Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển và giải pháp bảo vệ bãi biển cửa đại, hội an TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

NGUYỄN NGỌC THẾ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG DO SÓNG ĐẾN
BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN VÀ GIẢI PHÁP BẢO VỆ
BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN

Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình Biển
Mã số : 9 58 02 03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, NĂM 2021


Cơng trình được hồn thành tại Trường Đại học Thủy lợi

Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. Trần Thanh Tùng
Người hướng dẫn khoa học 2: GS. TS. Nguyễn Trung Việt

Phản biện 1: GS.TS. Trần Đình Hịa
Phản biện 2: PGS.TS. Lê Xuân Roanh
Phản biện 3: TS. Mai Hồng Quân

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tại trường Đại học Thủy lợi vào
lúc … giờ … ngày … tháng … năm …..

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Quốc gia
- Thư viện Trường Đại học Thủy lợi


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bãi biển Cửa Đại, Hội An là một trong những bãi biển đẹp đứng hàng đầu châu Á và đóng
vai trị quan trọng trong quá trình phát triển ngành du lịch ở tỉnh Quảng Nam nói riêng, cũng
như trong cả nước nói chung. Bên cạnh những ưu thế thiên nhiên ban tặng, hàng năm vào
mùa gió Đơng Bắc tồn bộ vùng ven bờ phía Bắc biển Cửa Đại phải hứng chịu nhiều thiên
tai như: bão, áp thấp nhiệt đới, gió mùa, triều cường, nước dâng gây hệ quả về xói lở bờ biển,
để lại hậu quả lâu dài về kinh tế - xã hội và môi trường sinh thái.
Trong những năm qua, đã có khá nhiều các nghiên cứu về chế độ thủy động lực học, xói lở,
bồi tụ tại khu vực này. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của
các yếu tố động lực vùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiết cực
đoan có bão, gió mùa Đơng Bắc gây sóng lớn, đặc biệt yếu tố nước dâng do sóng ảnh hưởng
tới biến động các bãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào phía trong đất
liền. Vì vậy, nghiên cứu của đề tài Luận án là rất cần thiết nhằm đóng góp một phần vào quá
trình nghiên cứu, giải quyết các yêu cầu thực tiễn trong cơng tác phịng chống thiên tai, xây
dựng cơng trình bảo vệ bờ biển cũng như trong quản lý, quy hoạch nhằm ổn định bờ và bãi
biển Cửa Đại, Hội An để phục vụ phát triển kinh tế - xã hội.
2. Mục tiêu nghiên cứu
(1) Tính tốn được NDDS từ bộ số liệu thực đo tại hiện trường bằng công nghệ camera kết
hợp hệ thống cọc tiêu và trên mơ hình tốn để làm rõ một số quy luật biến động bãi biển và
ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển Cửa Đại.
(2) Đề xuất được giải pháp bảo vệ hiệu quả bãi biển Cửa Đại và ổn định vùng ven biển, phục
vụ phát triển bền vững kinh tế du lịch biển khu vực nghiên cứu.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu của luận án
Nước dâng do sóng, biến động bãi biển do tác động của nước dâng do sóng.

3.2. Phạm vi nghiên cứu của luận án
Bãi biển phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An dài 7,6 km từ giáp cửa sông Cửa Đại lên đến hết bãi
tắm An Bàng.
1


4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1. Cách tiếp cận: Quan trắc, thu thập số liệu sóng, mực nước và biến động bãi biển trong
bão tại khu vực nghiên cứu và ứng dụng các mơ hình số trị để phục vụ vấn đề nghiên cứu của
luận án đặt ra.
4.2. Phương pháp nghiên cứu: Để giải quyết mục tiêu và nhiệm vụ đã nêu ở trên, luận án đã
sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: Phương pháp nghiên cứu tổng quan; Phương pháp
nghiên cứu thực nghiệm quan trắc hiện trường (quan trắc biến động mặt cắt ngang bãi biển,
quan trắc mực nước, quan trắc dao động mực nước bằng công nghệ camera kết hợp cọc
tiêu….); Phương pháp sử dụng mơ hình tốn; Phương pháp nghiên cứu ứng dụng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
5.1. Ý nghĩa khoa học
Luận án đã nghiên cứu thiết lập được kỹ thuật quan trắc dao động mực nước bằng công nghệ
camera kết hợp hệ thống cọc tiêu và phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ số liệu quan
trắc, kết quả của nghiên cứu là cơ sở tin cậy để hiệu chỉnh, kiểm định các mơ hình tốn mơ
phỏng nước dâng do sóng và biến động bãi biển.
Luận án đã làm rõ một số quy luật, phạm vi biến động và ảnh hưởng của nước dâng do sóng
đến biến động bãi biển của khu vực nghiên cứu.
5.2. Ý nghĩa thực tiễn
Các kết quả nghiên cứu của luận án sẽ cung cấp một giải pháp cơng trình hợp lý nhằm phịng
chống xói lở bờ bãi biển khu vực nghiên cứu và là tài liệu tham khảo hữu ích áp dụng vào việc
duy tu, nâng cấp các cơng trình bảo vệ trực tiếp bờ.
6. Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, nội dung luận án gồm 4 chương sau:
Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về nước dâng do sóng và cơng trình bảo vệ bờ biển.

Chương 2: Cơ sở khoa học xác định nước dâng do sóng và biến động bãi biển.
Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi biển Cửa Đại,
Hội An.
Chương 4: Đề xuất giải pháp cơng trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An.

2


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ NƯỚC DÂNG DO SĨNG VÀ
CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ BIỂN
1.1. Khái qt chung về nước dâng do sóng và ảnh hưởng của nước dâng do sóng
1.1.1. Các thuật ngữ liên quan đến nước dâng do sóng
Nước dâng do bão là hiện tượng mực nước biển dâng cao hơn mức bình thường dưới tác động
tổng hợp của nhiều yếu tố khí tượng khi có bão. Nước dâng do sóng là sự tăng lên của mực
nước trung bình do sự truyền của năng lượng sóng lên cột nước trong q trình truyền sóng
và đặc biệt là q trình sóng đổ. Các nghiên cứu về lý thuyết cũng như mơ hình số trị cho
thấy, nước dâng do sóng có độ lớn đáng kể tại vùng nước nông ven bờ.
1.1.2. Phạm vi ảnh hưởng và tác động của nước dâng do sóng tới bãi biển
Phạm vi ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới bãi biển thường trong khu vực nước nông ven
bờ; Khu vực chịu tác động mạnh nhất thuộc vùng sóng tràn.
Nước dâng do sóng tác động tới bãi biển chủ yếu khu vực bãi cao và đụn cát ven bờ, gây xói
lở nghiêm trọng thềm bãi, làm một phần mặt đụn cát bị sụp đổ hoặc cũng có thể tạo ra một
vết nứt sâu ở chân đụn cát dẫn đến sự sụp đổ của phần đất cát phía trên đụn cát. Ngồi ra nước
dâng do sóng cịn gây ra hiện tượng dịng Rip, là nguyên nhân của các vụ đuối nước của người
dân cũng như du khách tắm biển, nghỉ dưỡng.
1.2. Tổng quan các nghiên cứu về nước dâng do sóng trên thế giới
Trên thế giới, nước dâng do sóng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu từ những năm
1960 sau lý thuyết ban đầu được nghiên cứu của Longuet-Higgins (1962) và Longuet-Higgins
và Stewart (1963, 1964). Tiếp theo đã có nhiều nghiên cứu về nước dâng do sóng theo hướng
thực nghiệm hiện trường, kết quả của các nghiên cứu đã đưa ra được một số cơng thức gần

đúng về tính tốn nước dâng do sóng (Hanslow D. J, 1992; Happer B.A, 2001); Phương pháp
khác để nghiên cứu về nước dâng do sóng là sử dụng kết hợp nhiều mơ hình.
Các nghiên cứu về nước dâng do sóng trên thế giới, về cơ bản đã giải quyết được một số các
vấn đề khoa học, phát triển nhiều mơ hình tính tốn áp dụng trong thực tiễn, giúp hiểu rõ về
đặc điểm và biến động của mực nước trong bão cho dải ven biển.
1.3. Tổng quan các nghiên cứu tại Việt Nam về nước dâng do bão, nước dâng do sóng
và cơng trình bảo vệ bờ biển

3


1.3.1. Các nghiên cứu về nước dâng, nước dâng do sóng
Tại Việt Nam nghiên cứu về nước dâng do bão đã được nghiên cứu từ những năm 1970,
nghiên cứu về nước dâng do sóng được quan tâm nghiên cứu trong những năm gần đây qua
các luận án tiến sĩ, trong nghiên cứu các tác giả sử dụng các mơ hình số trị để nghiên cứu về
nước dâng do sóng. Kết quả các nghiên cứu đã cho thấy vai trò, ảnh hưởng của nước dâng do
sóng đến ngập lụt các khu vực nghiên cứu và có đóng góp quan trọng trong mực nước cực trị
trong bão. Tuy nhiên, nghiên cứu về nước dâng do sóng theo hướng thực nghiệm cịn hạn chế
và chưa có nghiên cứu nào đánh giá ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi
biển, đặc biệt khu vực bãi cao, chân đụn cát.
1.3.2. Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ biển đã áp dụng tại Việt Nam
Để giảm thiểu tác động của sóng và các yếu tố động lực đến vùng ven bờ, tại Việt Nam đã
nghiên cứu và áp dụng các giải pháp cơng trình chủ yếu, gồm: tường chắn sóng, kè chắn sóng,
đê chắn sóng xa bờ, kè mỏ hàn. Các giải pháp cơng trình được ứng dụng bước đầu đã mang
lại một số hiệu quả nhất định nhưng trong quá trình vận hành, tại một số nơi các cơng trình
đã bộc lộ nhiều nhược điểm, không phát huy tác dụng chỉnh trị và bảo vệ bờ biển; có tác động
bất lợi với mơi trường xung quanh, nhiều cơng trình khi hoạt động đã bị hư hỏng, đổ vỡ.
1.4. Các nghiên cứu liên quan đến biển Cửa Đại, Hội An
Trong những năm qua, khu vực biển Cửa Đại, Hội An đã có khá nhiều các nghiên cứu về quá
trình thủy thạch động lực, vận chuyển bùn cát và tình trạng xói lở/bồi tụ bãi biển phía Bắc biển

Cửa Đại, Hội An. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của các
yếu tố động lực vùng ven bờ tác động đến biến động bãi biển trong điều kiện thời tiết cực đoan
có bão, gió mùa Đơng Bắc gây sóng lớn, đặc biệt yếu tố nước dâng do sóng ảnh hưởng tới biến
động các bãi cao, đụn cát ven bờ làm đường bờ ngày càng lấn sâu vào phía trong đất liền. Mặt
khác một số giải pháp cơng trình bảo vệ bờ đề xuất áp dụng cho khu vực biển Cửa Đại, Hội
An còn chưa đủ cơ sở khoa học và thuyết phục.
1.5. Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án
Từ những vấn đề trên, luận án đưa ra định hướng nghiên cứu: phân tích để đưa ra một số quy
luật về biến động bãi biển do tác động của các yếu tố động lực ven bờ từ bộ số liệu được đo
đạc đồng bộ qua các thời kỳ mùa gió Tây Nam, mùa gió Đơng Bắc; Tính tốn được nước dâng
do sóng từ bộ số liệu đo đạc về dao động mực nước trong điều kiện sóng lớn bằng công nghệ
camera kết hợp hệ thống cọc tiêu và trên mơ hình tốn để làm rõ ảnh hưởng của nước dâng do
sóng trong bão tới biến động bãi biển khu vực nghiên cứu; Đề xuất và lựa chọn được giải pháp
4


cơng trình hợp lý nhằm bão vệ bãi biển, phục vụ phát triển kinh tế du lịch biển bền vững trong
khu vực nghiên cứu.
1.6. Kết luận Chương 1
Qua nội dung tổng quan các nghiên cứu về nước dâng do sóng ở trong nước và trên thế giới,
tác giả đã khái quát được những thành tựu đạt được và tồn tại của các nghiên cứu đi trước,
nhận dạng đầy đủ ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi biển. Từ những vấn đề
còn thiếu trong nghiên cứu chuyên sâu về ảnh hưởng của các yếu tố động lực, đặc biệt yếu tố
nước dâng do sóng tới biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An, tác giả đưa ra định hướng trong
nghiên cứu là phân tích, làm rõ ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi biển và
từ đó có những đề xuất về giải pháp cơng trình bảo vệ ổn định bờ biển khu vực nghiên cứu.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC XÁC ĐỊNH NƯỚC DÂNG DO SÓNG VÀ
BIẾN ĐỘNG BÃI BIỂN
2.1. Lựa chọn phương pháp xác định nước dâng do sóng trong luận án

Luận án sử dụng kết hợp 02 phương pháp: phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ số
liệu đo đạc hiện trường, phương pháp mơ phỏng nước dâng do sóng trên mơ hình tốn. Các
phương pháp sử dụng trong nghiên cứu của luận án có sự có sự liên kết, bổ trợ cho nhau để
đạt được mục tiêu nghiên cứu đưa ra.

Hình 2.1 Sơ đồ mơ tả sự liên kết, bổ trợ giữa các phương pháp nghiên cứu của luận án.
2.2. Các số liệu cơ bản phục vụ nghiên cứu
Luận án sử dụng số liệu về địa hình; Thủy, hải văn; Bùn cát đáy của dự án “Nghiên cứu về
quá trình xói lở/bồi lắng của bờ biển Hội An và đề xuất các giải pháp để bảo vệ bờ biển một
cách bền vững” được đo đạc vào tháng 10/2016, tháng 3/2017. Ngoài số liệu trên tác giả thực
hiện đo đạc bổ sung số liệu về mực nước, dao động mực nước vùng sóng vỡ trong bão và mặt
cắt ngang địa hình bãi biển qua thời kỳ cac mùa gió Tây Nam, mùa gió Đơng Bắc năm 2016.
5


2.3. Phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ bộ số liệu đo đạc
2.3.1. Cơ sở khoa học phân tích nước dâng do sóng từ hình ảnh camera
2.3.1.1. Cơ sở định dạng màu điểm ảnh: dựa vào bộ thông số về cường độ màu (màu đỏ, xanh
dương và xanh lá) tồn tại trong mỗi điểm ảnh để định dạng màu điểm ảnh.
2.3.1.2. Cơ sở phân biệt ranh giới trên cọc tiêu: dựa vào cơ sở định dạng màu điểm ảnh để
xác định vị trí điểm ảnh ranh giới giữa phần trên cọc tiêu (cường độ mầu ở dải cường độ thấp)
và dưới mặt nước (cường độ mầu nằm ở dải cường độ cao). Trong thiết kế, chế tạo cọc tiêu
đã chọn màu sơn cọc tiêu (màu đen) để tạo nên sự khác biệt lớn dễ nhận biết trong chương
trình xử lý và phân tích.
2.3.1.3. Cơ sở lý thuyết phân tích các tham số sóng theo đường mực nước trung bình: đường
mực nước trung bình được lấy bằng giá trị trung bình trên tồn chuỗi dữ liệu tại mỗi obs đo
đạc. Sau khi có được chuỗi các giá trị tham số sóng, sắp xếp theo thứ tự giảm dần và ta có các
đại lượng thống kế về sóng.
2.3.1.4. Thiết lập, bố trí camera và hệ thống cọc tiêu tại hiện trường
Thiết lập, bố trí camera và hệ thống cọc tiêu tại bãi biển thuộc khách sạn Agribank (hình

2.22). Vị trí camera được bố trí tại khu vực cao và lệch sang bên so với vị trí bố trí hệ thống
cọc tiêu. Hệ thống cọc tiêu được thiết lập trên một mặt cắt ngang tại bãi biển, hướng của tuyến
cọc tiêu vng góc với hướng sóng, vị trí cọc cao nhất được bố trí trên mép trong của bãi cao,
các cọc phía ngồi khơi bố trí trong phạm vi vùng sóng vỡ (hình 2.23).

Hình 2.22 Thiết lập, bố trí camera và hệ
thống cọc tiêu.

Hình 2.23 Bố trí hệ thống cọc tiêu trên mặt cắt
ngang địa hình tại bãi tắm khách sạn Agribank.

2.3.1.5. Hiệu chỉnh sai số biến dạng trong khung hình và sai số độ dài tại các cọc tiêu
a. Kết quả hiệu chỉnh sai số biến dạng trong khung hình:
Trên cọc tiêu, đo và đánh dấu khoảng cách quy ước (20 cm) tại các vị trí phía trên (T), ở giữa
(G) và cuối (C) trên cọc tiêu (hình 2.25). Từ hình ảnh camera thu nhận, tiến hành phân tích
đánh giá biến dạng của khung ảnh (hình 2.26).
6


Hình 2.25 Các vị trí, độ dài quy ước kiểm
tra trên cọc tiêu.

Hình 2.26 Biến dạng ảnh các vị trí trên cọc tiêu.

Kết quả phân tích đánh giá theo tỉ lệ độ dài/pixel tại các vị trí trên cọc tiêu và sai số về biến
dạng ảnh được thống kê trong bảng 2.6.
Bảng 2.6 Bảng thống kê tỉ lệ độ dài/pixel tại các vị trí trên cọc, sai số độ dài
Vị trí kiểm định

T

G

C

Sai số

Độ dài /pixel (cm/Pix)

2,3

2,4

2,5

0,1

Từ kết quả bảng trên cho thấy giá trị sai số do biến dạng tại các vị trí phía trên cọc tiêu (T),
giữa cọc tiêu (G) và cuối cọc tiêu (C) rất nhỏ. Do vậy, trong nghiên cứu bỏ qua, không cần
hiệu chỉnh sai số do biến dạng ảnh trong một khung hình. Tuy nhiên, sai số độ dài/pixel tại vị
trí từng cọc tiêu có khác biệt lớn, các cọc tiêu ở vị trí càng gần camera thì sai số độ dài/pixel
càng nhỏ hơn so với các cọc tiêu có vị trí xa camera. Chính vì vậy để chính xác trong phân
tích nước dâng do sóng từ hình ảnh camera cần hiệu chỉnh sai số độ dài tại các cọc tiêu.
b. Kết quả hiệu chỉnh sai số độ dài tại các cọc tiêu
Kết quả tính tốn tỉ lệ độ dài/pixel tại các cọc và sai số độ dài thống kê trong bảng 2.7.
Bảng 2.7 Bảng thống kê tỉ lệ độ dài/pixel tại vị trí các cọc, sai số độ dài
Tên cọc

01

02

03

04

05

06

07

08

độ dài /pixel (cm/Pix)

1,43

1,25

1,11

0,91

0,74

0,65

0,65

0,63

Kết quả tính tốn sai số giữa độ dài thực và độ dài tính tốn ở bảng 2.7 dùng để hiệu chỉnh
sai số độ dài cho các cọc tiêu và được khai báo trong chương trình phân tích, trích xuất dao
động mực nước từ hình ảnh camera.
7


2.3.1.6. Chương trình phân tích, trích xuất dao động mực nước từ hình ảnh camera
Xây dựng bằng ngơn ngữ lập trình MATLAB. Sơ đồ khối chương trình xem hình 2.27.

Hình 2.28 Định dạng file dữ liệu ảnh
thu nhận từ camera.

Điểm phân tách

Hình 2.27 Sơ đồ khối chương trình trích xuất tín
hiệu từ ảnh camera và hệ thống cọc tiêu.

Phần trên mặt nước

Đỉnh Cọc tiêu

Hình 2.29 Trích xuất khung hình đại
diện.

2.3.2. Phân tích ảnh, trích xuất dao động mực nước từ camera và hệ thống cọc tiêu
Sử dụng chương trình đã được xây dựng, tiến hành phân tích ảnh camera và trích xuất dao
động mực nước tại vị trí các cọc tiêu trong thời gian đo đạc. Hình 2.31 mơ phỏng đại diện dao
động mực nước tại cọc 1 trong thời gian đo đạc.

Hình 2.31 Dao động mực nước tại cọc C1 trong thời đoạn đo đạc.
2.3.3. Tính tốn nước dâng do sóng từ chuỗi số liệu đo đạc
Từ chuỗi số liệu dao động mực nước được trích xuất tại vị trí từng cọc tiêu ở trên, tiến hành
tính trung bình trên toàn thời gian thu được giá trị mực nước dâng tổng cộng (HTC) bao gồm
8


các thành phần: mực nước thủy triều (HTT), mực nước dâng do sóng (HNDDS), mực nước dâng
do bão (HNDDB) và mực nước dâng do các tác động khác (HTĐK), ta có
HTC = HTT + HNDDS + HNDDB+ HTĐK

(2. 1)

Từ (2.1) tính được chiều cao nước dâng do sóng tại mỗi vị trí cọc tiêu theo cơng thức:
HNDDS = HTC - (HTT + HNDDB+ HTĐK)

(2. 2)

Giá trị HTC được phân tích từ ảnh camera thu nhận tại hiện trường về dao động mực nước đã
trình bày trong nội dung mục 2.3.2.
Giá trị HTT, HNDDB, HTĐK được phân tích từ chuỗi số liệu mực nước tổng cộng đo đạc tại trạm
hải văn Sơn Trà cùng thời gian quan trắc mực nước tại khu vực nghiên cứu. Kết quả phân
tích các thành phần mực nước: HTT = 0,026m; HNDDB = 0,16m.
Kết quả tính độ cao sóng, chu kỳ sóng và nước dâng do sóng thống kê trong bảng 2.8
Bảng 2.8 Bảng thống kê kết quả độ cao, chu kỳ sóng và nước dâng do sóng
Tên cọc

01

02

03

04

05

06

Độ cao sóng (m)

1,44

1,02

1,25

0,86

0,60

0,50

NDDS (m)

0,39

0,40

0,40

0,41

0,42

0,50

2.4. Phương pháp mơ hình tốn mơ phỏng nước dâng do sóng và biến động bãi biển dưới
tác động của nước dâng do sóng
2.4.1. Giới thiệu mơ hình sử dụng trong nghiên cứu luận án
Luận án sử dụng mơ hình mã nguồn mở thủy động lực 2 chiều XBEACH có tích hợp kết quả
tính tốn sóng của mơ hình SWAN cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An.

Hình 2.37 Sơ đồ khối tính tốn nước dâng do sóng và biến động bãi biển.
9


2.4.2. Tính tốn lan truyền sóng từ nước sâu vào vùng ven bờ
2.4.2.2. Thiết lập mơ hình, miền tính, lưới tính và các điều kiện biên
a. Thiết lập vùng tính, lưới tính: Thiết lập hai vùng: vùng tính tốn lan truyền sóng (vùng 1)
và vùng tính tốn chi tiết tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An (vùng 2).

Hình 2.39 Miền tính tốn sóng chi tiết.

Hình 2.38 Miền tính tốn vùng 1, vùng 2.

Lưới tính: Lưới tính được thiết lập với 421 ô theo chiều dọc bờ và 170 ô theo chiều ngang
bờ, kích thước lưới nhỏ nhất tại khu vực ven bờ là 30 m và lớn nhất tại khu vực nước sâu (độ
sâu lớn nhất 70m) là 400 m.

Hình 2.40 Lưới tính tốn vùng 1, vùng 2 và địa hình đáy biển.
10


2.4.2.3. Kết quả hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình tính tốn lan truyền sóng
a. Kết quả hiệu chỉnh mơ hình theo bộ số liệu khảo sát tháng 10/2016
Kết quả mô hình mơ phỏng diễn biến của độ cao sóng và chu kỳ sóng khá tương đồng với số
liệu thực đo. Độ lệch và sai số trung bình quân phương cho chuỗi độ cao sóng, chu kỳ sóng,
hướng sóng thực đo trong tháng 10/ 2016 được thống kê trong bảng 2.9.
Bảng 2.9 Kết quả hiệu chỉnh độ cao sóng, chu kỳ sóng, hướng sóng mơ hình SWAN
TT

Tên

Độ cao sóng

Chu kỳ sóng

Hướng sóng

Trạm

BIAS (m)

RMS (m)

BIAS (s)

RMS (s)

BIAS (độ)

RMS (độ)

1

SMS01

- 0,04

0,11

0,46

2,80

5,20

19,68

2

SMS02

0,08

0,15

-0,78

2,86

-3,36

19,40

b. Kết quả kiểm định mơ hình theo bộ số liệu khảo sát tháng 3/2017
Các kết quả so sánh giữa độ cao và chu kỳ sóng tại trạm SMS01 và trạm SMS02 trong suốt
thời gian tiến hành khảo sát cho thấy có sự phù hợp tốt hơn so với các kết quả hiệu chỉnh
trong đợt tháng 10/2016. Kết quả độ lệch và sai số trung bình qn phương được tính tốn và
thống kê trong bảng 2.10.
Bảng 2.10 Kết quả kiểm định độ cao sóng, chu ký sóng và hướng sóng mơ hình SWAN
TT

Độ cao sóng

Chu kỳ sóng

Hướng sóng

Tên
Trạm

BIAS (m)

RMS (m)

BIAS (s)

RMS (s)

BIAS (độ)

RMS (độ)

1

SMS01

- 0,02

0,09

0,70

1,56

-11,71

21,68

2

SMS02

0,03

0,07

-0,10

0,82

-7,41

0,87

2.4.3. Tính tốn nước dâng do sóng và biến động bãi biển dưới tác động của nước dâng
do sóng
2.4.3.1. Thiết lập mơ hình
Vùng 2 (hình 2.39) tính sóng chi tiết tại khu vực biển Cửa Đại, Hội An sử dụng cho mơ hình
XBEACH. Lưới tính mơ hình XBEACH được lồng trong lưới tính mơ hình SWAN (hình
2.40), lưới tính sử dụng là dạng lưới chữ nhật với bước lưới (5x25)m, tương ứng (310 x 481)
ô lưới.
2.4.3.2. Hiệu chỉnh, kiểm định mơ hình tính tốn nước dâng do sóng và biến động bãi biển
Sử dụng kết quả đã phân tích về độ cao sóng, nước dâng do sóng và số liệu về biến đổi địa
hình bãi biển đo đạc hiện trường trong bão DOKSURI (từ ngày 12 đến 15//9/2017) để kiểm
định kết quả tính tốn từ mơ hình XBEACH đã được hiệu chỉnh.
11


Bảng 2.13 Kết quả kiểm định độ cao sóng, nước dâng do sóng và biển đổi địa hình bãi biển
của mơ hình XBEACH
TT

Tham số

BIAS (m)

RMS (m)

1

Độ cao sóng

0,01

0,09

2

Nước dâng do sóng

-0,02

0,03

3

Biến đổi địa hình

-0,014

0,09

Kết quả tính độ lệch và sai số trung bình quân phương bảng 2.13 là khá nhỏ. Điều này chứng
tỏ mức độ chính xác kết quả của mơ hình và có thể tin cậy sử dụng các tham số hiệu chỉnh
mơ hình XBEACH làm số liệu đầu vào trong nghiên cứu của chương 3.
2.5. Kết luận Chương 2

Chương 2 luận án đã thiết lập được phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ số liệu đo
đạc và phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ mơ hình tốn; Đã xây dựng được bộ cơ
sở dữ liệu đầy đủ, đồng bộ và chi tiết để phục vụ các mục tiêu nghiên cứu của luận án; Thiết
lập thành công kỹ thuật quan trắc và phương pháp phân tích xác định nước dâng do sóng từ
kết quả quan trắc dao động mực nước do sóng bằng cơng nghệ camera kết hợp hệ thống cọc
tiêu trên bãi biển; Sử dụng thành cơng mơ hình mã nguồn mở thủy lực 2 chiều XBEACH có
tích hợp kết quả của mơ hình tính lan truyền sóng SWAN cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An.
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC DÂNG DO SÓNG TỚI BIẾN
ĐỘNG BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN
3.1. Đặt vấn đề
Để làm rõ hơn quy luật xói lở vùng ven bờ và đánh giá định lượng các yếu tố ảnh hưởng đến
xói lở khu vực bãi cao, đụn cát ven bờ. Trong nội dung chương 3 sẽ sử dụng bộ số liệu đo đạc
đồng bộ và mô hình tốn để phân tích, làm rõ ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến
động bãi biển khu vực nghiên cứu.
3.2. Phân tích và khái quát một số quy luật về biến động mặt cắt ngang bãi biển từ số
liệu đo đạc
3.2.1. Phân tích biến động mặt cắt ngang bãi biển qua các giai đoạn
Sử dụng bộ số liệu đo đạc đồng bộ qua thời kỳ các mùa gió Tây Nam, mùa gió Đơng Bắc,
trước và sau một đợt bão để phân tích biến động mặt cắt ngang bãi biển dưới tác động của các
yếu tố động lực học. Kết quả phân tích biến động bãi biển các giai đoạn tương ứng với các
tác động do các yếu tố động lực học được thống kê trong bảng 3.4.
12


Bảng 3.4 Bảng tổng hợp kết quả phân tích biến động bãi biển các giai đoạn
Giai đoạn
Đến ngày

23/3/2016

17/8/2016

Không

2,69

21,15

ENESE

Bồi tụ nhẹ

17/8/2016

12/9/2016

Ảnh hưởng bão ngày
12/9/2016

2,70

38,90

ENE

Xói lở mép bãi, bãi
cao

1/10/2016

30/12/2016

Ảnh hưởng bão ngày
17/10/2016

4,98

45,04

NE

Xói lở mép bãi, bãi
cao, chân đụn cát

Ảnh hưởng gió mùa
ĐB 02/11/2016

4,0

37,53

NE

Xói lở mép bãi, bãi
cao, chân đụn cát

Ảnh hưởng gió mùa
ĐB 30/11/2016

3,63

21,30

NE

Xói lở mép bãi,
bãi cao

Ảnh hưởng gió mùa
ĐB 15/12/2016

3,77

29,43

NE

Xói lở mép bãi,
bãi cao

Ảnh hưởng gió mùa
ĐB 27/12/2016

3,79

23,67

NE

Xói lở mép bãi, bãi

cao

Ảnh hưởng
26/3/2017

3,44

38,84

ENE

Xói lở mép bãi, bãi
cao

30/3/2017

Bão

HNDmax

(m)

(cm)

Diễn biễn bờ bãi,
mức độ ảnh
hưởng

Từ ngày

01/1/2017

Hsmax

Hướng
sóng

Sự kiện xảy ra,
tính chất bão hay
gió mùa

3.2.2. Khái quát một số quy luật biến động MCN bãi khu vực biển Cửa Đại, Hội An
Biến động bãi biển có tính chất mùa khá rõ rệt, mùa gió Đơng Bắc bãi biển bị xói lở nghiêm
trọng, mùa gió Tây Nam xói lở chỉ xảy ra trong điều kiện thời tiết bất thường khi có bão;
Phạm vi, mức độ xói lở bãi biển do ảnh hưởng của bão nghiêm trọng hơn gió mùa Đơng Bắc;
Sóng có hướng NNE đến ENE (200 – 700) gây xói lở bờ và bãi biển nghiêm trọng nhất; Phạm
vi biến động bãi biển từ mép bờ ra khơi khoảng 200m, vùng biến động mạnh nhất cách mép
bờ khoảng 70m, trong bão vận chuyển bùn cát theo phương ngang là chính, khối lượng bùn
cát xói lở được bồi tụ ngay phía sau phạm vi xói lở; Xói lở bãi biển Cửa Đại, Hội An nghiêm
trọng nhất khi bão xuất hiện vào tháng 9, tháng 10, bão xuất hiện vào tháng 1 đến cuối tháng
3, hướng sóng ENE đến ESE (700 – 112,50) bãi biển cũng bị xói lở nhưng ít nghiêm trọng hơn
do có đảo Cù Lao Chàm che chắn.
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của NDDS đến biến động bãi biển bằng mơ hình tốn
3.3.1. Trường hợp tính tốn và vị trí các mặt cắt tính tốn
3.3.1.1. Trường hợp tính tốn: Để làm rõ quy luật biến động bãi biển vùng ven bờ do ảnh
hưởng của các yếu tố thủy động lực trong bão gây ra và từ đó có giải pháp ứng phó đối với
những cơn bão có cấp gió bão lớn hơn quá khứ mà trong tương lai có thể xuất hiện trong khu
vực nghiên cứu, luận án đưa ra 04 trường hợp tính toán (xem bảng 3.5).
13

Bảng 3.5 Bảng thống kê các tham số sóng vùng nước sâu theo tần suất ứng với các trường
hợp tính tốn
TT
1
2
3
4

Trường hợp
tính tốn
TH1
TH2
TH3
TH4

Chu kỳ lặp
[năm]
10
20
50
100

Tần suất
(%)
10
5
2
1

Hsig [m]
11,79
12,39
13,19
13,79

Tham số
T [s]
Hướng sóng (độ)
13,30
45,0
13,60
45,0
14,20
45,0
14,60
45,0

3.3.1.2. Vị trí các mặt cắt ngang tính tốn
Bảng 3.6 Vị trí, tọa độ, độ sâu nước các điểm
tính tốn tại biên
TT

Hình 3.13 Vị trí điểm tính tốn vùng ven
bờ biển phía bắc Cửa Đại, Hội An.

1
2
3
4

Tên điểm
tại biên
MC tính
tốn
CD01
CD02
CD03
CD04

Tọa độ
X

Tọa độ
Y

Độ sâu
nước
(m)

221643
219986
218793
217128

1760720
1761870
1762716
1763875

-19,53
-19,21
-18,57
-18,57

3.3.2. Kết quả mô phỏng nước dâng do sóng trong bão ven biển Cửa Đại, Hội An
3.3.2.1. Kết quả tính tốn lan truyền sóng từ nước sâu vào vùng ven bờ
Sử dụng mơ hình SWAN được hiệu chỉnh, kiểm định trong chương 2 để tính tốn lan truyền
sóng từ nước sâu vào vùng ven bờ.
Bảng 3.7 Giá trị tham số sóng các điểm tính tốn tại biên
Tên điểm tại biên
MC tính tốn
CD01
CD02
CD03
CD04

Tham số
Hsig [m]
T [s]
Hsig [m]
T [s]
Hsig [m]
T [s]
Hsig [m]
T [s]

Trường hợp tính tốn
TH2
TH3

TH1

TH4

(P=10%)

(P=5%)

(P=2%)

(P=1%)

5,89
13,75
6,09
13,75
6,58
13,75
6,70
13,75

5,97
13,75
6,15
13,75
6,61
13,75
6,73
13,75

6,03
13,75
6,21
13,75
6,64
13,75
6,76
13,75

6,05
13,75
6,24
13,75
6,67
13,75
6,79
13,75

3.3.2.2. Kết quả mơ phỏng, trích xuất phân bố độ cao sóng các trường hợp tính tốn
Sử dụng mơ hình XBEACH trong chương 2 để mơ phỏng phân bố độ cao sóng (xem hình
3.16), tiến hành trích xuất độ cao sóng theo các mặt cắt ngang (hình 3.17).

14


(3)

(3)

(2)

(2)

(1)

(1)

a) TH 1 (P=10%)

b) TH 2 (P=5%)
(3)

(3)

(2)

(2)

(1)

(1)

c) TH 3 (P=2%)

d) TH 4 (P=1%)

Hình 3.16 Mơ phỏng phân bố độ cao do sóng các trường hợp tính tốn.

79m

a) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD01

120m

b) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD02

160m

141m

c) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD03

d) Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt CD04

Hình 3.17 Phân bố độ cao sóng theo mặt cắt ngang các trường hợp tính tốn.
Kết quả phân tích cho thấy, phân bố độ cao sóng tại biển Cửa Đại, Hội An có khác biệt rõ rệt
dọc theo vùng ven bờ và chia ra thành 3 khu vực khác biệt là: khu vực trước cửa sông Cửa
Đại (khu vực 1), khu vực từ mũi bờ biển phía Bắc giáp cửa sông Cửa Đại đến bãi KS Agribank
(khu vực 2), khu vực từ biển từ bãi tắm KS Agribank đến bãi An Bàng (khu vực 3).
15


3.3.2.4.. Kết quả mơ phỏng, trích xuất độ cao nước dâng do sóng các trường hợp tính tốn
Sử dụng mơ hình XBEACH trong chương 2 để mơ phỏng phân bố độ cao nước dâng do sóng
(hình 3.18), tiến hành trích xuất các độ cao nước dâng do sóng theo mặt cắt ngang (hình 3.19).

a) Trường hợp 1 (P=10%)

b) Trường hợp 2 (P=5%)

c) Trường hợp 3 (P=2%)

d) Trường hợp 4 (P=1%)

Hình 3.18 Phân bố độ cao nước dâng do sóng theo các trường hợp tính tốn.

42m
28m

a) Phân bố độ cao nước dâng do sóng các
trường hợp theo mặt cắt CD01

78m

b) Phân bố độ cao nước dâng do sóng các
trường hợp theo mặt cắt CD02

55m

c) Phân bố độ cao nước dâng do sóng các
trường hợp theo mặt cắt CD03

90m

d) Phân bố độ cao nước dâng do sóng các
trường hợp theo mặt cắt CD04

Hình 3.19 Phân bố nước dâng do sóng theo mặt cắt ngang các trường hợp tính tốn.
16

Phân bố độ lớn nước dâng do sóng dọc theo vùng ven bờ khu vực biển Cửa Đại có khác biệt
rõ rệt giữa các vị trí mặt cắt, khu vực có khác biệt rõ nhất là khu vực ven bờ từ phía Bắc cửa
sơng Cửa Đại đến bãi tắm chính Cửa Đại (mặt cắt CD02), khu vực ven bờ từ bãi tắm chính
Cửa Đại (mặt cắt CD02) lên phía bắc (mặt cắt CD04) phân bố độ lớn nước dâng do sóng vùng
ven bờ có khác biệt nhưng khơng nhiều. Tại khu vực sát bờ độ lớn nước dâng do sóng có giá
trị khác nhau theo các vị trí và có xu thế giảm dần từ phía Bắc xuống phía Nam, giá trị nước
dâng do sóng sát bờ lớn nhất tại CD04, nhỏ nhất tại CD01
3.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi khu vực biển Cửa
Đại, Hội An
3.3.3.1. Các kịch bản: luận án đưa ra 03 kịch bản, gồm: Kịch bản 1 (KB1): biến động bãi biển
trong bão vào thời kỳ triều trung bình có xét đến ảnh hưởng của nước dâng do sóng; Kịch bản
2 (KB2): biến động bãi biển trong bão vào thời kỳ mực cao có xét đến ảnh hưởng của nước
dâng do sóng; Kịch bản 3 (KB3): biến động bãi biển trong bão vào thời kỳ mực triều trung
bình khơng xét đến ảnh hưởng của nước dâng do sóng. Để phân tích, đánh giá ảnh hưởng của
nước dâng do sóng tới biến động bãi biển khu vực nghiên cứu, luận án so sánh kết quả mô
phỏng biển đổi mặt cắt ngang địa hình của các kịch bản: KB1&KB2; KB1&KB3
3.3.3.2. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi biển khu
vực nghiên cứu
Khi tiến hành chập các mặt cắt ngang của các kịch bản: KB1 & KB2, KB1 & KB3 theo các
trường hợp tính tốn ta sẽ thu được bức tranh về biến đổi địa hình bãi biển khu vực nghiên
cứu (xem các hình đại diện dưới đây, hình 3.24, 3.26, 3.28, 3.30).

Kè bờ

Đê mềm phá sóng

Hình 3.24 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt
tính tốn CD02 theo KB1 &KB2.

Hình 3.26 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt
tính tốn CD04 theo KB1&KB2.

Kè bờ
Đê mềm phá sóng

Hình 3.28 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt
tính tốn CD02 theo KB1&KB3.

Hình 3.30 So sánh biến động bãi biển tại mặt cắt
tính tốn CD04 theo KB1&KB3.

17


3.3.4. Phân tích ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển
Trong phân tích ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến biến động bãi biển, luận án đưa ra
quy ước chung các ký hiệu đại diện về phạm vi, mức độ biến động địa hình mặt cắt ngang bãi
biển giữa các kịch bản được lựa chọn để so sánh như trình bày trong mục 3.3.3.

MN2

MN1

MN1

Hình 3.31 Ký hiệu phạm vi, mức độ biến
động địa hình MCN bãi KB1& KB2.

MN3

Hình 3.32 Ký hiệu phạm vi, mức độ biến
động địa hình MCN bãi KB1 & KB3.

Giải thích các ký hiệu trong hình 3.31 và hình 3.32
C1 là chiều rộng xói lở thềm bãi cao của KB1, C2 là chiều rộng xói lở thềm bãi cao của KB2; C3 là
chiều rộng xói lở bãi của KB3; b1 là chiều rộng xói lở bờ xác định từ mép bờ ban đầu đến mép bờ
theo KB1, b2 là chiều rộng xói lở bờ xác định từ mép bờ ban đầu đến mép bờ theo KB2; b3 là chiều
rộng xói lở bờ xác định từ mép bờ ban đầu đến mép bờ theo KB3; L1 là phạm vi khu vực biến động
mạnh theo KB1 & KB2; L2 là phạm vi biến động mạnh theo KB1 & KB3; MN1 là mực nước bao gồm
mực nước triều trung bình và nước dâng do sóng, MN2 là mực nước bao gồm mực nước triều cao và
nước dâng do sóng; MN3 là mực nước triều trung bình.

3.3.4.1. Phân tích ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi biển theo KB1&KB2
Từ kết quả mô phỏng biến động mặt cắt ngang bãi biển theo các kịch bản (ở mục 3.3.3.2),
tiến hành phân tích và thống kê được các giá trị về phạm vi, mức độ biến động bờ và bãi biển,
kết quả thống kê các giá trị trình bày ở bảng 3.9.
Qua kết quả ở bảng 3.9 cho thấy, biến động bờ và bãi biển do ảnh hưởng của nước dâng do
sóng đều nghiêm trọng khi bão đổ bộ vào thời kỳ triều cao và trung bình, nhưng nghiêm trọng
hơn vẫn là khi bão đổ bộ vào thời kỳ triều cao, xói lở bờ và bãi vào thời kỳ triều cao (KB2)
lớn hơn 3 lần khi bão đổ bộ vào thời kỳ triều trung bình (KB1). Phạm vi, mức độ biến động
bãi biển có khác biệt lớn giữa các trường hợp và các vị trí tính tốn dọc bờ biển. Khu vực bãi
biển đã có cơng trình bảo vệ bờ (mặt cắt CD01, CD02) tình trạng vùng bờ ổn định nhưng xói
lở thềm bãi phía trước và xói sâu chân cơng trình vẫn xảy ra nghiêm trọng. Khu vực bãi biển
tự nhiên (mặt cắt CD03 đến mặt cắt CD04) bờ và bãi biển bị xói lở rất nghiêm trọng.
18


Bảng 3.9 Bảng thống kê giá trị biến động về cao trình, kích thước, phạm vi xói lở bãi biển

giữa KB1 & KB2
Tên
MC

CD01

CD02

CD03

CD04

TH
tính
tốn
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3

4

Cao trình xói lở bãi phía ngồi và phía
trong các KB
Phía
Phía
Phía
Phía
ngồi
trong
ngồi
trong
KB1
KB1
KB2
KB2
-0,70
-1,79
-0,70
-1,83
-0,70
-1,81
-0,70
-1,90
-0,70
-1,83
-0,70
-1,90
-0,70
-1,83

-0,70
-1,92
-0,93
-1,23
-0,94
-1,34
-0,95
-1,25
-0,97
-1,32
-0,98
-1,28
-0,96
-1,41
-0,98
-1,28
-0,96
-1,47
0,20
0,40
0,60
1,30
0,22
0,43
0,70
1,42
0,23
0,45
0,88
1,75

0,23
0,45
0,92
2,05
0,10
0,40
0,47
1,34
0,10
0,40
0,68
1,47
0,11
0,43
0,80
1,80
0,11
0,74
0,83
2,04

Chiều rộng xói lở
bờ

Chiều rộng xói
lở bãi

b1
(m)

b2
(m)

C1
(m)

C2
(m)

-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-6,80
-7,30
-8,10
-8,50
-9,80
-10,7
-11,5
-12,3

-10,5
-10,5
-10,5
-10,5

-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-15,2
-24,2
-29,7
-34,8
-20,2
-24,8
-34,2
-35,5

0
0
0
0
0
0
0
0
-4,8
-5,2
-6,4
-8,8
-2,8
-4,8
-5,6
-7,2

0
0
0
0
0
0
0
0
-14,4
-19,5
-24,6
-32,7
-14,7
-17,8
-23,3
-25,2

L1
(m)

100
100
102
102
145
145
145
145
105
105

105
105
95,0
95,0
95,0
95,0

3.3.4.2. Phân tích ảnh hưởng của nước dâng do sóng tới biến động bãi biển theo KB1&KB3
Từ kết quả mô phỏng biến động mặt cắt ngang bãi biển theo các kịch bản (ở mục 3.3.3.2),
tiến hành phân tích, thống kê các giá trị về phạm vi, mức độ biến động bờ và bãi biển, kết quả
thống kê các giá trị trình bày ở bảng 3.10.
Bảng 3.10 Bảng thống kê giá trị biến động về cao trình, kích thước, phạm vi xói lở bãi biển

giữa KB1 & KB3
Tên
MC

CD01

CD02

CD03

CD04

TH
tính
tốn
1
2

3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4

Cao trình xói lở bãi phía ngồi và phía
trong các KB
Phía
Phía
Phía
Phía
ngồi
trong
ngồi
trong
KB1
KB1
KB3
KB3
-0,70

-1,79
-0,70
-1,73
-0,70
-1,81
-0,70
-1,73
-0,70
-1,83
-0,70
-1,75
-0,70
-1,83
-0,70
-1,76
-0,93
-1,23
-1,03
-1,19
-0,95
-1,25
-1,04
-1,20
-0,98
-1,28
-1,07
-1,23
-0,98
-1,28
-1,09

-1,26
0,20
0,40
-0,24
-0,24
0,22
0,43
-0,30
-0,30
0,23
0,45
-0,30
-0,30
0,23
0,45
-0,30
-0,30
0,10
0,40
-0,75
-0,67
0,10
0,40
-0,76
-0,70
0,11
0,43
-0,85
-0,82
0,11

0,74
-0,89
-0,85

19

Chiều rộng xói lở
bờ

Chiều rộng xói
lở bãi

b1
(m)

b3
(m)

C1
(m)

C3
(m)

-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5

-10,5
-10,5
6,80
7,30
8,10
8,50
9,80
10,70
11,50
12,30

-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
-10,5
0,00
0,00
0,00
0,00
4,70
4,90
5,40
5,80

0
0

0
0
0
0
0
0
4,80
5,20
6,40
8,80
1,80
4,80
5,60
7,20

0
0
0
0
0
0
0
0
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00

0,00

L2
(m)

100
100
105
105
130
130
135
135
100
100
100
100
105
105
105
105


Qua kết quả ở bảng 3.10 cho thấy, đối với khu vực bãi biển đã bố trí cơng trình bảo vệ bờ
(mặt cắt CD01, CD02) ảnh hưởng của nước dâng do sóng chủ yếu gây xói/bồi thềm bãi phía
trước và làm xói sâu chân các cơng trình (xói sâu chân kè tại vị trí mặt cắt CD01 đến cao trình
(-1,83m), vị trí mặt cắt CD02 đến cao trình -1,23m). Đồi với các bãi biền tự nhiên (mặt cắt
CD03, CD04), khi khơng xét đến thành phần nước dâng do sóng, phạm vi biến động của bãi
biển nằm ở phía bãi dưới ngồi khơi, nhưng khi có xét đến thành nước dâng do sóng thì phạm
vi biến động bãi biển khơng những khu vực bãi dưới mà ảnh hưởng đến khu vực bãi cao, chân

đụn cát ven bờ, xói lở khu vực bãi cao và chân đụn cát ven bờ làm đường bờ lấn sâu vào phía
trong đất liền lớn gấp 2 lần so với khi không xét đến yếu tố nước dâng do sóng (KB3). Phạm
vi biến động bãi biển nằm cách mép đường bờ ra khơi khoảng từ 95m đến 145m.
3.4. Kết luận Chương 3
Chương 3 luận án đã làm sáng tỏ được một số quy luật về biến động bãi biển của khu vực
nghiên cứu; Đã mô phỏng được độ lớn nước dâng do sóng, phân bố độ lớn nước dâng do sóng
dọc theo vùng ven bờ phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An; Đã làm rõ phạm vi, mức độ ảnh hưởng
của nước dâng do sóng đến tình trạng xói lở bờ và bãi khu vực bãi biển tự nhiên và khu vực
bãi biển đã bố trí cơng trình bảo vệ bờ. Từ kết quả nghiên cứu trong chương 3, cần thiết phải
có giải pháp cơng trình nhằm giảm thiểu tác động của sóng đến vùng ven bờ để bảo vệ ổn
định vùng bờ cũng là bảo vệ an tồn cho tài sản và tính mạng người dân phía trong vùng bờ.

CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH BẢO VỆ
BÃI BIỂN CỬA ĐẠI, HỘI AN
4.1. Giới thiệu chung
Khu vực nghiên cứu thuộc bãi phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An có chiều dài 7,6 km đi từ giáp
cửa sông Cửa Đại đến hết bãi tắm An Bàng. Tình trạng xói lở bờ đang rất nghiêm trọng, xói
lở đã xảy ra hầu hết trên 7,6 km đường bờ khu vưc nghiên cứu. Hiện tại cơng trình bảo vệ bờ
phía Bắc biển Cửa Đại, Hội An được xây dựng từ giáp cửa sông Cửa Đại đến hết bãi tắm
khách sạn Palm Graden, các đoạn bờ còn lại chưa có cơng trình bảo vệ bờ.
4.2. Mục tiêu giải pháp cơng trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An
Có hiệu quả giảm sóng tác động đến vùng bờ; ngăn chặn xói lở bãi biển và q trình xâm thực
sâu vào vùng bờ; Ngăn cát và tăng bề rộng cho bãi biển khu vực nghiên cứu; Cơng trình đảm
bảo mỹ quan của bờ biển phục vụ du lịch.
20


4.3. Các căn cứ nghiên cứu đề xuất phương án bố trí cơng trình bảo vệ bãi biển
Theo kết quả nghiên cứu biến động bãi biển từ số liệu thực đo và mơ hình tốn ở chương 3
luận án; TCVN 9901:2014 Cơng trình thủy lợi - u cầu thiết kế đê biển; Hiện trạng các giải

pháp cơng trình đã được thiết kế, thi công tại khu vực nghiên cứu.
4.4. Phương án bố trí cơng trình ngăn cát, giảm sóng
4.4.1. Phương án chung bố trí mặt bằng cơng trình
Bố trí một hệ thống bao gồm 22 đê ngầm ngăn cát, giảm sóng bố trí song song với đường bờ;
Bố trí 02 mỏ hàn tại vùng biển An Bàng; Bố trí 01 mỏ hàn phía giáp cửa sơng Cửa Đại.
4.4.2. Các phương án bố trí cơng trình
4.4.2.1. Lựa chọn kích thước và khoảng cách bố trí các cơng trình
Sơ bộ lựa chọn kích thước: chiều dài một đê ngầm Ld = 200 m, khoảng cách giữa các đê ngầm
G = 120 m, bề rộng đỉnh B=5m, mái dốc m = 5, vị trí đê ngầm cách mép bờ ra khơi X=250m;
02 mỏ hàn tại bãi An Bàng dài 100m và 50m, khoảng cách giữa các mỏ hàn 100m, mỏ hàn
phía giáp cửa sơng Cửa Đại dài 270m
4.4.2.2. Các phương án bố trí cơng trình
Trong luận án chỉ tập trung xem xét và đề xuất các phương án bố trí cơng trình có cao trình
đỉnh khác nhau, cụ thể:
Phương án
1
2
3
4

Cao trình đỉnh cơng trình đê ngầm và kè mỏ hàn
- 0.20 m
+ 0.30 m
+ 0.80 m
+ 1.30 m

4.5. Đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trí cơng trình
4.5.1. Phương pháp đánh giá
Hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trí cơng trình được đánh giá bằng kết quả tính tốn
trên mơ hình tốn đã được hiệu chỉnh và kiểm chứng do luận án đề xuất trong chương 2 trên

cơ sở hiệu quả giảm sóng và khơng gây xói lở bờ bãi biển.
4.5.2. Độ cao sóng sau khi bố trí các phương án cơng trình bảo vệ
Kết quả mơ phỏng độ cao sóng trước và sau khi bố trí cơng trình có khác biệt lớn, sau khi bố
trí cơng trình độ cao sóng đã giảm rõ rệt. So sánh độ cao sóng giữa các phương án cho thấy,
phương án 4 đạt hiệu quả lớn nhất về giảm độ cao sóng.
21


a) Độ cao sóng trước khi bố trí cơng trình và sau
khi bố trí cơng trình tại MC CD02.

b) Độ cao sóng trước khi bố trí cơng trình và sau
khi bố trí cơng trình tại MC CD04.

Hình 4. 9 Độ cao sóng trước khi bố trí cơng trình và sau khi bố trí cơng trình.
4.5.3. Biến động bãi biển theo các phương án bố trí cơng trình
4.5.3.1. Kết quả tính tốn bồi, xói trên mặt bằng
Kết quả trích xuất hình ảnh bồi, xói khu vực nghiên cứu theo 4 phương án cho thấy rõ sự khác
biệt giữa phương án 4 và các phương án cịn lại, phương án này tình trạng xói lở sâu vùng bờ
là nhỏ nhất.

Các khối bồi tụ dạng tombolo theo PA3

Các khối bồi tụ dạng tombolo theo PA4

Hình 4.11 Các khối bồi tụ dạng tombolo ở gần bờ được hình thành sau khi bố trí cơng trình.

4.5.3.2. So sánh kết quả bồi, xói theo các mặt cắt ngang các phương án
Kết quả phân tích cho thấy bố trí cơng trình theo phương án 3 và phương án 4 là hiệu quả
hơn, hiện tượng xói sâu tại chân và phía trước của chân cơng trình được khắc phục.

Hình 4. 13 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt
CD02 các phương án.

Hình 4.15 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt
CD04 các phương án.
22


4.6. Lựa chọn phương án cơng trình
Với mục tiêu giảm thiểu tác động sóng cũng như nước dâng do sóng tác động đến vùng ven
bờ nhằm ổn định vùng bờ, ổn định cuộc sống của người dân, luận án kiến nghị lựa chọn bố
trí hệ thống cơng trình bảo vệ bờ biển khu vực nghiên cứu theo phương án 3.
4.7. Kết luận Chương 4
Chương 4 đã đề xuất được các giải pháp cơng trình cho mục tiêu giảm thiểu tác động của
sóng đến vùng ven bờ nhằm ổn định vùng bờ khu vực nghiên cứu; Thực hiện đánh giá tính
hiệu quả của các phương án đề xuất và đã xác định được phương án hiệu quả nhất trong các
phương án đề xuất; Giải pháp đề xuất lựa chọn là tổ hợp của các cơng trình ngăn cát, giảm
sóng ở dạng ngầm nên sẽ không ảnh hưởng nhiều đến cảnh quan của bãi biển.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Những kết quả đạt được cửa luận án
1. Tổng quan nghiên cứu về nước dâng do sóng và cơng trình bảo vệ bờ
Luận án đã khái quát được những thành tựu đạt được và tồn tại của các nghiên cứu đi trước,
nhận dạng đầy đủ ảnh hưởng của nước dâng do sóng đến vùng ven bờ. Từ những tồn tại trong
các nghiên cứu, hiện trạng bãi biển, điều kiện thủy, hải văn khu vực nghiên cứu, tác giả đã
đưa ra định hướng nghiên cứu của luận án.
2. Đã làm rõ cơ sở khoa học nghiên cứu phân tích nước dâng do sóng từ số liệu đo đạc tại
hiện trường và sử dụng mô hình tốn:
Luận án đã xây dựng bộ cơ sở dữ liệu đầy đủ, đồng bộ và chi tiết phục vụ nghiên cứu; Thiết

lập thành công kỹ thuật quan trắc dao động mực nước bằng công nghệ camera kết hợp cọc
tiêu và phương pháp phân tích nước dâng do sóng từ số liệu quan trắc dao động mực nước.
Số liệu quan trắc này đã được dùng để kiểm định mơ hình tốn; Luận án đã lựa chọn và sử
dụng thành cơng mơ hình mã nguồn mở thủy lực 2 chiều XBEACH có tích hợp kết quả của
mơ hình tính lan truyền sóng SWAN cho khu vực biển Cửa Đại, Hội An.
3. Đã làm rõ được một số quy luật, phân bố độ lớn nước dâng do sóng và ảnh hưởng của
nước dâng do sóng đến biến động bãi biển Cửa Đại, Hội An
Từ bộ số liệu thu thập, đo đạc tại hiện trường và bằng các phương pháp được sử dụng trong
luận án, đã nghiên cứu làm rõ được các vấn đề: Làm sáng tỏ được một số quy luật về biến
động bãi biển của khu vực nghiên cứu; Đã mô phỏng được độ lớn nước dâng do sóng và phân
23