Tính toán môi trường sóng, vận chuyển bùn cát và xói lở bờ biển, bãi biển trong bão khu vực ven bờ châu thổ sông hồng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.78 MB, 67 trang )
i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
---------------------
NGUYỄN THIẾU HOA
TÍNH TOÁN TRƢỜNG SÓNG, VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VÀ XÓI LỞ
BỜ BIỂN, BÃI BIỂN TRONG BÃO KHU VỰC VEN BỜ CHÂU THỔ
SÔNG HỒNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT
Hà Nội – 2015
ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
---------------------
Nguyễn Thiếu Hoa
TÍNH TOÁN TRƢỜNG SÓNG, VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VÀ XÓI LỞ
BỜ BIỂN, BÃI BIỂN TRONG BÃO KHU VỰC VEN BỜ CHÂU THỔ
SÔNG HỒNG
Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
Mã số: 60.52.01.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ CƠ KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:PGS. TS. Đinh Văn Mạnh
Hà Nội –2015
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, VẬN CHUYỂN
BÙN CÁT VÀ BIẾN ĐỘNG BỜ BIỂN KHU VỰC CHÂU THỔ SÔNG HỒNG ............. 3
1.1. Đặc điểm tự nhiên, điều kiện khí tƣợng, thủy văn khu vực châu thổ sông
Hồng..................................................................................................................................3
1.1.1. Lịch sử phát triển vùng ven biển châu thổ Sông Hồng .................................................... 3
1.1.2. Đặc điểm địa hình vùng châu thổ sông Hồng .................................................................. 4
1.1.3. Hệ thống thuỷ văn ............................................................................................................ 4
1.1.4. Chế độ khí hậu ................................................................................................................. 4
1.1.5. Các yếu tố hải văn ............................................................................................................ 4
1.2. Biến động bờ biển cửa sông khu vực châu thổ sông Hồng ........................................ 7
1.2.1. Cơ chế xói lở bãi biển thường xuyên tại khu vực ven bờ cửa Hà Lạn – cửa Lạch Giang 7
1.2.2. Biến động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng dưới tác động của bão và nước dâng
trong bão .................................................................................................................................. 10
1.3. Hệ thống đê biển khu vực châu thổ sông Hồng ....................................................... 10
1.4. Các nghiên cứu về VCBC và biến động bãi biển do bão ở nƣớc ta ........................ 12
Chƣơng II. THU THẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH BIẾN ĐỘNG
BÃI, XÓI LỞ CHÂN ĐÊ TRONG BÃO………………………………………….13
2.1. Số liệu thử nghiệm mô hình SBEACH tại bể thí nghiệm sóng và vận chuyển
bùn cát siêu lớn………….………………………………………………………....13
2.2. Số liệu đo đạc địa hình mặt cắt vuông góc với bờ biển trƣớc và sau bão tại khu
vực
thị
trấn
Hải
Thịnh,
huyện
Hải
Hậu
tỉnh
Nam
Định……………………………………………………………………..…………14
2.3. Số liệu hiện trạng hệ thống đê biển và số liệu về các thông số mực nƣớc, sóng
tính toán chế độ nhiều năm cho khu vực châu thổ sông
Hồng………………………………………………………………….…………….16
Chƣơng III. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MÔ HÌNH TÍNH BIẾN ĐỘNG BÃI, XÓI LỞ
CHÂN ĐÊ TRONG BÃO – SBEACH ................................................................................ 18
3.1. Vận chuyển bùn cát ngang bờ và lý thuyết mặt cắt cân bằng .................................. 18
3.2. Cơ sở khoa học các phƣơng pháp tính sóng và vận chuyển bùn cát trong mô hình
SBEACH ......................................................................................................................... 20
3.2.1. Mô hình tính sóng ngẫu nhiên ........................................................................................ 20
iv
3.2.2. Tính các tham số liên quan đến trường sóng ................................................................. 22
3.2.3. Tính vận chuyển bùn cát ngang bờ ................................................................................ 23
3.3. Thuật toán sử dụng trong mô hình SBEACH .......................................................... 36
3.4. Phƣơng pháp đánh giá sự phù hợp giữa kết quả tính toán và số liệu thực đo .......... 39
3.5. Mô hình SBEACH chạy trong Hệ thống Công nghệ ven bờ phục vụ Thiết kế và
Phân tích (CEDAS) ......................................................................................................... 39
3.6. Các khả năng tính toán và hạn chế của mô hình SBEACH ..................................... 44
3.6.1. Khả năng tính toán của mô hình SBEACH .................................................................... 44
3.6.2. Các hạn chế của mô hình SBEACH ............................................................................... 45
Chƣơng IV. TÍNH TOÁN VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VÀ XÓI LỞ BỜ BIỂN, BÃI BIỂN
TRONG BÃO ...................................................................................................................... 46
4.1. Tính toán vận chuyển bùn cát và biến động bãi biển theo số liệu đo đạc tại
SUPERTANK - các bài toán mẫu ................................................................................... 46
4.2. Tính toán vận chuyển bùn cát, biến động bãi và hiệu chỉnh mô hình SBEACH trong
một cơn bão thực tế tại bờ biển thị trấn Hải Thịnh, huyện Hải Hậu ............................... 48
4.2.1. Tính toán và hiệu chỉnh mô hình SBEACH trong bão DAMREY ................................... 48
4.2.2. Tính toán vận chuyển bùn cát, xói lở bãi biển cho các trường hợp cực đoan chế độ sử
dụng mô hình SBEACH với bộ tham số VCBC đã được hiệu chỉnh ........................................ 50
4.2.3. Đề xuất giải pháp bảo vệ đê biển khu vực châu thổ sông Hồng .................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 57
v
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1. Lịch sử biến động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng
3
Hình 2. Vị trí các mặt cắt đo đạc định kỳ nhiều năm tại khu vực ven bờhuyện Hải
Hậu, tỉnh Nam Định
8
Hình 3. Cao trình bãi biển trong các thời điểm cao đạc khác nhau tại mặt cắt số
10
8
Hình 4. Khảo sát thực địa tại “Nhà thờ đổ trên biển” thuộc bờ biển khu vực xã
Hải Lý, huyện Hải Hậu
9
Hình 5. Khảo sát thực địa hiện trạng hệ thống đê biển tại xã Hải Hòa, huyện Hải
Hậu tỉnh Nam Định (ảnh chụp khi triều kém) trong khuôn khổ đề tài hợp tác Việt
Nga
11
Hình 6. Đƣờng đi của bão DAMREY 9/2005
14
Hình 7. Nƣớc dâng trong bão DAMREY 9/2005 tại cửa Ninh Cơ
15
Hình 8. Vỡ đê tại Hải Thịnh do bão DAMREY 9/2005
15
Hình 9. Các số liệu đo đạc tại mặt cắt Hải Thịnh trƣớc và sau khi bão đổ bộ
16
Hình 10. Mực nƣớc tổng cộng trong các ngày 27-28/9/2005 đƣa vào tính toán
trong mô hình SBEACH
16
Hình 11. Sơ đồ “Avalanching” trong mô hình SBEACH
37
Hình 12. Các profile ban đầu, cuối cùng và tính toán cho trƣờng hợp P1A
46
Hình 13. Các profile ban đầu, cuối cùng và tính toán cho trƣờng hợp PGA
47
Hình 14. Các profile ban đầu, cuối cùng và tính toán cho trƣờng hợp PCA
47
Hình 15. Các profile ban đầu trƣớc bão, profile tính toán theo mặc định
50
Hình 16.Các profile ban đầu trƣớc bão, profile tính toán theo HC-8 và thực đo 50
Hình 17.Các kết quả tính toán xói lở bãi biển khu vực Hải Thịnh với hai trƣờng
hợp bão có chu kỳ lặp 50 năm và 100 năm
51
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. Các tham số động lực đầu vào và thời gian tính toán trong các thí
nghiệm tại SUPERTANK
14
Bảng 2. Các tham số động lực biển phục vụ tính toán chế độ
17
Bảng 3. Các tham số hiệu chỉnh và kết quả đánh giá định lƣợng
49
Bảng 4. Đánh giá mực nƣớc tổng cộng tại chân đê khu vực Hải Thịnh trong các
cơn bão với chu kỳ lặp khác nhau
53
vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Giải nghĩa
CTSH
Châu thổ sông Hồng.
SBEACH
(Storm-induced BEach Change) biến động bãi biển do bão.
CEDAS
(Coastal Engineering Design Analysis System)
Hệ thống Công nghệ ven bờ phục vụ Thiết kế và Phân tích).
SUPERTANK
Bể thí nghiệm sóng và vận chuyển bùn cát siêu lớn
FAO
(Food and Agriculture Organization of the United Nations)
Tổ chức Lƣơng thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc
PAM
(People Action Movement) Phong trào Nhân dân Hành động
EBP
(Equilibrium Beach Profile) Profil cân bằng bãi biển
viii
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu tôi đã tham gia.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả
Nguyễn Thiếu Hoa
ix
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới Viện Cơ học, Viện Hàn Lâm
Khoa học và Công nghệ Việt Nam, cơ quan nơi tôi công tác đã cử đi đào tạo, cũng
nhƣ tạo điều kiện về mặt thời gian, kinh phí và các thủ tục hành chính trong suốt
quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Công Nghệ, Khoa Cơ
học kỹ thuật, Phòng đào tạo đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này.
Nhiệm vụ hợp tác Việt Nga “Nghiên cứu bãi biển và dự báo biến động bãi khu
vực ven bờ biển Việt Nam và Liên bang Nga” Mã số VAST.HTQT.NGA.03 hai giai
đoạn 2010-2011 và 2014-2015, thuộc Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam, đã tài trợ và tạo điều kiện cho tôi đi khảo sát thực tế và tham gia đo đạc tại
khu vực thị trấn Thịnh Long, châu thổ sông Hồng.
Tôi xin bày tỏ sự biết ơn tới thầy hƣớng dẫn PGS.TS Đinh Văn Mạnh đã trực
tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện trong quá trình nghiên cứu và hoàn
thành bản luận văn này.
Xin gửi lời cám ơn chân thành đến GS. TSKH Magnus Larson, Khoa Kỹ thuật
Tài nguyên Nƣớc, Đại học Lund Thụy Điển đã cung cấp các số liệu đo đạc tại Bể
thí nghiệm sóng và vận chuyển bùn cát siêu lớn và kết quả tính toán theo mô hình
trong một số trƣờng hợp tiêu biểu.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Cơ học kỹ thuật đã tận tình
dạy dỗ và truyền thụ kiến thức cho tôi trong những năm học vừa qua.
Cuối cùng xin cảm ơn các cô chú, các bạn đồng nghiệp tại Phòng Cơ học và Môi
trƣờng Biển, Viện cơ học đã nhiệt tình giúp đỡ, tƣ vấn cho tôi thực hiện luận văn
này.
1
MỞ ĐẦU
Mục tiêu của luận văn này là thiết lập đƣợc hệ thống mô hình số đủ tin cậy cho
phép tính toán vận chuyển bùn cát, xói lở bãi biển do bão gây ra cho khu vực đang
xảy ra xói lở tại vùng châu thổ sông Hồng; trên cơ sở kết quả tính toán nhận đƣợc sẽ
đánh giá khả năng bảo vệ của hệ thống đê tại khu vực nghiên cứu.
Với mục tiêu trên, khu vực nghiên cứu của luận văn đƣợc lựa chọn là khu vực bãi
biển của thị trấn Hải Thịnh; đây là một khu vực xung yếu có thể đại diện cho toàn bộ
bờ biển của khu vực châu thổ sông Hồng, tại nơi này đã nhiều lần đê bị phá hủy trong
bão.
Hệ thống mô hình số đƣợc sử dụng trong luận văn này là CEDAS, với modul chủ
yếu đƣợc khai thác là mô hình SBEACH.Đây là hệ thống mô hình số cho phép tính
toán sự biến động của bãi biển sau bão.
Ngoài việc đòi hỏi các thông số đầu vào của mô hình số, nhƣ số liệu đo đạc mặt
cắt địa hình, địa mạo, các thông số đặc trƣng của bùn cát, các tham số mực nƣớc,
sóng..., mô hình này cần đƣợc kiểm định kỹ càng trên cơ sở các số liệu đo đạc trong
bể thí nghiệm cũng nhƣ tại hiện trƣờng khu vực nghiên cứu. Do vậy, luận văn đã
đƣợc hoàn thành trên cơ sở các nội dung chính nhƣ sau:
-
Tổng quan về điều kiện tự nhiên, sự vận chuyển bùn cát và xói lở bờ biển, bãi
biển vùng châu thổ sông Hồng, đặc biệt là khu vực nghiên cứu bãi biển Hải
Thịnh;
-
Thu thập các số liệu liên quan phục vụ cho việc thiết lập, kiểm định mô hình
số tính toán vận chuyển bùn cát và biến động bãi bao gồm: các số liệu đo đạc
từ bể thí nghiệm sóng SUPERTANK, số liệu đo đạc địa hình thực tế trƣớc và
sau bão tại khu vực nghiên cứu, các số liệu thống kê về các đặc trƣng thủy lực
(sóng, dòng chảy, mực nƣớc, bão, ....);
-
Nghiên cứu tìm hiểu cơ sở khoa học mô hình SBEACH chạy trong CEDAS;
-
Thiết lập tính toán kiểm tra và hiệu chỉnh các tham số của mô hình SBEACH
cho một số bài toán mẫu (so sánh với số liệu đo đạc và tính toán trong bể thí
nghiệm sóng SUPERTANK);
-
Tính toán kiểm định mô hình số qua các số liệu thực đo trƣớc và sau cơn bão
DAMREY tại khu vực ven biển Hải Thịnh;
-
Tính toán xói lở bãi biển, chân đê với các tham số thủy triều, nƣớc dâng và
sóng có chu kỳ lặp 50 năm và 100 năm từ đó đƣa ra các đánh giá, kiến nghị về
2
sự an toàn và đề xuất các giải pháp nâng cấp hệ thống đê biển khu vực châu
thổ sông Hồng.
Luận văn gồm:
Mở đầu; Chƣơng I. Tổng quan về đặc điểm điều kiện tự nhiên, vận chuyển bùn cát
và biến động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng; Chƣơng II.Thu thập và xử lý số
liệu phục vụ tính biến động bãi, xói lở chân đê trong bão; Chƣơng III.Cơ sở khoa
học mô hình tính biến động bãi, xói lở chân đê trong bão – SBEACH; Chƣơng IV.
Tính toán vận chuyển bùn cát và xói lở bờ biển bãi biển trong bão; Kết luận và
kiến nghị; Tài liệu tham khảo;
3
CHƢƠNGI. TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, VẬN
CHUYỂN BÙN CÁT VÀ BIẾN ĐỘNG BỜ BIỂN KHU VỰC CHÂU THỔ SÔNG
HỒNG
1.1. Đặc điểm tự nhiên, điều kiện khí tƣợng, thủy văn khu vực châu thổ sông
Hồng
1.1.1. Lịch sử phát triển vùng ven biển châu thổ Sông Hồng
Vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng (CTSH) có hình dáng gần nhƣ một tam giác
với đỉnh (khu vực Việt Trì) cách đáy là đƣờng bờ khoảng 150km. Đƣờng bờ biển có
tổng chiều dài là 135km. Từ bắc xuống nam, vùng ven bờ châu thổ sông Hồng bao
gồm 4 tỉnh là Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định và Ninh Bình. Với diện tích khoảng
16.000km2 đây là khu vực có mật độ dân cƣ đông đúc nhất Việt Nam, khoảng 1.700
ngƣời một cây số vuông. Nhờ có lƣợng phù sa rất lớn do sông Hồng và sông Thái
Bình tải ra biển, qua hàng triệu năm bồi đắp, lấp đầy một vùng biển nông với những
pha biển tiến - thoái khác nhau, tạo thành đồng bằng châu thổ hiện đại. Châu thổ này
đang đƣợc tiếp tục mở rộng về phía vịnh Bắc Bộ trung bình mỗi năm khoảng trên
500ha.Hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình hiện đại phát triển trên châu thổ của
nó, với mật độ sông ngòi khá cao, khoảng từ 0,71,0km/km2; các sông đồng bằng có
độ dốc lòng dẫn rất nhỏ, thay đổi từ 0,020,05m/km [7].
Xu thế chung trong lịch sử phát triển của khu vực CTSH là xu thế “lấn biển” do
lƣợng bùn cát của các cửa sông tải ra. Trên Hình 1 thể hiện lịch sử phát triển của bờ
biển vùng châu thổ sông Hồng.
Hình 1.Lịch sử biến động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng [13].
4
1.1.2. Đặc điểm địa hình vùng châu thổ sông Hồng
Bề mặt đồng bằng CTSH tƣơng đối bằng phẳng, hơi nghiêng về phía biển, với độ
dốc rất nhỏ, dao động từ 0,04m/km0,05m/km.
Ngoài địa hình tự nhiên, một điểm đặc biệt ở CTSH là các địa hình nhân tạo, tiêu
biểu là hệ thống đê ngăn lũ và đê biển đƣợc đắp bằng đất qua nhiều giai đoạn trong
khoảng một nghìn năm trở lại đây.
Vùng ven biển CTSH có đặc điểm là vùng đất trũng và thấp (low-lying land), đƣợc
ngăn với biển bằng hệ thống đê biển. Đây là vùng tập trung dân cƣ đông đúc và rất dễ
bị ngập lụt trong các điều kiện thời tiết nguy hiểm nhƣ triều cƣờng và bão [7].
1.1.3.Hệ thống thuỷ văn
Sông Hồng thuộc cỡ trung bình trên thế giới và lớn thứ hai ở Việt Nam, sau sông
Mê Kông, có diện tích lƣu vực kể cả đồng bằng xấp xỉ 155.000 km2 và diện tích đồng
bằng hạ lƣu (gồm cả hạ lƣu sông Thái Bình) gần 16.000 km2. Chế độ thuỷ văn sông
Hồng rất đặc biệt, diễn biến bất thƣờng. Diễn biến lũ trên sông Hồng rất phức tạp do
sự lệch pha dòng chảy từ các nhánh sông chính và quá trình điều tiết cắt-xả lũ trên
các hồ chứa lớn. Dòng chảy trên sông Hồng phân bố khá chênh lệch giữa các tháng
với đỉnh cao nhất trong tháng VIII và nhỏ nhất trong tháng III [7].
1.1.4. Chế độ khí hậu
Vùng ven biển CTSH nằm trong khu vực nội chí tuyến Bắc Bán Cầu, chịu chi
phối mạnh mẽ của khí hậu nhiệt đới gió mùa Đông Nam Á. Khí hậu trong năm có hai
mùa chính (mùa đông và mùa hè) và hai mùa chuyển tiếp với sự thống trị của hai hệ
thống gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam có tính chất đối ngƣợc nhau chi phối [7].
1.1.5. Các yếu tố hải văn
a. Thủy triều
Chế độ thuỷ triều ở ven biển Việt Nam rất đa dạng và có mặt hầu hết các loại
triều đƣợc biết trên thế giới, nhƣ nhật triều, bán nhật triều, triều hỗn hợp và cả vùng
hầu nhƣ vô triều.Vùng ven biển CTSH có chế độ nhật triều thuần nhất với các sóng
triều cơ bản là O1, K1, M2, S2.
Thủy triều biến động theo không gian, ven biển từ Hải Phòng đến Ninh Bình và
từ cửa sông vào sâu đồng bằng tính chất nhật triều thuần nhất giảm đi khá nhanh.
Trong sông, đặc tính thuỷ triều biến đổi do ảnh hƣởng của ma sát đáy sông (yếu tố
địa hình lòng dẫn) và dòng chảy sông ngòi. Quá trình biến dạng sóng triều do dòng
chảy sông ngòi xảy ra đặc biệt mạnh vào mùa lũ, tốc độ truyền triều có thể giảm đi
5
4050% so với thời kỳ khô kiệt. Vào mùa khô, khi mực nƣớc trong sông hạ xuống
thấp, sóng thuỷ triều có điều kiện truyền vào đồng bằng rất sâu.
- Trên sông Thái Bình, thuỷ triều ảnh hƣởng tới Phủ Lạng Thƣợng,
- Trên sông Hồng, thuỷ triều ảnh hƣởng tới Hà Nội.
Tốc độ thuỷ triều trong đồng bằng trung bình từ 1520km/giờ, càng vào sâu lên
thƣợng nguồn, tốc độ tuyến triều càng giảm nhanh và sự tiết giảm độ cao của thủy
triều ở cả hai sông Hồng và sông Thái Bình xảy ra không giống nhau. Càng vào sâu
đồng bằng thì sự tiết giảm độ cao thuỷ triều ở sông Thái Bình xảy ra nhanh hơn.Vì
vậy, tuy độ lớn thuỷ triều ở các cửa sông Thái Bình trội hơn ở các cửa sông Hồng,
nhƣng triều lại xâm nhập vào trong sông Hồng sâu hơn. Do sông Hồng và sông Thái
Bình đều phân nhánh mạnh, có nhiều nhánh đƣợc nối thông với nhau, do đó xuất hiện
hiện tƣợng giao thoa thuỷ triều ở các nút sông và làm hƣớng dòng chảy diễn biến khá
phức tạp [7].
b. Nước dâng do bão
Nƣớc dâng do bão phát sinh do hiệu ứng nƣớc biển bị gió mạnh thổi dồn và do
khí áp vùng trung tâm bão giảm xuống thấp; trong đó hiệu ứng nƣớc dâng bão do gió
chiếm 80%-90%.
Các trận bão đổ bộ vào ven biển CTSH đều có gió mạnh từ cấp 8 đến cấp 12 (và
giật trên cấp 12).So với cả nƣớc, châu thổ sông Hồng là vùng có tần suất bão đổ bộ
rất lớn (chiếm 28%), nên hiện tƣợng nƣớc dâng do bão có khả năng xảy ra cao.
Trong đó các cơn bão mạnh gây nƣớc dâng cao điển hình là:
- Bão Rose, ngày 13/8/1968 đổ bộ vào bờ biển Nam Định,
- Bão Kate, ngày 26/8/1973 đổ bộ vào bờ biển Nam Định,
- Bão Monge, ngày 15/9/1973 đổ bộ vào bắc Thanh Hoá,
- Bão Kelly, ngày 5/7/1981 đổ bộ vào nam Thanh Hoá,
- Bão Damrey, ngày 27/9/2005 đổ bộ vào Thanh Hóa, vv…
Là các cơn bão đã gây ra nƣớc dâng rất cao ở vùng ven biển và các cửa sông
CTSH.
Các trận bão đổ bộ vào CTSH có hƣớng di chuyển hầu hết gần nhƣ vuông góc với
đƣờng bờ biển; vùng có nƣớc dâng cao xảy ra ở phía bắc nơi tâm bão đổ bộ. Nhƣ vậy,
những trận bão có thể gây ra nƣớc dâng cao ở vùng nghiên cứu không chỉ là những
trận bão đổ bộ trực tiếp vào bờ biển CTSH mà còn có những trận đổ bộ vào bờ biển
phía nam, thuộc vùng bờ biển Thanh Hoá - Nghệ An [11].
6
c. Sóng biển
Đặc điểm đƣờng bờ của khu vực CTSHlà có định hƣớng đƣờng bờ theo hƣớng
đông bắc tây nam tại khu vực ven biển Hải Phòng; theo hƣớng bắc nam tại khu vực
ven bờ biển tỉnh Thái Bình và theo hƣớng đông bắc tây nam tại khu vực ven biển
Nam Định, Ninh Bình. Các hƣớng sóng chính phân bố và tác động theo các mùa nhƣ
sau:
- Trong mùa đông(từ tháng XII đến tháng III): Hƣớng sóng thịnh hành ngoài
khơi là đông bắc với tần suất khá cao và ổn định từ 51-70%. Ngƣợc lại trong bờ thịnh
hành các hƣớng sóng bắc, đông bắc, đông; trong đó hƣớng sóng đông chiếm tần suất
cao ở ven biển Hải Phòng (từ 30-37%), các hƣớng sóng đông, đông bắc thịnh hành ở
ven biển Thái Bình và ven biển Nam Định – Ninh Bình. Nhƣ vậy trong mùa đông,
các vùng cửa sông ven biển Thái Bình – Ninh Bình chịu tác động mạnh mẽ nhất của
các hƣớng sóng do hệ thống gió mùa đông bắc gây ra. Vùng ven biển Hải Phòng hoặc
nằm khuất hƣớng sóng chính hoặc chịu tác động các hƣớng sóng biến đổi do khúc xạ.
- Trong mùa hè (từ tháng VI đến tháng IX): Hƣớng sóng chủ đạo ngoài khơi là
hƣớng nam với tần suất cao từ 37-60%, và ven biển là các hƣớng sóng đông nam
(24%), hƣớng nam (20%). Các hƣớng sóng này có tác động mạnh mẽ tới ven biển
Nam Định - Ninh Bình và Hải Phòng; ngƣợc lại vùng ven biển Thái Bình ở chừng
mực nào đó chịu tác động thấp hơn do vị trí gần nhƣ khuất sóng hƣớng nam.
- Trong các mùa chuyển tiếp (các tháng IV-V và X-XI): Tƣơng tự nhƣ trƣờng gió,
ngoài khơi có các hƣớng sóng chính là nam và đông bắc, ngƣợc lại ở ven bờ là hƣớng
đông và đông nam với cƣờng độ thấp hơn các mùa chính. Cấp độ cao sóng ở ven biển
CTSH có sự chênh lệch đáng kể trong các mùa. Độ cao sóng trung bình trong mùa
đông thay đổi ở ven bờ từ 0,4m - 1,2m và ngoài khơi từ 0,8-1,3m; trong mùa hè ở ven
bờ thay đổi từ 0,3m - 0.8m và ngoài khơi từ 0,6m - 1,0m. Nhƣ vậy, nhìn chung sóng
gió trong mùa đông có trị số độ cao lớn hơn so với trong mùa hè, điều này có thể giải
thích do vùng ven biển châu thổ sông Hồng chịu tác động mạnh của gió mùa đông
bắc, tuy nhiên sóng cực đại trong mùa dƣới sự tác động của bão và áp thấp nhiệt đới
có thể đạt giá trị rất lớn (7.0m) [7].
d. Dòng chảy vùng ven bờ
Dòng chảy vùng ven bờ CTSH diễn biến rất phức tạp, thể hiện mối tƣơng tác
giữa các yếu tố biển – sông ngòi và địa hình đáy. Các nhân tố phát sinh dòng chảy là
thuỷ triều, sóng, gió, lũ sông ngòi, nên dòng chảy ở vùng ven bờ là dòng tổng hợp,
bao gồm các thành phần dòng tuần hoàn VT(t) và phi tuần hoàn VK(t) - hay còn đƣợc
gọi là dòng dƣ, đƣợc biểu diễn dƣới dạng tổng các thành phần: Thành phần dòng tuần
7
hoàn bao gồm các loại dòng phát sinh do các sóng thuỷ triều gây ra và chúng mang
tên loại sóng triều sinh ra chúng, nhƣ dòng nhật triều, dòng bán nhật triều. Thành
phần dòng dƣ gồm hai thành phần là dòng ổn định (VOĐ) và không ổn định (VKOĐ).
Thành phần VOĐ phát sinh do gió thổi có hƣớng ổn định. Thành phần VKOĐ gồm các
loại dòng do lũ sông ngòi, sóng đổ vỡ, gió ven bờ, vốn dĩ luôn biến động, có tính
phân mùa và có vai trò quan trọng trong những biến động đột biến ở các cửa sông.
Tại các khu vực xa bờ vùng CTSH đặc trƣng chế độ của dòng chảy chủ yếu phụ
thuộc vào dòng triều (tuần hoàn) và dòng chảy gió. Cả hai loại dòng chảy này đều có
xu thế song song với bờ và biến động chủ yếu theo mùa gió đông bắc và tây nam.
Dòng triều xuống có hƣớng về phía tây nam và dòng triều lên có hƣớng ngƣợc lại về
phía đông bắc, tuy nhiên do dòng chảy do gió (thành phần phi tuần hoàn) có hƣớng đi
về phía tây nam nên dòng chảy tổng cộng theo hƣớng tây nam. Đặc biệt trong mùa
gió đông bắc, dòng chảy theo hƣớng tây nam hoàn toàn chiếm ƣu thế.
- Tại khu vực sát bờ, dòng chảy do sóng, dòng triều và dòng chảy do sông là các
thành phần quan trọng trong bức tranh dòng chảy tổng cộng. Tƣơng tự nhƣ tại vùng
ngoài khơi, dòng chảy sát bờ phụ thuộc vào mùa và có các hƣớng thịnh hành ngƣợc
chiều nhau, tuy nhiên tính tổng cộng trong năm, dòng chảy tịnh có hƣớng xuống phía
tây nam trong toàn dải ven biển khu vực CTSH [7].
1.2.Biến động bờ biển cửa sông khu vực châu thổ sông Hồng
Khu vực ven bờ CTSHvới tổng chiều dài khoảng 135km là nơi có biến động bờ
biển mạnh nhất trên toàn dải ven biển Việt Nam. Song song với sự bồi tụ mạnh tại
các cửa sông lớn nhƣ cửa Ba Lạt, cửa Đáy thì tại khu vực ven bờ huyện Hải Hậu,
Nam Định nằm giữa hai cửa sông này lại bị xói lở trầm trọng. Để có đƣợc các giải
pháp quy hoạch có cơ sở khoa học đúng đắn, cần thiết phải nắm vững đƣợc cơ chế
của hiện tƣợng biến động bờ biển khu vực nghiên cứu đặc biệt là hiện tƣợng xói lở
vùng bờ biển huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định.
1.2.1.Cơ chế xói lở bãi biển thường xuyên tại khu vực ven bờ cửa Hà Lạn – cửa Lạch
Giang
Hiện trạng xói lở bãi biển (mất bãi) khu vực ven bờ cửa Hà Lạn – Lạch Giang
đƣợc đƣa ra qua các kết quả đo đạc của “Dự án điều tra cơ bản dải ven biển đồng
bằng Bắc Bộ và Trung Bộ” thuộc Viện Khoa học Thủy lợi và các kết quả đo đạc địa
hình ngầm ven bờ của đề tài KC.09.13/06-10 [3]. Trên Hình 2 đƣa ra vị trí các mặt
cắt đo đạc định kỳ nhiều năm tại khu vực trọng điểm xói lở từ cửa Hà Lạn đến Lạch
Giang. Tại các mặt cắt này đã tiến hành đo đạc định kỳ cao trình bãi từ sát chân đê
đến các độ sâu khác nhau (từ 5m đến 10m nƣớc). Kết quả cho thấy rằng bãi biển khu
8
vực nghiên cứu bị bóc đi mỗi năm khoảng 2cm-4cm. Điều này làm cho mất dần bãi
biển và hậu quả của nó là làm xói lở chân đê gây phá hủy hoàn toàn hệ thống đê biển
khu vực. Hiện tƣợng xói lở làm thấp dần cao trình bãi, gây mất bãi đƣợc các nhà
chuyên môn sử dụng thuật ngữ là “xói lở cấu trúc” gây ra do gradient của dòng vận
chuyển bùn cát dọc bờ.
Hình 2. Vị trí các mặt cắt đo đạc định kỳ nhiều năm tại khu vực ven bờ huyện Hải
Hậu, tỉnh Nam Định [3].
Hình 3 đƣa ra thí dụ về xói lở bãi biển tại mặt cắt số 10 – khu vực ven bờ xã Hải
Lý là khu vực xói lở mạnh (xem hình 2).
Hình 3.Cao trình bãi biển trong các thời điểm cao đạc khác nhau tại mặt cắt số
10[3].
9
Theo số liệu tại mặt cắt này thì ngay sát chân đê trong thời gian 3 năm cao trình
bãi biển hạ thấp khoảng 1m (0,3m/năm) và khu vực phía ngoài cách chân đê khoảng
130m cao trình bãi biển hạ khoảng 0,6m (0,20m/năm).
Hậu quả của xói lở bờ biển thƣờng xuyên là đƣờng bờ biển khu vực CTSH– từ
nam cửa Hà Lạn đến phía bắc cửa Ninh Cơ bị lùi dần vào đất liền (khu vực trọng yếu
là bờ biển huyện Hải Hậu).
Trong thời gian khi đê biển còn chƣa đƣợc gia cố vững chắc, tốc độ biển lấn đạt từ
5m/năm đến 10m/năm. Kể từ năm 1960 đến nay, ít nhất hai hệ thống đê (mỗi hệ
thống gồm hai đê phía ngoài và phía trong cách nhau từ 300 – 500m) đã bị phá hủy.
Một nhà thờ xây dựng năm 1936 tại xã Hải Lý cách bờ biển khoảng 2km đến nay
đã nằm ngoài đê biển với tên gọi trên mạng là “Nhà thờ đổ Hải Lý”. Hình ảnh “Nhà
thờ đổ Hải Lý” là một minh chứng cho hiện tƣợng biển lấn tại vùng nghiên cứu, và
đƣợc coi là một địa điểm du lịch hấp dẫn hiện nay.Hình 4 là ảnh chụp nhà thờ Hải Lý
trong đợt thực địa của đề tài hợp tác Việt Nga “Nghiên cứu bãi biển và dự báo biến
động bãi khu vực ven bờ biển Việt Nam và Liên bang Nga”, 2014 – 2015.
Hình 4. Khảo sát thực địa tại “Nhà thờ đổ trên biển” thuộc bờ biển khu vực
xã Hải Lý, huyện Hải Hậu, tháng 7- 2015.
10
1.2.2.Biến động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng dưới tác động của bão và nước
dâng trong bão
Nhƣ đã đề cập ở trên chúng ta đã biết rằng bờ biển vùng châu thổ sông Hồng bị xói
lở thƣờng xuyên do tác động của dòng VCBC dọc bờ. Hiện tƣợng này xảy ra với kích
cỡ thời gian theo tháng, mùa và năm, nhiều năm. Bão là một quá trình synop có kích
cỡ thời gian tác động nhỏ hơn, khoảng từ 3 ngày đến 7 ngày. Tác động xói lở của bão
gây ra do dòng VCBC ngang bờ (từ bờ ra khơi). Bão đóng một vai trò đặc biệt quan
trọng trong quá trình biến động bờ biển, cửa sông khu vực CTSH, đặc biệt đây là một
vùng đất trũng và đang bị xói lở. Một cơn bão sẽ trở nên rất nguy hiểm nếu gây ra xói
lở tại các vùng bờ đang có xu thế xói lở vì lƣợng bùn cát bị xói lở trong bão sẽ không
đƣợc phục hồi lại trong các điều kiện thời tiết bình thƣờng sau bão. Điều này đã xảy
ra tại dải bờ biển xói khuvực CTSH – khu vực bờ biển từ cửa Ba Lạt đến cửa Ninh
Cơ trong các trận bão lớn. Một trong những cơn bão mạnh đã gây xói lở và vỡ đê tại
khu vực bờ biển huyện Hải Hậu là bão số 7 năm 2005 có tên là DAMREY. Bão
DAMREY xuất hiện tại vùng biển Thái Bình Dƣơng, phía đông Philipine. Ngày 23
tháng 9 năm 2005, bão đi vào Biển Đông và 25 tháng 9 đổ bộ vào đảo Hải Nam Trung Quốc với tốc độ gió cực đại là 40m/s. Từ 03 giờ đến 10 giờ ngày 27 tháng 9,
bão đổ bộ vào khu vực ven bờ biển tỉnh Thanh Hóa với tốc độ gió cực đại khoảng
28m/s. Bão đã gây ra thiệt hại rất lớn về của cải và nhà cửa của nhân dân ven biển
vùng CTSH. Vùng ven biển tỉnh Nam Định - Ninh Bình nằm về phía phải đƣờng đi
của bão trong khu vực bán kính gió cực đại nên có sóng lớn và nƣớc dâng cao trong
bão. Đã có 3 đoạn đê của huyện Hải Hậu, tỉnhNam Định bị vỡ. Trong luận văn sẽ tiến
hành tính toán biến động bãi biển, xói lở chân đê trong cơn bão này.
1.3. Hệ thống đê biển khu vực châu thổ sông Hồng
Các kết quả nêu tại hai mục trên cho thấy bờ biển khu vực châu thô sông Hồng
chịu ảnh hƣởng của hai cơ chế gây xói lở là cơ chế mất bãi do xói lở cấu trúc (gây ra
do gradient dòng VCBC dọc bờ) và cơ chế xói lở bãi, chân đê trong bão(gây ra do
dòng vận chuyển bùn cát ngang bờ có hƣớng ra khơi). Để chống đỡ với hiện tƣợng
biển lấn, từ những năm đầu thế kỷ 20, cha ông ta đã xây dựng hệ thống đê bảo vệ bờ
biển. Vào những năm cuối của thế kỷ trƣớc, để bảo vệ các khu vực xung yếu nhƣ bờ
biển khu vực Hải Hậu, một hệ thống gồm hai đê (đê ngoài và đê trong cách nhau một
khoảng cách khoảng 100-200m) đã đƣợc xây dựng nhằm đối phó với các cơn bão
mạnh gây vỡ đê. Cụ thể tại khu vực này đã xây dựng loại đê kiên cố thuộc dự án
PAM 5325 (1996-2000) do Tổ chức Lƣơng thực thế giới FAO tài trợ. Sau sự cố vỡ đê
do cơn bão số 7 năm 2005, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã triển khai
11
“Chương trình nâng cấp đê biển” cho toàn dải ven biển nƣớc ta từ Quảng Ninh đến
Hà Tiên. Theo chƣơng trình này, hệ thống đê biển vùng châu thổ sông Hồng nói
chung và đê biển xung yếu khu vực huyện Hải Hậu, tỉnh Nam Định đƣợc nâng cấp
đến cao trình 5m – 5,5m (hệ lục địa) để có thể chịu đƣợc bão cấp 10 trở lên.
Từ sau khi hệ thống đê biển đƣợc nâng cấp, cuộc sống và các tài sản, nhà cửa,
công trình của nhân dân ven biển khu vực châu thổ sông Hồng đƣợc ổn định hơn, tuy
nhiên sau gần 10 năm tồn tại, chịu tác động của hai cơ chế xói lở nêu trên, hệ thống
đê biển này đã xuất hiện nhiều vấn đề cần phải tiếp tục gia cố tăng cƣờng sự vững
chắc. Do đặc điểm khu vực ven bờ châu thổ sông Hồng là một vùng đất trũng(nhà
cửa, đồng ruộng ở trong đê thƣờng thấp hơn mực nƣớc biển khi triều cƣờng), ngoài ra
bãi biển cũng rất thoải nên vào thời kỳ nƣớc lớn, nƣớc dâng do bão, gió mùa, cộng
với sóng lớn tác động lên mái đê, đặc biệt là chân đê và đã bị phá hủy từng phần riêng
biệt. Một số đoạn đê, kè ở khu vực nghỉ mát Quất Lâm và Thịnh Long đã bị phá hủy
trong mùa nƣớc rƣơi (tháng 11 – 12 âm lịch) khi triều cƣờng kết hợp với gió mùa
đông bắc mạnh. Để đối phó với hiện tƣợng này và tăng cƣờng khả năng bảo vệ của hệ
thống đê, các công trình nhƣ kè chắn sóng, chặn bùn cát bị tải đi (các kè chữ T tại
Thịnh Long) và các khối chắn sóng tetrapot bảo vệ chân đê, bãi biển ở các khu vực đê
biển xung yếu nhƣ đê biển xã Hải Triều, Hải Hòa, huyện Hải Hậu đã đƣợc xây dựng.
Hình 5. Khảo sát thực địa hiện trạng hệ thống đê biển tại xã Hải Hòa, huyện Hải
Hậu tỉnh Nam Định (ảnh chụp khi nƣớc ròng).
Trên Hình 5 - ảnh tác giả tham gia khảo sát tình trạng đê biển cho thấy các công
trình chắn sóng tại khu vực đê biển xã Hải Hòa thuộc đề tài hợp tác Việt Nga.
12
1.4. Các nghiên cứu về VCBC và biến động bãi biển do bão ở nƣớc ta
- Trong công trình [1] các tác giả đã tiến hành tính toán xói lở đụn cát dƣới tác
động của bão tại cửa Lý Hòa, tỉnh Quảng Bình bằng mô hình Dunross là mô hình tính
biến đổi bãi trên cơ sở profile cân bằng động nhƣ mô hình SBEACH. Kết quả nhận
đƣợc là trong mùa bão, các đụn cát ở phía bắc cửa Lý Hòa bị xói lở mạnh và cũng
ảnh hƣởng đến biến động cửa Lý Hòa.
- Trong chƣơng 3 của cuốn sách “Thiên tai vùng ven bờ và biến đổi khí hậu ở Việt
Nam- những vấn đề về công nghệ và thiết kế” Magnus Larson và những ngƣời khác
đã nghiên cứu về “Tác động của bão đến vùng ven bờ biển Việt Nam thông qua các
nghiên cứu thí điểm ở vùng Hải Hậu và Lý Hòa” [10]. Đã nghiên cứu và đƣa ra các
tính toán chế độ bão, tác động của chúng đến các vùng ven bờ qua các hiệu ứng sóng
tràn và nƣớc dâng do bão, sóng. Từ đó đề xuất các giải pháp ứng phó với loại thiên
tai nguy hiểm này.
- Thạc sỹ Doãn Tiến Hà đã: “Ứng dụng mô hình SBEACH tính toán biến đổi mặt
cắtngang bãi biển Phú Yên” [4]. Tác giả ứng dụng mô hình SBEACH để tính toán và
xem xét biến động mặt cắt bãi tại vùng trọng điểm xói lở bờ biển An Ninh Đông Tuy An - Phú Yên trong bão với trƣờng hợp bãi tự nhiên không có công trình.
- Nguyễn Mạnh Hùng trong cuốn sách chuyên khảo “Các quá trình thủy thạch
động lực ven bờ: mực nước; sóng; và vận chuyển bùn cát”[7] đã nghiên cứu về tác
động của bão tại vùng châu thổ sông Hồng, đã đánh giá đƣợc sự khác nhau về vai trò
của bão khi đổ bộ vào các khu vực có chế độ sóng lớn nhƣ đối với dải ven biển phía
bắc nƣớc ta và các khu vực có chế độ sóng yếu nhƣ khu vực ven bờ biển phía tây
nam.
Đã có một số các công bố, công trình nghiên cứu đề cập đến vấn đề tính toán
VCBC và xói lở bờ biển bãi biển ở nƣớc ta do bão, tuy nhiên chƣa có một nghiên cứu
cụ thể nào về vấn đề nêu trên có sử dụng các đo đạc profile mặt cắt trƣớc và sau bão
để hiệu chỉnh mô hình và sau đó sử dụng các bộ tham số VCBC đã đƣợc hiệu chỉnh
để tính toán cho các trƣờng hợp có bão xuất hiện với các chu kỳ lặp khác nhau. Nhƣ
trên đã nói, quá trình VCBC là một quá trình tổng hợp các tác động thủy thạch động
lực khác nhau, trong một điều kiện hết sức phức tạp ở vùng sóng đổ sát bờ, do vậy
các tính toán theo các mô hình cần phải đƣợc kiểm định, từ đó mới có thể có đƣợc
các kết quả tin cậy. Đó cũng là mục tiêu chính của bản luận văn này.
13
Chƣơng II. THU THẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH BIẾN ĐỘNG
BÃI, XÓI LỞ CHÂN ĐÊ TRONG BÃO
Do quá trình VCBC và biến động bờ biển chịu tác động trực tiếp của các yếu tố
thủy thạch, động lực biển và đặc điểm địa hình, định hƣớng đƣờng bờ biển, bãi biển
nên để tiến hành tính toán cần phải thu thập đƣợc các số liệu thực tế và cập nhật các
số liệu càng mới càng tốt, đặc biệt là các số liệu về đê biển, công trình bảo vệ bờ
biển. Khu vực châu thổ sông Hồng là khu vực nghiên cứu của luận văn nên tôi đã tiến
hành thu thập các số liệu cần thiết tại khu vực này. Ngoài ra, do sử dụng mô hình tính
biến động bờ, bãi biển do bão SBEACH nên cũng cần phải thu thập các số liệu sử
dụng trong quá trình thử nghiệm mô hình này trong các điều kiện bể thí nghiệm và
thực tế đƣợc công bố.
2.1 Số liệu thử nghiệm mô hình SBEACH tại bể thí nghiệm sóng và vận chuyển
bùn cát siêu lớn Supertank
Supertank đƣợc xây dựng tại trƣờng ĐH quốc gia Oregon, Hoa kỳ. Bể tạo sóng có
kích thƣớc 104m bề dài và 3,7m bề rộng, 4,6m độ sâu. Ở một đầu của bể sóng đƣợc
trang bị máy tạo sóng thủy lực cho phép tạo ra các sóng đơn và các sóng ngẫu nhiên.
Phía đối diện là bãi biển với mặt cắt ra khơi dài 76m đƣợc tạo ra bằng 600m3 cát lấy
từ bờ biển Oregon với đƣờng kính hạt trung bình là 0.22mm. Các số liệu động lực và
bùn cát đƣợc đo đạc bằng một hệ thống dày đặc các máy tự ghi sóng, dòng chảy, mật
độ bùn cát lơ lửng theo độ sâu, hệ thống máy đo áp suất, máy ghi hình và các thiết bị
khác. Nhƣ vậy các số liệu đo đạc và tính toán tại bể thực nghiệm sóng và VCBC siêu
lớn đƣợc coi là số liệu tại thực địa trên bờ biển, không bị các hạn chế về tỷ lệ, kích
thƣớc nhƣ đối với các bể sóng thí nghiệm vật lý.
Các số liệu đo đạc tại các mặt cắt và số liệu tham số sóng đầu vào trong nghiên
cứu tại SUPERTANK mà tôi đƣợc cung cấp ứng với 3 trƣờng hợp đại diện cho 3
dạng profil ban đầu đƣợc đƣa ra tại bảng 1. Ba trƣờng hợp này đại diện cho các dạng
profil bãi biển khác nhau: P1A bãi biển có đụn cát phía trên mép nƣớc phục vụ cho
tính toán xói lở đụn cát; PGA bãi biển có bar ngầm phục vụ cho tính toán biến động
bar và cuối cùng trƣờng hợp PCA dại diện cho bãi biển có công trình bảo vệ và trong
quá trình tính toán có sự thay đổi của mực nƣớc [9].
14
Bảng 1.Các tham số động lực đầu vào và thời gian tính toán
trong các thí nghiệm tại SUPERTANK.
Tham số sóng
Độ cao
[m]
Chu kỳ
[s]
Dạng sóng
Thời gian
tính phút
[phút]
P1A
0.8
3
Đơn sắc
270
Mực nƣớc không đổi
PGA
0.8
3
Ngẫu nhiên
210
Mực nƣớc không đổi
PCA
0.8
3
Ngẫu nhiên
120
Có đê, mực nƣớc tăng
0,3m tại thởi điểm 60’
Ký hiệu thí
nghiệm
Ghi chú
2.2 Số liệu đo đạc địa hình mặt cắt vuông góc với bờ biển trƣớc và sau bão tại
khu vực thị trấn Hải Thịnh, huyện Hải Hậu tỉnh Nam Định
Trong phần 1.2 của chƣơng I đã đƣa ra một số thông tin về bão số 7 năm 2005
DAMREY. Bão đổ bộ vào khu vực ven bờ biển tỉnh Thanh Hóa và đã gây ra thiệt hại
rất lớn về của cải và nhà cửa của nhân dân ven biển vùng CTSH. Vùng ven biển tỉnh
Nam Định - Ninh Bình nằm về phía phải đƣờng đi của bão trong khu vực bán kính gió
cực đại nên có sóng lớn và nƣớc dâng cao trong bão. Đã có 3 đoạn đê của huyện Hải
Hậu, tỉnh Nam Định bị vỡ. Trên các hình 6, 7 và 8 vẽ đƣờng đi của bão, nƣớc dâng
trong bão và tác động của bão gây vỡ đê tại khu vực Thịnh Long.
Hình 6. Đƣờng đi của bão DAMREY 9/2005 [11].
15
Hình 7. Nƣớc dâng trong bão DAMREY 9/2005 tại cửa Ninh Cơ [11].
Hình 8. Vỡ đê tại Hải Thịnh do bão DAMREY 9/2005 [11].
Trong khuôn khổ nghiên cứu về biến động bờ biển khu vực châu thổ sông Hồng của
dự án hợp tác nghiên cứu khoa học Việt Nam Thụy Điển, đã tiến hành các đợt đo đạc
định kỳ tại các mặt cắt dọc bờ biển huyện Hải Hậu trong đó có mặt cắt vuông góc với
bờ tại thị trấn Hải Thịnh – phía trƣớc nhà đo sóng của Bộ NN&PT NT. Trên hình 9
đƣa ra các số liệu đo đạc tại mặt cắt này vào các ngày 20/9/2005 (trƣớc thời gian bão
đổ bộ) và 29/9/2005 sau thời gian bão đổ bộ. Các số liệu sóng vùng nƣớc sâu trong
bão DAMREY đƣợc thu thập từ số liệu của SEAMOS và mô hình tính sóng toàn cầu
WAVEWACH-III gồm độ cao sóng Hs=3,5m và chu kỳ sóng T=10s tại vùng sóng đổ.
Số liệu nƣớc dâng trong bão đƣợc lấy từ kết quả đo nƣớc dâng theo vết nƣớc tiến hành
16
sau khi bão đổ bộ [13]. Trên hình 10 đƣa ra mực nƣớc tổng cộng (gồm thủy triều – số
liệu đo đạc tại Hòn Dấu và nƣớc dâng trong bão trong thời gian bão đổ bộ.
Hình 9. Các số liệu đo đạc tại mặt cắt Hải Thịnh trƣớc và sau khi bão đổ bộ [13].
Hình 10. Mực nƣớc tổng cộng trong các ngày 27-28/9/2005 đƣa vào tính toán trong
mô hình SBEACH [11].
2.3 Số liệu hiện trạng hệ thống đê biển và số liệu về các thông số mực nƣớc, sóng
tính toán chế độ nhiều năm cho khu vực châu thổ sông Hồng
Để tính toán cho các trƣờng hợp cực đoan dƣới tác động của bão trong tƣơng lai đã
thu thập các số liệu sau:
- Các số liệu về bãi biển và đê biển: do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam cung
cấp bao gồm mặt cắt địa hình bãihiện tại tại khu vực Thịnh Long và Cao trình đỉnh đê
– quy về hệ cao độ “0” lục địa là 5,0m; Đê ở khoảng cách 9m từ tâm đê (gốc mặt cắt
địa hình), không bị phá hủy.
