Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
ÁP DỤNG MÔ HÌNH VỊNH DẠNG PARABOLIC XÁC ĐỊNH
ĐƯỜNG BỜ BIỂN Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH
Nguyễn Trường Duy1, Lê Hải Trung1
1
Trường Đại học Thủy lợi, email: duynt45@wru.vn
1. GIỚI THIỆU CHUNG cong đường bờ giảm dần. Sự thay đổi này
tiếp diễn tới một vị trí mà tiếp tuyến của
Việc xác định trạng thái của một bờ biển
đường bờ có xu hướng song song với đường
mang ý nghĩa thiết thực phục vụ công tác
đỉnh sóng tới trước khi bị nhiễu xạ. Điểm này
quản lí, qui hoạch khu vực ven biển cũng
thường được gọi là điểm khống chế phía
như xây dựng giải pháp bảo vệ. Những
dưới. Như vậy, khoảng cách từ điểm nhiễu xạ
phương pháp như đo đạc địa hình, phân tích
(điểm khống chế phía trên) tới một vị trí trên
không ảnh hay ảnh vệ tinh bờ biển không
đường bờ phụ thuộc vào độ cong của đường
phải lúc nào cũng khả thi và có thể gặp
bờ tại vị trí đó. Phương trình cơ bản của
nhiều khó khăn. Ví dụ, dữ liệu ảnh vệ tinh
phương pháp như sau:
cần thu thập trong cả quá trình dài và kĩ
2
thuật phân tích tương đối phức tạp. Kết quả R ⎛β ⎞ ⎛β ⎞
= C 0 + C1 ⎜ ⎟ + C 2 ⎜ ⎟ (1)
thu được cần số liệu đo đạc thực tế để hiệu Rβ ⎝θ ⎠ ⎝θ ⎠
chỉnh, kiểm định.
trong đó,
Bài báo trình bày việc áp dụng mô hình
Rβ : độ dài đường khống chế, khoảng cách từ
vịnh dạng đường bậc hai (Parabolic Bay
Shape Equation - PBSE) nhằm xác định dạng điểm nhiễu xạ tới điểm khống chế phía dưới;
đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh [1]. β : góc nghiêng giữa đường đỉnh sóng tới
Yêu cầu về số liệu đầu vào cũng như quá chủ đạo và đường khống chế;
trình xử lí được đánh giá là đơn giản. Phương C: các hằng số được xác định từ phân tích
pháp này từ khi ra đời tới nay đã trở nên phổ hồi qui 27 trường hợp nguyên mẫu và mô hình;
biến trong ngành kĩ thuật bờ biển [vd, 2]. θ : là góc tạo thành giữa đường đỉnh sóng
Một số đoạn bờ biển dạng cong với mũi tới chủ đạo và bán kính R bất kì.
nhô ở một phía đã được lựa chọn để kiểm
định và áp dụng phương pháp này gồm Tịnh
Khê, thành phố Quảng Ngãi – Quảng Ngãi,
Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa;
Quỳnh Thọ, huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hsu và Evans [1] đã phát triển mô hình
vịnh dạng parabolic cho bờ biển giữa các mũi
đất (đá) ở trạng thái cân bằng tĩnh. Đường bờ
biển bắt đầu từ một điểm khống chế - nơi
sóng bắt đầu nhiễu xạ và truyền tới cung bờ
có dạng đường bậc hai liền đó (Hình 1). Khi Hình 1. Vịnh có dạng parabolic
khoảng cách từ điểm nhiễu xạ tăng lên thì độ và các tham số cơ bản
116
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Công thức (1) được dùng để xác định cung với đường đỉnh sóng) vuông góc với tiếp
đường bờ giữa đường đỉnh sóng tới tại điểm tuyến tại điểm khống chế phía dưới được
nhiễu xạ và đường khống chế. Các tia với dịch chuyển ngang về phía mũi đất phía trên,
bán kính R sẽ xoay quanh điểm nhiễu xạ nó sẽ cắt đường đỉnh sóng tại chính điểm
để tạo nên đường bờ cong với các góc θ khống chế.
khác nhau. Sự nhạy cảm của vị trí điểm khống chế
Tất cả những giá trị C nằm trong khoảng phía dưới có thể được đo đạc bằng cách thay
1 < C < 2,5 với giá trị góc trong khoảng đổi một chút nhằm tăng giá trị Rβ tương ứng
β ( 20° ~ 80° ) và điều kiện này nghiệm đúng với sự giảm β, và ngược lại. Ví dụ minh họa
cho hầu hết các khu vực. Hệ số C có thể được được thực hiện với cung bờ biển phía bắc
xác định theo các công thức sau: sông Trà Khúc, giữa Tịnh Nghĩa và Tịnh
C0 = 0.0707 − 0.0047 β + 0.000349 β 2 − Long thuộc tỉnh Quảng Ngãi. Hình 2 thể hiện
0.00000875 β 3 + 0.00000004765 β 4 (2) góc β = 220 và khi được tăng giảm 20. Tính
toán cho thấy đường bờ biển dường như biến
C1 = 0.9536 + 0.0078 β − 0.00004879 β 2 đổi không đáng kể.
+ 0.0000182 β 3 − 0.000001281 β 4 (3)
C2 = 0.0214 − 0.0078 β + 0.0003004 β 2 −
0.00001183 β 3 + 0.00000009343 β 4 (4)
Theo đó, hình dạng ổn định của một cung
bờ được xác định đối với trường hợp không
có vận chuyển bùn cát ven bờ. Các ứng dụng
thực tế được trình bày tiếp theo đây.
3. ỨNG DỤNG THỰC TẾ
Trong việc áp dụng công thức dạng bậc hai
cho các vịnh tự nhiên, một khó khăn chính là
xác định điểm khống chế dưới xuôi (theo
hướng sóng tới). Việc này ảnh hưởng tới giá
của chiều dài đường khống chế ( Rβ ) và giá
trị góc sóng tới ( β ). Tham số thứ hai được
đo giữa đường khống chế và tiếp tuyến tại
điểm khống chế phía dưới của vịnh. Đối với
một vịnh vẫn đang trong trạng thái cân bằng
động, tiếp tuyến này có thể theo hướng khác
so với trạng thái cân bằng tĩnh, mặc dầu nó sẽ
không thay đổi nhiều khi mà xói lở xảy ra.
Lưu ý rằng khi ước lượng ( β ), ta không nên
sử dụng đường đỉnh sóng trực quan từ không
ảnh hay ảnh vệ tinh.
Nhìn chung, điểm khống chế phía trên
(upcoast) mà sóng nhiễu xạ xảy ra được xác
định dễ dàng. Điểm này có thể không thuộc
đất liền nhưng là một đảo nhỏ hay thậm chí Hình 2. Ảnh hưởng của góc β = 20, 22
ám tiêu (đá ngầm). Trong trường hợp này, và 240 đối với đường bờ biển (tính toán)
không ảnh thể hiện đường đỉnh sóng có thể Tịnh Khê phía bắc cửa Đại,
được sử dụng. Khi tia sóng tới (pháp tuyến sông Trà Khúc, Quảnh Ngãi
117
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Tiếp theo, PBSE được áp dụng để xác định từ hướng Đông Nam có tác dụng tạo nên
đường bờ biển cân bằng tĩnh cho một số khu dạng cân bằng tĩnh của hai cung bờ này.
vực gồm bờ biển Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Khi đường bờ thực tế nằm về phía biển so
Thanh Hóa; bờ biển Quỳnh Thọ, huyện với đường bờ dự đoán thì bãi biển có thể bị
Quỳnh Lưu – Nghệ An. Bảng 1 thống kê các xói lở tới giới hạn này. Ngược lại, đường bờ
tham số cơ bản như góc β và chiều dài thực tế nằm phía trong đường dự đoán như ở
đường khống chế Rβ được xác định cho các Hải Châu và Quỳnh Thọ thì bãi biển đạt trạng
thái tương đối ổn định.
ví dụ này. Có thể hiểu được rằng với góc β
Hình 3 cũng thể hiện sự sai khác về vị trí
nhỏ thì chiều dài đường khống chế Rβ sẽ lớn
giữa các điểm thuộc đường bờ hiện tại và
và ngược lại, góc β lớn thì Rβ sẽ nhỏ. đường cân bằng tĩnh xác định theo PBSE.
Bảng 1. Các tham số xác định dạng bờ biển Lausman & nnk [3] đã đề nghị nhiều chuyên
ở trạng thái cân bằng tĩnh gia (tự nguyện) lựa chọn 3 điểm khống chế
Chiều dài đối với vịnh Taquaras – Taquarinhas. Vịnh
Góc
Cung bờ biển
β [0] Rβ [m] nằm ở phía Nam của Brazil với độ rộng
khoảng 1800m. Kết quả cho thấy độ bất định
Tịnh Khê, TP. Quảng 22 1520 của việc áp dụng PBSE phụ thuộc vào các vị
Ngãi – Quảng Ngãi trí cụ thể trên cung bờ biển. Vì vậy, hành
Hải Châu, H Tĩnh Gia - 39 940 lang an toàn nhằm phòng ngừa xói lở tiềm
Thanh Hóa tàng nên được qui định với chiều rộng biến
Quỳnh Thọ, H. Quỳnh 20 4420 đổi, tùy thuộc vị trí trên cung đường bờ chứ
Lưu – Nghệ An không nên sửu dụng cùng một giá trị như
thường thấy hiện nay.
4. KẾT LUẬN
Bài báo đã giới thiệu phương pháp dự
đoán đường bờ cân bằng tĩnh sử dụng đường
cong của phương trình bậc hai. Ví dụ áp dụng
được thực hiện với 3 cung bờ biển miền
Trung. Kết quả thu được có thể được sử dụng
làm cơ sở phục vụ nghiên cứu giải pháp chống
xói lở, ổn định bờ biển ở một số khu vực có
diễn biến đường bờ phức tạp như Quảng Nam,
Cà Mau, Bình Thuận.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hsu, J.R.C và Evans, C. 1989. Parabolic bay
shapes and applications. Proc. Instn. Civil
Hình 3. Cung bờ biển Hải Châu, huyện Engrs. 87: 557 – 70.
Tĩnh Gia – Thanh Hóa (trái) và Quỳnh Thọ, [2] Lausman, R., Klein, A.H. and Stive, M.J.,
huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An (phải) 2010. Uncertainty in the application of the
Hai cung bờ Hải Châu và Quỳnh Thọ có parabolic bay shape equation: Part 1. Coastal
hình dạng tương tự nhau khi mà mũi đất nhô Engineering, 57(2): 132-141.
[3] To, D.V . The equilibrium stages of headland-
ra che chắn phần lớn sóng tới từ hướng Đông
bay beaches in the coastal provinces of
Bắc (Hình 3). Phần phía dưới của đoạn Vietnam. Tạp chí KHKT TL& MT, 23(95):
đường bờ có dạng cung này tiếp tục kéo dài 95 – 102.
gần như đường thẳng. Sóng chiếm ưu thế tới
118
nguon tai.lieu . vn
