Tiểu luận Xây dựng mô hình phòng chống sạc lở bờ biển

MỤC LỤC

 

 

Lời nói đầu 4

Nội dung 4

A. Tổng quan về sạt lở bờ biển nước ta 4

B. Xây dựng mô hình chống sạt lở 7

1.Giới thiệu 7

2. Các mô hình kết hợp 8

3. Áp dụng tính toán 10

4. Kết luận 16

C. Ứng dụng mô hình để đưa ra những giải pháp cụ thể cho từng vùng 17

1. Công nghệ cứng 17

2. Công nghệ mềm 17

3. Biện pháp phổ biến 20

Tài liệu tham khảo 21

 

doc21 trang | Chia sẻ: netpro | Ngày: 18/04/2013 | Lượt xem: 1694 | Lượt tải: 13download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tiểu luận Xây dựng mô hình phòng chống sạc lở bờ biển, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ề sạt lở bờ biển nước ta 4 B. Xây dựng mô hình chống sạt lở 7 1.Giới thiệu 7 2. Các mô hình kết hợp 8 3. Áp dụng tính toán 10 4. Kết luận 16 C. Ứng dụng mô hình để đưa ra những giải pháp cụ thể cho từng vùng 17 1. Công nghệ cứng 17 2. Công nghệ mềm 17 3. Biện pháp phổ biến 20 Tài liệu tham khảo 21 NỘI DUNG A.TỔNG QUAN VỀ SẠT LỞ BỜ BIỂN Ở NƯỚC TA: Nước ta có bờ biển dài trên 3.260 km, với 144 cửa sông lớn nhỏ. Dân số các huyện ven biển chiếm 24% dân số cả nước và có nhiều cơ sở kinh tế quan trọng. Tuy nhiên, các vùng ven biển lại luôn phải hứng chịu nhiều thiên tai như bão, lũ, triều cường... gây xói lở bờ biển, bồi lấp cửa sông, phá huỷ nhiều công trình dân sinh kinh tế ven bờ, gây khó khăn cho các hoạt động sản xuất, an ninh quốc phòng, phát triển kinh tế của đất nước và đời sống của những người dân ven biển. Hàng năm xói lở ở vùng ven biển đã làm mất hàng trăm ha đất; chỉ tính riêng vùng ven biển Trung Bộ mỗi năm mất gần 390ha đất.  Hiện nay, chúng ta đang sử dụng công nghệ mô hình toán, giám sát, thống kê trong việc dự báo xói lở bờ biển. Bên cạnh đó, còn rất nhiều các công trình nghiên cứu đề tài cấp Nhà nước ở nhiều góc độ khác nhau, từ tìm hiểu hiện trạng, nguyên nhân, hậu quả xem nó như là một loại tai biến thiên nhiên, từ đó đưa ra các giải pháp giảm thiểu.       Có 3 yếu tố chính ảnh hưởng đến việc xói, lở bờ biển: thứ nhất là yếu tố nội sinh, thứ hai là ngoại sinh và thứ ba là yếu tố con người. Tuy nhiên, để đầu tư cho việc này phải xem xét cụ thể bởi chi phí rất lớn. Cụ thể, để chống xói lở bờ biển tại cảng Dung Quất phải dùng đến 8 viên đá Terpot (đá phá sóng), 1 viên đá có giá thànhlà120triệu.       - Trước hết chúng ta hiểu nguồn nhân lực nghiên cứu biển là mảng rất rộng, trong đó nguồn nhân lực cho công tác chống xói lở là một trong những việc làm cần thiết. Có thể nói, trước đây chúng ta chỉ tập trung vào việc thuỷ lợi trong nội địa là chính. Về hải dương học, về biển và bờ biển còn hạn chế, chưa mang tính cấp thiết. Bên cạnh đó, hầu hết những người làm công việc chống sạt lở vùng ven biển hiện nay đều xuất phát từ những ngành khác, thường làm theo kinh nghiệm là chính, chưa có hệ thống đào tạo chính quy dẫn đến nguồn nhân lực thiếu trầm trọng.        Trước những thách thức và khó khăn như vậy, vào năm 2000 Chính phủ đã hợp tác với Hà Lan thực hiện dự án đào tạo ngành kỹ thuật bờ biển. Hiện trường ĐH Thuỷ lợi là cơ sở đầu tiên đào tạo chính quy ngành kỹ thuật bờ biển. Năm 2008, 50 kỹ sư ngành kỹ thuật bờ biển khoá đầu tiên được ra trường. Dự kiến năm 2009 sẽ mở rộng để đào tạo một số chuyên ngành liên quan biển, khắc phục tình trạng thiếu nguồn lực như hiện nay.        -Phòng chống xói lở bờ biển cần được tiến hành đồng bộ và toàn diện các giải pháp. Cần ưu tiên các giải pháp công trình kết hợp nhiều lợi ích, chú trọng kết hợp phòng chống xói lở với chỉnh trị xa bờ. Áp dụng các giải pháp hiện đại của thế giới, đồng thời xây dựng các giải pháp phù hợp với điều kiện nước ta. Xây dựng các giải pháp công trình cho từng của sông, tuyến luồng và từng đoạn bờ cụ thể, kè lát mái bê tông, kè phá sóng...sau đó tổng kết thành mô hình. Thành lập mạng lưới quan trắc, giám sát tai biến bồi, xói lở định kỳ trên cơ sở phối hợp giữa các cơ quan khoa học Trung ương và các đơn vị kỹ thuật địa phương. Bên cạnh đó, cần có một chương trình đào tạo ngắn, bổ sung kiến thức cho những người làm công tác phòng, chống thiên tai, chống xói lở các tỉnh ven biển. Đây là việc làm cần thiết, chúng ta có thể thực hiện ngay được.        Việc khắc phục bồi lấp ở cửa sông hiện nay đang là việc cực kỳ khó khăn và tốn kém, đặc biệt là các cửa sông miền Trung. Nguyên nhân chính của việc này là do chúng ta khai thác trên lưu vực như xây dựng các hồ chứa, chặt phá rừng trên thượng nguồn dẫn tới không có dòng chảy, không có bùn cát về các cửa sông, biến đổi theo mùa, mùa kiệt thì gây bồi, mùa lũ thì xói tại các cửa sông. Bộ NN và PTNT đang phối hợp với một số chuyên gia nước ngoài nghiên cứu tìm giải pháp khắc phục. Tuy nhiên, kinh phí để thực hiện việc này cũng rất tốn kém, để điều chỉnh cho một cửa sông phải mất đến hàng nghìn tỷ (120 tỷ đồng/1km cho việc làm đê kè). Do vậy, phải xem xét sao cho phù hợp về mặt kinh tế, xã hội chứ không phải thấy bồi, lở là chúng ta bỏ tiền vào đầu tư.  Cụ thể là ở huyện Lộc Hà: Biển "ngoạm" đất liền Tại vùng ven biển huyện Lộc Hà (Hà Tĩnh) đang xảy ra hiện tượng biển xâm thực bất thường, cuốn trôi nhiều tài sản của nhân dân ven biển. Tình trạng này kéo dài từ tháng 5 tới nay. Bình thường tại đây triều cường chỉ xảy ra vào tháng 10 âm lịch hàng năm, nhưng trong tháng 5 và những ngày đầu tháng 6 nước biển lấn sâu vào đất liền khoảng 20m. Hai năm nay biển xâm thực mạnh, mỗi năm từ 20 đến 30m, cuốn trôi hàng ha rừng phi lao phòng hộ. Tại xã Thạch Bằng biển cũng xâm thực mạnh, cuốn trôi nhiều hàng quán, tường bao của các hộ kinh doanh phục vụ ăn uống xây dựng ven biển. Đầu năm nay, một đoạn đất liền dài gần 1km dọc bờ biển Nam Ô thuộc phường Hòa Hiệp Nam, quận Liên Chiểu (Đà Nẵng) bị biển xâm thực gần 200m. Một số ngôi nhà bị xói lở đánh bật cả móng và đổ tường nhà xuống biển. Nhiều gia đình đã phải đi nơi khác trước sự tàn phá của sóng biển. Nhưng vẫn còn nhiều gia đình liều bám trụ lại đây. Gần 300m đất liền dọc đường Sơn Trà - Điện Ngọc (phường Phước Mỹ, quận Sơn Trà) cũng bị biển xâm thực đánh bật gốc những trụ điện... Thời gian gần đây, bờ biển Bình Thuận với tổng chiều dài khoảng 190 ki lô mét, nhiều nơi đang phải đối mặt với nạn triều cường xâm thực. Nhiều bãi biển đẹp như Phan Rí Cửa, Mũi Né, La Gi... đã bị nước biển xâm lấn sâu vào trong đất liền hàng chục mét, gây cản trở lớn đến đời sống ngư dân và hoạt động của các doanh nghiệp du lịch trên địa bàn tỉnh. Năm trước, cũng khoảng thời gian này, bãi cát trải dài và rừng dừa ven biển thành phố biển Phan Thiết (Bình Thuận) đứng trước nguy cơ bị phá vỡ cảnh quan khi phải chịu liên tiếp những đợt triều cường xâm thực. Một số nhà dân ven biển đứng trước nguy cơ bị sạt lở, vùng dừa lớn nhất của phường Hàm Tiến cũng phập phồng sợ sóng cuốn trôi. Do bờ biển Hàm Tiến có kết cấu địa chất là cát, không có đá ngầm nên giải pháp kè mềm bằng vật liệu địa kỹ thuật đã được chọn để bảo vệ bờ biển du lịch. Theo Sở TN&MT tỉnh Bình Thuận, hiện tượng xâm thực ngày một ảnh hưởng nghiêm trọng đến tình hình kinh doanh ngành du lịch và môi trường biển của địa phương. Trước đó, tỉnh đã quyết định lắp đặt hệ thống kè mềm chắn sóng tại bãi biển Đồi Dương (Phan Thiết) để chống hiện tượng xâm thực. Hệ thống kè mềm có tổng vốn đầu tư khoảng 26 tỉ đồng do Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn làm chủ đầu tư, được triển khai thí điểm tại khu vực biển Phan Thiết theo chiều dài khoảng 1,6 km chạy dọc bờ biển từ Khách sạn Novotel đến Kè C1, cảng cá Phan Thiết. Nguyên liệu ở đây là những chiếc túi vải được sản xuất tại Hà Lan và Thụy Điển, tuổi thọ khoảng 40 năm, chịu được mưa nắng và nước biển. Những chiếc túi này được xếp dọc nối tiếp nhau theo mép biển, cách bờ sạt lở chừng 20 mét. Trong túi là cát bị lèn chặt. Túi cát này có khả năng ngăn không cho sóng biển đánh mạnh vào bờ cát ven biển để hạn chế xói mòn. Theo đánh giá của một cán bộ Sở TN&MT tỉnh Bình Thuận, trước đây, nhiều kè cứng đã được đầu tư chắn sóng nhưng vẫn bị đánh trôi và phương án kè mềm thí điểm này bước đầu đã phát huy được hiệu quả ngăn chặn tình trạng biển xâm thực. Tuy nhiên, không phải ở bờ biển nào, phương án kè mềm cũng khả thi. Ở khu vực bờ biển Hòa Duân (Phú Thuận, Phú Vang, Thừa Thiên - Huế), cuối năm ngoái, hệ thống mỏ hàn mềm Stabiplage (công nghệ chống xói lở và xâm thực bờ biển) chỉ sau một năm sử dụng đã bị sóng biển đập nát. Công ty Espace Pur (Pháp), đơn vị thi công công trình xử lý khẩn cấp chống sạt lở bờ biển khu vực xã Phú Thuận, cam kết bảo hành công trình hai năm, bảo vệ bờ biển an toàn trong 40 năm. Thế nhưng, chỉ sau một năm "đối diện" với sóng biển, "thành trì" này đã bị dập tan tành. ... Trở lại tình trạng nước biển xâm thực bất thường ở Hà Tĩnh, hiện tượng biển xâm thực này xảy ra đã vài năm nay và năm nay xảy ra mạnh nhất. Các cơ quan như khí tượng thủy văn, TN&MT, khoa học công nghệ hiện chưa xác định được nguyên nhân biển xâm thực bất thường. Người dân sống ven biển Lộc Hà hiện đang lo lắng và mong chờ các cơ quan chức năng có biện pháp ngăn chặn, nhất là khi mùa mưa bão đang đến. Đây cũng là mối lo chung của những người dân ven biển khi mỗi năm lại có hàng nghìn mét đất nằm sát bờ biển bị "hà bá" cướp đi. B.XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHỐNG SẠT LỞ BỜ BIỂN: 1.GIỚI THIỆU Một trong những nguyên nhân gây sạt lở bờ biển là do tác động của sóng .Sóng truyền từ miền nước sâu vào bờ .Khi tiến gần bờ độ sâu của nước sẽ giảm làm cho chiều cao sóng tăng.Khi tăng đến một lúc nào đó song sẽ mất ổn định và sẽ vỡ ra. Tại khu vực sóng vỡ, nước dao động mạnh tác động trực tiếp lên mái dốc bờ biển gây sạt lở. Để mô phỏng hiện tượng xói lở trong khuvực trong và ngoài sóng vỡ đòi hỏi cần phảixác định các yếu tố sóng như chiều cao sóng,vị trí sóng vỡ, dòng chảy do sóng vỡ, ứng suấtdo sóng tác dụng trên đáy và từ đó xác định sựchuyển dịch bùn cát.Quá trình diễn biến xói lở bờ biển là mộtqúa trình khá phức tạp nên đã cónhiều cáchtiếp cận khác nhau. Trong nghiên cứu nầy, môhình hoá qúa trình xói lở chỉxem xét trườnghợp sóng tác động thẳng góc với bờ là chính yếu. Mô hình hóa qúa trình thay đổi mái dốcbờ biển được kết hợp trên 3 mô hình cơ bảnnhư sau : + Mô hình sóng khu vực nước nông cóxét đến sự phi tuyến của hằng số sóng do ảnhhưởng độ sâu nước nông + Mô hình chuyển tải bùn cát khi sóngvỡ và lúc chưa vỡ + Mô hình mô phỏng sự diễn biến đáy Ba mô hình trên được áp dụng luân phiênđể mô phỏng sự tương tác giữa các yếu tố vớinhau. Mô hình được đánh giá bằng việc tínhtoán diễn biến của một mô cát dưới tác độngcủa sóng và mô phỏng sự sạt lở của một máidốc bờ biển dưới tác động của sóng trong phòng thí nghiệm. 2.CÁC MÔ HÌNH KẾT HỢP : 2.1 Mô hình sóng : Mô hình RefDif được phát triển bởi Kirbyvà Dalrymble (1994) được sử dụng để môphỏng sự thay đổi chiều cao sóng và vị trí sóngvỡ trong khu nước nông. Mô hình RefDif sửdụng phương trình truyền sóng trên mái dốc lài380(mild slope equation) của Berkhoff (1972) đãđược chuyển đổi dưới dạng parabol bởiKirby(1986) và số tán xạ sóng (disperson relation)phi tuyến theoHudges(1976).Với sự cải tiếnnầy mô hình cho phép xác định dược chiều caosóng khá chính xác trong vùng nước nông khichiều sâu nước khá nhỏ làm cho sóng khôngcòn là sóng tuyến tính nữa. Các chi tiết về môhình RefDif cũng như các kiểm chứng mô hìnhcó thể xem trong [2], [4], [6], [7]. 2.2 Mô hình chuyển tải bùn cát: Sự vận chuyển bùn cát là yếu tố quantrọng cho sự thay đổi mái dốc bờ biển. Do cấutrúc dòng chảy trong khu vực sóng vỡ kháphức tạp, nên để xác định sự chuyển tải bùncát trong khu vực nầy nhiều mô hình vi mô đãđược nghiên cứu để xác định sức tải cát. Cácmô hình tính tóan sức tải cát đã đượcMaruyama thống kê khá đầy đủ trong [5].Trong bài báo nầy sử dụng mô hình củaWatanabe (1986) để xác định sức tải cát trongvà ngòai vùng sóng vỡ. Mô hình của Watanabedựa khái niệm năng lượng (energetic concept)và chấp nhận rằng sức tải cát có thể được xácđịnh theo ứng suất đáy của sóng khi giá trị củanó vượt qua một giá trị phân giới nào đó. Sức tải cát tòan phần dưới tác dụng củasóng theo Watanabe và cải tiến bởi Horikawa(1988) có thể được mô tả như sau: Trong đó qw : sức tải cát do sóng ρ : Khối lượng riêng của nước biển g : gia tốc trọng trường δ uˆ : Vận tốc tại lớp biên sóng Các thông số khác được xác định như sau: - Thông số Aw : với: Bw : hệ số vô thứ nguyên λ : độ rỗng ws : vận tốc lắng hạt bùn cát d : đường kính hạt bùn cát s : tỉ trọng hạt bùn cát s = ρs /ρ ρs : khối lượng riêng bùn cát • Hệ số ma sát (fw) ( Nielson, 1994) với: ks,w : Hệ số ma sát biểu kiến do sóng δ Aˆ :Độ lệch của quỹ đạo sóng (bottom peak orbital excursion), H : chiều cao sóng k : số sóng h : chiều sâu nước - Ứng suất đáy do sóng (τb,w) Ứng suất đáy do sóng trung bình theo thời gian được xác định theo Van Rijn (1989) Trong đó: δ uˆ : Vận tốc tại lớp biên sóng (pick orbital velocity) T : Chu kỳ sóng - Ứng suất đáy phân giới do sóng (τcr) Trong nghiên cứu của Van Rijn (1993), cáckết qủa thí nghiệm ứng suất phân giới củachuyển động sóng được so sánh với giá trị củađường cong Shields cho thấy đường congShields cũng khá thích hợp với chuyển độngsóng. Do đó trong mô hình nầy sử dụng chỉtiêu phân giới của Shields để xác định ứng suấtđáy phân giới - Hàm chỉ hướng (Fd): Hàm chỉ hướng dựa trên thông sốUrsell chỉ mức độ phi tuyến của chuyển động, phụ thuộc vào vận tốc dao tuần hoàn của cácphần tử chất lỏng do sóng và dòng chảy dosóng. Hàm Fđ được dùng để xác định chiềuchuyển động và mức độ tậtrung của dòngbùn cát. Với: Fd : Hàm chỉ hướng L0 : Chiều dài sóng nước sâu Kd : Hệ số kiểm sóat mức đệ thay đổi sức tải cát quanh điểm không ( null point) Πc :giá trị phân giới của Π tại điểm nơi sức tải cát bằng không. Giá trị của Πo cóthể lấy bằng 1 hoặc có thể xác định qua thửnghiệm của mô hình. Khi Π nhỏ hơn Πo ( Fd >0) dòng bùn cát di chuyển theo phương truyềnsóng và khi Π lớn hơn Πo thì dòng bùn cáttheo chiều nghịch lại. 2.3 Mô hình diễn biến đáy: Phương pháp sai phân hữu hạn được dùng đểgiải (8). Sơ đồ sai phân tiến (upwind) hay saiphân lùi (backwind) được áp dụng tùy theochiều chuyển tải bùn cát, do đó trong mô hìnhcó thể cần hoặc không cần điều kiện biên [4]. 3. ÁP DỤNG TÍNH TÓAN: Hai trường hợp tính tóan được áp dụng là(i) mô phỏng sự chyển dịch của một mô cátdưới ảnh hưởng của sóng và (ii) mô phỏng sựdiễn biến của một mái dốc bờ biển do tác độngcủa sóng thẳng góc. Trường hợp tính tóan (i)dùng để kiểm tra sự tương tác hợp lý giữa cácmô hình và trường hợp tình tóan (ii) dùng đểđánh giá mức độ chính xác của mô hình. 3.1 Sự chuyển dịch của mô cát dứơi tác dụng của sóng: 3.1.1 Mô tả miền tính toán: Một mô cát có đường kính hạt d = 0,27mm có dạng là một phần của cung tròn cao 1m(hình 1). Mô cát đặt trong kênh chữ nhật cókích thước 100m dài và rộng 9m (hình 2).Phương trình dạng mặt cong của mô cát theo biểu thức: Dưới sự tác động ứng suất sóng, bùn cát sẽbị chuyển dịch. Phương trình bảo toàn khốilượng cho : Với : zb : cao trình đáy qx , qy : sức tải cát theo phương x, y εs: hệ số ổn định mái dốc được xác h0 : chiều cao mô cát , h0 = 1 m a0 : khoảng cách từ tâm đến mép mô cát a0 = 10 m 3.1.2 Các thông số tính toán: -Thông số sóng: Sóng truyền từ thượng lưu về hạ lưu với chiều cao sóng đến Ho = 0,4 m với chu kỳ T = 9s. - Lưới tính toán Δx = Δy = 1m và bước thời gian Δt = 1 giờ - Điều kiện biên cho mô hình diễn biến đáy là xem đáy thượng và hạ lưu không đổi . - Các thông số cho mô hình sức tải cát: • Hệ số không thứ nguyên Bw = 7 • Độ rỗng: λ = 0,4 • Hệ số ma sát biểu kiến do sóng Ks,w = 0,1 m • T ỷ trọng bùn cát: s = 2,65 • Hệ số kiểm soát m ức độ thay đổi sức tải cát quanh điểm không (null point) Kd = 1 • Giá trị phân giới Πc = 1 • Hệ số ảnh hưởng độ dốc ε s = 0 3.1.3 Kết qủa tính toán: Mô hình được áp dụng mô phỏng sựchuyển dịch của mố cát trong thời gian 400 giờ. Hình 3 mô tả hình dạng, vị trí mô cát vàkết qủa tính tóan chiều cao sóng ở thời điểmban đầu (t = 0 giờ). Sóng trong khu vực trướcmô cát có chiều cao là 0,4 m, khi sóng dichuyển đến gần đỉnh mô cát do độ sâu nước bịgiảm làm tăng chiều cao sóng. Sau khi sóng dichuyển qua khỏi mô cát chiều cao sóng trở lại bình thường. Kết qủa tính tóan cho thấy môhình sóng mô phỏng diễn biến sóng khá tốt.Hình 4 trình bày diễn biến của sức tải cát khisóng truyền qua mô cát. Ta thấy sức tải cáttrước , trên và sau mô cát đều có giá âm, đềunầy cho thấy phương chuyển động của dòngbùn cát ngược chiều với chiều truyền sóng. Trong khu vực trước và sau mô cát sức tải cátcó gía trị không đổi. Nhưng trong khu vực môcát, từ chân đến đỉnh mô cát phía thượng lưu,giá trị sức tải cát tăng dần theo phương truyềnsóng hay nói cách khác là giảm dần theophương chuyển động dòng bùn cát, do đótrong khu vực nầy sẽ sinh ra bồi lắng. Ngượclại trong khu vực từ đỉnh mô cát đến chân phíahạ lưu, gía trị sức tải cát giảm dần theo phương truyền sóng hay theo phương dòngbùn cát thì gía trị sức tải cát tăng dần. Điều nầycho thấy khu vực nầy sẽ sinh ra xói lở. Hình 5 mô tả sự biến dạng và vị trí môcát tại các thời điểm t = 0 g, 100g , 200g, 300gvà 400g. Kết qủa tính tóan cho thấy mô cátdịch chuyển dần về hướng ngược chiều vớiphương truyền sóng. Hình dạng mô cát khôngcòn đối xứng, mặt phía thượng lưu khá dốc vàmặt phía hạ lưu thoải dần. Chiều cao mô cátgiảm dần theo chiều chuyển động.Qúa trình diễn biến của mô cát chothấy việc kết hợp các mô hình sóng, mô hìnhchuyển tải bùn cát, mô hình diễn biến đáy đãcó sự tương tác khá tốt. Kết mô phỏng khá phùhợp với bản chất vật lý hiện tượng chuyển dịch của các mô cát dưới ảnh hưởng của sóng. 3.2. Sự thay đổi mái dốc bờ do tác động của 3.2.1 Mô tả miền tính toán: Mô hình được áp dụng để mô phỏng sự sạtlở một mái dốc bờ biển nhân tạo có kích thướcbằng kích thước thực tế được xây dựng tạiphòng thí nghiệm CRIEP (Center ResearchInstitute of Electric Power Industry in Japan). Mô hình được đặt trong một máng dài 205 m,rộng 3,4 m. Mái dốc bờ biển có độ dốc 3/10(hình 6) và cát có đường kính 0,27 m(Horikawa,1988). 3.2.2 Thông số tính toán: - Thông số sóng : • Sóng đến ở độ sâu 4 m với chiều cao sóng Ho = 1,06m • Chu kỳ sóng T = 4,5 s • Chiều dài sóng (nước sâu): L = 25,48 m - Lưới tính toán : Δx = 1,5 m và Δy = 1 m (100 x10 nút) - Điều kiện biên xem đáy ở biên đầu và cuối cố định - Thông số mô hình sức tải cát: • Hệ số ma sát biểu kiến do sóng ks,w =0.02 • Hệ̣ số ảnh hưởng mái dốc: ε s = 1 • Độ rỗng : λ = 0.4. • Tỉ trọng cát: s = 2.65. • Hệ số vô thứ nguyên : Bw = 3. • Giá trị phân giới Πc = 1 • Hệ số kiểm soát sự thay đổi sức tải cát quanh điểm không: Kd = 1 Xét về bản chất vật lý, hiện tượng di chuyểnbùn cát từ khu vực sóng vỡ ra bồi đắp khu vựctrước sóng vỡ là điều hợp lý. 3.2.3 Kết qủa tính toán: Mô hình được áp dụng mô phỏng sự thayđổi mái dốc trong thời gian 78 giờ với bướcthời gian Δt = 1800s. Để khảo sát các yếu tố tác động đến diễnbiến mái dốc, hình 7 trình bày chiều cao sóng,gía trị sức tải cát và profile mái dốc tại các thờiđiểm t = 0 g (- - - ), t = 40g (xx x )và t = 78 g(⎯ ).Đường biểu diễn trên cùng (hình 7) chỉ chiều cao sóng, ta nhận thấy chiều cao sóngđến H0 = 1,06 m tăng dần khi sóng đi vào bờ,đến một độ cao cực đại và rồi nhanh chónggiảm dần đến không. Vị trí có chiều cao sóngcực đại đó là vị trí sóng vỡ.Đường biểu diễn ở giữa chỉ gía trị của sứctải cát. Ta thấy hầu hết trên toàn bộ mái dốc bờbiển sức tải cát mang gía trị âm, cho thấyhướng di chuyển dòng bùn cát ngược chiềusóng đến. Như vậy hầuhếtdưới tác động củasóng thẳng góc với bờ, bùn cát bị di chuyển rahướng biển. Trên mái dốc bờ biển, từ vị trísóng vỡ đi ra hướng biển, giá trị sức tải cát cókhuynh hướng giảm dần, điều nầy cho thấykhu vực nầy sẽ có khuynh hương bị bồi. Trongkhi đó từ đường bờ (vị trí cao nhất của máidốc) đến vị trí sóng vỡ, gía trị sức tải cát tăng dần cho thấy khu vực nầy (surfzone) có́khuynh hướng bị xói. Trên mặt mái dốc có mộtkhu vực gần giữa mái dốc ( điểm I), gía trị sứctải cát không đổi, đường biểu diễn sức tải cánằm ngang. Đây là khu vực không bị bồi hoặcxói, trong mô hình được gọi là null point. Diễn biến mái dốc bờ biển trong thời gian75 giờ được minh hoạ trong hình 7 cho thấy cóhai khu vực bồi xói rõ rệt, phần từ vị trí sóngvỡ hướng vào đường bờ ( surfzone) bị xói, vàlượng bùn cát nầy được di chuyển ra bồi đắp trong khu vực từ điểm sóng vỡ hướng ra biển.Xét về bản chất vật lý, hiện tượng di chuyểnbùn cát từ khu vực sóng vỡ ra bồi đắp khu vựctrước sóng vỡ là điều hợp lý. Để xem xét mức độ chính xác của môhình, hình dạng của mái dốc do sóng tác độngsau 75 giờ mô phỏng bởi mô hình và kết qủathực đo trong phòng thí nghiệm được trình bàytrên hình 8. Kết qủa cho thấy mô hình môphỏng khá phù hợp các khu vực bồi xói trênmặt mái dốc. Tuy nhiên có một vài điểm khácbiệt là mức độbồi thực tế tập trung ngay vị trítrước sóng vỡ nên tạo ra sự bồi lắng mảnh liệt tại vị trí nầy, trong khi mô hình mô phỏng sựbồi lắng xuất hiện đồng đều hơn trong khu vựctrước sóng vỡ. Trong khu vực sóng vỡ, diễnbiến xói thực tế xãy ra ở phạm vi ngắn hơn sovới mô hình. 4. KẾT LUẬN : Từ các kết qủa trên cho thấy việc kết hợp3 mô hình sóng, chuyển tải bùn cát và diễnbiến đáy cho phép mô phỏng đúng hiện tượngbồi xói dưới tác động của sóng thẳng góc vớibờ. Tuy về kết qủa so sánh với số liệu thínghiệm chưa đạt đến mức độ chính xác hoàntoàn. Lý do là trong khu vực sóng vỡ, hiệntượng dòng chảy khá phức tạp mà trong môhình chỉ có thể mô phỏng sự chuyển dịch bùncát theo mô hình thực nghiệm của Watanabe,dựa trên ứng suất ma sát do sóng được xácđịnh từ yếu tố cơ bản là chiều cao sóng. Tuyvậy với kết qủa tính toán cho phép có thể phát triển mô hình để dự báo khuynh hướng bồi xóikhi mà tác động của sóng thẳng góc với bờ làchủ yếu. Sau k hi xây dựng mô hình về chống sạt lở bờ sông do sóng thi các nhà khoa học đã đưa ra nhưng công nghệ để hạn chế xóa lở bờ biển. C.ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐỂ ĐƯA RA NHỮNG GIẢI PHÁP CỤ THỂ CHO TỪNG VÙNG 1.CÔNG NGHỆ CỨNG Các công nghệ “cứng” có lịch sử phát triển từ lâu và đã góp phần to lớn trong việc hạn chế sạt lở bờ sông, ven biển. Phần lớn các công trình chỉnh trị sông đã được xây dựng cho tới nay thuộc loại gia cố bờ với những vật liệu và kết cấu khác nhau như đá đổ, các khối bê tông chế sẵn tự chèn, cọc thép, các loại vải địa kỹ thuật, các ống và túi cát xếp chồng, bê tông đất hoặc phun vữa xi măng áp lực cao được xây dựng dưới dạng tường, kè, đê, mỏ hàn… Việc lựa chọn một cách thích hợp loại vật liệu, kết cấu, tính mềm dẻo, độ ổn định, biện pháp thi công, cảnh quan môi trường và chỉ tiêu kinh tế luôn là những vấn đề cần được quan tâm. Nhược điểm của các công trình sử dụng công nghệ “cứng” trước hết là tính thẩm mỹ kém, không phù hợp với môi trường, kế đến là việc tạo ra các mặt phẳng và rộng dẫn đến tính phản xạ mạnh sự va đập của các sóng lừng để tạo ra cái mà ta thường gọi là sóng dừng hoặc hiện tượng nhồi lắc cản trở bùn cát bồi lấp làm cho chân công trình bị xói mòn ngày càng nhiều. Tính phản xạ với năng lượng lớn của sóng cùng với sự cộng hưởng sẽ làm cho công trình dễ bị phá hoại. 2.CÔNG NGHỆ MỀM 2.1 TRƯỚC KIA Các công nghệ “mềm” cũng đã xuất hiện từ lâu, trước hết là từ tập quán dân gian như việc gia cố bờ bằng các hàng cây tre, các bãi măng điền trúc, bãi cây bối và gần đây bằng cỏ VERTIVER. Cỏ VERTIVER có thân cây cao 1,5 - 2 m là vành đai che giữ cát. Rễ cỏ có mùi thơm, chiết xuất được 2 -3% tinh dầu quý. Rễ có chiều dài 2-3 m, ăn sâu xuống đất, có chức năng chống xói mòn, sạt lở, lọc nước nhiễm bẩn. Tại Việt Nam, thuộc dòng VERTIVER có loại Vertiveria zizanioides Linn, thường được gọi là cỏ hương lau hoặc cỏ hương bài, mọc hoang. Mười năm nay Viện Nông hoá thổ nhưỡng đã tiến hành thử nghiệm dùng loại cỏ này làm băng cây xanh bảo vệ đất trong canh tác đất dốc ở một số tỉnh trung du phía Bắc. Bộ NN&PTNN đã ký quyết định cho phép áp dụng biện pháp này để bảo vệ vùng đất dốc. 2.2 HIỆN TẠI Nhóm các nhà khoa học do tiến sĩ Trương Thành Công - Giám đốc Sở Khoa học-Công nghệ tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu và ông Jean Cotnic - Giám đốc kỹ thuật Công ty Espace Pur làm Chủ nhiệm, đã ứng dụng công nghệ mềm Stabiplage chống xói lở bờ biển tại Lộc An, huyện Đất Đỏ (Bà Rịa - Vũng Tàu), đạt hiệu quả thiết thực. Trong 13 năm gần đây, hiện tượng xâm thực bờ biển tại Lộc An đã làm biến mất toàn bộ giồng cát có chiều cao trên 10m, rộng trên 50m và phần lớn bãi cát phía nam Lộc An. Nhờ ứng dụng công nghệ mềm Stabiplage, không dùng các kết cấu bê tông cốt thép cứng, mà sử dụng các túi Stabiplage có vỏ bằng vật liệu geo-composite bên trong nhồi đầy cát, tạo hình dạng "con lươn" có chiều dài 50m được đặt vuông góc hoặc song song với vạch bờ tùy theo từng khu vực có thể giải quyết vấn đề xói lở và xâm thực bờ biển, đáp ứng yêu cầu bảo vệ vùng ven bờ của địa phương. Stabiplage thu giữ, tích tụ và duy trì tại chỗ các trầm tích, không chống lại thiên nhiên mà trợ giúp, dựa vào môi trường tự nhiên thông qua hoạt động thủy lực ven biển và dịch chuyển trầm tích ngang và dọc bờ, tạo ra các trao đổi và cho phép ổn định động lực các khu vực cần được xử lý. Quá trình hoạt động của các Stabiplage với kích thước thích hợp cho phép sóng vượt qua, trầm tích, cát vượt qua nhưng giữ lại một lượng cát trong dịch chuyển ven bờ. Lượng cát thu giữ được tích tụ dần dọc theo công trình, sau đó ổn định và nâng dần độ cao bãi biển để bồi đắp, tái tạo lại profil bãi biển, hình thành địa mạo mới. Hoạt động Stabiplage không gây biến động bất thường, không làm xói lở các khu vực khác thuộc hạ lưu và chân công trình. Nhờ có các đụn cát được tái tạo lại, địa phương có thể trồng được cây xanh phía sau công trình. Số cây xanh này đã và đang phát triển tốt, khôi phục lại được thảm thực vật và rặng phi lao đã mất. Có khoảng 3 đến 4ha bãi cát đã được bảo vệ ổn định với lượng cát tích tụ tự nhiên từ 145.000 đến 150.000m3. Với thời gian thi công nhanh, trong khoảng 1 tháng, giá thành công nghệ Stabip

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docXây Dựng Mô Hình Phòng Chống Sạc Lở Bờ Biển.doc
Tài liệu liên quan