, khu vực bồi mạnh nhất là khu vực bờ sau các mỏ chữ T: HT7 và HT6 giá trị bồi tụ khoảng 100m/10 năm ứng với HT7 và 80m/10 năm ứng với HT6, các mỏ chữ T khác mức độ bồi tụ nhỏ hơn hoặc không có nhưng bờ biển về cơ bản đã được bảo vệ, không còn hiện tượng xói. Tại các đê ngầm HN1 và HN2 có xuất hiện hình thái bồi tụ khá mạnh, giá trị bồi tụ khoảng 40m/10 năm ứng với HN1 và 20m/10 năm ứng với HN2, các vị trí đê ngầm khác tuy không có sự bồi tụ mạnh bằng, nhưng bãi đã được ổn định, không có hiện tượng xó i lở. Nhìn chung, hệ thống công trình phát huy hiệu quả tăng sự ổn định của bãi và bảo vệ hệ thông đê kè biển tại đây. 2) Từ cửa Hà Lạn tới Lạch Giang ta thấy ứng với trường hợp bãi tự nhiên cán cân bồi xói thiên xói là -0,34 trong khi đó ứng với trường hợp bãi có công trình là - 0,24. Tương tự như vậy khi tính diễn biến bãi và tính lượng vận chuyển bùn cát đối với khu vực Hải Hậu và so sánh trong trường hợp tự nhiên với bãi có công trình đã cho thấy được hiệu quả của hệ thống công trình trên bãi. Điều này cho thấy, hệ 127 thống công trình đã bảo vệ tốt vùng bờ phía sau công trình và làm giảm được mức độ xói, giữ được khoảng 40% lượng bùn cát tại khu vực công trình. 4.3. ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG XÓI LỞ VÀ BẢO VỆ BÃI, ĐÊ BIỂN HẢI HẬU 4.3.1. Đánh giá hiệu quả các biện pháp công trình giảm sóng, tạo bồi trên bãi biển đã thực hiện tại Hải Hậu 4.3.1.1. Các loại công trình giảm sóng tạo bồi trên bãi Hải Hậu Công trình ngăn cát giảm sóng (NCGS): Ngoài công trình chủ yếu là gia cố mái, có một số đoạn đã sử dụng hệ thống công trình ngăn cát giảm sóng. Hệ thống 5 mỏ hàn chữ T (MCT) xây dựng từ năm 2005 tại khu vực thôn Tân Thịnh, Tân Anh xã Hải Thịnh, chiều dài thân mỏ 45m, cánh dài 60m, khoảng cách giữa các mỏ là 140m [9], [58]. MCT cấu tạo từ các ống buy bê tông cốt thép (BTCT) cắm sâu vào đệm đá. Hệ thống 9 bẫy cát biển (BCB) được xây dựng năm 2011 tại khu vực Kiên Chính, chủ yếu dùng khối Tetrapod xếp với nhau tạo thành hệ thống [58]. 4.3.1.2. Phân tích chung về hiệu quả công trình Về công trình mỏ hàn biển (MHB), MCT, BCB: Trước năm 2005 đã có một số công trình được xây dựng như: hệ thống mỏ hàn Hải Lý (1977 - 1982), hệ thống mỏ hàn Hải Thịnh 2. Kết cấu chung của loại mỏ hàn này là bằng ống buy kết hợp đá đổ và các khối bêtông. Các mỏ hàn này thường ngắn, cao trình đỉnh thấp, bố trí chưa khoa học nên hầu như không đạt hiệu quả như mong muốn. Sau năm 2005, đã bắt đầu thử nghiệm một số loại công trình MCT, BCB để giảm sóng, gây bồi bãi. Các công trình này đã có nhiều cải tiến trong kết cấu so với mỏ hàn ống buy, ứng dụng các khối Tetrapod phá sóng. Mặc dù qua nghiên cứu ban đầu cho thấy hiệu quả giảm sóng, tạo bồi ở một số công trình như hệ thống công trình Kiên Chính, nhưng do việc thiết kế phần lớn là dạng thử nghiệm, lại chưa trải qua thử thách trong các điều kiện cực hạn thiết kế nên việc đánh giá đầy đủ hiệu quả các loại công trình này cần phải tiếp tục nghiên cứu thử thách với thời gian dài hơn. Tuy nhiên, bước đầu có thể sơ bộ đánh giá được hiệu quả cũng như những tồn tại của loại công trình này. 128 4.3.1.3. Hiệu quả công trình Cho đến nay, các trường hợp sử dụng MCT đều cho hiệu quả chưa lớn, nhưng có thể nói là khả quan. Đáng kể nhất là công trình Hải Thịnh 2 có tác dụng gây bồi theo mùa nhưng tạm thời và rất hạn chế, công trình bị một số hư hỏng khi chịu tác động của sóng bão lớn. - Gây bồi khu vực trong công trình: Sau khi xây dựng công trình đến nay, bãi tại khu Hải Thịnh 2 được bồi cao bình quân từ (0,5 - 1,6) m; chiều rộng từ chân đê trở ra khoảng (50 - 60)m. Hiệu quả gây bồi nhanh chóng thể hiện rõ ở BCB Kiên Chính xây dựng năm 2011. - Giảm sóng: Sóng biển qua ĐGS sẽ giảm độ cao, từ đó giảm độ cao sóng leo và tác động xung kích lên mái kè. Từ đó suy luận ra sẽ tránh được tình trạng sóng tràn qua đỉnh đê và phá hoại kết cấu đê và mái kè như đã xảy ra vào năm 2005. Hình 4.25. Hiệu quả gây bồi của BCB 4.3.1.4. Những vấn đề tồn tại - Về mỏ hàn chữ T: + Kích thước mặt bằng vẫn chưa tuân thủ hoàn toàn theo chỉ dẫn của 14TCN130 - 2002. Phần thân chưa vươn ra dải sóng vỡ, phần cánh còn ngắn (Hải Thịnh 2), nên sóng vẫn xô vào tận bờ và gốc MCT, lượng cát bồi tụ ít. + Cao trình đỉnh MCT còn chưa đạt đến mực nước trung bình, hạn chế hiệu quả ngăn cát, giảm sóng khi mực nước cao và sóng lớn. 129 + Kết cấu phần cánh sử dụng kết cấu ống buy, hiệu quả giảm sóng rất hạn chế, đồng thời gây ra hiệu ứng sóng đứng, dẫn đến xói chân, bất lợi cho ổn định của công trình. - Về công trình hỗn hợp bẫy cát biển (BCB): + Vị trí đặt ĐGS (đê giảm sóng - thân) quá gần bờ và cao trình còn thấp, chưa phát huy được hiệu quả giảm sóng và ngăn cát. Theo chỉ dẫn, vị trí từ đường bờ đến tim ĐGS bằng (1,0 ÷ 1,5) lần độ dài sóng nước sâu. Do vậy hiệu quả giảm sóng của đê không cao. + Chiều dài ĐGS (cánh), theo chỉ dẫn lấy bằng (1,5 ÷ 3,0) lần khoảng cách từ bờ đến ĐGS, thiết kế của BCB lấy bằng 1,0 lần là còn thiên nhỏ. 4.3.1.5. Lựa chọn giải pháp cho đoạn bờ cần chỉnh trị Từ những phân tích đánh giá ở trên cho thấy, đối với vùng biển Hải Hậu dạng mỏ hàn biển vuông góc với bờ kết hợp với đê giảm sóng sẽ cho hiệu quả cả về giảm sóng, ngăn cát và gây bồi bãi, bảo vệ bờ - đê biển. Những lựa chọn này được dựa trên các căn cứ và tiêu chí sau: - Những mỏ hàn thẳng đã từng được xây dựng ở một số nơi ven biển Nam Định trước năm 2005 như: Mỏ hàn bằng đá đổ ở Văn Lý, mỏ hàn ống Buy ở Đông Tây cống Thanh Niên, Cổ Vậy, đều đã thất bại, không đem lại hiệu quả. - Các dạng mỏ hàn chữ T, đê giảm sóng, bẫy cát biển được bố trí ở những khu vực như: Đông - Tây cống Thanh Niên, Kiên Chính, Hải Thịnh II, Nghĩa Phúc, Tuy chỉ là những nghiên cứu, bố trí dưới dạng thử nghiệm nhưng đã cho hiệu quả tích cực. Mặc dù vẫn còn tồn tại một số vấn đề cần phải khắc phục để đạt hiệu quả cao hơn nữa. - Đê giảm sóng là đối tượng chủ động tương tác với sóng, chúng sẽ có tác dụng làm suy giảm chiều cao sóng khi đi qua hệ thống công trình do đó sẽ làm g iảm năng lượng sóng, giảm được tác động xung kích của sóng lên bãi, đê - kè ven biển Hải Hậu. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy đê giảm sóng có tác dụng gây bồi bãi biển rất tốt nếu như lựa chọn được các thông số kỹ thuật và bố trí mặt bằng hợp lý với khu vực cần chỉnh trị. 130 - Mỏ hàn biển vuông góc với bờ sẽ có tác dụng ngăn dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ đối với những vùng biển có dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ chiếm ưu thế, điều này rất phù hợp với Hải Hậu. - Tuy nhiên chỉ sử dụng mỗi mỏ hàn thẳng hay chỉ mỗi đê giảm sóng sẽ không mang lại hiệu quả tốt nhất. Do đó cần phải có sự kết hợp giữa hai dạng công trình này để tạo thành dạng công trình phức hợp. Có thể tạo thành dạng chữ T, dạng BCB hoặc có thể xen kẽ lẫn nhau để vừa tạo được hiệu quả, tránh sự lãng phí và tốn kém. - Theo các sách chỉ dẫn, kết quả và kinh nghiệm của thế giới đều khuyến nghị rằng: Trong điều kiện thủy hải văn phức tạp, chế độ sóng diễn biến theo mùa, nhiều bão, bồi xói biến động theo thời gian và không gian, có thể sử dụng giải pháp kết hợp MHB và ĐGS, tạo thành công trình dạng chữ T [58], [59], (xem [83]). - Theo [59], dựa vào đặc điểm địa hình, hình dạng mặt cắt bãi biển đặc trưng và chế độ thủy thạch động lực của vùng Bắc Bộ (trong đó có Hải Hậu). Kết hợp với các nghiên cứu, tiêu chuẩn trong và ngoài nước các tác giả cũng đã đưa ra “Nguyên tắc bố trí không gian hợp lý công trình ngăn cát, giảm sóng bảo vệ đê biển và bờ biển” đối với khu vực nghiên cứu trong đó có dạng mỏ chữ T và đê giảm sóng. Như vậy, từ thực tế các công trình ngăn cát, giảm sóng đã xây dựng (mặc dù mang tính thử nghiệm) đối với khu vực Hải Hậu nhưng cũng đã cho các kết quả rất khả quan. Mặt khác, với những kết quả thí nghiệm, tính toán mô phỏng để nhằm lựa chọn các thông số công trình cũng như đánh giá hiệu quả của công trình ở trên, cho thấy hệ thống công trình đề xuất gồm 07 mỏ chữ T kết hợp với 05 đê giảm sóng đối với khu vực bãi Hải Triều - Hải Hòa, Hải Hậu là có cơ sở khoa học và cho hiệu quả tốt. Khi tiến hành bố trí mặt bằng và tính toán các thông số công trình thiết kế hệ thống công trình phức hợp này cần phải lưu ý các hạn chế của các dạng công trình đã nêu ở trên để nhằm đạt hiệu quả cao. 4.3.2. Đề xuất giải pháp chỉnh trị cho khu vực nghiên cứu 4.3.2.1. Quy hoạch tuyến và khu vực cần chỉnh trị đối với vùng ven biển Hải Hậu Đối với khu vực bờ, đê biển Hải Hậu có thể chia theo 03 cấp độ khác nhau với các giải pháp phù hợp như sau: a- Tuyến nguy hiểm: Hải Lý, Hải Chính, Hải Triều, Hải Hòa, Hải Thịnh. 131 b- Khu vực rất nguy hiểm: Hải Triều, Cồn Tròn - Hải Hòa, kè Hải Thịnh. c- Tuyến ít nguy hiểm: Tuyến đê biển 2 và khu vực cửa Hà Lạn. - Tại những khu vực (b) và tuyến (a) này thì phương án khả thi để tồn tại trong điều kiện đủ chống được sóng, mực nước theo tần suất thiết kế cần có biện pháp giảm thiểu chiều cao sóng tác động lên mái đê và sóng leo, tràn bằng công trình phá sóng ngầm trước đê và giải pháp thay đổi mặt cắt mái kè biển như làm cơ đê nhằm giảm sóng leo và tràn. Việc phối hợp giữa công trình ngầm phá sóng, mỏ hàn và mỏ chữ T nhằm giữ bãi, gây bồi và giảm sóng leo bằng cơ đê ngoài sẽ khắc phục được sự bất cập hiện nay giữa yêu cầu chống được sóng lớn triều cường nhưng không tăng quá mức cao trình đỉnh của hệ thống đê biển hiện tại. - Bố trí đê 2 tuyến ở những nơi địa hình thuận lợi, tuyến I cho phép tràn nên được bảo vệ cả 3 mặt bằng kè lát mái. 4.3.2.2. Đề xuất giải pháp Dựa vào phân tích quy luật biến động đường bờ, bãi biển và kết quả nghiên cứu giảm sóng bằng hệ thống đê ngầm, mỏ hàn chữ T đã đề xuất phương án công trình đối với khu vực Hải Triều - Hải Hòa: Lựa chọn bố trí công trình giảm sóng giữ bãi là hệ thống mỏ chữ T kết hợp với đê ngầm giảm sóng, gồm có 07 mỏ hàn chữ T kết hợp với 05 đê ngầm phá sóng (Hình 4.24), cấu tạo như sau: a) Thân mỏ hàn: - Chiều dài thân: 150,0m - Cao trình đỉnh thân: + Đoạn 1 (đoạn ven bờ): 1,75m + Đoạn 2 (đoạn giữa): thay đổi theo độ dốc bãi + Đoạn 3 (đoạn phía biển): -1,00m - Cao trình đáy thân mỏ hàn thay đổi, giảm dần ra phía biển. - Khoảng cách giữa các thân: 310,0m - Kết cấu thân: Các cấu kiện Reef Balls và đá hộc b) Cánh mỏ hàn: - Chiều dài cánh: 200,0m - Cao trình đỉnh cánh: +1,40m 132 - Cao trình đáy cánh: -1,0m - Khoảng cách giữa các cánh: 110,0m. - Kết cấu cánh: Geotubes và tetrapod. Hình 4.26. Phương án bố trí hệ thống công trình bảo vệ bờ và tạo bãi khu vực Hải Hòa - Hải Triều 4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 Từ kết quả thí nghiệm mô hình vật lý đã lựa chọn, đề xuất được bộ thông số công trình đê ngầm phá sóng rất quan trọng cho khu vực Hải Hậu: cao trình đỉnh đê ngầm (∆ = +1,4m, hoặc có thể cao hơn tùy vào mục đích và khả năng đầu tư), chiều rộng đỉnh đê ngầm (B = 3,0 ÷ 5,0m), mái đê (m = 1:2) cho cả hai phía. Đây là những thông số luôn gặp rất nhiều khó khăn khi tính toán với mô hình số trị. S EW +2.0 + 2.0 + 2.0 +2.0 +2.0 + 2.0 + 2.0 h ¶ I T R IÒ U h ¶ I H ß A h ¶ I T H IN H H¹ T R¹I KM18 KM19 KM20 KM21 KM22 KM23 cèng N tû lÖ gèc 133 Từ kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lý về tương tác sóng - công trình, dựa vào điều kiện đầu vào tính toán thực tế của mô hình GENESIS mà trong luận án đã đề ra. Tiến hành trích xuất các giá trị hệ số suy giảm sóng Kt tương ứng với các tham số và vị trí công trình tại cấp mực nước thí nghiệm, để đưa vào phục vụ tính toán mô phỏng diễn biến đường bờ khi có công trình giảm sóng bằng mô hình Genesis (xem bảng 4.4). Ngược lại, mô hình số trị đã cho được những lựa chọn rất hữu ích về kích thước các công trình (dài, ngắn), vị trí bố trí công trình (xa, gần) cũng như tổ hợp các công trình. Bên cạnh đó, từ kết quả tính toán mô phỏng đã đánh giá được hiệu quả của các phương án công trình khi bố trí trên bãi. Mặt khác, với kết quả tính toán diễn biến đường bờ trong điều kiện tự nhiên tại Hải Hậu bằng mô hình Genesis đã minh chứng cho kết luận về một trong những nguyên nhân chính dẫn đến sự mất ổn định, gây xói lở bờ Hải Hậu là do dòng chảy dọc ven bờ, bởi đây là mô hình tính toán biến động đường bờ do dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ gây ra, không tính đến dòng ngang bờ. Sự bổ sung của phương pháp nghiên cứu này sẽ hỗ trợ cho phương pháp kia và ngược lại, kết hợp hai phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật lý và mô hình số trị sẽ cho những lựa chọn về hình dạng, kích thước và các thông số kỹ thuật tốt nhất của công trình đê ngầm phá sóng, gây bồi trên bãi Hải Hậu. Cao trình đỉnh đê ngầm đề xuất trong luận án (∆ = +1,40m) tương ứng với mực nước thiết kế tần suất 5% + nước dâng 0,8m, có h = 2,2 + 0,8 = 3,0m (phù hợp với đê biển hiện trạng theo Quyết định số 58/QĐ-TTg ký ngày 14/3/2006 của Thủ tướng Chính phủ). Ứng với mực nước này, theo kết quả thí nghiệm thì đê ngầm đã có tác dụng làm suy giảm được trung bình tối thiểu 30% độ cao sóng. Mặc dù khu vực nghiên cứu có biên độ dao động mực nước thủy triều khá lớn (hơn 4,0m) và điều này cũng phần nào ảnh hưởng đến hiệu quả của công trình. Tuy nhiên, như đã đề cập ở trên, cao trình đỉnh đê ngầm có thể được nâng cao hơn nữa, tùy vào mục đích sử dụng, khả năng đầu tư xây dựng và định hướng quy hoạch đối với khu vực nghiên cứu. 134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ A. KẾT LUẬN 1. Luận án đã bước đầu xác định được một số quy luật, quan hệ biến đổi mặt cắt ngang bãi biển dưới tác động của các chế độ động lực, nhất là sóng biển dựa trên chuỗi số liệu thực đo dài hạn các điều kiện chế độ gió, sóng trong mùa gió Đông Bắc, Tây Nam tại vùng nghiên cứu. Từ các số liệu đo đạc diễn biến mặt cắt ngang bãi nhiều năm đại diện cho từng khu vực dọc ven bờ Hải Hậu, thống kê phân tích và đề xuất ứng dụng dạng phương trình đặc trưng cho khu vực này là dạng hàm Logarit (phương trình 3.6), các bộ tham số trong phương trình là những tham số đại diện cho địa phương và thể hiện cho quy luật biến động bãi của khu vực đó. 2. Xác định nguyên nhân gây bồi, xó i và mất ổn định vùng bờ, bãi biển Hải Hậu làm căn cứ đưa ra phương án chỉnh trị cho từng khu vực dọc bờ biển nghiên cứu dựa trên các tài liệu lịch sử, tài liệu viễn thám, số liệu đo đạc, sau đó tiến hành chập bản đồ các giai đoạn, phân tích biến động hình thái các cửa sông và thống kê, phân tích các dữ liệu đo đạc. 3. Kết quả nghiên cứu trên mô hình vật lý cho thấy, với hệ thống đê ngầm phá sóng đạt tiêu chuẩn 5,0 h d thì hệ số giảm sóng Kt đạt giá trị trung bình khoảng từ 0,7 ÷ 0,8 tương ứng với độ cao sóng đã giảm được tối thiểu từ 20% ÷ 30% sau công trình. Đối với khu vực Hải Hậu, luận án đề xuất cao trình đỉnh đê ngầm ứng với mực nước thiết kế tần suất P = 5% (MN = 2,2m), cộng nước dâng 0,8m là 6,0 h d (hoặc có thể lớn hơn, tùy vào mục đích và khả năng đầu tư), cao trình đỉnh đê sẽ là ∆ = +1,40m, bề rộng đỉnh đê B = (3,0÷5,0)m, mái đê (m1, m2) = 1:2. Khi đó đê ngầm sẽ làm suy giảm được tối thiểu khoảng 25% ÷ 45% độ cao sóng sau đê (tùy vào mực nước cao hay thấp). Cũng từ kết quả thí nghiệm sẽ lựa chọn được các hệ số suy giảm sóng Kt tương ứng với cấp mực nước, để làm đầu vào phục vụ các kịch bản tính toán mô hình biến đổi đường bờ GENESIS tại Hải Hậu khi có hệ thống công trình giảm sóng, tạo bồi trên bãi. 135 4. Kết quả nghiên cứu mô phỏng trên mô hình số trị đánh giá được ảnh hưởng của công trình đến diễn biến đường bờ tại Hải Hậu với các phương án khác nhau về vị trí (bố trí xa, gần so với bờ), kích thước (dài, ngắn), và khoảng cách khe hở giữa các công trình. Từ đó có cơ sở lựa chọn kích thước, vị trí để đặt công trình trên bãi nâng cao được hiệu quả của công trình. 5. Luận án đã đề xuất cụm công trình nhằm giảm sóng, tạo bồi và ổn định bờ, bãi biển nghiên cứu tại trọng điểm xói lở thuộc địa phận xã Hải Triều - Hải Hòa, huyện Hải Hậu. Đó là cụm công trình phức hợp gồm 05 đê ngầm phá sóng, kết hợp với 07 mỏ hàn chữ T. B. KIẾN NGHỊ Kết quả nghiên cứu của luận án có tính khoa học và thực tiễn, đã cung cấp cơ sở khoa học cho lựa chọn, xây dựng giải pháp công trình giảm sóng, tạo bồi trên bãi nhằm phòng chống, giảm nhẹ thiên tai và bảo vệ bãi, bờ biển đối với khu vực Hải Hậu. Tuy nhiên, do lĩnh vực nghiên cứu rộng và phức tạp, một số vấn đề vẫn còn để mở như: ảnh hưởng của dòng chảy trong sông đối với vùng nghiên cứu, loại vật liệu sử dụng để đắp đê ngầm, dạng khối phủ cho đê ngầm, các phương án gia cố chân đê,... cần được tiếp tục nghiên cứu để khi áp dụng vào thực tế sẽ phát huy tốt nhất hiệu quả của công trình. 136 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 1. Doãn Tiến Hà, Nguyễn Tuấn Anh (2013), Nghiên cứu quá trình lan truyền sóng tại khu vực cửa Ba Lạt và cửa Lạch Giang theo các kịch bản bãi bồi và công trình chỉnh trị. Tạp chí Nông nghiệp & Phát triển nông thôn, số 17-2013, tr. 51-57; 2. Doãn Tiến Hà, Mạc Văn Dân (2013), Ứng dụng mô hình CEDAS để tính toán, dự báo diễn biến đường bờ biển khu vực Sầm Sơn-Thanh Hóa. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi, số 13-2013, tr. 34-43; 3. Trương Văn Bốn, Vũ Văn Ngọc, Doãn Tiến Hà (2013), Kết quả tính toán thủy triều và vận chuyển bùn cát ven bờ từ cửa Lấp đến cửa Lộc An, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu bằng mô hình toán. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi, số 13-2013, tr. 2-6; 4. Doãn Tiến Hà (2013), Nghiên cứu, mô phỏng sự ảnh hưởng của địa hình và các công trình chỉnh trị trên bãi tại một số cửa sông, ven biển tỉnh Nam Định đến cơ chế lan truyền và suy giảm chiều cao sóng. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi, số 18-2013, tr. 61-68; 5. Nguyễn Khắc Nghĩa, Doãn Tiến Hà (2013), Ảnh hưởng của biến động hình thái vùng cửa Ba Lạt đến sạt lở bờ biển Nam Định và các giải pháp chỉnh trị ổn định. Tạp chí Địa kỹ thuật, số 2 - 2013, tr.3 - 11; 6. Doãn Tiến Hà, Trần Hồng Thái, Trương Văn Bốn, Mạc Văn Dân (2015), Biến động mặt cắt ngang bãi biển tại Hải Hậu theo một số thời kỳ và theo chế độ mùa. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi, số 25, 2 - 2015, tr. 61 - 67; 7. Doãn Tiến Hà, Trần Hồng Thái, Trương Văn Bốn (2015), Nghiên cứu đề xuất các tham số của công trình giảm sóng gây bồi đối với khu vực Hải Hậu, Nam Định. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Thủy lợi, số 25, 2 - 2015, tr. 100 - 110. 137 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu trong nước: [1] Quản Ngọc An, Trịnh Việt An, Nguyễn Khắc Nghĩa (1999), Nghiên cứu thoát lũ các cửa sông vùng ĐBBB, Đề tài cấp bộ-Viện KHTL, Hà Nội. [2] Trịnh Việt An và nnk (2008), “Nghiên cứu sử dụng mô hình LITPACK trong nghiên cứu dự báo biến động xói lở bờ biển phục vụ cho quy hoạch chiến lược bờ biển ở nước ta”, Đề tài cấp cơ sở-Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Hà Nội. [3] Bản đồ địa chất và khoáng sản Việt Nam, tỷ lệ 1:50,000, 1:200,000, nhóm tờ Nam Định-Thái Bình. [4] Bộ NN&PTNT (2002), Hướng dẫn Thiết kế đê biển, Tiêu chuẩn Ngành 14 TCN 130-2002. [5] Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2012), Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển. [6] Trương Văn Bốn và nnk (2012), Nguyên nhân xói mòn, bồi lắng và biến đổi luồng lạch tại khu vực cửa Lấp và cửa Lộc An (Bà Rịa-Vũng Tàu) dựa trên dữ liệu đo đạc thực tế và mô phỏng bằng mô hình số”, Tạp chí KHCN Thủy lợi số 16, tháng 8/2012, Hà Nội. [7] Vũ Thanh Ca, Nguyễn Quốc Trinh (2006), Nghiên cứu về nguyên nhân xói lở bờ biển Nam Định, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học lần thứ 10 - Viện KH KTTV & MT, Hà Nội. [8] Vũ Minh Cát, Vũ Minh Anh (2006), Mô phỏng chế độ thủy động lực học và vận chuyển bùn cát khi xây dựng cảng Lạch Huyện, Tạp chí KHCN trường ĐH Thủy lợi, Hà Nội. [9] Chi cục PCLBC-QLĐ Nam Định (2006), Đánh giá sự ổn định công trình, tác động gây bồi và bảo vệ đê của hệ thống kè mỏ hàn Hải Thịnh II (Hải Hậu), Nghĩa Phúc (Nghĩa Hưng) - Kiến nghị các giải pháp hoàn thiện công trình, Đề tài nghiên cứu cấp tỉnh. [10] Nguyễn Quang Chiến (2008), Genesis-Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ, Giáo trình giảng dạy, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội. [11] Công ty cổ phần tư vấn XD Nông nghiệp & PTNT Nam Định (2008), Hiện trạng, nguyên nhân xói, bồi và cơ chế phá hoại đê, kè vùng bờ biển tỉnh Nam Định”, Báo cáo Tham luận tại hội thảo khoa học 8/2008, Hà Nội. [12] Dự án (2011), Quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên vùng ven biển tỉnh Sóc Trăng, Sóc Trăng. [13] Dự án qui hoạch (2012), Rà soát, xác định tuyến, cấp đê, vị trí và qui mô các công trình trên đê biển Nam Định có tính tới biến đổi khí hậu và kết hợp giao thông, Bộ Nông nghiệp và PTNT, Hà Nội. 138 [14] Dự án VS/RDE-03 (2004-2011), Chương trình hợp tác nghiên cứu Việt Nam- Thụy Điển 2004-2011. [15] Đỗ Minh Đức (2004), Nghiên cứu sự hình thành và biến đổi quá trình bồi bụ- xói lở ở đới ven biển Thái Bình-Nam Định, Luận án Tiến sỹ, Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội. [16] Phạm Văn Giáp, Lương Phương Hậu (1994), Chỉnh trị sông ven biển, Nxb. Xây dựng Hà Nội. [17] Phạm Văn Giáp, Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ (1998), Công trình bến cảng, NXB Xây dựng, Hà Nội. [18] Doãn Tiến Hà (2010), Tính toán các đặc trưng sóng phục vụ thiết kế công trình đê biển tại một số khu vực ven biển Giao Thủy-Hải Hậu, Nam Định, Luận văn thạc sĩ khoa học, trường ĐH Khoa học Tự nhiên-ĐHQGHN. [19] Lương Phương Hậu (1999), Công trình bảo vệ bờ biển và hải đảo, Tủ sách trường ĐH Xây dựng, Hà Nội. [20] Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2003), Lý thuyết thí nghiệm công trình thủy, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội. [21] Lương Phương Hậu, Trịnh Việt An, Lương Phương Hợp (2002), Diễn biến cửa sông vùng đồng bằng Bắc Bộ, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội. [22] Nguyễn Hoàn và nnk (2002), Tiến hóa trầm tích - Địa mạo - Địa hóa vùng cửa sông Ba Lạt, Dự án Châu thổ Sông Hồng, thuộc chương trình Biến đổi môi trường toàn cầu hợp tác với Hà Lan. [23] Hội Cảng-Đường thủy-Thềm lục địa Việt Nam (2004), Tiêu chuẩn kỹ thuật và chú giải đối với các công trình cảng ở Nhật Bản, Hà Nội. [24] Nguyễn Mạnh Hùng (2010), Biến động bờ biển và cửa sông Việt Nam, NXB Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội. [25] Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển, Nguyễn Vũ Thắng (2011), Tính toán biến động bờ biển khu vực ven biển Hải Hậu Nam Định và châu thổ sông Hồng dưới tác động đồng thời của trường sóng và mực nước, Hội nghị Khoa học và Công nghệ Biển toàn quốc lần V, Hà Nội. [26] Huyện ủy - Ủy ban nhân dân huyện Hải Hậu (2009), Địa chí Hải Hậu. [27] Vũ Công Hữu (2010), Nghiên cứu chế độ sóng, dòng chảy và vận chuyển trầm tích vùng nước biển ven bờ Nam Định, Luận văn thạc sĩ khoa học, trường ĐH Khoa học Tự nhiên-ĐHQGHN. [28] Doãn Đình Lâm (2002), Lịch sử tiến hóa trầm tích Holocen châu thổ sông Hồng, Luận án Tiến sỹ, Đại học KHTN, Hà Nội. [29] Luận chứng kinh tế kỹ thuật bảo vệ đê biển Hải Hậu, năm 1988. 139 [30] Đinh Văn Mạnh và nnk (2008), Nghiên cứu để cập nhật, chi tiết hóa bộ số liệu cơ bản về triều, nước dâng dọc bờ biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam phục vụ tính toán thiết kế, củng cố nâng cấp đê biển, Đề tài trọng điểm cấp Bộ NN&PTNT, Hà Nội. [31] Phạm Thành Nam, Hocine Oumeraci, Magnus Larson và Hans Hanson (2008), Sử dụng một phương trình bậc cao để giải phương trình bảo toàn khối lượng trầm tích, Hà Nội. [32] Nguyễn Thanh Ngà, Quản Ngọc An, Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (1995), Hiện trạng và nguyên nhân xói lở bờ biển Việt Nam-Đề xuất các biện pháp KHKT bảo vệ và khai thác vùng đất ven biển, Báo cáo kết quả đề tài KT-03-14. [33] Chu Văn Ngợi, Nguyễn Văn Vượng, Đỗ Minh Đức và nnk (2009), Nghiên cứu, đánh giá điều kiện địa công trình và địa môi trường khu vực cửa sông ven biển tỉnh Nam Định phục vụ quy hoạch sử dụng hợp lý lãnh thổ và giảm thiểu tai biến, Đề tài khoa học trọng điểm cấp Đại hoc Quốc gia, Mã số: QGTĐ,07,06. [34] Phạm Văn Ninh (2003), Nghiên cứu cơ chế bồi xói bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng, Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp Trung tâm KHTN & CNQG, Viện Cơ học, Hà Nội. [35] Phạm Văn Ninh, Đỗ Ngọc Quỳnh, Nguyễn Mạnh Hùng, Đinh Văn Mạnh, Nguyễn Thị Việt Liên (2006), Một số kết quả nghiên cứu về thuỷ thạch động lực và biến đổi đường bờ vùng biển Nam Định, Báo cáo tại Hội thảo về phòng chống thiên tai và bảo vệ bờ biển, Nam Định. [36] Mai Trọng Nhuận và nnk (1996), Nghiên cứu và lập bản đồ địa chất môi trường đới biển nông ven bờ Nga Sơn, Hải Phòng (0 - 30 m nước), tỷ lệ 1/500.000. [37] Trần Nghi, Chu Văn Ngợi và nnk (2000), Tiến hóa trầm tích Kainozoi bồn trũng Sông Hồng trong mối quan hệ với hoạt động kiến tạo, Tạp chí Các khoa học về trái đất 22/4: 290-305, Hà Nội. [38] Nguyễn Khắc Nghĩa (1977 và 1986-1995), Báo cáo đặc điểm khí tượng hải văn vùng ven bờ biển Hải Hậu - Nam Định, Viện Khoa học Thủy Lợi. [39] Nguyễn Khắc Nghĩa (1989), Bản chất hiện tượng xói lở đê, kè biển trong mùa "Nước Rươi" ở ven biển đồng bằng Bắc Bộ. Tuyển tập công trình nghiên cứu khoa học: Sông ngòi-Cửa sông ven biển và công trình chỉnh trị. Viện Khoa học Thủy Lợi, Hà Nội. [40] Nguyễn Khắc Nghĩa (1991), Báo cáo kết quả điều tra khảo sát tổng hợp ven biển Ba lạt-Ninh Cơ, Phối hợp 2 dự án do UNDP tài trợ VIE/80/021 và VIE /87/020. Hà Nội. [41] Nguyễn Khắc Nghĩa (2004), Điều tra cơ bản Biến động hình thái dải ven biển Bắc Bộ và Trung bộ, Dự án ĐTCB từ năm 1999- 2004, Hà Nội. [42] Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2005), Nghiên cứu tổng hợp công nghệ dự báo phòng chống xói lở bờ biển, Đề tài cấp cơ sở-Viện Khoa học Thủy lợi, Hà Nội. 140 [43] Nguyễn Khắc Nghĩa (2007), Xác định chiều cao sóng trong tính toán thiết kế đê biển từ Quảng Ninh đến Quảng Nam, Đề tài cấp Bộ NN&PTNT. [44] Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2008), Nghiên cứu giải pháp KHCN xây dựng đê biển chống được bão cấp 12, triều cường (từ Quảng Ninh đến Ninh Bình), Kết quả Đề tài cấp Bộ NN&PTNT 2006-2008, Hà Nội. [45] Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2010), Theo dõi diễn biến xói lở vùng cửa sông, ven biển Nam Định, Kết quả dự án ĐTCB giai đoạn 2005-2010, Hà Nội. [46] Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2010), Nghiên cứu bước đầu qui luật cân bằng động của mặt cắt bãi biển và ảnh hưởng của chúng đến ổn định bờ, bãi biển trong điều kiện Việt Nam, Đề tài cấp cơ sở-Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Hà Nội. [47] Nguyễn Khắc Nghĩa và nnk (2013), Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất giải pháp tổng thể để ổn định vùng bờ biển Nam Định từ cửa Ba Lạt đến cửa Đáy, Đề tài độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL,2010T/28, Hà Nội. [48] Vũ Văn Phái, Nguyễn Xuân Trường (1992), Lịch sử phát triển bờ biển rìa Delta sông Hồng trong thời gian gần đây, Tạp chí các khoa học về Trái đất 6-1992. [49] Trần Minh Quang (1993), Sóng và Công trình chắn sóng, NXB giao thông vận tải. [50] Trần Minh Quang (2007), Công trình Biển, NXB giao thông vận tải. [51] Nguyễn Bá Quỳ (2008), Tuyến đê biển và yêu cấu tuyến đê biển nhằm phát triển bền vững kinh tế, xã hội ở Nam Định, Tuyển tập hội thảo khoa học về đê biển Nam Định, Hà Nội. [52] Nguyễn Thọ Sáo (2004), Động lực học cát biển, Giáo trình trường Đại học khoa học Tự nhiên-ĐH QGHN. [53] Nguyễn Thọ Sáo và nnk (2010), Đánh giá tác động công trình đến bức tranh thủy động lực khu vực cửa sông ven bờ Bến Hải, Quảng Trị, Tạp chí Khoa học Tự nhiên và Công nghệ 26, Số 3S, Đại học QGHN, Hà Nội). [54] Phạm Quang Sơn (2004), Nghiên cứu biến động vùng ven biển cửa sông Hồng - sông Thái Bình trên cơ sở ứng dụng thông tin viễn thám và hệ thông tin địa lý phục vụ khai thác sử dụng hợp lý lãnh thổ, bảo vệ tài nguyên và môi trường, Luận án Tiến sỹ, Đại học KHTN, Hà Nội. [55] Sở Nông nghiệp & PTNT t ỉnh Nam Định (2006), Dự án TKKT đê biển Nam Định, Chương trình xây dựng, nâng cấp và củng cố tuyến đê biển Nam Định, Nam Định. [56] Tiêu chuẩn Việt Nam (2013), TCVN 9901:2013, Công trình Thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển. [57] Trần Thanh Tùng, Jan van de Graaff (2008), Hình thái bờ biển, Tài liệu giảng dạy trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội. 141 [58] Nguyễn Thành Trung, Lương Phương Hậu (2013), Nghiên cứu phân tích hiệu quả của các công trình bảo vệ bờ sông, bờ biển khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, Dự án Quản lý rủi ro thiên tai WB4, Hà Nội. [59] Nguyễn Thành Trung (2013), Nghiên cứu thực nghiệm xác định nguyên tắc bố trí không gian hợp lý công trình ngăn cát, giảm sóng bảo vệ đê biển và bờ biển khu vực Bắc Bộ và Bắc Trung Bộ, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Hà Nội. [60] Đinh Văn Ưu và nnk (1996), Hiện trạng và nguyên nhân xói lở bờ biển Việt Nam. Đề xuất các biện pháp KHKT bảo vệ và khai thác vùng đất ven biển, Báo cáo kết quả tính mô hình toán đề tài KT- 03-14, Viện khoa học Thuỷ lợi, Hà Nội. Tài liệu nước ngoài: [61] Ahrens J.P (1987), Characteristics of reef breakwaters, Technical report CERC- 87-17. [62] B. Mutlu Sumer, JØrgen FredsØe (2002), The Mechanics of scour in the marine environment, Advanced Series on Ocean Engineering-Volume 17. [63] CEDAS Version 4.03, Copyright 1999-2011, Veri-Tech, Inc. [64] CERC (1984), Shore Protection Manual, Volume 1, 2. [65] Charles K, Sollitt, RH, Cross (1972), Wave transmission through permeable breakwaters, Coastal Engineering, Chapter 103. [66] Dalrymple R.A (1985), Physical Modelling in Coastal Engineering. [67] Davies B. L, Kriebel, D. L (1992), Model testing of wave transmission past low - crested breakwaters, Coastal Engineering, Chapter 84. [68] Flanders Hydraulics Research (2003), Wflume-UserGuide, Ministry of Flanders, Belgium. [69] Goda (1969), Modelling of Waves and Currents around Submerged Breakwaters, Report of the Port and Harbou research institute, Vol.8.No3, Sept 1969. [70] Hanson H, Kraus N.C (2001), Chronic Beach Erosion Adjacent to Inlets and Remediation by Composite (T-Head) Groins, ERDC/CHL CHETN-IV-36. [71] Horton .D.F (1950), Design and construction a groin. [72] J.W Kanpluis, M.J Paul and A.Brebner (1972), Similarity of Equibrium beach profile, Proc.13th conference on Coastal Engineering - Volume II. [73] LUONG. G.V, M.Sc thesis, UNESCO-IHE Delft, the Netherlands (2003), Coastal Morphology-A case study in Province of Nam Dinh, Red River Delta, Vietnam. 142 [74] MIKE 21HD FM (2008), Hydrodynamic Module-Scientific Documentation, DHI Software. [75] MIKE 21 ST FM (2008), Sand Transport Module-Scientific Documentation, DHI Software. [76] MIKE 21 SW FM (2008), Spectral Wave Module-Scientific Documentation, DHI Software. [77] MIKE 21/3 Coupled Model FM (2008), User Guide, DHI Software. [78] NGUYEN Viet Thanh, ZHENG Jin-hai, ZHANG Chi (2012), Beach Profiles Characteristics Along Giao Thuy and Hai Hau Coasts, Vietnam, China Ocean Eng., Vol. 26, No. 4, pp. 699-712. [79] Noble R. M (1978), Coastal structures' effects on shorelines, Coastal structures and related problems, Part III. Chapter 125. [80] Pilarczyk K.W, Zeidler R.B (1996), Offshore breakwaters and shore evolution control, A.A. Balkerma, Rotterdam, The Netherlands. [81] PRUSZAK, Z., SZMYTKIEWICZ, M., NINH, P. V. and HUNG, N. M. (2001), Coastal Processes in the Red River Delta Area, Vietnam, Internal report, Institute of Mechanics, National Center for Natural Science and Technology of Vietnam, Hanoi, Vietnam. [82] Sanasira S.A (2007), Laboratory wave simulation measurement and analysis, NPTEL. [83] USACE (U.S. Army Corps of Engineers) (1984), Shore Protection Manual (SPM), Washington: U.S. Government Printing Office. [84] USACE (2002), Coastal Engineering Manual (CEM), Part II, Chapter 2 Washington: U.S. Government Printing Office. [85] U.S.Army Corp (1992), Coastal groins and nearshore breakwaters, Engineer Manual EM 1110-2-1617. [86] Steven A Hughes (1993), Physical Models and Laboratory Techniques in Coastal Engineering, World Scientific 568pp. 1 PHỤC LỤC PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH DIỄN BIẾN MẶT CẮT Hình 1.1. Diễn biến mặt cắt HH01 thời kì 1985 – 1990 Hình 1.2. Diễn biến mặt cắt HH03 thời kì 1985 – 1990 Hình 1.3. Diễn biến mặt cắt HH01 thời kì 1990 – 1995 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 0 50 100 150 200 C a o đ ộ (m ) K/c cộng dồn (m) 4/1986 11/1986 8/1987 8/1988 9/1989 1/1990 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0 50 100 150 200 Ca o đ ộ (m ) K/c cộng dồn (m) 1/1985 1/1986 4/1986 11/1986 8/1987 8/1988 1/1989 1/1990 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 50 100 150 200 250 Ca o đ ộ (m ) K/c cộng dồn (m) 10/1991 12/1992 10/1993 12/1993 6/1994 11/1994 2 Hình 1.4. Diễn biến mặt cắt HH03 thời kì 1990 – 1995 Hình 1.5. Diễn biến mặt cắt HH01 thời kì 2005 – 2010 Hình 1.6. Diễn biến mặt cắt HH03 thời kì 2005 – 2010 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 0 50 100 150 200 250 Ca o đ ộ (m ) K/c cộng dồn (m) 12/1992 10/1993 12/1993 6/1994 11/1994 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 0 200 400 600 800 1000 1200 C a o đ ộ (m ) K/c cộng dồn(m) 10/2005 4/2006 10/2006 4/2007 10/2007 4/2008 10/2008 4/2009 10/2009 4/2010 10/2010 -6.0 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 0 200 400 600 800 1000 1200 C a o đ ộ ( m ) K/c cộng dồn (m) 10/2005 4/2006 10/2006 4/2007 10/2007 4/2008 10/2008 4/2009 10/2009 4/2010 10/2010 3 Hình 1.7. Mặt cắt HH01 đặc trưng qua các thời kì Hình 1.8. Mặt cắt HH03 đặc trưng qua các thời kì Hình 1.9. Mặt cắt đặc trưng từng khu vực từ HH01 đến HH03 dọc ven biển Hải Hậu (giai đoạn 1985-1990) -3.5 -3.0 -2.5 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 0 100 200 300 400 500 C ao đ ộ ( m ) K/c cộng dồn(m) 2005-2010 1985-1990 1990-1995 MCDT(2005- 2010) MCDT(1985- 1990) MCDT(1990- 1995) -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0 50 100 150 200 250 300 C a o đ ộ ( m ) K/c cộng dồn(m) TK 1985-1990 TK 1990-1995 TK 2005-2010 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 50 100 150 200 C a o đ ộ ( m ) K/c cộng dồn(m) HH 01 HH 02 HH 03 4 Hình 1.10. Mặt cắt đặc trưng từng khu vực từ HH01 đến HH03 dọc ven biển Hải Hậu (giai đoạn 1990-1995) Hình 1.11. Mặt cắt đặc trưng hai mùa tại HH01 (giai đoạn 2005-2010) Hình 1.12. Mặt cắt đặc trưng hai mùa tại HH03 (giai đoạn 2005-2010) -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 50 100 150 200 250 Ca o đ ộ (m ) K/c cộng dồn (m) HH 01 HH 02 HH 03 -5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 0 200 400 600 800 1000 1200 C ao đ ộ ( m ) K/c cộng dồn (m) Tháng 4 Tháng 10 MCDT(Tháng 4) MCDT(Tháng 10) -6.00 -5.00 -4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 0 200 400 600 800 1000 1200 C ao đ ộ ( m ) K/c Cộng dồn (m) Tháng 10 Tháng 4 MCDT (Tháng 10) MCDT (Thang 04) 5 PHỤ LỤC 2: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN MÔ HÌNH STWAVE 2.1. Thiết lập phạm vi và lưới tính toán: Sử dụng đúng lưới tính miền nhỏ của mô hình GENESIS, lưới vuông, cạnh mỗi ô lưới 5m x 5m theo cả hai trục X và Y. Lưới quay một góc 321.32o so với hướng Bắc, gốc tọa độ X0 = 636854.46; Y0 = 2218407.36 (xem Hình 2.1). 2.2. Kiểm định mô hình: Số liệu sóng đưa vào kiểm định mô hình là chuỗi số liệu thực đo 7 ngày tại trạm đo ven biển Hải Hậu có tọa độ (200 03' 1.08"N; 1060 16' 22.80"E, sâu khoảng 6,0m), tiến hành đo từ 19h-21/7/2010 đến 19h-27/7/2010. Bảng 2.1. Kết quả so sánh chiều cao, hướng và chu kỳ sóng giữa tính toán và thực đo vào thời kì tháng 7/2010 tại ven biển Hải Hậu, Nam Định Ngày tháng Giờ Thực đo Tính toán Hs (m) Tz(s) Hướng (độ) Hs (m) Tz(s) Hướng (độ) 19 0,37 3,75 131,46 0,44 3,92 142,32 21/07/2010 1 0,42 3,86 125,13 0,55 3,72 117,75 7 0,49 3,94 131,65 0,51 3,77 147,45 13 0,46 4,12 246,99 0,49 4,12 217,27 19 0,28 3,68 132,22 0,23 3,96 143,83 22/07/2010 1 0,27 3,75 124,71 0,30 3,71 120,05 7 0,28 4,06 127,62 0,20 3,94 144,19 13 0,16 4,87 125,67 0,20 4,68 100,04 19 0,18 4,18 106,82 0,20 4,39 119,06 23/07/2010 1 0,12 4,01 121,03 0,21 4,16 121,02 7 0,08 4,79 124,47 0,11 4,75 141,38 13 0,18 5,50 124,17 0,39 5,22 102,83 19 0,88 4,65 145,74 0,83 4,68 158,00 24/07/2010 1 1,07 4,06 142,57 1,04 4,28 145,64 7 1,31 4,88 129,34 1,27 5,00 145,94 13 1,15 5,05 136,65 1,03 4,89 116,58 19 0,90 4,87 127,48 0,85 4,61 139,13 25/07/2010 1 0,94 4,09 130,31 1,02 4,21 132,57 7 1,09 4,12 119,55 1,12 4,36 135,40 13 1,00 4,59 185,00 1,05 4,67 162,20 19 0,74 4,12 120,90 0,89 3,83 131,80 26/07/2010 1 0,37 3,99 142,11 0,46 3,88 140,28 7 0,34 4,16 129,00 0,27 4,26 144,23 13 0,57 4,37 124,36 0,41 4,67 96,91 19 0,53 4,42 143,64 0,47 4,34 154,18 27/07/2010 1 0,64 4,26 121,01 0,58 4,02 114,89 7 0,61 4,67 114,52 0,55 4,60 129,73 13 0,24 4,00 126,91 0,34 4,19 96,37 6 Hình 2.1. Trường sóng khu vực ven biển Hải Hậu-STWAVE Hình 2.2. So sánh độ cao sóng tính toán và thực đo tại Hải Hậu Hình 2.3. Kết quả kiểm định sóng ven biển Hải Hậu (số liệu tháng 7/2010) Bảng 2.2. Kết quả tính toán hệ số Nash theo các tham số sóng tương ứng TT Nội dung kiểm định Nash 1 Độ cao sóng 0,92 2 Chu kỳ sóng 0,47 3 Hướng sóng 0,59 2.3. Tính toán so sánh với thí nghiệm trên máng sóng: Số liệu sóng, mực nước đưa vào tính toán và trích xuất để so sánh với số liệu thí nghiệm được thể hiện trong bảng 2.3. 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 21/07/2010 22/07/2010 23/07/2010 24/07/2010 25/07/2010 26/07/201027/07/2010 Đ ộ c a o s ó n g H s (m ) Thời gian Kết quả tính toán kiểm định độ cao sóng Thực đo Tính toán 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 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 26 27 28 C h u k ì s ó n g ( s ) H ư ớ n g s ó n g (đ ộ ) Thời gian Hướng sóng thực đo Hướng sóng tính toán Chu kỳ sóng thực đo Chu kỳ sóng tính toán 7 Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm mô hình vật lý được sử dụng để so sánh với kết quả tính mô hình STWAVE Thủy lực File Name Δt MÔ HÌNH THỰC TẾ Wave 2 Wave 3 Wave 4 Wave 2 Wave 3 Wave 4 MN Sóng H T H T H T H T H T H T 4,00 C12 MN4,0_C12 20-100 0,12 1,69 0,11 1,72 0,10 1,49 2,48 7,56 2,14 7,68 2,04 6,65 4,00 C10 MN4,0_C10 30-160 0,12 1,49 0,10 1,47 0,09 1,44 2,32 6,66 1,92 6,57 1,81 6,45 4,00 C08 MN4,0_C08 30-120 0,08 1,03 0,08 1,09 0,08 1,16 1,64 4,60 1,60 4,89 1,62 5,17 2,50 C12 MN2,5_C12 20-120 0,10 1,44 0,08 1,32 0,08 1,25 1,94 6,42 1,64 5,88 1,64 5,59 2,50 C10 MN2,5_C10 20-130 0,01 1,40 0,08 1,23 0,09 1,30 0,20 6,26 1,62 5,48 1,74 5,79 2,50 C08 MN2,5_C08 70-145 0,08 0,12 0,07 1,06 0,08 1,03 1,62 0,52 1,48 4,73 1,54 4,58 1,20 C12 MN1,2_C12 85-175 0,10 1,44 0,08 1,32 0,08 1,25 1,90 6,42 1,62 5,88 1,58 5,59 1,20 C10 MN1,2_C10 20-120 0,07 0,91 0,06 1,02 0,05 0,88 1,34 4,07 1,16 4,55 1,06 3,95 1,20 C08 MN1,2_C08 20-155 0,07 1,09 0,06 0,86 0,06 0,93 1,48 4,88 1,16 3,83 1,28 4,15 Hình 2.4. Đồ thị so sánh giá trị chiều cao sóng giữa mô hình toán và mô hình vật lí tại 3 điểm đo sóng ven bờ trong các trường hợp thí nghiệm và tính toán 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 M N 4.0m W 2 M N 4.0m W 3 M N 4.0m W 4 M N 4.0m W 2 M N 4.0m W 3 M N 4.0m W 4 M N 4.0m W 2 M N 4.0m W 3 M N 4.0m W 4 M N 2.5m W 2 M N 2.5m W 3 M N 2.5m W 4 M N 2.5m W 2 M N 2.5m W 3 M N 2.5m W 4 M N 2.5m W 2 M N 2.5m W 3 M N 2.5m W 4 M N 1.86m W 2 M N 1.86m W 3 M N 1.86m W 4 M N 1.86m W 2 M N 1.86m W 3 M N 1.86m W 4 M N 1.86m W 2 M N 1.86m W 3 M N 1.86m W 4 C h iề u c ao s ó n g ( m ) CÁC TRƯỜNG HỢP THÍ NGHIỆM MHVL MHT 8 Hình 2.5. So sánh kết quả thí nghiệm và tính toán tại từng đầu đo Hình 2.6. Tương quan giữa kết quả tính mô hình toán và kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lí 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0 1 2 3 4 5 C h iề u c a o s ó n g (m ) MHVL MHT W 2 W 3 W4 R² = 0.9068 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 G iá tr ị m ô h ìn h t o á n ( m ) Giá trị mô hình vật lí (m) 9 2.4. Xem xét ảnh hưởng của các tham số công trình đến diễn biến trường sóng ven bờ bằng mô hình STWAVE Điều kiện đầu vào chung cho các trường hợp tính toán khảo sát như sau: - Điều kiện mực nước và sóng đầu vào tại biên: mực nước lấy bằng +1,86m; sóng tại biên nước sâu: Hs = 1,90m, Ts = 9,0s. Khi đó độ cao sóng lan truyền đến khu vực công trình (cách chân đê ngầm khoảng 1/2 lần bước sóng nước sâu) sẽ đạt giá trị khoảng 1,10m. - Cao trình đỉnh đê cố định (∆ = +1,40m), đê ngầm được đặt tại vị trí cách bờ khoảng X = 150m, ở cao trình đáy khoảng -1,0m. 1. Trường hợp bề rộng đỉnh đê ngầm (B) thay đổi: Cố định chiều dài đê ngầm (L = 200m), các trường hợp thay đổi bề rộng đỉnh đê ngầm (B) lần lượt là: B = 5m, B = 10m và B = 15m. Bề rộng B= 5m Bề rộng B= 10m Bề rộng B= 15m Thang chiều cao sóng (m) Hình 2.7. Diễn biến trường sóng tại khu vực công trình ứng với bề rộng (B) đỉnh thay đổi khác nhau, mực nước +1,86m 2. Trường hợp chiều dài đê ngầm (L) thay đổi: Cố định bề rộng đỉnh đê ngầm (B = 5m), các trường hợp thay đổi chiều dài đê ngầm (L) lần lượt là: L = 50m, L = 100m và L = 200m. 10 L = 50m L = 100m L = 200m Thang chiều cao sóng (m) Hình 2.8. Diễn biến trường sóng tại khu vực công trình ứng với chiều dài (L) của đê ngầm thay đổi khác nhau, mực nước +1,86m 3. Trường hợp độ rộng khe hở giữa các đê ngầm (G) thay đổi: Cố định bề rộng đỉnh đê ngầm (B = 5m), chiều dài mỗi đê ngầm (L = 200m), tính với hệ thống mặt bằng bố trí hai đê ngầm. Các trường hợp thay đổi độ rộng khe (G) giữa hai đê ngầm lần lượt là: G = 25m, G = 50m, G = 80m và G = 150m. a) G = 25m b) G = 50m 11 c) G = 80m d) Bãi có tường G = 150m Thang chiều cao sóng (m) Hình 2.9. Diễn biến trường sóng tại khu vực công trình ứng với khe hở giữa các đê ngầm (G) thay đổi khác nhau, mực nước +1,86m 4. Trường hợp khoảng cách từ đường bờ tới đê ngầm (X) thay đổi: Cố định bề rộng đỉnh đê ngầm (B = 5m), chiều dài đê lựa chọn (L = 200m), các trường hợp thay đổi khoảng cách từ đường bờ ban đầu đến đê ngầm (X) lần lượt là: X = 50m, X = 80, X = 100m và X = 200m. Riêng trường hợp X= 150m đã tính với chiều dài (L) thay đổi ở trên. a) X = 50m b) X = 80m 12 c) X = 100m d) X = 200m Thang chiều cao sóng (m) Hình 2.10. Diễn biến trường sóng tại khu vực công trình ứng với khoảng cách từ bờ đến đê ngầm (X) thay đổi khác nhau, mực nước +1,86m PHỤ LỤC 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN DIỄN BIẾN BÃI KHI CÓ CÔNG TRÌNH CHỈNH TRỊ THEO CÁC PHƯƠNG ÁN ĐẦU VÀO KHÁC NHAU Hình 3.1. Kết quả tính toán với phương án 1 13 Hình 3.2. Kết quả tính toán với phương án 2 Hình 3.3. Kết quả tính toán với phương án 3 14 Hình 3.4. Kết quả tính toán với phương án 5 Hình 3.5. Kết quả tính toán với phương án 6 15 Hình 3.6. Kết quả tính toán với phương án 7 Hình 3.7. Kết quả tính toán với phương án 8 16 Hình 3.8. Kết quả tính toán với phương án 9 Hình 3.9. Kết quả tính toán với phương án 10 17 Hình 3.10. Kết quả tính toán với phương án 12 Hình 3.11. Kết quả tính toán với phương án 13 18 Hình 3.12. Kết quả tính toán với phương án 14 Hình 3.13. Kết quả tính toán với phương án 15 19 Hình 3.14. Kết quả tính toán với phương án 16 Hình 3.15. Kết quả tính toán với phương án 17 20 Hình 3.16. Kết quả tính toán với phương án 18 Hình 3.17. Kết quả tính toán với phương án 19 21 Hình 3.18. Kết quả tính toán với phương án 20 Hình 3.19. Kết quả tính toán với phương án 22 22 PHỤ LỤC 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ CỦA LUẬN ÁN Hình 4.1. Chuẩn bị máy móc để xây dựng mặt cắt bãi trên mô hình Hình 4.2. Quá trình tiến hành tạo mặt bằng, xây dựng mô hình Hình 4.3. Lắp đặt các đầu đo sóng trên mô hình Hình 4.4. Phương pháp kiểm định ướt đầu đo sóng 23 Hình 4.5. Điều chỉnh mực nước theo thước nước đã được gắn cao độ Hình 4.6. Thí nghiệm với bãi tự nhiên chưa có công trình Hình 4.7. Sóng vỡ trước công trình trường hợp mực nước MN = +1,8m, sóng tại biên 1,8 m Hình 4.8. Sóng vượt qua đê phá sóng trường hợp MN kiệt = +1,2m, mái dốc đê phá sóng m = 4 Hình 4.9. Kiểm tra, xem xét quá trình thí nghiệm 24 Hình 4.10. Thu thập, phân tích và đánh giá kết quả thí nghiệm a) Cửa sổ chính phần mềm cài đặt, điều khiển và tạo sóng (WLWave) b) Cửa sổ chính của phần mềm thu thập dữ liệu (Measure) c) Cửa sổ chính của phần mềm phân tích dữ liệu (ANASYS) d) Thể hiện kết quả thí nghiệm Hình 4.11. Tổng quan quá trình xử lí dữ liệu sóng bằng phần mềm