Luận án Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang

Tên luận án:

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

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình thủy

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang, một khu vực có vị thế quan trọng nhưng đang đối mặt với áp lực xói lở do phát triển đô thị, khai thác trầm tích và các tác động tự nhiên. Mục tiêu chính là xác định các tham số ảnh hưởng đến diễn biến đường bờ, dự báo đường bờ theo không gian và thời gian, từ đó đề xuất sơ đồ bố trí hệ thống công trình hợp lý nhằm ổn định hình thái bãi tắm.

Nghiên cứu sử dụng kết hợp nhiều phương pháp hiện đại, bao gồm thu thập và phân tích số liệu thực đo, công nghệ phân tích ảnh từ video-camera, phương pháp phân tích EOF (Empirical Orthogonal Function), mô hình toán mô phỏng diễn biến đường bờ (lý thuyết One-line), và Hệ thống thông tin địa lý (GIS). Tác giả đã tiến hành đo đạc bổ sung số liệu địa hình và sóng trong nhiều đợt từ năm 2013 đến 2016, đồng thời ứng dụng thành công công nghệ video-camera để phân tích diễn biến đường bờ dài hạn và xác định chiều cao sóng vỡ với độ chính xác cao.

Kết quả phân tích EOF cho thấy dòng vận chuyển bùn cát dọc bờ chiếm tới 94% nguyên nhân chính gây xói và bồi theo mùa của đường bờ. Luận án đã thiết lập được phương trình dự báo diễn biến đường bờ theo không gian và thời gian, xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát (Dc = 9,82m) và xây dựng công thức thực nghiệm (3-7) để tính toán Dc cho bãi biển Nha Trang. Từ đó, mô hình GENCADE được lựa chọn để mô phỏng diễn biến đường bờ, cho thấy sự phù hợp cao với số liệu thực đo.

Trên cơ sở các phân tích, luận án đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển, bao gồm sự kết hợp giữa đập mỏ hàn và đê ngầm phá sóng. Phương án tối ưu được đề xuất là đập mỏ hàn KS 378 vuông góc (dài 150m, cao trình đỉnh +1m) kết hợp với 27 đập phá sóng ngầm (dài 100m, cao trình đỉnh -2,0m, cách nhau 40m, cách bờ kè Trần Phú 200m), nhằm khôi phục bãi biển trước UBND tỉnh và ngăn chặn xói lở vào mùa gió Đông Bắc. Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc phát triển công nghệ phân tích ảnh video-camera, ứng dụng thành công phương pháp EOF và thiết lập công thức xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát cho khu vực nghiên cứu.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • 3.1 Đối tượng nghiên cứu
    • 3.2 Phạm vi nghiên cứu
  • 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
    • 4.1 Cách tiếp cận
    • 4.2 Phương pháp nghiên cứu
  • 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 5.1 Ý nghĩa khoa học
    • 5.2 Ý nghĩa thực tiễn
  • 6. Cấu trúc của luận án
• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DIỄN BIẾN BÃI BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN
  • 1.1 Khái niệm chung
    • 1.1.1 Khái niệm bãi biển
    • 1.1.2 Khái niệm công trình bảo vệ bãi biển
  • 1.2 Tổng quan nghiên cứu diễn biến bờ biển trên thế giới
  • 1.3 Tổng quan các nghiên cứu của Việt Nam về các vấn đề liên quan đến diễn biến bờ biển và công trình ven biển
    • 1.3.1 Hiện trạng diễn biến bờ biển Việt Nam
    • 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
      • 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
    • 1.3.3 Các công trình bảo vệ bờ, tôn tạo 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
    • 1.4.2 Những nghiên cứu liên quan đến bờ biển Nha Trang
  • 1.5 Các vấn đề tồn tại và định hướng nội dung nghiên cứu của luận án
    • 1.5.1 Các vấn đề tồn tại
    • 1.5.2 Định hướng nội dung nghiên cứu của luận án
  • 1.6 Kết luận chương 1
• CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
  • 2.1 Phương pháp khảo sát thực địa
    • 2.1.1 Điều tra thu thập tài liệu
    • 2.1.2 Tiến hành đo đạc bổ sung
  • 2.2 Phương pháp sử dụng công nghệ phân tích ảnh từ video - camera để phân tích diễn biến đường bờ và chiều cao sóng vỡ
    • 2.2.1 Cơ sở khoa học của công nghệ phân tích đường bờ, trắc ngang bãi
      • 2.2.1.1 Thiết lập hệ thống video-camera
      • 2.2.1.2 Hiệu chỉnh hệ thống video-camera
    • 2.2.2 Cơ sở khoa học của công nghệ xác định các đặc trưng sóng bằng hệ thống video-camera
  • 2.3 Phương pháp phân tích EOF
  • 2.4 Phương pháp mô hình toán mô phỏng diễn biến đường bờ
    • 2.4.1 Phương trình cơ bản của mô hình
    • 2.4.2 Lưu lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ
    • 2.4.3 Độ sâu vận chuyển bùn cát dọc bờ
    • 2.4.4 Độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc
      • 2.4.4.1 Công thức Hallermeier (1978)
      • 2.4.4.2 Công thức Birkemeier (1985)
    • 2.4.5 Mô hình truyền sóng nước nông
    • 2.4.6 Tính sóng vỡ khi có công trình
  • 2.5 Kết luận chương 2
• 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
  • 3.2 Đánh giá diễn biến đường bờ bằng công nghệ phân tích ảnh video-camera
  • 3.3 Phân tích diễn biến đường bờ bằng phương pháp EOF.
  • 3.4 Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bãi biển Nha Trang
    • 3.4.1 Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bằng công thức kinh nghiệm
    • 3.4.2 Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bằng số liệu đo địa hình
    • 3.4.3 Thiết lập công thức tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát cho bãi biển trung tâm TP Nha Trang
  • 3.5 Ứng dụng mô hình để mô phỏng diễn biến đường bờ
    • 3.5.1 Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình
    • 3.5.2 Phân tích diễn biến đường bờ tại bãi biển trung tâm TP Nha Trang
  • 3.6 Kết luận chương 3
• CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN TRUNG TÂM THÀNH PHỐ NHA TRANG
  • 4.1 Mục tiêu giải pháp công trình bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang
  • 4.2 Quy hoạch mặt bằng không gian bố trí công trình
    • 4.2.1 Tác dụng của đê ngầm phá sóng ở 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
      • 4.2.2.2 Lựa chọn sơ bộ kích thước chiều dài và cao độ đỉnh của công trình
    • 4.2.3 Các phương án quy hoạch mặt bằng không gian
    • 4.2.4 Nhận xét kết quả
      • 4.2.4.1 Nhóm PA1
      • 4.2.4.2 Nhóm PA2
      • 4.2.4.3 Nhóm PA3
  • 4.3 Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
  • I. Những kết quả đạt được của luận án
    • 1. Tổng quan nghiên cứu diễn biến bờ biển
    • 2. Nghiên cứu cơ sở diễn biến đường bờ biển thành phố Nha Trang
    • 3. Đề xuất giải pháp công trình khôi phục bãi biển thành phố Nha Trang
  • II. Những đóng góp mới của luận án
  • III. Tồn tại và định hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ