MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THỦY TRIỀU, SÓNG VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VEN BỜ KHU VỰC VEN BỜ BIỂN NHẬT LỆ TỈNH QUẢNG BÌNH

MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THỦY TRIỀU, SÓNG VÀ VẬN CHUYỂN BÙN CÁT VEN BỜ KHU
VỰC VEN BỜ BIỂN NHẬT LỆ TỈNH QUẢNG BÌNH
Ths. Vũ Văn Ngọc1, PGS. TS. Trương Văn Bốn2
1,2 Viện Khoa Học Thủy Lợi Việt Nam
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu những kết quả nghiên cứu và tính toán chế độ động lực và diễn biến hình thái
khu vực cửa sông Nhật lệ tỉnh Quảng Bình. Những nghiên cứu tính toán về động lực và diễn biến bồi xói
được kiểm chứng qua số liệu đo đạc khảo sát và các số liệu lịch sử với kết quả đáng tin cậy. Các kết quả
tính toán làm rõ cơ chế bồi lấp và xói lở các khu vực cửa sông, ven bờ, làm cơ sở đề xuất các giải pháp
KHCN giúp ổn định cửa sông và lòng dẫn, chống xói lở và bồi lấp khu vực ven bờ và cửa sông. Ngoài ra
nó còn là cơ sở để nghiên cứu dòng chảy xiết, xoáy (dòng chảy Rip) tại khu vực cửa Nhật Lệ, giúp cho
việc cảnh báo du khách tắm biển, một bãi tắm đẹp nổi tiếng với nhiều du khách và mang lại lợi ích kinh tế
quan trọng của tỉnh nhưng đã tước đi sinh mạng của hàng chục người trong thời gian từ năm 2000 đến
nay.
Abstract: This paper presents the research and simulation results of hydrodynamics and morphological
changes in the Nhat Le estuary of Quang Binh province. The researches and simulation of the
hydrodynamics and the evolution of deposition/erosion were

proven by survey measurements and

historical data with reliable results. The calculation results clarify the mechanism of deposition and
erosion of estuarine areas, coastal, proposed as the basis of science and technology solutions to stabilize
the estuary and river bed, prevention of erosion and sedimentation of coastal areas and estuarine. It also is
the research basis results for the study the rip currents, swirl in the Nhat Le estuary, warning beach
visitors, a beautiful beach popular with tourists and bring significant economic benefit of the province, but
has taken away the lives of dozens of people during the period from 2000 to present.

11 Trung tâm nghiên cứu động lực CSVB&HĐ – Phòng TNTĐQG về ĐLHSB – Viện KHTLVN

1

1.

Địa hình và lưới tính toán
Địa hình tính toán được xây dựng với lưới tính toán như trong Hình 1 với lưới tam giác linh động,

độ phân giải thay đổi theo không gian với ô lưới chi tiết khoảng 30-35m. Dữ liệu địa hình khu vực ven bờ
cửa Nhật Lệ được cập nhật bởi kết quả đo đạc bình độ năm 2012. Địa hình và lưới tính toán đã được chọn
dựa trên cơ sở tính toán thử nghiệm đồng thời trong kiểm định mô hình để đảm bảo sự phù hợp cho kết
quả tính toán và thời gian đáp ứng của máy tính trong tính toán.
-

Phạm vi miền tính toán: Biên bên (2
biên) cách cửa Nhật Lệ khoảng 60-

-

70 km. Biên trực diện cách 140 km.
Số phần tử: 22917 phần tử
Kích thước ô lưới chi tiết:30-35m

Hình 1. Địa hình và lưới tính toán

2.

Kiểm định mô hình toán
Để kiểm định mô hình tính toán nhằm đảm bảo địa hình và lưới tính phù hợp, đồng thời các tham

số mô hình mang tính đại diện cho khu vực nghiên cứu đảm bảo độ tin cậy khi sử dụng mô phỏng các kịch
bản sóng, dòng chảy và vận chuyển bùn cát. Kết quả kiểm định được trình bày trong các mục dưới đây.
2.1.

Kiểm định mô hình triều
Mô hình tính toán triều được xây dựng với các bộ tham số mô hình khác nhau nhằm tính toán mực

nước triều trong thời gian khảo sát. Dữ liệu tính toán được kiểm định với dữ liệu thực đo nhằm khẳng định
độ tin cậy. Kết quả thể hiện qua Hình 2.

2


Hình 2. Kết quả kiểm định mô hình triều trong thời gian 15/5/2012- 28/5/2012
Trạm Khảo Sát Mực nước ven biển

17°29'45.26"N

106°37'36.58"E

Để tính toán hiệu chỉnh mô hình, trong nghiên cứu đã tính toán thử nghiệm và chọn lựa được bộ
tham số mô hình như sau:
Thông số

Giá trị

Hệ số Cs theo Smagorinsky

0.28

Số Manning

32

Bộ tham số mô hình được sử dụng cho mô phỏng kiểm định và cho kết quả như Hình 1 với độ lệch
mực nước thực đo và tính toán lớn nhất khoảng 20cm, độ lệch pha từ 0,5-1h, hệ số Nash đạt 80%. Như
vậy bộ tham số mô hình đã chọn phù hợp với khu vực nghiên cứu có thể sử dụng cho các kịch bản mô
phỏng.
2.2.

Kiểm định mô hình sóng

3


Mô hình sóng được kiểm nghiệm với cách thức và mục đích như mô hình triều. Kết quả thể hiện tại Hình
3

Hình 3. So sánh chiều cao sóng tính toán và thực đo.
Kết quả kiểm nghiệm sóng cho thấy sự phù hợp về độ lớn và hình dạng giữa đường quá trình thực
đo so sánh với tính toán. Tuy nhiên do sai số mô hình nên những giá trị sóng nhỏ dưới 0.5m ngoài thực địa
chưa được phản ánh tốt trong mô hình, với những giá trị sóng nhỏ dưới 0.5m có thể gây ra sai số khoảng
50%. Tuy nhiên đối với tính toán truyền sóng thì điều này có thể chấp nhận được hoặc khắc phục bởi mô
hình chuyên biệt về sóng gần bờ với độ chính xác cao.
3.
3.1.

Kết quả tính toán triều- sóng- vận chuyển bùn cát
Kết quả tính toán sóng

a, Sóng thiết kế với tần suất 1%
Ảnh hưởng của sóng đối với diễn biến hình thái đối với khu vực cần được xem xét, đặc biệt với
sóng lớn, tần suất hiếm tuy nhiên có thể gây ra những ảnh hưởng bất lợi nhất là đối với những biến động

hình thái ngắn hạn và an toàn công trình chỉnh trị tại khu vực. Tính toán sóng cực đại với tần suất khác
nhau có vai trò quan trọng đối với những biến động động lực và hình thái có tính chất bất thường và đặc
biệt quan trọng trong công tác thiết kế công trình chỉnh trị.
4


FFC 2008 © Nghiem Tien Lam

ĐƯỜNG TẦN SUẤT DÒNG CHẢY LŨ Qmax - TRẠM THỬ NGHIỆM

250
Mưc nước trạm Cồn Cỏ
TB=166.70, Cv=0.09, Cs=0.91

240

Phân bố Weibull
TB=166.70, Cv=0.09, Cs=0.91

230
220
210
200

Lưu lượng, Q(m³/s)

190
180
170
160

150
140
130
120
110
100
0.01

0.1

1

10

20

30

40

50

60

70

80

Tần suất, P(%)

90

99

99.9

99.99
© FFC 2008

Hình 4. Đường tần suất mực nước cực đại tại trạm Cồn Cỏ
Mực nước cực đại P1%= 2.1m
Nước dâng 10% với công trình đặc biệt cấp I : 1.0m
Mực nước tổng hợp tính lan truyền sóng: 3.1m
Sóng 1% tại biên H0 = 7m, T0= 12s

Hình 6: Sóng thiết kế 1% hướng SE

Hình 5: Sóng thiết kế 1% hướng NE

5


Kết quả chiều cao sóng với P1% tại cửa Nhật Lệ (Độ sâu 4m): Hs= 3.23m (Hướng NE), Hs= 2.4m
(Hướng SE).
b, Sóng trong gió mùa Đông Bắc và Đông Nam

Hình 7. Sóng trong gió mùa Đông Bắc
Hình 8. Sóng trong gió mùa Đông Nam
Dạng trường sóng hướng Đông Băc và Đông Nam ngoài khơi khi tiến vào bờ đều có xu hướng khúc xạ
vuống góc với bờ, đặc biệt hội tụ tại cửa Nhật Lệ (Hình 5Hình 6) tương tự như trường hợp tính toán sóng

cực trị 1% tại mục a.
3.2.

Dòng chảy
Dòng chảy có vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển trầm tích khi sóng gây ra tác động phá

hoại trạng thái cân bằng của trầm tích làm bứt các hạt trầm tích khỏi đáy. Ngoài ra sự tương tác giữa sóng,
triều với địa hình phù hợp có thể gây ra dạng dòng chảy xiết, xoáy (dòng chảy Rip), loại dòng chảy này
đặc biệt nguy hiểm đối với con người tại những bãi biển có hoạt động du lịch, tắm biển.
Kết quả mô phỏng dòng chảy triều được thể hiện tại Hình 9 cho thấy sự khác biệt với dòng chảy
được gây ra bởi quá trình tương tác dòng chảy sóng triều kết hợp được thể hiện tại Hình 10 và Hình 11.
Có thể nhận thấy rõ ràng sự xuất hiện của các vùng xoáy với tốc độ lớn tại vị trí cửa Nhật Lệ, xoáy này
xuất hiện và thay đổi vị trí trong phạm vi đoạn bờ biển phía trái cửa Nhật Lệ và ngay tại vị trí đầu cửa
Nhật Lệ khi triều lên. Trong thời gian triều xuống, dòng chảy xoáy chỉ xuất hiện tại vị trí đầu cửa Nhật Lệ
phía bên phải. Sự khác biệt dòng chảy xoáy cũng thể hiện giữa thời kỳ gió mùa Đông Bắc và Đông Nam.
Trong thời kỳ gió mùa Đông Nam, sự xuất hiện của các khu vực xoáy chỉ tập trung phía phải ngay đầu
cửa Nhật Lệ.

6


Hình 9. Dòng chảy triều thuần túy

Hình 10. Dòng chảy trong gió mùa Đông Hình 11. Dòng chảy trong gió mùa Đông
3.3.

Bắc khi triều lên
Biến động hình thái

Nam khi triều lên

Kết quả của quá trình tương tác động lực gây ra các biến động về hình thái. Phân vùng bồi xói
trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc và Đông Nam lần lượt được thể hiện qua Error: Reference source not
found và Error: Reference source not found. Trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc, phạm vi xói thể hiện chủ
yếu ở khu vực phía trái barie chắn cửa với tốc độ 0.00008m/ngày và bồi ở phạm vi barie, trong thời kỳ gió
mùa Tây Nam phạm vi xói thể hiện tại khu vực barie chắn cửa với tốc độ 0.000011m/ngày.
7


0.01
0
-0.01
-0.02
-0.03
-0.04

Hình 12. Bồi xói trong gió mùa Đông Bắc

-0.05
-0.06
-0.07

Hình 14. Biến động mặt cắt đầu cửa phía trái trong
mùa Đông Bắc.

Hình 13. Bồi xói trong gió mùa Đông Nam
Để làm rõ hơn về biến động bùn cát, trong báo cáo thể hiện sự biến động mặt cắt tại đầu cửa (Bàu
Tró). Kết quả cho thấy trong giai đoạn gần 10 năm đoạn Bàu Tró bị xói lở nghiêm trọng, bãi bị hạ thấp từ
0.5-3.0m (Hình 16, Hình 17). Nói chung, mức độ mô phỏng mô hình biến động hình thái còn nhiều khó
khăn, các kết quả chưa phản ánh tốt được định lượng phù hợp tuy nhiên có thể chấp nhận về mặt xu thế.

Đánh giá biến động hình thái cần nghiên cứu kỹ lưỡng qua các tài liệu khảo sát thực địa để có cơ sở khẳng
định chắc chắn nhất.

8


Đ

a
nhự
ng
ờ

K.S Đ iện Lực

N.H Quốc Dũng
Đ

ờng

g
ờn

N.H Vi ệtHù ng
ơng
Pháp

ựa
nh

Bãi cát
Đ

ờn
g

.0
14

Tr

Đ
Đ

ờn
g

K .S Ban Mai

nh
ựa

2.0

g
ờn
ựa
nh

Thôn 3

Lô cốt

Tỷ Lệ NGANG 1/1000

g
ờn

ờn
g

Đ

Đ

Tỷ Lệ Đ ứNG 1/50

.0
12

nhự
a

Đ

Xã Quang Phú

ựa
nh

đấ
t

Đ

K.S K iểmLâ
m

ờng
a
nhự

Bãi cát
Xínghi ệp tôm

.0
10

đất

ựa
g nh
ờn

g
ờn

Đ

K .S NhậtLệ

Đ

Khu
Đ

c

ựa
g nh
ờn

n
dâ

M

Đ

Thôn 4

g
ờn
t
đấ

Sâ
n vận động
Giếng

0
C2

8.0

Khu
c
dân

Trạmquantrắ
c
Đ ờng
ơng

4.0

p
Phá

Trạmquantrắ
c
Lô cốt

lộ 1A

g đất
Đ ờn

M

Bãi cát

9
C1

2000

Bãi đ
ểxe

Đ ờng

nhựa

đất
Đ ờng

a
Bồn ho

Đ ờng

đất

Lôcốt

8
C1

ờng

đ
ất

Bãi cát

cắm
trại
ờng

Khu

Đ

NhàkháchThanh Ni ên

Đ

đ
ất

g
ờn

2009

.0
12

17
MC

Nhà nghỉ3-59

Sâ
n tenit

.0
14

M

Đ

Câ
y cảnh

6.0

Tr

T.T.N.C Vi ệnĐ ịa Lý

g nhựa
Đ ờn

Đ i quốc

a
hự
n

.0
10

Đ
g
ờn
r
T
u
Kh

áp
gPh
ơn

K .S PhúQuý

16
MC

nhà
g
àn
h

Đ

t
đấ

ờng

Lô cốt

Đ ộ CAO ss =-9.00 m

ng
hà
nhà

Đ ộ CAO (m)

8.0

u
Kh

Tròi gác

Bãi cát

T.T điều d ỡ ng

Xã Lộc Ninh

K.S đờng sắ
t

KHOảNG Cá CH Lẻ (m)

6.0

Lôcốt

4.0

Đ

Nhànghỉ30-4

ựa
nh
ờng

àng
àh
nh
Khu

M

2.0

k /c c ộ ng dồn (m)

C15

TÊN đi ểm

Bãi cát

đ ờn g địa h ì
nh nă m 2000

Đ ội cảnh sátgiao thông

đu ờn g địa h ì
nh n ă m 2009
Hồ Bầu Chó

T ợ ngđài
Mộ

4
MC1

0.00

Bãi cát

Đ
nhựa
ờng

0
0.0

Hồ Bầu Chó

MC13

Bãi cát

2.0

Chi cục PCLbão

Hỡnh 16. So sỏnh mt ct nm 2000& 2009 (v trớ

.0
14

WC
K.S HoaHồng
Tr
Đ ờng
Pháp
Bồn hoa

Hồ Bầu Chó

.0
12

MC12

ơng

X ómCát

Bãi cát

6.0

4.0

Bồn hoa

MC11

2.0

K hu dâ
nc

Khối 3

.0
10

8.0

0.0
0

P.Hải Thành

MC11)

4.0

Khối 1
Bãi cát
ồ nhoa
B

Khunghỉd ỡ ng bi ên phòng

6.0

K hu đ
ang xâ
y dựng

Bồn hoa

Bãi cát

ờng
nhựa

6.0

nh
ựa

Đ ờng xếpđá

K è btông
Khunghỉd ỡ ng cao cấp

đ
angxâ
y dựng

8.0

Bển ớ c

8.0

Đ ờngnhựa

6.0

6.0

Đ ờng Tr ơng Pháp

Sâ
n tenít

MC
7

Miếu

Bể

Nhà Nghỉ

Đ ờng xếp đ
á

2.0

4.0

Tỷ Lệ Đ ứNG 1/50
Tỷ Lệ NGANG 1/1000

đá
phan

Đ ờng

c hâu

Đ ờng

8.0

nh ự
a

du
ễn
nguy

ồ nho
B

a

Đ ờng

ất
đ

MC5

lý t h

k iệt
ờ ng

i xe
gử

Cảngcá

M ỹ Cảnh

Bã i

Sâ
n btông

hồ xuân h ơng

ễn du

K hu nghỉd ỡ ng caocấp

X ởng đ
óng tầu

nhựa
Đ ờng

Sông Nhật

6.0

nguy

2000

Ao

K è btông

MC6
Lệ

lý t h

nguyễn đức c ảnh

d ơng vă n an

ờng kiệt

Chợ

lê quý đôn

M ? C?nh

4.0

nhựa

Mơng
bội

Cầu
Cầu
tạ
m

nhựa

nh
ựa

Sân
kè

Đ

ng

ờn
g nhự
a

Đờ

P.Đ ồng Mỹ

MC
8

.0
10

ờn
g

hâu

Đ ờng

tr ần q uang khải

K è btông

.0
12

Đ

4.0

8.0
b ội
c

.0
14

Đ

8.0

MC9

Bãi cát

Đ á nổi

K hối 2

phan

MC10

T ợ ng đ
ài

Đ ồn bi ên phòng

Khudâ
nc

Khudâ
nc

K hu dâ
nc
Cột đ
èn

Tháp tràm

ặc t ử
hàn m

Kè btông

Đ ờng

ồ nhoa
B

Kè btông

đ
ất

4.0

6.0

V ờn hoa

a
g nhự
Đ ờn

Miếu

d ơng

t Lệ
Cầu Nhậ

Kè btông
K hu dâ
nc

4.0

NG
HƯ

K .S Hữu Nghị
S.V.H nghệthuật

T rạmđ
on ớ c

Kè btông

Kè btông

8.0

ng
Mơ

Cầu đ
á

Đ ờng

4.0

ồ nhoa
B

Ngâ
n hàng

hoa
V ờn

TRầN

Đạ O

2009

.0
10

h
lý t

ờng

kiệt

T.P.T.T.H cấp3

.0
12

Kè btông

.0
14

MC4

Trạmthuỷ văn

ất
đ

QUAN

ANH

a
ồ nho
B

Y ệN TH

Đ ờng

vă n

an

V ờn hoa

T.P.T.T.H. C. Scấp 2

Bà HU

Khudâ
nc

Đ ộ CAO ss =-8.00 m

ất
đ

ơng

qu ang
đ ờng

M

Lệ
Nhật
Sông

Kè btông

Thành cổ

en it
â
S
nT

Thành cổ

Quán Cafe

Gòn
Sài

hoa
Bồn

ng
Mơ

K.S

Bảo tàng

Nhà văn hóa
Thiếu Nhi

Kè btông

4.0
2.0

Cầu đ
á

6.0

Trung Bính

4.0

t r ung

Cầu đ
á

Nhà Văn hóa
tỉ
nh Quảng Bì

nh

Đ ộ CAO (m)
KHOả NG Cá CH Lẻ (m)

Cầu đ
á

k /c cộn g dồn (m)
TÊN điểm

Cầu đ
á

C.T y Phú Đ ạt

đ ờng địa h ì
n h nă m 2000

K hu dâ
nc
M ơng

đu ờn g địa h ì
n h n ă m 2009

Hỡnh 15. V trớ mt ct kho sỏt nm 2000 v 2009

Hỡnh 17. So sỏnh mt ct nm 2000& 2009 (v trớ
MC12)

4.
-

Kt lun
V quỏ trỡnh súng: Cỏc hng súng khỏc nhau khi tin vo khu vc ca Nht L thng cú xu
hng hi t trc din vi b. Súng hng NE vuụng gúc vi b khi tin vo ca cú ln hn
nhiu so vi súng SE trong cựng iu kin tớnh toỏn. Cn c bit chỳ ý trong tớnh toỏn thit k

-

cụng trỡnh chnh tr.
Dũng chy: Dũng chy cú s khỏc bit rừ rng trong kch bn tớnh toỏn tng tỏc súng triu, cỏc
khu vc cú kh nng xut hin dũng Rip c th hin ti ngay u ca v phm vi on b bin
phớa trỏi ca . Tc dũng chy cú thi im > 1m/s. Cn cú nhng nghiờn cu sõu hn v hin
tng dũng Rip ti khu vc ca Nht L cnh bỏo cho du khỏch tm bin nhm m bo an ton
tớnh mng. Trờn thc t dũng Rip ti khu vc ny ó tc ot sinh mng ca khụng ớt du khỏch

-

tm bin ti bói bin ny, vic nghiờn cu hin tng dũng Rip l vn rt cn thit.
Bin ng hỡnh thỏi: Phõn vựng bi, xúi c th hin trng thi gian giú mựa ụng Bc v ụng
Nam. Vựng xúi l ch yu tp trung phớa Bc ca Nht L. c bit khu vc Bu Trú cú xu hng
xúi l mnh. Trong thi gian gn 10 nm mc h thp t trong b ra ngoi ng ng sõu 10m
b h thp t 0.5m n 3.0m.

9


Tài liệu tham khảo

[1] Trương Văn Bốn ,2012. “Một số kết quả điều tra nghiên cứu đánh giá biến động hình thái cửa sông
Nhật Lệ- Quảng Bình phục vụ công tác quy hoạch và khai thác bền vững”. Tạp chí Địa Kỹ Thuật, số 2
năm 2012, tr23-28.
[2] Chi cục PCLB và QLĐĐ- Tỉnh Quảng Bình. “Dự án công trình chống xói lở khu vực xã Hải Trạch
huyện Bố Trạch- Tỉnh Quảng Bình”. Báo cáo nghiên cứu khả thi, 2001.

10