Luận án tiến sĩ nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố nha trang

Luận án tiến sĩ nghiên cứu nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố nha trang, phân tích chuyên sâu, xây dựng mô hình lý thuyết, đề

Trường đại học

Trường Đại học Thủy lợi

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Luận án tiến sĩ kỹ thuật

2017

171
3
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

1. 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

1.2.1. Nghiên cứu từ số liệu thực đo

1.2.2. Công nghệ viễn thám

1.2.3. Công nghệ phân tích ảnh từ video-camera

1.2.4. Phương pháp phân tích EOF

1.2.5. Phương pháp sử dụng mô hình toán

1.2.6. Phương pháp sử dụng mô hình vật lý

1.2.7. Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS)

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 Việt Nam

1.3.3. Các công trình bảo vệ bờ, tôn tạo bãi

1.3.4. Hiện trạng bãi biển Nha Trang và những nghiên cứu liên quan

1.3.4.1. Các công trình xây dựng ở bãi biển Thành phố Nha Trang
1.3.4.2. Hiện trạng diễn biến bãi biển ở thành phố Nha Trang
1.3.4.3. Những nghiên cứu liên quan đến bờ biển Nha Trang

1.4. Kết luận chương 1

1.4.1. Các vấn đề tồn tại của các nghiên cứu trước đây

1.4.2. Định hướng nội dung nghiên cứu của luận án

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phương pháp khảo sát thực địa

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 biển

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

2.4.5. Mô hình truyền sóng nước nông

2.4.6. Tính sóng vỡ khi có công trình

2.5. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ TẠI BÃI BIỂN TRUNG TÂM THÀNH PHỐ NHA TRANG

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 chiều cao sóng vỡ từ ảnh video-camera

3.5. Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát khu vực bãi biển Nha Trang

3.5.1. Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bằng công thức kinh nghiệm

3.5.2. Xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát bằng số liệu đo địa hình

3.5.3. Thiết lập công thức tính độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát cho bãi biển trung tâm TP Nha Trang

3.6. Ứng dụng mô hình để mô phỏng diễn biến đường bờ

3.6.1. Hiệu chỉnh và kiểm nghiệm mô hình

3.6.2. Phân tích diễn biến đường bờ tại bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang

3.7. Kết luận chương 3

4. 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

4.2.3. Các phương án quy hoạch mặt bằng không gian

4.2.4. Nhận xét kết quả

4.3. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Diễn biến đường bờ biển Nha Trang

Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển tại Nha Trang cho thấy sự thay đổi đáng kể do tác động của biến đổi khí hậu, sạt lở bờ biển, và các hoạt động nhân tạo như xây dựng cầu Trần Phú. Bãi biển trung tâm thành phố đã bị thu hẹp nghiêm trọng, đặc biệt là khu vực trước UBND tỉnh Khánh Hòa. Sự suy thoái của các rạn san hô cũng góp phần làm mất cân bằng hệ sinh thái ven biển, ảnh hưởng đến du lịch bãi biểnbảo vệ môi trường biển.

1.1. Hiện trạng bãi biển Nha Trang

Bãi biển Nha Trang đang đối mặt với tình trạng xói lở bờ biển nghiêm trọng, đặc biệt sau khi xây dựng cầu Trần Phú. Các mặt cắt ngang cho thấy đường bờ đã tiến sâu vào đất liền, gây nguy hiểm cho người dân và du khách. Sự suy thoái của các rạn san hô cũng làm giảm khả năng bảo vệ tự nhiên của bờ biển.

1.2. Tác động của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu đã làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan, gây ra sạt lở bờ biểnxói mòn nghiêm trọng. Điều này đặt ra thách thức lớn cho quản lý bờ biểnphát triển bền vững tại Nha Trang.

II. Giải pháp bảo vệ bãi biển

Nghiên cứu đề xuất các giải pháp bảo vệ bãi biển bao gồm việc xây dựng các công trình bảo vệ bãi biển như đê ngầm phá sóng và kè bảo vệ. Các giải pháp này nhằm giảm thiểu tác động của sóng và dòng chảy, đồng thời tạo điều kiện phục hồi tự nhiên cho bãi biển. Quy hoạch bờ biển cũng được đề cập để đảm bảo sự phát triển hài hòa giữa du lịch và bảo vệ môi trường.

2.1. Công trình bảo vệ bãi biển

Các công trình bảo vệ bãi biển như đê ngầm phá sóng và kè bảo vệ được đề xuất để giảm thiểu tác động của sóng và dòng chảy. Các công trình này không chỉ bảo vệ bờ biển mà còn tạo điều kiện phục hồi tự nhiên cho hệ sinh thái ven biển.

2.2. Quy hoạch bờ biển

Quy hoạch bờ biển được đề xuất để đảm bảo sự phát triển hài hòa giữa du lịch và bảo vệ môi trường. Các khu vực bãi biển cần được phân chia rõ ràng để tránh tình trạng quá tải và suy thoái.

III. Nghiên cứu môi trường và ứng dụng

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp như điều tra địa chất, công nghệ viễn thám, và mô hình toán để phân tích diễn biến đường bờ biển và đề xuất các giải pháp bảo vệ. Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, hỗ trợ cho việc quản lý bờ biểnphát triển bền vững tại Nha Trang.

3.1. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp như điều tra địa chất, công nghệ viễn thám, và mô hình toán để phân tích diễn biến đường bờ biển. Các phương pháp này giúp đưa ra các dự báo chính xác về sự thay đổi của bờ biển.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có giá trị thực tiễn cao, hỗ trợ cho việc quản lý bờ biểnphát triển bền vững tại Nha Trang. Các giải pháp đề xuất có thể áp dụng rộng rãi tại các khu vực ven biển khác.

01/03/2025
Luận án tiến sĩ nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố nha trang

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 Khái niệm bãi biển Khu vực bị ảnh hưởng trực tiếp những tác động mạnh mẽ của đại dương lên đất liền là bãi biển và vùng ven bờ, vị trí thể hiện tương tác của thủy triều, sóng, gió lên đất liền là đường bờ biển. Một đặc điểm động lực học của các bãi biển và hệ thống vật lý gần bờ đã ảnh hưởng trực tiếp đến đường bờ biển là sự chuyển động của các trầm tích ở khu vực ven biển do sóng và dòng chảy. Vận chuyển trầm tích ven biển được chia thành 2 loại cơ bản: vận chuyển song song với bờ (vận chuyển dọc bờ) và vận chuyển vuông góc với bờ (vận chuyển vùng gần bờ ra ngoài khơi). Quá trình vận chuyển trầm tích từ vùng gần bờ ra ngoài khơi phụ thuộc chủ yếu vào độ dốc của sóng (tỉ số giữa chiều cao sóng và bước sóng), kích thước phù sa, và độ dốc bãi biển.

Khi độ dốc sóng lớn sẽ vận chuyển trầm tích từ bờ ra ngoài khơi và khi độ dốc sóng thấp chu kỳ dài thì sẽ vận chuyển trầm tích từ ngoài khơi vào gần bờ. Quá trình vận chuyển trầm tích dọc bờ là do tác động của sóng vỡ làm trầm tích bị khuấy động, sau đó chuyển động theo hướng dọc bờ bởi các thành phần của năng lượng sóng và dòng chảy dọc bờ được tạo bởi sóng vỡ [3]. Hình dạng mặt cắt ngang bãi biển, được định nghĩa là hình dạng của mặt cắt ngang lấy theo phương vuông góc với đường bờ, nói chung gồm bốn khu vực là: khu vực ngoài khơi, khu vực gần bờ, khu vực bãi và khu vực bờ biển. Khái niệm chung của vùng ven biển (Coastal area) là một bãi cát dài, thẳng với cồn cát có thảm thực vật (Hình 1.1 ) [3], [4] bao gồm: - Bãi phía sau: giới hạn từ phần nước cao đến giới hạn trên cùng về phía đất liền của sóng - Bãi phía trước (mặt bãi): phần bãi nằm trên ranh giới giữa mực nước cao và mực nước thấp khi sóng dồn lên bờ biển và khi sóng rút ra khỏi bờ.

- Thềm gần bờ có độ dốc thoải và đáy biển có độ dốc lớn. 8 Đây là khái niệm chung với đa số bãi biển, nhưng không phải đúng hoàn toàn với một số bãi biển có điều kiện bất thường: không phải tất cả các khu vực ven biển là cát, một số khu vực ven biển là đất sét có dốc lớn hoặc là những mũi đá nhô ra phía biển, một số nơi khác là lớp bùn đất ngập nước nông hay đầm lầy rậm rạp.1 Mặt cắt ngang điển hình của bãi biển [3] Đường bờ biển thường được định nghĩa là đường ranh giới, nơi giao thoa giữa đất liền và đại dương (Hình 1.1), tương ứng với sự dao động mực nước do hiện tượng thủy triều, ranh giới này cũng sẽ dịch chuyển sâu vào trong đất liền hoặc xa ra phía biển. Trong một thời đoạn nhất định, đường bờ là đường mép nước trung bình của thủy triều.Vị trí chính xác của đường bờ sẽ phụ thuộc trực tiếp vào trạng thái của thủy triều, điều kiện sóng tại đó và độ dốc của bãi biển [5].2 Khái niệm công trình bảo vệ bãi biển Công trình bảo vệ bãi biển được sử dụng trong các dự án bảo vệ bãi biển với mục tiêu ngăn ngừa xói mòn bờ biển và ngập lụt của vùng nội địa, bao gồm: bảo vệ bờ chống sạt lở, tạo bãi tắm, cải tạo cảnh quan, ổn định luồng lạch vùng cửa sông ven biển, bảo vệ các cửa sông, cửa lấy nước và bến cảng. Tổng quan về các loại khác nhau và ứng dụng của các loại kết cấu ven biển được đưa ra trong Bảng 1.1 Các loại cấu trúc và nhiệm vụ của công trình bảo vệ bãi biển [4] Loại cấu trúc Mục đích Nhiệm vụ chính Bảo vệ, ngăn ngừa hoặc làm Ngăn cách đất liền và biển bằng cấu Đê biển (Sea dike) giảm bớt ngập lụt do nước biển trúc ít bị thấm nước của vùng đất trũng Bảo vệ, ngăn ngừa, làm giảm Gia cố thêm cho bãi biển để phá Tường chắn sóng ảnh hưởng của bão và sóng sóng, tăng chiều cao bờ không cho (Seawall) cho vùng đất liền phía sau nước tràn qua Kè bảo vệ bờ Bảo vệ bờ biển không bị xói Gia cố thêm cho bãi biển (Revetment) mòn Bảo vệ chân hoặc ngăn chặn Vách ngăn (Bulkhead) trượt đất và chống lại sóng, Gia cố bờ đất bảo vệ vùng đất không lụt Đập mỏ hàn (Groin) Ngăn chặn xói mòn bãi biển Giảm bớt vận chuyển bùn cát dọc bờ Phá sóng và dòng chảy của: Tiêu hao năng lượng sóng, giảm tác Đê phá sóng công trình cảng, cửa vào của động sóng sau công trình, phản xạ (Breakwater) cảng, cửa lấy nước nhà máy năng lượng sóng về phía biển thủy điện, chống sóng thần.

Đê phá sóng tách rời Giảm bớt chiều cao sóng ở phía sau Ngăn chặn xói mòn bãi biển (Detached breakwater) và giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ Đê ngầm phá sóng Giảm di chuyển trầm tích ra phía Ngăn chặn xói mòn bãi biển (Submerged sill) ngoài khơi Phá sóng, tiêu hao năng lượng và Rạn nhân tạo (Reef Ngăn chặn xói mòn bãi biển giảm tác động của sóng khúc xạ và breakwaters) nhiễu xạ. Tích tụ vật liệu bãi biển ở phạm vi Beach drain Ngăn chặn xói mòn bãi biển thủy triều Nuôi bãi và đụn cát Nuôi bãi nhân tạo và vật liệu đụn cát Ngăn chặn xói mòn bãi biển và (Beach nourishment and bằng sóng và dòng chảy thay cho chống lại ngập lụt dune contruction) nguồn cung cấp tự nhiên Phá sóng có chế độ sóng có kỳ Đê phá sóng nổi Giảm chiều cao sóng bằng sự phản ngắn của: khu neo đậu, cảng, (Floating breakwater) xạ và suy giảm sóng bến du thuyền Hạn chế dòng chảy trong sông, dòng Ổn định luồng lạch tại cửa Đê chắn sóng (Jetty) thủy triều. Chống lại dòng chảy sông, lạch vùng triều ngang và bão Ngăn chặn bồi tụ và xói mòn Tường hướng dòng Hướng dòng chảy tự nhiên hoặc nhân không mong muốn, bảo vệ nơi (Training walls) tạo di chuyển dọc theo công trình buộc thuyền Barier chống nước dâng Bảo vệ cửa sông khi bị nước Ngăn cách cửa sông và biển bằng hệ do bão (Storm surge dâng do bão thống cửa phai di động. barrier) Bảo vệ xói (Scour Bảo vệ công trình ven biển khi 10 Trước khi áp dụng công trình bảo vệ bờ biển, điều quan trọng là phải xác định và nghiên cứu được cả nguyên nhân ngắn hạn và dài hạn dẫn đến xói lở bờ biển (Những nguyên nhân xói lở bờ biển được thống kê trong Bảng 1.2), nếu không thì có thể dẫn đến việc thiết kế và bố trí các biện pháp bảo vệ bờ biển sẽ thúc đẩy thêm quá trình xói lở, bồi lấp trong khi mục tiêu đặt ra ban đầu là cần phải giảm bớt xói lở, bồi lấp.2 Nguyên nhân xói lở bờ biển [3] Tự nhiên Con người Lún sụt đất từ việc loại bỏ các nguồn tài nguyên dưới Mực nước biển dâng mặt đất: khai thác nước ngầm, dầu, ga, than đá.

Thay đổi trầm tích cung cấp cho khu Gián đoạn của vật liệu trong giao thông vận tải: nạo duyên hải: hạn hán hoặc lũ lụt sẽ làm thay vét cửa sông, luồng lạch. đổi lượng bùn cát từ sông ra biển Giảm trầm tích cung cấp cho khu vực ven biển: xây Sóng bão dựng đập dâng, hồ chứa Sóng mang theo bùn cát từ đất liền ra Sự tập trung của năng lượng sóng trên bãi biển: xây biển. tường kè bảo vệ bờ. Tăng chênh lệch cột nước: trong cảng và bãi biển liền Xói mòn do gió kề Thay đổi sự tự bảo vệ của bờ biển: phá hủy thảm Vận chuyển trầm tích dọc bờ phủ, san lấp đụn cát.

Phân loại trầm tích biển: kích thước, đặc Loại bỏ các vật liệu của bãi: khai thác khoáng sản. tích của trầm tích dưới tác dụng của sóng 1.2 Tổng quan nghiên cứu diễn biến bờ biển trên thế giới Sự phát triển của hình thái ven biển gây ra bởi hệ thống các quá trình vật lý phức tạp hoạt động trên một phạm vi rộng về quy mô không gian và thời gian. Do đó, việc xác định và phân tích các xu hướng trong quá trình biến đổi hình thái ven biển có tầm quan trọng rất lớn trong nghiên cứu, lập kế hoạch và thiết kế công trình ven biển. Quá trình quy hoạch và thiết kế các dự án kỹ thuật ven biển và quản lý lâu dài của khu vực ven biển đòi hỏi phải có kiến thức cơ bản của các diễn biến hình thái bãi biển có khả năng sẽ xảy ra khi có công trình.

Vì vậy, trước khi lập kế hoạch nghiên cứu và thiết kế rất cần thiết cần phải nghiên cứu về biến động bãi biển được thể hiện trực quan là diễn biến của đường bờ khi có công trình là rất cần thiết. 11 Để nghiên cứu những vấn đề khó khăn, phức tạp trong diễn biến bờ biển và tác động của công trình ven bờ tới bãi biển, các nhà nghiên cứu trên thế giới không thể chỉ dựa vào một vài phương pháp, mà thường sử dụng kết hợp từ nhiều phương pháp khác nhau. Nhưng tựu trung, gồm phương pháp cơ bản sau: Nghiên cứu từ số liệu thực đo; Công nghệ viễn thám; Phương pháp phân tích EOF; Sử dụng mô hình toán và mô hình vật lý; Hệ thông tin địa lý (GIS).1 Nghiên cứu từ số liệu thực đo Cho đến nay, các thiết bị đo địa hình đã có những cải tiến và hiện đại hóa, đảm bảo độ chính xác cho các số liệu đo. Khi đo địa hình trên cạn đã sử dụng các thiết bị GPS độ chính xác cao: Promark, Zmax, Trimble; Kinh vĩ, toàn đạc điện tử: Topcon, Leika, Nikon.

để tiến hành đo đạc địa hình theo thời gian nghiên cứu. Khi đo đạc địa hình đáy biển đã sử dụng các thiết bị hiện đại bao gồm: Hệ thống định vị vệ tinh, máy đo sâu-quét biển, hệ thống đo địa vật lý biển, thiết bị đo địa hình độ chính xác cao tích hợp DGPS với thiết bị định vị vệ tinh thu tín hiệu độ chính xác cao, các phần mềm, máy in-quét (scan) và các trang thiết bị khác. Từ số liệu đo đạc các thời điểm đo khác nhau sử dụng phương pháp GIS để trình bầy lên cùng một bản vẽ: bình đồ, các mặt cắt ngang, mặt cắt dọc.để phân tích các yếu tố: diễn biến đường bờ và diện tích bồi, xói. Để đo sóng và các đại lượng động lực học ven biển đã sử dụng các thiết bị: cảm biến áp suất (Pressure Sensor), máy đo tần số hồi âm ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler), AWAC (Acoustic Wave and Current).

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển Nha Trang và giải pháp công trình bảo vệ bãi biển" cung cấp cái nhìn chi tiết về sự thay đổi của đường bờ biển Nha Trang, một trong những khu vực du lịch nổi tiếng của Việt Nam. Nghiên cứu này không chỉ phân tích các yếu tố tự nhiên và con người ảnh hưởng đến sự xói lở bờ biển mà còn đề xuất các giải pháp công trình hiệu quả để bảo vệ và ổn định bãi biển. Đây là nguồn thông tin hữu ích cho các nhà quản lý, kỹ sư và những người quan tâm đến bảo vệ môi trường biển.

Để mở rộng kiến thức về các giải pháp bảo vệ bờ biển và công trình thủy, bạn có thể tham khảo thêm Luận văn thạc sĩ chuyên ngành xây dựng công trình thủy đánh giá tổng kết các công trình bảo vệ bờ và đê biển đề xuất giải pháp công trình bảo vệ cho đoạn đê biển huyện tĩnh gia tỉnh thanh hóa, nghiên cứu này tập trung vào các giải pháp bảo vệ bờ biển tại Thanh Hóa. Ngoài ra, Luận văn thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật xây dựng công trình thủy nghiên cứu giải pháp ổn định kè bờ sông vàm cỏ tây thành phố tân an tỉnh long an cung cấp góc nhìn về ổn định kè bờ sông, một vấn đề tương tự như bảo vệ bờ biển. Cuối cùng, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy đề xuất giải pháp bảo vệ đoạn sông cong chịu ảnh hưởng thủy triều áp dụng cho đoạn sông sài gòn khu vực cầu bình lợi đến cầu sài gòn là tài liệu tham khảo hữu ích về giải pháp bảo vệ khu vực chịu ảnh hưởng thủy triều.

Những tài liệu này sẽ giúp bạn hiểu sâu hơn về các giải pháp kỹ thuật và quản lý trong lĩnh vực bảo vệ bờ biển và công trình thủy.