Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố nha trang (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

LÊ THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ BIỂN
VÀ GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐỂ BẢO VỆ BÃI BIỂN
THÀNH PHỐ NHA TRANG

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy
Mã số: 62-58-02-02

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
(BẢN DỰ THẢO BẢO VỆ CẤP TRƯỜNG)

HÀ NỘI, NĂM 2017


Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Trung Việt
Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Hitoshi Tanaka

Phản biện 1:GS.TS.Trần Đình Hợi, Viện Nước-Môi trường và Biến đổi khí hậu
Phản biện 2: PGS.TS. Trần Ngọc Anh, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - Đại
học Quốc gia Hà Nội
Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Danh Thảo, Trường ĐH Bách khoa TP HCM

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường tại
...............................................................................................................................
.......................................................................................................................
vào lúc ….. giờ …. ngày ….. tháng ….. năm ….

Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện:
- Thư viện Quốc Gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam có vị thế về biển vô cùng quan trọng trong khu vực. Bên cạnh nguồn
lợi thủy hải sản rất phong phú và đa dạng, bờ biển nước ta có khoảng 94 bãi tắm
tự nhiên với danh lam thắng cảnh đẹp là điều kiện lý tưởng cho du lịch. Tuy
nhiên, bờ biển của thành phố Nha Trang cũng như của Việt Nam hiện đang phải
đối mặt với áp lực dân số, phát triển đô thị, giao thông, khai thác trầm tích quá
nhiều… đã làm hạn chế sự phục hồi của bãi biển, diễn biến bờ biển ngày càng
phức tạp. Khi xây dựng cầu Trần Phú trên sông Cái và kè bảo vệ bờ để cải tạo
môi trường cửa sông Cái, mở rộng đường Trần Phú thì bãi biển trung tâm thành
phố Nha Trang đang trong tình trạng dần dần bị thu hẹp, đường bờ biển đang
dần dần tiến về phía bờ kè đường Trần Phú, độ dốc trung bình đáy biển gần bờ
xấp xỉ 4%. Nghiên cứu bảo vệ bãi tắm hiện có và cải tạo các bãi tắm đang bị
suy thoái cần phải nghiên cứu đầy đủ, làm cơ sở cho việc quy hoạch, lập dự án
đầu tư. Do khoa học- công nghệ biển là lĩnh vực rộng lớn, khó khăn và phức
tạp, một vài nghiên cứu chưa thể giải quyết hết mọi vấn đề. Luận án tiếp tục
nghiên cứu theo định hướng trước đây, đi sâu khai thác các số liệu thực đo, sử
dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để lý giải cơ chế diễn biến theo mùa
của bãi biển 4,5km dọc đường Trần Phú và đề xuất sơ đồ bố trí công trình bảo
vệ bãi biển không bị xói sâu về phía bờ kè đường Trần Phú.

2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được các tham số ảnh hưởng đến diễn biến đường bờ biển: chiều cao
sóng vỡ, độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát... và dự báo đường bờ biển theo
không gian và thời gian; Đề xuất sơ đồ bố trí hệ thống công trình hợp lý để ổn
định hình thái bãi tắm thành phố Nha Trang.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1 Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu chiều cao sóng vỡ vùng gần bờ và diễn biến đường bờ biển trung
tâm thành phố Nha Trang.
1


3.2 Phạm vi nghiên cứu
Bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang dọc đường Trần Phú dài 4,5km từ cầu
Trần Phú đến công viên Bạch Đằng.
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1 Cách tiếp cận
Để làm rõ nguyên nhân của diễn biến đường bờ, luận án đã kết hợp cách tiếp
cận từ quan trắc, mô tả thực tế đến các mô phỏng số hiện đại để dự báo được
ảnh hưởng của công trình đến diễn biến đường bờ trong tương lai.
4.2 Phương pháp nghiên cứu
Tác giả đã phân tích, thống kê, kế thừa có chọn lọc các nghiên cứu có liên quan
đến luận án, tìm ra những vấn đề khoa học của các nghiên cứu trước đây chưa
đề cập hoặc đề cập chưa đầy đủ, từ đó tiến hành nghiên cứu dựa vào các
phương pháp: Phương pháp nghiên cứu từ số liệu thực đo; Phương pháp phân
tích ảnh từ video-camera; Phương pháp phân tích EOF (Empirical Orthogonal
Function - Hàm trực giao thực nghiệm); Phương pháp mô hình toán; Hệ thông
tin địa lý (GIS- Geographic Information System).
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1 Ý nghĩa khoa học

Vùng gần bờ có nhiều yếu tố: bùn cát, bờ biển, công trình... tương tác với nhau
trong một hệ thống không gian và thời gian làm cho công tác nghiên cứu khó
khăn phức tạp. Trong luận án đã thừa kế một số nội dung khoa học nghiên cứu
trước đây, tiến hành nghiên cứu các đặc tính theo đặc thù địa phương của bãi
biển Nha Trang, từ đó đưa ra giải pháp công trình bảo vệ bãi biển; Trong luận
án đã trình bày diễn biến đường bờ trong 3 năm được phân tích từ ảnh videocamera, đây là số liệu đầu vào cho phương pháp phân tích EOF, là công cụ mới
trong nghiên cứu biển ở Việt Nam. Kết quả thu được là phương trình dự báo
diễn biến đường bờ theo không gian và thời gian theo chu kỳ năm của bãi biển;
Tác giả đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định độ sâu giới hạn vận
chuyển bùn cát Dc từ số liệu đo sâu tại các mặt cắt ngang theo thời gian, kết
hợp với chiều cao sóng vỡ được phân tích từ ảnh video-camera, đây là những
2


thông số mà hiện nay do nhiều điều kiện khách quan như: nhân lực, thiết bị...rất
ít được triển khai đo đạc. Từ đó, tác giả sử dụng mô hình biến đổi đường bờ (lý
thuyết one-line) để xác định diễn biến đường bờ để đề xuất các giải pháp công
trình nhằm khắc phục các tồn tại của bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang.
5.2 Ý nghĩa thực tiễn
Dự báo được quá trình diễn biến đường bờ; Xác định được nguyên nhân của
diễn biến đường bờ biển, từ đó làm cơ sở khoa học quan trọng trong việc quy
hoạch phát triển bền vững bãi biển Thành phố Nha Trang.
6. Cấu trúc của luận án
Nội dung luận án ngoài phần mở đầu, kết luận, gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về diễn biến bãi biển và công trình bảo
vệ bãi biển
Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả nghiên cứu về diễn biến đường bờ tại bãi biển trung tâm
Thành phố Nha Trang
Chương 4: Đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển trung tâm thành phố

Nha Trang.
CHƯƠNG 1

1.1
1.1.1

TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DIỄN BIẾN BÃI
BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN

Khái niệm chung
Khái niệm bãi biển

Hình dạng mặt cắt ngang bãi biển, được định nghĩa là hình dạng của mặt cắt
ngang lấy theo phương vuông góc với đường bờ, gồm: khu vực ngoài khơi, khu
vực gần bờ, khu vực bãi và khu vực bờ biển. Vị trí thể hiện tương tác của thủy
triều, sóng, gió lên đất liền là đường bờ biển. Đường bờ biển thường được định
nghĩa là đường ranh giới, nơi giao thoa giữa đất liền và đại dương, ranh giới này
cũng sẽ dịch chuyển sâu vào trong đất liền hoặc xa ra phía biển. Trong một thời
đoạn nhất định, đường bờ là đường mép nước trung bình của thủy triều.
3


1.1.2

Khái niệm công trình bảo vệ bãi biển

Công trình bảo vệ bãi biển được sử dụng trong các dự án bảo vệ bãi biển với
mục tiêu ngăn ngừa xói mòn bờ biển và ngập lụt của vùng nội địa, bao gồm:
bảo vệ bờ chống sạt lở, tạo bãi tắm, cải tạo cảnh quan, ổn định luồng lạch vùng
cửa sông ven biển, bảo vệ các cửa sông, cửa lấy nước và bến cảng...

1.2

Tổng quan nghiên cứu diễn biến bờ biển trên thế giới

Sự phát triển của hình thái ven biển gây ra bởi hệ thống các quá trình vật lý
phức tạp hoạt động trên một phạm vi rộng về quy mô không gian và thời gian.
Để nghiên cứu những vấn đề khó khăn, phức tạp trong diễn biến bờ biển và tác
động của công trình ven bờ tới bãi biển, các nhà nghiên cứu trên thế giới không
thể chỉ dựa vào một vài phương pháp, mà thường sử dụng kết hợp từ nhiều
phương pháp khác nhau. Nhưng tựu trung, gồm phương pháp cơ bản sau:
Nghiên cứu từ số liệu thực đo: từ số liệu đo đạc sử dụng phương pháp GIS để
phân tích diễn biến đường bờ biển; Công nghệ viễn thám, gồm có: viễn thám vệ
tinh, viễn thám RADAR (Radio Detection And Ranging), viễn thám LIDAR
(Light Detection And Raging), quang trắc ảnh-chụp ảnh và công nghệ phân tích
ảnh từ video-camera (với những ưu thế khi đo đạc yếu tố động lực ven bờ, công
nghệ video-camera đã lắp ở hơn 30 bãi biển các quốc gia có nền khoa học tiên
tiến như Mỹ, Pháp, Hà Lan, Úc...); Phương pháp phân tích EOF; Sử dụng mô
hình toán và mô hình vật lý; Hệ thông tin địa lý (GIS).
1.3
1.3.1

Tổng quan các nghiên cứu của Việt Nam về các vấn đề liên quan đến
diễn biến bờ biển và công trình ven biển
Hiện trạng diễn biến bờ biển Việt Nam

Quá trình bồi tụ - xói lở ở vùng cửa sông, ven biển là hai mặt của một quá trình
diễn biến tự nhiên xẩy ra không chỉ ở nước ta mà còn xẩy ra nhiều nước trên thế
giới. Hiện trạng bồi tụ - xói lở diễn ra ở nước ta rất khác nhau đối với từng khu
vực, từng cấu trúc bờ và động lực sông - biển. Trong những năm gần đây dưới
sự tác động của các yếu tố càng gia tăng như: biến đổi khí hậu, mực nước biển

dâng cao, các hoạt động của con người ở vùng cửa sông, ven biển... đã làm cho
quá trình bồi tụ - xói lở diễn biến phức tạp cả về quy mô và cường độ.
4


1.3.2

Các nghiên cứu về lĩnh vực diễn biến bờ biển

1.3.2.1 Các nghiên cứu ở Việt Nam về diễn biến đường bờ
Các nghiên cứu về chế độ thủy động lực học ở dải ven bờ thường phải thực hiện
thông qua các đo đạc và quan trắc khá phức tạp và tốn kém tại hiện trường. Các
nghiên cứu về diễn đường bờ ở Việt Nam chủ yếu được thực hiện trong các đề
tài cấp nhà nước và các chương trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước.
1.3.2.2 Các nghiên cứu chủ yếu tập trung phân tích nguyên nhân, cơ chế xói lở,
bồi tụ các đoạn bờ biển, cửa sông
Kết quả các nghiên cứu là phân tích nguyên nhân từ nội sinh, ngoại sinh và
nhân sinh, đánh giá cơ chế bồi xói theo mùa của bờ biển cửa sông miền Trung,
cơ chế sạt lở mặt của bờ biển bùn Nam Bộ, mối liên quan giữa vùng biển thoái
cửa sông và vùng biển tiến lân cận ở bờ biển Bắc Bộ.
1.3.3

Các công trình bảo vệ bờ, tôn tạo bãi

Các công trình bảo vệ bờ biển ở nước ta đã có lịch sử hàng ngàn năm, ban đầu
là các loại hình công trình bảo vệ chủ yếu là gia cố trực tiếp mái đê hoặc trồng
cây chắn sóng. Những năm gần đây, đã có nhiều địa phương ứng dụng các giải
pháp công trình ngăn cát, giảm sóng: đập mỏ hàn; đê phá sóng; nuôi bãi...
1.4

Hiện trạng bãi biển Nha Trang và những nghiên cứu liên quan đến
bãi biển Nha Trang

1.4.1

Các công trình xây dựng ở bãi biển Thành phố Nha Trang và hiện
trạng diễn biến bãi biển
Hiện nay kè bảo vệ bờ kết hợp với tường chắn sóng đã được xây dựng dọc bãi
biển Thành phố Nha Trang; Để bảo vệ an toàn cho kè KS378, đã có công trình
kè chữ Y và khối Tetrapod; Cầu cảng thuộc bến phà Vinpearl, có dạng chữ Γ,
thân dài 50m, cánh dài 40m, kết cấu bê tông cốt thép: công trình có tác dụng
như đập mỏ hàn, làm gián đoạn chuyển động bùn cát dọc bờ, bãi cát được bồi
phía Bắc và bị xói sâu ở phía Nam; Công trình lấn biển khu vực Ba Làng và
Đường Đệ đã gây nên bãi biển không còn bãi cát kể cả khi dưới mực nước triều;
Công trình xây mới cầu Trần Phú năm 2002 thì bãi biển phía trước UBND tỉnh
bị xói sâu vào sát đường Trần Phú;
5


1.4.2

Những nghiên cứu liên quan đến bờ biển Nha Trang

Vịnh Nha Trang và bờ biển Nha Trang được chú ý nghiên cứu do tầm quan
trọng của trong phát triển kinh tế- xã hội của tỉnh Khánh Hòa. Những nghiên
cứu có liên quan đến Nha Trang có các dự án đầu tư công trình, các bài viết và
báo cáo đề tài.Trong đó có nghiên cứu của Nguyễn Trung Việt (2014), sử dụng
nhiều mô hình toán mô phỏng chế độ thủy thạch động lực ven bờ để đưa ra định
hướng các giải pháp công trình bảo vệ bãi biển. Tuy nhiên, đề tài chưa nghiên
cứu nguyên nhân diễn biến đường bờ trước và sau khi có công trình; Chưa phân

tích được chiều cao sóng vỡ. Gần đây có luận án tiến sĩ của Nguyễn Việt Đức
(2016). Luận án đã đưa ra điểm mới: 1/Ứng dụng thành công công nghệ phao
trôi để quan trắc dòng chảy tổng hợp ven bờ biển; 2/ Xác định rõ nguyên nhân
bồi xói và đề xuất định hướng giải pháp phù hợp đảm bảo ổn định bãi biển khu
vực nghiên cứu. Tuy nhiên, nghiên cứu chưa đánh giá định lượng vận chuyển
bùn cát dọc bờ cũng như dự báo được diễn biến đường bờ trong tương lai.
1.5
1.5.1

Các vấn đề tồn tài và định hướng nội dung nghiên cứu của luận án
Các vấn đề tồn tại

Bãi biển Nha Trang đang có những tồn tại sau: Những khó khăn và hạn chế
trong khảo sát các số liệu thực đo; Tính địa phương của các yếu tố thủy động
lực; Chưa có những luận cứ thuyết phục về phương chuyển động bùn cát ven bờ
thành phố Nha Trang, chưa thống nhất vận chuyển bùn cát chuyển động theo
phương ngang bờ hay chuyển động theo hướng dọc bờ là chủ yếu; Chưa có mô
hình dự báo biến động bãi biển theo không gian và thời gian; Chưa có luận
chứng đầy đủ về hiệu quả của các công trình bảo vệ bãi biển Trần Phú.
1.5.2

Định hướng nội dung nghiên cứu của luận án

Với ưu thế sở hữu công nghệ hiện đại phân tích ảnh từ video-camera và có bộ
số liệu thực đo khá đầy đủ, luận án sẽ đi vào nghiên cứu một số vấn đề sau:
- Xác định một số tham số quan trọng trong quá trình lan truyền sóng gió vào
bờ, cụ thể là chiều cao sóng vỡ và độ sâu giới hạn chuyển động bùn cát;
- Xác định phương chuyển động bùn cát ven bờ và mối liên quan của nó với quá
trình diễn biến đường bờ biển.
6

- Sử dụng phương pháp mô hình biến đổi đường bờ (theo lý thuyết One line) để
mô phỏng biến động bãi tắm theo mùa thông qua sự biến đổi đường bờ.
- Với những kết quả nghiên cứu về thủy động lực và diễn biến hình thái nói
trên, luận án đề xuất một số sơ đồ bố trí công trình ngăn cát, giảm sóng để khắc
phục những hạn chế của bãi biển Trần Phú hiện nay.
1.6

Kết luận chương 1

Trong các tổng quan tình hình và kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong
nước, luận án chỉ đề cập tới lĩnh vực: diễn biến đường bờ biển và công trình bảo
vệ, tôn tạo bãi tắm. Trong mỗi lĩnh vực, luận án trình bày các vấn đề nghiên cứu
chính và các tác giả nổi bật để đưa ra những kết quả mà luận án quan tâm. Từ
đó, luận án đi sâu vào các vấn đề về nghiên cứu từ số liệu thực đo; Phân tích
ảnh video-camera; Phân tích EOF; Mô hình toán biến đổi đường bờ và Hệ thông
tin địa lý để từ đó bố trí không gian và đánh giá tác động của các công trình
ngăn cát, giảm sóng bảo vệ bãi biển TP Nha Trang.

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phân tích các dữ liệu hình thái bãi biển là bước đầu tiên nghiên cứu diễn biến bờ
biển. Tác giả sử dụng số liệu khảo sát, kết hợp phân tích ảnh video-camera xác
định chiều cao sóng vỡ và đường bờ, là số liệu đầu vào cho phương pháp phân
tích EOF và mô hình toán diễn biến đường bờ để đánh giá nguyên nhân chủ yếu
đến quá trình thay đổi bãi biển theo không gian và thời gian.
2.1

2.1.1

Phương pháp khảo sát thực địa
Điều tra thu thập tài liệu

Thu thập các tài liệu địa hình: người Pháp thực hiện năm 1913; Lục quân Hoa
Kỳ thực hiện năm 1968; Liên đoàn Địa chất Biển - Cục Địa chất và Khoáng sản
Việt Nam thực hiện năm 2006; Ngoài ra còn thu thập các số liệu trong đề tài
Nghị định thư Việt Nam - Cộng hòa Pháp: tài liệu khảo sát địa hình; số liệu hải
văn thực hiện đợt 1 vào cuối tháng 5/2013 và đợt 2 vào cuối tháng 12/2013; số
liệu thành phần hạt D50 dọc bãi biển thực hiện tháng 5/2013.
7


2.1.2

Tiến hành đo đạc bổ sung

Để có thêm bộ dữ liệu để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình diễn biến đường bờ và
phân tích ảnh từ video-camera, tác giả đã tiến hành đo đạc bổ sung địa hình mặt
cắt ngang bãi và chiều cao sóng các đợt: Ngày 9/11/2013 và ngày 11/11/2013
(trước và sau khi có bão HaiYan); Tháng 12/2013; Tháng 6/2015; Tháng
7/2015; Tháng 12/2015; Tháng 12/2016.
2.2
2.2.1

Phương pháp sử dụng công nghệ phân tích ảnh từ video - camera để
phân tích diễn biến đường bờ và chiều cao sóng vỡ
Cơ sở khoa học của công nghệ phân tích đường bờ, trắc ngang bãi

Phân tích số liệu từ camera dựa vào nguyên tắc của hình học ảnh (Hình 2.9).

Hình 2.9 Quan hệ hình học giữa tâm Camera, tọa độ ảnh và tọa độ thực

Hệ phương trình quang trắc biểu thị mối quan hệ giữa tọa độ 2D (u,v) của 1
điểm ảnh và tọa độ thực 3D (X,Y,Z) tương ứng trong không gian, như sau:
 m ( x  xc )  m12 ( y  yc )  m13 ( z  zc ) 
u  u0   f / u  11

 m31 ( x  xc )  m32 ( y  yc )  m33 ( z  zc ) 

(2-1)
 m21 ( x  xc )  m22 ( y  yc )  m23 ( z  zc ) 
v  v0   f / v 

 m31 ( x  xc )  m32 ( y  yc )  m33 ( z  zc ) 
Hệ phương trình (2-1) gồm 11 số chưa biết: góc nghiêng (τ), phương vị (φ), góc
quay (σ); tọa độ thực tâm camera (xc, yc, zc); tâm ảnh (u0;v0); tiêu cự f; hệ số
λu, λv.
2.2.1.1 Thiết lập hệ thống video-camera
Hệ thống 2 camera được lắp trên cột điện ở đường Trần Phú, ngay phía trước
Bưu điện Khánh Hòa.
8


2.2.1.2 Hiệu chỉnh hệ thống video-camera
Bước 1: Hiệu chỉnh hình ảnh: Trong phạm vi quan sát của Camera tiến hành đo
bằng máy toàn đạc điện tử 20 điểm tọa độ khống chế mặt đất GCP cho camera
phía bắc và 19 điểm GCP cho camera phía nam, xác định các điểm tương ứng
trên ảnh video-camera. Các góc quay (τ, φ, σ) và độ dài tiêu cự f được tính theo

phương pháp lặp hồi quy bình phương tối thiểu phi tuyến từ hệ phương trình
(2-1) để xác định sai số nhỏ nhất giữa các cặp điểm với tiêu cự của Camera.
Bước 2: Tạo các ảnh theo chuỗi thời gian: File video thu được ở camera được tự
động tách thành các ảnh tức thời và trung bình hóa theo thời đoạn 15 phút, đồng
thời trích xuất ảnh chuỗi thời gian tại một mặt cắt định trước.
Bước 3: Nhận diện đường bờ: Đường bờ được nhận diện thông qua sự chênh
lệch phổ màu giữa nước biển (Blue) và bờ biển (Red). Trắc ngang bãi biển từ
chân triều đến đỉnh triều trong mỗi ngày được xây dựng dựa trên đường bờ. Kết
quả vị trí đường bờ và mặt cắt ngang được kiểm nghiệm với số liệu đo đạc bằng
máy toàn đạc điện tử các thời kỳ mùa hè, thời kỳ mùa đông và trong điều kiện
bão HaiYan. Kết quả phân tích từ video-camera tương đương với thiết bị GPS
độ chính xác cao đo bằng phương pháp DGPS.
2.2.2

Cơ sở khoa học của công nghệ xác định các đặc trưng sóng bằng hệ
thống video-camera

Chu kỳ sóng xác định dựa trên sự biến thiên của cường độ sáng trên một đường
thẳng trích từ ảnh chuỗi thời gian. Chiều cao sóng xác định theo Hình 2.27.

Hình 2.27 Cơ sở nguyên lý giải đoán chiều cao sóng vỡ [70]

Công thức tính chiều cao sóng vỡ:
Hb  (L 

L
tan  ) tan 
tan  b

9

(2-4)


2.3

Phương pháp phân tích EOF

Phương pháp EOF được sử dụng để phân tích dữ liệu diễn biến đường bờ dựa
trên biến đổi Fourrier. Vị trí đường bờ có thể biểu diễn dưới dạng như sau:
nx

Y ( x, t ) 

 E ( x)C (t )
n

n

(2-11)

n 1

trong đó: Y ( x, t )  Ys ( x, t )  y ( x ) là khoảng cách đường bờ đến đường bờ trung
bình; nx số mặt cắt ngang; En(x) và Cn(t) là các hàm riêng theo không gian và
thời gian. Hệ số đóng góp
xác định tầm quan trọng của dữ liệu, Rn trong
khoảng [0;1], khi Rn = 1 thì độ chính xác là 100%:
Rn 

2.4
2.4.1

n



nx
i 1

(2-12)

i

Phương pháp mô hình toán mô phỏng diễn biến đường bờ
Phương trình cơ bản của mô hình

Lý thuyết diễn biến đường bờ (lý thuyết One-line) được giới thiệu bởi Pelnard Considere (1956). Mặt cắt ngang bãi biển được giả định có hình dạng cân bằng
không đổi, nghĩa là chỉ cần khảo sát sự thay đổi của một đường là đủ để nghiên
cứu sự thay đổi của đường bờ. Phương trình cân bằng bùn cát như sau:
Q y
 ( Dc  Db )   q
x t

(2-19)
3

trong đó: Q là lưu lượng vận chuyển cát dọc bờ (m /s); x là khoảng ngang dọc
theo phương của đường bờ biển (m); t là thời gian (s); y là vị trí đường bờ;
chiều cao thềm bãi là Db; độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc; Để giải

phương trình (2-19) cần có vị trí đường bờ ban đầu, hai điều kiện biên cho hai
đầu đường bờ, cũng như các giá trị Q, q, Db và Dc.
2.4.2

Lưu lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ

Lưu lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ sử dụng theo công thức CERC như sau:
H b 

Q  ( H 2 C g ) b  a1 sin 2 b  a 2 cos  b

x 


(2-20)

trong đó: H: Chiều cao sóng (m); Cg: Vận tốc nhóm sóng tuyến tính; b: Chỉ số
biểu thị vị trí đường sóng vỡ; b: Góc sóng vỡ tạo với đường bờ.
10


2.4.3

Độ sâu vận chuyển bùn cát dọc bờ

Độ sâu vận chuyển bùn cát dọc bờ DLT được tính theo theo công thức sau:
1,27
DLT 
H1/ 3 b
(2-22)


2.4.4

Độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc

2.4.4.1 Công thức Hallermeier (1978)
Hallermeier đề xuất rằng độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát trên bờ biển mở là
kết quả của sự xói mòn bờ biển do những con sóng lớn nhất gây ra. Chiều cao
sóng ý nghĩa 12 giờ mỗi năm xác định theo công thức như sau:
H s  H  5.6 H

(2-33)

trong đó: Hs: chiều cao sóng ý nghĩa 12 giờ mỗi năm (m); H : là chiều cao
sóng trung bình (m); H: là độ lệch chuẩn của chiều cao sóng. Công thức xác
định độ sâu tới hạn vận chuyển bùn cát Dc được như sau:
H2
Dc  hc  2,28H s  68,5 s 2
(2-34)
gTs
2.4.4.2 Công thức Birkemeier (1985)
Birkemeier sử dụng công thức Hallermeier (1981) để xác định Dc của các bãi
biển có độ dốc bãi là 1/20, đường kính các trầm tích từ 0,25mm đến 4,0m và
trung bình là 0,45mm. Công thức tính Dc như sau:
H2
Dc  1,75H s  57,9 s 2
(2-35)
gTs
2.4.5 Mô hình truyền sóng nước nông
Chiều cao sóng vỡ bị khúc xạ và ảnh hưởng nước nông: Hb=KrKsHref (2-36)

trong đó: Hb: chiều cao sóng vỡ tại điểm bất kỳ dọc bờ; Kr: hệ số khúc xạ; Ks:
hệ số ảnh hưởng do nước nông; Href là chiều cao sóng ngoài khơi hoặc gần bờ.
Góc tới của sóng tại vị trí vỡ được tính theo Định luật Snell:
Sinb Sin1

(2-43)
L
L
b

1

trong đó: θb và Lb là góc tới và chiều dài sóng tại điểm sóng vỡ, θ1 và L1 là góc
tới và chiều dài sóng tại vị trí xa bờ. Giải theo phương pháp lặp để cho kết quả
Hb, Db và θb ứng với chiều cao, góc tới và chu kỳ sóng ngoài khơi cho trước.
11


2.4.6

Tính sóng vỡ khi có công trình

Trong vùng ảnh hưởng của công trình, chiều cao sóng vỡ có xét đến ảnh hưởng
của nhiễu xạ, khúc xạ, tán xạ nước nông được xác định theo công thức:
Hb=KD(D)H'b (2-2) trong đó: KD là hệ số nhiễu xạ; θD là góc giữa tia sóng tới P1
và đường thẳng P1P2 nếu như điểm P2 nằm trong vùng khuất sóng; Hb' góc sóng
vỡ ở trong cùng ô tính toán nếu không xét nhiễu xạ.
2.5

Kết luận chương 2

Với mục tiêu nghiên cứu diễn biến đường bờ biển thành phố Nha Trang, trong
nội dung chương 2 tác giả đã trình bày kết quả như sau:
- Thu thập, hệ thống hóa lại bản đồ khu vực vịnh Nha Trang từ những năm đầu
thế kỷ 20 đến nay và Tác giả đã trực tiếp tổ chức đi thực địa và triển khai 6 đợt
đo đạc bổ sung số liệu trong suốt thời gian dài từ năm 2013 đến 2016.
- Lắp đặt thành công và kiểm nghiệm trong thời kỳ mùa hè, mùa đông và trong
điều kiện bão cho hệ thống video-camera;
- Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu diễn biến đường bờ trên Thế giới: phân
tích ảnh video-camera; phân tích EOF; xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn
cát, từ những thực tế của khu vực nghiên cứu tác giả đã phát triển để ứng dụng
vào trường hợp cụ thể của bãi biển Nha Trang.

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ
TẠI BÃI BIỂN TRUNG TÂM THÀNH PHỐ NHA TRANG
3.1

Đặt vấn đề

Từ những số liệu được thu thập trong chương 2 cho thấy cho thấy diễn biến bãi
biển Nha Trang từ năm 2006 đến tháng 5/2013 như sau: Toàn bộ doi cát phía
cửa sông Cái biến mất; Đường bờ trước UBND bị xói sâu vào 68m; Từ đường
Yersin đến tháp Trầm Hương (đường Lê Thánh Tôn) đường bờ bị xói giảm dần
từ 16m (đường Yersin) đến 6m (tháp Trầm Hương) và kéo dài đến cầu cảng
Vinpearl đường bờ bị xói trung bình 6m. Trong chương 3 tác giả ứng dụng công
nghệ phân tích đường bờ và chiều cao sóng vỡ từ video-camera; Sử dụng
12


phương pháp phân tích EOF để đánh giá nguyên nhân diễn biến đường bờ; Từ

số liệu địa hình sẽ xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát và thiết lập mô
hình toán mô phỏng diễn biến đường bờ bãi biển Nha Trang.
3.2

Đánh giá diễn biến đường bờ bằng công nghệ phân tích ảnh videocamera

Tác giả đã sử dụng công nghệ video-camera với bộ thông số của phần mềm đã
được hiệu chỉnh và kiểm nghiệm, tiến hành phân tích diễn biễn của bờ biển
trong từ tháng 5/2013 đến tháng 12/2015 (Hình 3.3) với mực nước trung bình
trong ngày. Phân tích đường bờ diễn biến theo thời gian so tại các mặt cắt cho
thấy sự thay đổi đường bờ theo mùa rất rõ rệt: với X=50m; X100m; X=150m;
(đường bờ sát đến chân kè trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc) và X=200m;
X=250m (khu vực bãi biển không bị xói đến sát chân kè), kết quả như Hình 3.4.

Hình 3.3 Trích diễn biến đường bờ từ T05/2013 đến T12/2015

Hình 3.4 Diễn biến đường bờ từ 05/2013 đến 12/2015 tại các mặt cắt

13


3.3

Phân tích diễn biến đường bờ bằng phương pháp EOF.

Phân tích EOF là để tách sự phụ thuộc thời gian và không gian của dữ liệu để nó
có thể thiết lập hàm tuyến tính tương ứng theo không gian và thời gian. Với
chuỗi số liệu đường bờ từ tháng 05/2013 đến tháng 12/2015 từ phần mềm phân
tích ảnh video-camera, tác giả đã xác định 300 mặt cắt ngang dọc bãi biển, tính
toán các thành phần từ E1C1; E2C2; E3C3 đến EnCn theo công thức (2-11). Kết

quả phân tích trọng số của tổ hợp 3 thành phần đầu tiên E1C1; E2C2; và E3C3 này
lần lượt là: R1 = 94%; R2=4,37% và R3=0.75%.
Như vậy, tổ hợp thành phần E1C1 (với hệ số đóng góp R1 = 94%) là thành phần
ảnh hưởng chính đến quá trình diễn biến đường bờ. Thành phần biến đổi theo
thời gian của thành phần thứ nhất C1(t) có giá trị cả âm và dương (Hình 3.6);
trong khi đó thành phần biến đổi theo không gian E1(x) luôn nhận giá trị dương.
Do vậy, tổ hợp E1C1 sẽ có giá trị âm và dương biến thiên theo thời gian.

Hình 3.6 Kết quả tính thành phần C1 từ T05/2013 đến T12/2015

Hình 3.7 Kết quả tính thành phần E1 theo dọc bờ

14


Hình 3.8 Tổ hợp E1C1 theo không gian và thời gian từ T05/2013 đến T12/2015

Hình 3.8 cho thấy biến thiên theo thời gian của thành phần thứ nhất E1C1 có liên
hệ mật thiết với thời gian gió mùa, trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc thì tổ hợp
này có giá trị âm và ngược lại trong thời kỳ gió mùa Tây Nam nó lại có giá trị
dương. Điều này có thể kết luận rằng biến thiên của tổ hợp E1(x)C1(t) mang các
đặc trưng của sóng.
Từ phân tích ở trên cho thấy thành phần thứ nhất E1C1 ảnh hưởng chính tới quá
trình biến đổi đường bờ. Do vậy, nếu xây dựng được phương trình cho tổ hợp
E1C1 này thì quá trình biến đổi đường bờ sẽ được dự báo. Phương trình khai
triển dạng chuỗi Fourier cho thành phần đặc trưng C1(t) như sau:
C1(t)= a0 + a1*cos(x*w) + b1*sin(x*w) + a2*cos(2*x*w) +
(3-1)
b2*sin(2*x*w) + +a3*cos(3*x*w) + b3*sin(3*x*w)
trong đó: a0 = -12.36; a1= 124.4; b1=84.92; a2 = -22.54; b2 = 44.72; a3 = 3.097; b3 = -8.351 và w = 0.01686 được xác định bằng phương trình hồi qui

trung bình. Tương tự như vậy, xác định được hàm hồi qui tuyến tính cho thành
phần E1(x). Kết quả cuối cùng được phương trình dự báo biến đổi đường bờ:
Ydự báo= C1(t)Fourier * E1(x)Hồi quy+Ytrung bình
trong đó:

(3-2)

C1(t)Fourier xác định theo công thức (3-1) (ngày).
E1(x)Hồi quy= -2.191*10-4x +9.57*10-2 (m)
Ytrung bình: giá trị trung bình của đường bờ (m).
Áp dụng phương trình (3-2) tính toán đường bờ được thể hiện ở Hình 3.18. Kết
quả dự báo diễn biến đường bờ rất phù hợp với số liệu thực đo.
15


Hình 3.18 So sánh vị trí đường bờ giữa camera và phương trình dự báo EOF
So sánh kết quả C1(t) với lưu lượng vận chuyển bùn cát theo vị trí đường bờ y
dựa trên lý thuyết one-line của Nguyễn Việt Đức (2016). Kết quả tính toán cho
thấy rằng khi C1(t) có giá trị âm tương ứng tổ hợp E1(x)C1(t) có giá trị âm thì
đường bờ có xu thế xói, và khi C1(t) có giá trị dương tương ứng tổ hợp
E1(x)C1(t) có giá trị dương thì đường bờ có xu thế bồi dần. Xác định chiều cao
sóng vỡ từ ảnh video-camera
3.3.1.1 Kỹ thuật phân tích chiều cao sóng vỡ
Phân tích chiều cao sóng vỡ từ ảnh video-camera dựa công thức (2-4).

a. Mặt cắt ngang giải đoán sóng

b. Phân tích chu kỳ sóng vỡ

Hình 3.22 Phân tích chu kỳ sóng từ mặt cắt ngang

Hình 3.23 Quá trình phân tích chiều cao sóng vỡ theo cường độ sáng
16


Bước 1: Xác định mặt cắt phân tích sóng vỡ (Hình 3.22a).
Bước 2: Xác định được chuỗi tập hợp lũy tích các sóng theo thời gian: Trục
ngang là toàn bộ các con sóng trong 15phút (camera ghi liên tục 15 phút/1 file
video); trục đứng là khoảng cách mặt cắt ngang so với bờ (Hình 3.22b).
Bước 3: Phân tích cường độ sáng của ảnh, xác định: chiều dài theo điểm ảnh
của quá trình sóng bắt đầu có hiện tượng vỡ đến đỉnh sóng chuẩn bị đổ; quá
trình sóng đổ và vị trí sóng bắt đầu đổ (Hình 3.23).
Bước 4: Chuyển được chiều dài quá trình sóng vỡ L(pixel) sang kích thước thực
L(m) theo bộ thông số xác định từ bước hiệu chỉnh camera.
Bước 5: Tính toán chiều cao sóng vỡ Hb theo công thức (2-4) (với chiều cao
của camera: Zcamera phía bắc = 14.5m. và Zcamera phía nam =13.7m.
3.3.1.2 Số liệu sử dụng để hiệu chỉnh kiểm định
Sử dụng kết quả đo của các thiết bị đo sóng AWAC và OBS-3A được thực hiện
từ 03/12/2013 đến 11/12/2013, số liệu 4 thiết bị Sensor đo sóng từ 04/12/2013
đến 10/12/2013. Kết quả so sánh cho thấy sai khác giữa phân tích sóng vỡ từ
camera và số liệu sóng vỡ đo tại trạm C gần bờ sai khác từ 0,1m đến 0,35m.
Như vậy, kết quả phân tích sóng vỡ cho kết quả chính xác hơn so với phương
pháp quan trắc sóng bằng mắt thường khi kết quả làm tròn chiều cao sóng là
0,5m. Phương trình tương quan chiều cao sóng giữa trạm A và chiều cao sóng
vỡ phân tích từ video-camera như sau: Htrạm A=0,8207Hcamera+0.243(m) (3-4).
3.4
3.4.1

Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bãi biển Nha Trang
Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bằng công thức kinh

nghiệm

Với các thông số sóng của các nghiên cứu khác nhau thay vào công thức (2-34)
để tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát. Kết quả thống kê trong Bảng 3.1
cho thấy giá trị Dc khác nhau do tính từ thông số sóng các nghiên cứu khác
nhau. Như vậy, độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát tính theo công thức kinh
nghiệm phụ thuộc rất nhiều kinh nghiệm tính toán sóng ngoài khơi.

17


Bảng 3.1 Kết quả tính toán độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát
Thông
số
Hs (m)
Tp (s)
Dc (m)

3.4.2

Nghiên cứu chiều cao sóng trên
đảo Trường Sa Lớn
Vietsov
Theo mô
Furgo
Petro
hình
8,6
7,9
10,8

10,4
11,9
14,27
14,83
14,93
20,62

Hallermeier
(1981) sử dụng
sóng trạm
Sóng
Sóng ngoài
Trường Sa
Bạch Hổ khơi Ntrang
7,64
11,9
7,9
6,78
14,54
T.M.Thanh et al

Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bằng số liệu đo địa hình

Tiến hành vẽ mặt cắt ngang DC01; DC02; DC03; DC04 của các đợt đo sâu. xác
định độ sâu Dc từ KS 378 đến tháp Trầm Hương có giá trị trung bình là: 9,82m.

Mặt cắt ngang xác định Dc03
Mặt cắt ngang xác định Dc02
Hình 3.30 Một số mặt cắt ngang xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát
3.4.3

Thiết lập công thức tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát cho bãi
biển trung tâm TP Nha Trang
Tác giả dựa trên nguyên lý Birkemeier (1985) phát triển công thức tính độ sâu
giới hạn vận chuyển bùn cát từ công thức thực nghiệm Hallermeier (1981). Sử
dụng kết quả đo chiều cao sóng ý nghĩa trạm A trong đợt 2 tháng 12/2013; Các
đợt đo đặc trưng cho điều kiện cực đoan trong phân tích số liệu sóng và địa hình
đáy: đợt 5 tháng 12/2015 (khu vực đảo Guam biển Thái Bình Dương có xẩy ra
bão In-fa (Marilyn)); đợt 6 tháng 12/2016 (tỉnh Khánh Hòa bị ngập lụt nghiên
trọng do ảnh hưởng bởi áp thấp nhiệt đới) kết hợp với kết quả độ sâu giới hạn
vận chuyển bùn cát, thiết lập được công thức sau:
H2
Dc  8,28H s  33,84 s 2
(3-7)
gTs
trong đó: Hs (m) là chiều cao sóng ý nghĩa phía ngoài khơi khu vực trạm A; Ts
(giây) là chu kỳ sóng ý nghĩa tương ứng; g=9.81. Đánh giá sai số giữa Dc xác
định từ số liệu đo sâu và công thức (3-7) có R2=0,995.
18


Như vậy, công thức (3-7) được kiến nghị sử dụng trong khu vực vịnh Nha
Trang và các khu vực có điều kiện tương tự: độ dốc đáy trung bình mặt cắt từ
bờ ra phạm vi xác định độ sâu vận chuyển bùn cát lớn nhất xấp xỉ 1%; đường
kính hạt trên bãi D50=0.25mm; trong phạm vi độ sâu Dc trầm tích đáy là cát
bùn hoặc bùn sét (khác với công thức của Hallermeier (1981); Birkemeier
(1985) sử dụng trong điều kiện biển mở và số liệu sóng vùng nước sâu)
3.5

Ứng dụng mô hình để mô phỏng diễn biến đường bờ

Theo kết quả phân tích bằng phương pháp EOF cho thấy nguyên nhân chính của
diễn biễn đường bờ là do vận chuyển bùn cát dọc bờ, như vậy mô hình
GENCADE được phát triển từ năm 2012 theo lý thuyết one-lien được lựa chọn.
3.5.1

Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình

Dữ liệu đầu vào mô hình: Độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc=9.82 m; Vị
trí kè bảo vệ bờ dọc đường Trần Phú và đường bờ khảo sát tháng 05/2013;
Đường bờ khảo sát tháng 12/2013; Dòng chảy trạm Đồng Trăng năm 2013; Số
liệu sóng ngoài khơi trạm A được sử dụng tính từ phương trình (3-4). Kết quả
tính toán mô hình cho thấy xu hướng đường bờ mô phỏng từ mô hình phù hợp
với đường bờ thực đo tháng 12/2013, sai số giữa đường bờ mô phỏng và đường
bờ thực đo R2=0.98. Sử dụng bộ thông số đã hiệu chỉnh để kiểm nghiệm mô
hình vơi đường bờ là tháng 5/2015 mô phỏng cho tháng 12/2015.
3.5.2

Phân tích diễn biến đường bờ tại bãi biển trung tâm TP Nha Trang

Sử dụng đường bờ năm 2006 để làm dữ liệu đầu vào, kết quả đường bờ mô
phỏng tháng 12/2013 không bị xói sâu về phía đường Trần Phú. Như vậy, doi
cát dài 260m ở cửa sông Cái năm 2006 có tác dụng như một đập mỏ hàn chắn
gió mùa Đông Bắc tác động về phía bờ biển dọc đường Trần Phú.
3.6

Kết luận chương 3

Trong nội dung chương 3 đã trình bầy những kết quả như sau:
1. Ứng dụng thành công công nghệ phân tích hình ảnh từ video-camera: Phân

tích diễn biến đường bờ dài hạn; Xác định được chiều cao sóng vỡ.
2. Với bộ số liệu diễn biến đường bờ đầy đủ với thời gian dài từ T05/2013 đến
T12/2015, tác giả ứng dụng thành công phương pháp phân tích EOF để đánh giá
19


diễn biến đường bờ, từ đó thiết lập được phương trình dự báo diễn biến đường
bờ (3-2) theo không gian và thời gian cho bãi biển trước UBND tỉnh.
3. Xây dựng được phương trình tương quan (3-4) giữa chiều cao sóng vỡ và
chiều cao sóng ngoài khơi cách bờ khoảng 1km.
4. Đã xác định được độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc = 9,82m cho bãi
biển trung tâm thành phố Nha Trang. Xây dựng được công thức tính độ sâu giới
hạn vận chuyển bùn cát cho bãi biển trung tâm TP Nha Trang (công thức (3-7))
và kiến nghị áp dụng cho các bãi biển có điều kiện tương tự.
5. Khơi thông cửa sông Cái đã làm doi cát tự nhiên không còn, đây là một trong
những nguyên nhân làm cho bãi biển trước UBND tỉnh bị xói như hiện nay
cũng như bãi tắm dọc đường Trần Phú ngày càng bị thu hẹp dần. Phân tích EOF
cho thấy nguyên nhân gây xói và bồi chủ yếu là do tác động của sóng và vận
chuyển bùn cát dọc bờ theo mùa. Kết quả phân tích EOF và mô hình diễn biến
đường bờ cho thấy dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ chiếm 94% nguyên nhân
diễn biến đường bờ, đây là cơ sở đưa ra định hướng quy hoạch không gian bảo
vệ bãi biển thành phố Nha Trang.

CHƯƠNG 4

4.1

ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN
TRUNG TÂM THÀNH PHỐ NHA TRANG

Mục tiêu giải pháp công trình bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang

mục tiêu của giải pháp công trình cần phải thỏa mãn yêu cầu: Ngăn chặn quá
trình xâm thực, xói lở bãi biển; Khôi phục, tái tạo bãi biển, giảm độ dốc của bãi
tắm; Đảm bảo mỹ quan và Không gây nguy hiểm cho khách du lịch.
4.2 Quy hoạch mặt bằng không gian bố trí công trình
Theo kết quả phân tích EOF trong Chương 3 cho thấy nguyên nhân gây xói và
bồi theo mùa phụ thuộc chiều cao và hướng sóng cũng như dòng vận chuyển
bùn cát dọc bờ. Như vậy, để đảm bảo các mục tiêu đã trình bày trong mục 4.1
trong các phương án công trình tác giả tập trung xem xét đến có đập mỏ hàn
phía nam cầu Trần Phú để giảm dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ và các phương
án công trình làm giảm chiều cao sóng.
20


4.2.1

Tác dụng của đê ngầm phá sóng ở Nha Trang

Trong các đợt khảo sát có thấy rạn san hô ở phía trước khách sạn VDB, cách
115m từ bờ biển, với chiều dài khoảng 200m, chiều rộng trung bình 5m, cao
trình đỉnh rạn san hô từ -1.0 đến 0.4m. Kết quả tính toán cho thấy rạn san hô có
tác dụng như đê ngầm phá sóng tự nhiên góp phần bảo vệ, ổn định bãi biển
trước KS VDB. Kết quả này sẽ góp phần đưa ra định hướng, cũng như là điều
kiện cần khi quy hoạch mặt bằng không gian cho bãi biển Nha Trang.
4.2.2

Các căn cứ nghiên cứu phương án bố trí công trình.

4.2.2.1 Lựa chọn kích thước và khoảng cách bố trí các công trình

Kích thước và khoảng cách bố trí các công trình của các phương án được tham
khảo dựa theo tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam và các tiêu chuẩn thiết kế của
nước ngoài: TCVN 9901:2014 Công trình thủy lợi - yêu cầu thiết kế đê biển;
Detached Breakwaters For Shore Protection, US Army Corps of Engineers,
CERC-86-1(1986) và Functional Design of Breakwaters for Shore Protection:
Empirical Methods, US Army Corps of Engineers, CERC-90-15 (1990).
4.2.2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước chiều dài và cao độ đỉnh của công trình
Theo Chương 7 Đề tài nghị định thư, các thông số như sau: Cao trình đỉnh đập
mỏ hàn +1,0m; Mực nước thấp nhất trạm Cầu Đá là -1,17m; Cao độ thiết kế đê
ngầm phá sóng: -2,0m, để đỉnh đê không bị lộ khi mực nước triều thấp nhất.
4.2.3

Các phương án quy hoạch mặt bằng không gian

Tiến hành nghiên cứu 3 nhóm giải pháp công trình:
- Nhóm PA1: nhóm giải pháp công trình bố trí trước UBND tỉnh: mỏ hàn xiên
góc tại KS 378 kết hợp đê ngầm phá sóng cao trình -2,0m. Có 5 kịch bản.
- Nhóm PA2: nhóm giải pháp công trình bố trí trước UBND tỉnh: mỏ hàn vuông
góc với bờ tại KS 378 kết hợp đê ngầm phá sóng cao trình đỉnh -2,0m. Có 15
kịch bản.
- Nhóm PA3: nhóm giải pháp công trình bố trí từ KS 378 đến cầu cảng
Vinpearl: bao gồm 1 mỏ hàn vuông góc với bờ tại KS 378 kết hợp 27 đê ngầm
phá sóng cao trình đỉnh -2,0m. Có 01 kịch bản.
21


4.2.4

Nhận xét kết quả

4.2.4.1 Nhóm PA1
Đường bờ ngay phía sau đập mỏ hàn xiên góc tại KS 378 bị xói sâu; Đê ngầm
phá sóng cách bờ 100m sẽ tạo Tombolo ngay phía sau đập, sẽ gây mất cảnh
quan của bãi tắm; Với phương án có đập mỏ hàn ở phía Nam thì sẽ gây xói
ngay phía sau đập. Do vậy các nhóm giải pháp tiếp theo không mô phỏng
trường hợp có đập mỏ hàn ở phía Nam.
4.2.4.2 Nhóm PA2
Các kịch bản đã mô phỏng đầy đủ các trường hợp về chiều dài đập, khoảng
cách đập. Trong đó kịch bản PA2g: Đập mỏ hàn KS 378 vuông góc dài 150m,
cao trình đỉnh +1m, cách đập phá sóng 30m; tiếp theo 1 đập phá sóng 120m
cách 30m là 2 đập phá sóng dài 100m, cách nhau 40m, cao trình đỉnh -2,0m,
cách bờ kè đường Trần Phú 200m có chiều dài đê ngầm phá sóng và khoảng
cách giữa các đê ngầm phá sóng hợp lý.
4.2.4.3 Nhóm PA3
Đây là kịch bản mô phỏng cho toàn bộ bãi tắm trung tâm TP Nha Trang dựa
trên kịch bản PA2g đã lựa chọn. Kết quả mô phỏng cho thấy đường bờ thời kỳ
gió mùa Đông Bắc ổn định như thời kỳ gió mùa Tây Nam.
4.3

Kết luận chương 4

Trong chương 4 đã đánh giá được hiệu quả của rạn san hô tự nhiên trước khách
sạn VDB có tác dụng như đê ngầm phá sóng, đây là cơ sở để đưa ra các phương
án công trình bảo vệ bờ. Kết hợp với những cơ sở nghiên cứu trong chương 3
tác giả đã phân tích đưa ra các phương án bố trí công trình khác nhau. Xác định
được phương án kết hợp giữa đập mỏ hàn và đê ngầm phá sóng (PA3g) sẽ khôi
phục được bãi biển trước UBND tỉnh cũng như ngăn dòng vận chuyển dọc bờ,
khi đó bãi biển Trần Phú sẽ không bị xói vào thời kỳ gió mùa Đông Bắc.
22

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I.

Những kết quả đạt được của luận án

1. Tổng quan nghiên cứu diễn biến bờ biển
Từ nhiều nguồn tài liệu trong nước và trên thế giới, tác giả đã tổng hợp được
các phương pháp nghiên cứu diễn biến đường bờ biển: về nghiên cứu từ số liệu
thực đo; Phân tích ảnh video-camera; Phương pháp phân tích EOF; Mô hình
toán biến đổi đường bờ và Hệ thông tin địa lý để từ đó bố trí không gian và
đánh giá tác động của các công trình ngăn cát, giảm sóng bảo vệ bãi biển thành
phố Nha Trang
2. Nghiên cứu cơ sở diễn biến đường bờ biển thành phố Nha Trang
1. Thu thập, hệ thống hóa lại bản đồ khu vực vịnh Nha Trang từ những năm đầu
thế kỷ 20 đến nay. Ngoài những số liệu thu thập, tác giả đã tiến hành đo đạc bổ
sung mặt cắt địa hình khi xẩy ra bão HaiYan và 5 đợt đo mặt cắt ngang bờ ra
ngoài khơi vào tháng 12/2013; 06/2015; 07/2015; 12/2015; 12/2016.
2. Ứng dụng thành công công nghệ phân tích hình ảnh từ video-camera đã tiến
hành: Phân tích diễn biến đường bờ dài hạn; xác định mặt cắt ngang bãi trong
phạm vi thủy triều; Xác định được chiều cao sóng vỡ, có độ chính xác cao hơn
phương pháp quan trắc sóng bằng mắt thường.
3. Với bộ số liệu diễn biến đường bờ từ phân tích ảnh video-camera theo thời
gian dài đã ứng dụng phương pháp phân tích EOF để thiết lập được phương
trình dự báo diễn biến đường bờ (3-2) theo không gian và thời gian cho bãi biển
trước UBND tỉnh.
4. Đã xác định được độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc = 9,82m cho bãi
biển trung tâm TP Nha Trang bằng phương pháp thực nghiệm từ số liệu đo địa
hình đáy trong nhiều năm, đây là phương pháp ở Việt Nam chưa áp dụng vì
điều kiện kinh phí; Xây dựng được công thức tính độ sâu giới hạn vận chuyển

bùn cát cho bãi biển trung tâm TP Nha Trang (công thức (3-7)) và kiến nghị áp
dụng cho các bãi biển có điều kiện tương tự.
5. Kết quả tính toán từ mô hình diễn biến đường bờ và phân tích EOF đã chỉ rõ
nguyên nhân gây xói và không còn bãi biển phía trước UBND tỉnh, cũng như
thu hẹp dần bãi tắm dọc đường Trần Phú hiện nay chính là tác động cải tạo,
khơi thông cửa sông Cái làm biến mất doi cát tự nhiên ở bờ Nam cửa sông và
quá trình vận chuyển bùn cát dọc bờ là chủ yếu.
3. Đề xuất giải pháp công trình khôi phục bãi biển thành phố Nha Trang
23