Luận án Nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ và giải pháp công trình ổn định bãi biển, áp dụng cho bãi biển Xương Huân, vịnh Nha Trang

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN, ÁP DỤNG CHO BÃI BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG

Ngành:

Kỹ thuật xây dựng công trình thủy

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ và giải pháp công trình ổn định bãi biển, áp dụng cho bãi biển Xương Huân, vịnh Nha Trang. Nghiên cứu này xuất phát từ thực trạng bãi biển tại đây hẹp, dốc, biến đổi theo mùa và chịu tác động thường xuyên của sóng lớn, trong khi thiếu các nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế bồi, xói và vận chuyển bùn cát.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là mô tả và lý giải được cơ chế bồi, xói theo mùa, làm sáng tỏ chế độ thủy động lực học, cơ chế vận chuyển bùn cát cùng các yếu tố tác động chính gây biến đổi địa hình đới bờ biển. Từ đó, luận án đề xuất và lựa chọn giải pháp công trình phù hợp để cải thiện và ổn định bãi tắm Xương Huân.

Nghiên cứu sử dụng phương pháp tiếp cận hệ thống, kết hợp tổng quan tài liệu, thực nghiệm hiện trường (quan trắc đường bờ bằng Camera, thả phao nghiên cứu dòng chảy tổng hợp) và mô hình số trị hiện đại. Đặc biệt, luận án đã ứng dụng thành công công nghệ phao trôi (drifter) lần đầu tiên tại Việt Nam để quan trắc dòng chảy ven bờ và xây dựng thành công mô hình thủy động lực học tích hợp mã nguồn mở EFDC, SWAN và mô hình hạt Lagrange.

Các kết quả nghiên cứu đã lượng hóa được quá trình biến động đới bờ biển, chỉ ra sự xói lở bờ biển trong thời kỳ gió mùa Đông Bắc và bồi đắp trong thời kỳ còn lại. Dòng chảy tổng hợp ven bờ có hướng chủ đạo về phía Bắc trong mùa gió Tây Nam (tháng 4-9) và hướng Nam trong mùa gió Đông Bắc (tháng 10-3). Ứng suất đáy tổng cộng trong gió mùa Đông Bắc lớn hơn nhiều so với gió mùa Tây Nam.

Trên cơ sở đó, luận án đề xuất giải pháp công trình ổn định bãi biển Xương Huân, bao gồm tổ hợp các công trình ngăn cát và giảm sóng dạng ngầm hoặc bán ngầm (mỏ hàn chắn sóng Đông Bắc, hệ thống đê ngầm) để giảm tác động của sóng, giữ cát và tạo khối bồi tụ. Phương án này được đánh giá là hiệu quả nhất và ít ảnh hưởng đến cảnh quan bãi tắm.

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
  • 4. Nội dung nghiên cứu
  • 5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
  • 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
    • 6.1. Ý nghĩa khoa học
    • 6.2. Ý nghĩa thực tiễn
  • 7. Những đóng góp mới của luận án
  • 8. Cấu trúc của luận án

• CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN

  • 1.1 Giới thiệu chung
    • 1.1.1 Khái niệm về đới bờ biển
    • 1.1.2 Các vấn đề KH-CN trong nghiên cứu biến động đới bờ biển
  • 1.2 Tổng quan các nghiên cứu ở nước ngoài về cơ chế biến động đới bờ và giải pháp công trình ổn định bãi biển
    • 1.2.1 Lịch sử nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ biển
    • 1.2.2 Các nghiên cứu về biến động đới bờ biển
    • 1.2.3 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu biến động đới bờ biển
    • 1.2.4 Tổng quan về các mô hình số trị mô phỏng sóng và dòng chảy
    • 1.2.5 Tổng quan về tính toán vận chuyển bùn cát ven bờ
    • 1.2.6 Tổng quan các nghiên cứu về công trình bảo vệ và tôn tạo bờ, bãi biển
  • 1.3 Tổng quan nghiên cứu trong nước về biến động đới bờ và giải pháp ổn định bãi biển
    • 1.3.1 Nghiên cứu biến động đới bờ biển
    • 1.3.2 Nghiên cứu về công trình ổn định và tôn tạo bãi biển
    • 1.3.3 Những nghiên cứu đã có về đói bờ biển tỉnh Khánh Hòa và vịnh Nha Trang
  • 1.4 Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án
  • 1.5 Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ BIỂN

  • 2.1 Các yếu tố chính gây nên biến động đới bờ biển vịnh Nha Trang
  • 2.2 Các số liệu cơ bản phục vụ nghiên cứu
  • 2.3 Mô hình chuyển động bùn cát dọc bờ trong đới bờ biển
  • 2.4 Các phương pháp nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ biển
    • 2.4.1 Nghiên cứu biến động theo mùa của bãi biển từ hình ảnh thu được bằng Camera
    • 2.4.2 Sử dụng phương pháp phao trôi nghiên cứu dòng chảy tổng họp ven bờ biển
      • 2.4.2.1 Lựa chọn và thiết kế phao trôi
      • 2.4.2.2 Kịch bản và thực hiện đo ngoài hiện trường
    • 2.4.3 Sử dụng phương pháp mô hình toán nghiên cứu bồi, xói bãi biển
      • 2.4.3.1 Giới thiệu mô hình toán
      • 2.4.3.2 Lựa chọn và xác định miền tính toán
      • 2.4.3.3 Kết quả hiệu chỉnh mô hình EFDC theo bộ số liệu khảo sát tháng 05 năm 2013
      • 2.4.3.4 Kết quả kiểm chứng mô hình EFDC theo bộ số liệu khảo sát tháng 12 năm 2013
      • 2.4.3.5 Hiệu chỉnh và kiểm chứng mô hình lan truyền sóng SWAN
      • 2.4.3.6 Kiểm chứng kết quả mô phỏng dòng chảy tổng hợp theo mô hình hạt Lagrange
  • 2.5 Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG

  • 3.1 Phân tích quy luật bồi, xói bãi biển từ kết quả quan trắc bằng Camera
    • 3.1.1 Phân tích số liệu hình ảnh từ Camera
    • 3.1.2 Phân tích quy luật biến đổi trên mặt bằng của bãi biển khu vực nghiên cứu
      • 3.1.2.1 Biến động của đường bờ biển khu vực nghiên cứu
      • 3.1.2.2 Quy luật biến động chiều rộng bãi biển
  • 3.2 Tính toán lượng và phương vận chuyển bùn cát dọc bờ
    • 3.2.1 Tính toán lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ theo công thức thực nghiệm Pelnard- Considere với bộ số liệu từ Camera
    • 3.2.2 Xác định phương chuyển động bùn cát dọc bờ theo quỹ đạo dòng chảy tổng họp
  • 3.3 Nghiên cứu biến đổi địa hình đới bờ biển Xương Huân bằng mô hình toán
    • 3.3.1 Chế độ thủy động lực học khu vực nghiên cứu
    • 3.3.2 Dòng chảy tổng hợp dư ven bờ tại khu vực nghiên cứu
    • 3.3.3 Kết quả nghiên cứu tác động của sóng và dòng chảy tổng hợp ven bờ đến đới bờ biển khu vực nghiên cứu
      • 3.3.3.1 Kết quả tính toán phân bố ứng suất đáy trên mặt bằng
      • 3.3.3.2 Kết quả tính toán phân bố ứng suất đáy tại các điểm điển hình
    • 3.3.4 Kết quả mô phỏng diễn biến bồi, xói tại khu vực nghiên cứu
  • 3.4 Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢP PHÁP CÔNG TRÌNH ÔN ĐỊNH, TÔN TẠO BÃI BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG

  • 4.1 Hiện trạng khu vực và mục tiêu cải tạo
    • 4.1.1 Hiện trạng bãi biển khu vực nghiên cứu
    • 4.1.2 Mục tiêu cải tạo
  • 4.2 Các căn cứ khoa học đề xuất phương án
  • 4.3 Các phương án bố trí tổng thể công trình ngăn cát, giảm sóng
  • 4.4 Đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trí công trình
    • 4.4.1 Phương pháp đánh giá
    • 4.4.2 Biến đổi địa hình đới bờ biển theo các phương án bố trí công trình
      • 4.4.2.1 Kết quả tính toán bồi, xói trên mặt bằng
      • 4.4.2.2 So sánh kết quả bồi, xói theo các mặt cắt ngang các phương án
  • 4.5 Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • I. Kết quả đạt được của luận án
    • 1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ biển và giải pháp công trình ổn định bãi biển
    • 2. Làm rõ cơ sở khoa học nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ bằng quan trắc tại hiện trường và sử dụng mô hình toán
    • 3. Lượng hóa được quá trình biến động đới bờ biển khu vực nghiên cứu dưới tác động của sóng, dòng chảy tổng hợp ven bờ
    • 4. Đề xuất định hướng giải pháp công trình ổn định, tôn tạo bãi biển khu vực nghiên cứu
  • II. Những tồn tại và kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo
    • 1. Một số tồn tại
    • 2. Kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu

• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ