Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG
QUA RẠN NGẦM TRÊN THỀM ĐẢO NỔI XA BỜ
Phạm Thị Thúy1, Lê Hải Trung2, Trần Thanh Tùng2
1
Đại học Kỹ thuật Lê Quý Đôn, email: thuy39vtl@gmail.com
2
Trường Đại học Thủy lợi
1. GIỚI THIỆU CHUNG tại hiện trường, mô hình toán và mô hình vật
lý. Chính vì vậy, bài báo này nhằm tổng hợp
Đánh giá hiệu quả giảm sóng của rạn ngầm
và đánh giá những nghiên cứu đã có về quá
nhân tạo đặt trên thềm đảo nổi san hô xa bờ là
trình truyền sóng qua rạn ngầm trên thềm đảo.
vấn đề phức tạp do đặc điểm địa hình rất khác
Nhìn chung, đây là quá trình suy giảm và biến
biệt so với vùng ven bờ. Các đảo san hô này
đổi năng lượng sóng từ vùng nước sâu tới đảo
thường có một thềm dốc, với đáy chuyển gấp
và trên thềm đảo có bố trí rạn ngầm.
từ rất sâu (vài trăm mét) đến rất nông (một vài
mét). Tiếp nối là thềm san hô tương đối phẳng 2. TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH SUY GIẢM
và rộng, trong cùng là lõi đảo (hình 1). SÓNG TRÊN THỀM ĐẢO
2.1. Quá trình truyền sóng từ nước sâu
vào vùng nước nông
Các nghiên cứu trước đây chủ yếu nghiên
cứu hiện tượng truyền sóng đối với bờ biển
thông thường (độ dốc
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
triều (0,32 với thủy triều thấp và 0,62 với Mandives, 360 tấn bê tông với kết cấu khác
thủy triều cao) Lugo-Fernondez (1998). nhau được sử dụng; sau 3,5 năm có 500 loài
Bằng mô hình toán, Sheppard; Charles & san hô sinh sống và phát triển. Tại Sigapore,
nnk (2005) nghiên cứu ảnh hưởng của chiều sự đa dạng của các sinh vật biển tăng lên đáng
rộng rạn san hô, độ nhám bề mặt và mực nước kể sau 10 năm thả rạn nhân tạo. Hệ số đa dạng
tới sự tiêu tán năng lượng cho 14 rạn san hô ở sinh học tăng từ 0,6 đến 1,3 năm 2014 so với
Seychelles. Tom E. Baldock và nnk(2019) sử năm 2004. Tại Rio de Janeiro - Brazil, sau khi
dụng mô hình số hai chiều để mô phỏng chế quần thể rạn san hô có diện tích 1500m2 bao
độ thủy động lực trên rạn san hô lý tưởng [1]. gồm bê tông và lốp xe được thả đã tạo hiệu
Với một chiều dài rạn nhất định, chiều cao quả với 51 loài cá được ghi nhận; tần suất, sự
sóng sẽ giảm khi bề rộng của rạn tăng. Nếu bề đa dạng của các loài cá trên các kết cấu bê
rộng của rạn tiếp tục tăng thì chiều cao sóng tông cao hơn so với lốp xe (24% so với 11%).
tăng và đạt đỉnh tạm thời khi bề rộng của rạn Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng hình dáng,
xấp xỉ chiều dài của rạn. Nếu chiều rộng của kết cấu, vật liệu chế tạo rạn nhân tạo có ảnh
rạn tiếp tục tăng lớn hơn chiều dài rạn thì hưởng rõ rệt đến sự thu hút sinh vật đến sinh
chiều cao sóng khi đó lại giảm, do đó các rạn sống tại khu vực rạn.
san hô ngắn và rộng, dài và hẹp có chiều cao b) Hiệu quả giảm sóng của rạn ngầm
sóng ở khu vực trung tâm rạn tương tự nhau. nhân tạo
Các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của rạn
cũng cho thấy ra các đặc tính quan trọng gồm ngầm nhân tạo được thực hiệu chủ yếu trong
sóng lan truyền trên thềm đảo là sóng ngoại phòng thí nghiệm trên mô hình vật lý. Từ đó,
trọng lực (IG) với chiều cao sóng giảm so với công thức thực nghiệm được xây dựng để
sóng tới, chu kỳ dài trong khoảng 20 ~ 300s đánh giá hiệu quả giảm sóng của các kết cấu
và hình thành sóng leo [2]. Tuấn và Cường ngầm nhân tạo.
[2] chỉ ra hai khu vực: vùng sóng vỡ tại vách + Tương tác giữa sóng và rạn ngầm
dốc đứng (năng lượng sóng bị tiêu tán do sự Sóng ngoại trọng lực khi truyền đến kết cấu
suy giảm đột ngột của độ sâu) và vùng phía ngầm sẽ va đập với mặt ngoài rạn (từ các khối
sau khu vực vách dốc đứng (năng lượng sóng có độ rỗng) sóng truyền trực tiếp qua thân rạn
bị tiêu tán do ma sát với thềm san hô). Các ngầm, các phần tử chất lỏng chuyển động hỗn
yếu tố chi phối chế độ thủy động lực sóng loạn và có sự trao đổi động lượng. Tại đây sinh
trên vùng sóng vỡ, và sự lan truyền của sóng ra dòng chảy rối, sóng tương tác với nhau cũng
vỡ là độ ngập tương đối (d/H0) trên thềm, độ như va đập từ thành khối này sang thành khối
dốc phía trước của thềm dốc và độ sâu nước kia giữa lỗ rỗng của các khối làm năng lượng
tương đối so với đỉnh thềm san hô (hc/H0). sóng tiếp tục giảm. Khi ra khỏi rạn ngầm, năng
lượng sóng giảm đi đáng kể ví dụ (hình 2).
2.2. Quá trình giảm sóng trên rạn ngầm
a) Rạn ngầm nhân tạo (Artificial Reef) là
các dạng kết cấu ngầm nhân tạo được đặt trên
đáy biển, để tái tạo lại một số chức năng của
rạn san hô tự nhiên như bảo vệ, tái sinh, tập
trung hoặc tăng cường các quần thể tài
Hình 2. Tương tác giữa sóng
nguyên sinh vật biển (FAO, 2015).
và rạn ngầm nhân tạo Reef Ball (RB)
Gần đây các nghiên cứu trên rạn ngầm nhân
tạo với mục đích chủ yếu là phục hồi rạn san + Hiệu quả giảm sóng qua rạn ngầm
hô và hệ sinh thái biển khu vực gần bờ, với độ nhân tạo
sâu thả rạn khá lớn đã được nghiên cứu, ứng Johnson & nnk (1951) đã xây dựng công
dụng thành công trên hơn 50 nước. Tại thức tính hệ số truyền sóng qua rạn ngầm dựa
553
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
trên kết quả thí nghiệm trên mô hình vật lý Buccino & nnk (2014) đã phân tích hệ số
cho sóng đều: truyền sóng và đưa ra công thứctruyền sóng
qua đê ngầm từ các khối bê tông rỗng RB:
sinh 2k D S 2k D S 1 Rce
Kt 1 (1) Kt 0 , 71 1, 47
sinh 2kh 2kD H si * H si
1 0 ,3 1,5 b
Trong đó: k - số sóng; D - độ sâu nước tại Rce
rạn; S - độ ngập của đỉnh rạn so với mực
2 R
nước; h - chiều cao của rạn ngầm. K t 0 , 249 min 4;b* 0 ,9474 ce 1, 47 (6)
H si
Van der Meer (1991) đề xuất công thức hệ
Rce Rce
số truyền sóng qua đê đỉnh hẹp: Kt a b 0, 4 0 , 71
H si H si
2,0 < Rc/Hs< 1,13 Kt = 0,8
Có thể nói các nghiên cứu dựa trên mô
1,13 < Rc/Hs< 1,2 Kt = 0,46–0,3Rc/Hi (2)
hình vật lý đã chỉ khá đầy đủ các tham số cơ
1,2 < Rc/Hs< 2,0 Kt = 0,1 bản ảnh hưởng đến hiệu quả giảm sóng của
với Rc là chiều cao lưu không hoặc độ ngập rạn ngầm như Rc,0p, B, độ rỗng. Một số
của đỉnh đê sovới mực nước tính toán. công thức kinh nghiệm về sự suy giảm đã
D'Angremond & nnk (1996) đã xây dựng được thiết lập cho khu vực bãi thoải gần bờ.
công thức tính toán hệ số truyền sóng cho hai
trường hợp đê thấm và không thấm nước: 3. KẾT LUẬN
0 ,31 Nghiên cứu quá trình tương tác giữa sóng
K t 0 , 4
Rc
Hs
a 1 e
0 ,5op B
Hs
(3) với rạn ngầm nhân tạo đã được quan tâm gần
đây, tuy nhiên được sử dụng với 2 mục đích
với a = 0,64 cho đê thấm nước và a = 0,8 cho chính: (1) phục hồi lại hệ sinh thái biển; (2)
giảm sóng, bảo vệ bờ cho những khu vực
đê không thấm nước,0p là số Iribarren.
xung yếu, bãi đê nơi biển bồi hoặc được che
Tuấn & nnk đã nghiên khả năng giảm sóng chắn bởi rừng ngập mặn, độ dốc bãi tương
của đê ngầm kết cấu rỗng cho bãi của rừng đối thoải. Những nghiên cứu với mục đích
ngập mặn dựa trên công thức có sẵn của kết hợp giảm sóng và phục hồi hệ sinh thái
Angremond et al (1996): cho các đảo nổi nơi có địa hình khác biệt như
R 0 ,26om 1,0 đã nêu trên thì hầu như chưa có cần được
K t 0, 22. c 0 ,75. 1 e (4) xem xét và nghiên cứu sâu hơn.
Hs
với khoảng áp dụng của công thức: 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO
Rc/Hmo = -0,76~ 2; Sop = 0,016~0,03; [1] Armono, H.D. & Hall, K. R. 2003. Wave
Som = 0,01~0,025; Kt = 0,22~ 0,77. transmission on submerged breakwaters
made of hollow hemispherical shape
Dhinakaran & nnk (2002, 2009, 2011) đã artificial reefs. In: Canadian coastal
nghiên cứu sự truyền sóng khi truyền qua đê conference. pp. 313-322.
ngầm được tạo thành từ các khối bê tông [2] Dhinakaran, G., Sundar, V., &
rỗng (SBW) để chỉ ra độ rỗng tối ưu là 11% Sundaravadivelu, R. (2012). Review of the
research on emerged and submerged
và tổng chiều cao đê ngầm trong mô hình nên semicircular breakwaters. Proceedings of
bằng 1,25 lần độ sâu của nước. the Institution of Mechanical Engineers,
Armono & Hall (2003) đã đề xuất công Part M: Journal of Engineering for the
Maritime Environment, 226(4), 397-409.
thức truyền sóng qua rạn ngầm nhân tạo từ [3] Tuan, T.Q., Cuong, Đ.Q. 2019. Wave
các nghiên cứu trong máng sóng cho kết cấu Transmission Across Steep Submerged
nhân tạo là các khối Reefball (RB): Reefs. In: International Conference on
Asian and Pacific Coasts (APAC 2019).
Hi h h Springer, Singapore. pp 687-694.
Kt 1,616 31,322. 2 1,099 0, 265 (5)
gT d B [4] Tuấn, T. Q., Sản, Đ. C., Tú, L.X. và Dương
Đ.V. 2018. Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng
với phạm vi áp dụng: Hi/gT2 = 0,001~ 0,015; của đê kết cấu rỗng trên mô hình máng sóng.
h/B=0,35~0,583 và h/d = 0,7~1. Tạp chí KHCN Thủy lợi, số 49. pp 95-102.
554
nguon tai.lieu . vn
