Nghiên cứu sóng quanh đảo Phú Quý và giải pháp giảm thiểu tác động

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

2. Mục đích nghiên cứu

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

6. Cấu trúc của luận án

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ BỜ ĐẢO

1.1. Tổng quan về sóng biển và các quá trình lan truyền sóng

1.1.1. Sự hình thành sóng biển và các thuật ngữ liên quan

1.1.2. Sóng biên độ nhỏ

1.1.3. Các quá trình biến đổi và suy giảm năng lượng sóng

1.2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu tương tác giữa sóng và bờ đảo trên thế giới

1.3. Tổng quan các nghiên cứu về sóng tác động lên vùng bờ biển bờ đảo biến động đường bờ đảo tại Việt Nam và công trình bảo vệ bờ biển bờ đảo

1.3.1. Các nghiên cứu về sóng

1.3.2. Nghiên cứu quá trình giảm sóng khi tương tác với công trình đê phá sóng

1.4. Các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển bờ đảo đã áp dụng ở Việt Nam

1.5. Các nghiên cứu liên quan đến vùng ven và bờ đảo Phú Quý

1.5.1. Các thống kê về thiệt hại do sóng gây ra với đảo Phú Quý

1.5.2. Các giải pháp công trình bảo vệ bờ biển Phú Quý đã và đang áp dụng

1.6. Tổng quan về cơ chế tác động của trường sóng tới biến động hình thái vùng ven biển, bờ đảo

1.6.1. Các cơ chế tương tác thủy động lực ảnh hưởng đến biến động hình thái đường bờ

1.6.2. Các quá trình tương tác sóng, dòng chảy với địa hình bãi trong vùng sóng vỡ

1.6.3. Sự thay đổi của đường bờ và trạng thái cân bằng của đường bờ

1.7. Luận giải vấn đề nghiên cứu của luận án

1.8. Kết luận Chương 1

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TRƯỜNG SÓNG QUANH ĐẢO PHÚ QUÝ

2.1. Điều kiện tự nhiên khu vực đảo Phú Quý

2.1.1. Vị trí địa lý

2.1.2. Điều kiện địa hình

2.1.3. Điều kiện địa chất

2.1.4. Tài nguyên nước

2.1.5. Điều kiện khí tượng, thủy hải văn

2.1.6. Ảnh hưởng của NBD và BĐKH đến tình hình xâm thực xâm thực đảo Phú Quý

2.2. Phân tích hiện trạng biến động đường bờ dưới tác động của trường sóng quanh đảo Phú Quý

2.2.1. Phân chia đường bờ đảo Phú Quý theo tính chất bãi biển và hướng tác động của sóng thịnh hành theo các mùa đặc trưng

2.2.2. Phân tích biến động bờ biển đảo Phú Quý bằng phương pháp giải đoán ảnh viễn thám (giai đoạn 2000-2020)

2.2.3. Hiện trạng khai thác và hoạt động cảng Phú Quý

2.3. Phân tích cơ chế biến động hình thái bờ đảo Phú Quý dưới tác động của trường sóng thông qua quan trắc

2.3.1. Các mặt cắt quan trắc và số liệu địa hình bãi

2.3.2. Khu vực bờ Tây và bờ Nam

2.3.3. Khu vực bờ Bắc và bờ Đông đảo

2.4. Phân tích xác định nguyên nhân chính gây ra biến động đường bờ đảo Phú Quý

2.4.1. Biến động đường bờ do tính chất cấu tạo bờ đảo

2.4.2. Biến động đường bờ do tác động của các hoạt động dân sinh

2.5. Kết luận Chương 2

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ KHOA HỌC MÔ PHỎNG SÓNG LAN TRUYỀN VÀO VÙNG BỜ ĐẢO VÀ SỰ TƯƠNG TÁC SÓNG VỚI ĐẢO PHÚ QUÝ

3.1. Cơ sở lý thuyết về lan truyền sóng, sự khúc xạ, nhiễu xạ và phản xạ của sóng quanh một hòn đảo xa bờ

3.2. Cơ sở lý thuyết mô hình toán mô phỏng sóng, sóng tương tác với vật cản

3.2.1. Phân loại chung về mô phỏng sóng bằng mô hình toán

3.2.2. Phân tích cơ sở lựa chọn mô hình toán mô phỏng sóng lan truyền, sóng tương tác với đảo và công trình giảm sóng

3.3. Cơ sở lý thuyết mô phỏng sóng bằng bộ mô hình Mike

3.3.1. Mô hình lan truyền sóng MIKE21-SW

3.3.2. Mô hình MIKE21-BW

3.4. Cơ sở lý thuyết mô phỏng sóng bằng mô hình X-Beach

3.5. Thảo luận và lựa chọn mô hình toán mô phỏng trường sóng quanh đảo

3.6. Thiết lập mô hình nền, hiệu chỉnh và kiểm định mô hình toán mô phỏng sóng lan truyền và tương tác với đảo Phú Quý

3.6.1. Phạm vi và sóng thịnh hành dùng trong mô phỏng sóng lan truyền và tương tác với đảo Phú Quý

3.6.2. Thiết lập miền tính toán

3.6.3. Mô phỏng lan truyền sóng bằng mô hình MIKE 21-SW

3.6.4. Mô hình thu hẹp mô phỏng chi tiết sóng tương tác với đảo bằng MIKE21- BW

3.7. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG SÓNG TRONG BÃO THIẾT KẾ TƯƠNG TÁC VỚI ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SÓNG PHÙ HỢP

4.1. Giới thiệu chung

4.2. Mô phỏng sóng trong trận bão thiết kế tương tác với đảo Phú Quý – Trường hợp hiện trạng-HT00

4.2.1. Sóng trong trận bão thiết kế theo hướng Đông Bắc (tương đương trận bão xuất hiện 16-18/12/1993)

4.2.2. Sóng trong trận bão thiết kế theo hướng Tây Nam (tương đương với sóng trong thời tiết cực đoan xuất hiện với tần suất 2%)

4.3. Đề xuất giải pháp làm giảm sự tác động của sóng lên vùng bờ đảo Phú Quý

4.3.1. Mục tiêu, chức năng, quy mô và các chỉ tiêu thiết kế công trình giảm sóng bảo vệ đảo Phú Quý

4.3.2. Bố trí tổng thể tuyến đê giảm sóng

4.3.3. Phân tích xác định cao trình đỉnh đê giảm sóng

4.3.4. Hệ số mái nghiêng đê

4.3.5. Chiều rộng đỉnh đê

4.3.6. Tính toán hệ số sóng truyền qua đê giảm sóng

4.3.7. Mặt cắt ngang điển hình các phương án đê giảm sóng

4.3.8. So sánh và lựa chọn phương án cao trình đỉnh đê giảm sóng

4.4. Kết quả mô phỏng sóng trong bão tương tác với đảo Phú Quý khi có hệ thống đê giảm sóng

4.4.1. Kết quả mô phỏng sóng tương tác với đảo khi có hệ thống đê ngầm giảm sóng bố trí liên tục - HT01

4.4.2. Kết quả mô phỏng sóng tương tác với đảo khi có hệ thống đê giảm sóng gián đoạn - HT02

4.4.3. Thảo luận kết quả mô phỏng sóng tương tác với đảo khi có hệ thống đê giảm sóng liên tục và phân đoạn

4.5. Kết luận Chương 4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

KẾT QUẢ ĐO ĐẠC SÓNG KHU VỰC NGOÀI KHƠI ĐẢO PHÚ QUÝ

PHỤ LỤC 2: SƠ ĐỒ VỊ TRÍ VÀ KẾT QUẢ TRÍCH XUẤT SÓNG QUANH ĐẢO PHÚ QUÝ

PHỤ LỤC 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHI TIẾT KẾT CẤU ĐÊ PHÁ SÓNG CÁC PHƯƠNG ÁN SO SÁNH

1. Thiết kế khối phủ bảo vệ mái đê

2. Thiết kế tầng đệm

3. Cao trình cơ chân đê

4. Kích thước cấu kiện bảo vệ chân đê giảm sóng

I. Giới thiệu về sóng biển và đảo Phú Quý

Nghiên cứu sóng biển quanh đảo Phú Quý là một vấn đề quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và sự gia tăng tần suất các hiện tượng thời tiết cực đoan. Đảo Phú Quý, nằm ở vị trí chiến lược, không chỉ là một điểm du lịch hấp dẫn mà còn là nơi sinh sống của nhiều cư dân. Tác động của sóng biển đến môi trường và hệ sinh thái biển xung quanh đảo là rất lớn. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng sóng biển có thể gây ra hiện tượng xói lở bờ, ảnh hưởng đến tài nguyên nước và đánh bắt hải sản. Đặc biệt, việc đánh giá tác động của sóng biển đến đảo Phú Quý cần được thực hiện một cách chi tiết để đưa ra các giải pháp bảo vệ hiệu quả.

1.1. Tác động của sóng biển đến môi trường

Sóng biển không chỉ ảnh hưởng đến địa hình mà còn tác động đến hệ sinh thái biển. Các nghiên cứu cho thấy rằng sóng biển có thể làm thay đổi cấu trúc bờ biển, dẫn đến sự biến động của các loài sinh vật sống trong khu vực. Việc nghiên cứu môi trường xung quanh đảo Phú Quý giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố tác động và từ đó đưa ra các biện pháp bảo vệ. Đặc biệt, giải pháp bảo vệ cần được thiết kế dựa trên các dữ liệu thực tế về sóng biển và biến đổi khí hậu.

II. Đánh giá hiện trạng biến động đường bờ

Đánh giá hiện trạng biến động đường bờ quanh đảo Phú Quý là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các số liệu thu thập từ các năm trước cho thấy sự thay đổi rõ rệt của đường bờ do tác động của sóng biển. Việc phân tích các yếu tố như khí hậu, thủy văn và hoạt động của con người là cần thiết để hiểu rõ hơn về nguyên nhân gây ra sự biến động này. Các phương pháp như giải đoán ảnh viễn thám đã được áp dụng để theo dõi sự thay đổi của đường bờ trong giai đoạn 2000-2020. Kết quả cho thấy rằng sóng biển đã gây ra nhiều thiệt hại cho đảo Phú Quý, đặc biệt là trong các mùa bão.

2.1. Phân tích nguyên nhân biến động

Nguyên nhân chính gây ra biến động đường bờ quanh đảo Phú Quý bao gồm sự tác động của sóng biển, biến đổi khí hậu và các hoạt động của con người như xây dựng công trình ven biển. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sóng biển có thể làm gia tăng tình trạng xói lở bờ, ảnh hưởng đến tài nguyên và hệ sinh thái. Việc phân tích các yếu tố này giúp đưa ra các giải pháp quản lý tài nguyên hiệu quả hơn, đồng thời bảo vệ môi trường sống của cư dân trên đảo.

III. Giải pháp giảm thiểu tác động của sóng

Để giảm thiểu tác động của sóng biển đến đảo Phú Quý, cần thiết phải áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý hiệu quả. Các công trình như đê chắn sóng và kè bảo vệ bờ đã được đề xuất và áp dụng tại nhiều khu vực ven biển. Việc thiết kế các công trình này cần dựa trên các mô hình mô phỏng sóng để đảm bảo tính hiệu quả trong việc giảm thiểu tác động của sóng biển. Ngoài ra, việc quy hoạch sử dụng đất hợp lý cũng là một yếu tố quan trọng trong việc bảo vệ đảo Phú Quý khỏi các tác động tiêu cực của sóng biển.

3.1. Đề xuất các công trình bảo vệ

Các công trình bảo vệ như đê giảm sóng cần được thiết kế với các chỉ tiêu kỹ thuật cụ thể để đảm bảo hiệu quả. Việc lựa chọn vị trí và hình thức của các công trình này cần dựa trên các nghiên cứu về sóng biển và địa hình. Các giải pháp này không chỉ giúp bảo vệ đảo Phú Quý mà còn góp phần bảo tồn hệ sinh thái biển và tài nguyên nước. Đặc biệt, việc kết hợp giữa các giải pháp kỹ thuật và quản lý bền vững sẽ mang lại hiệu quả lâu dài trong việc bảo vệ môi trường.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu tương tác sóng và giải pháp giảm sóng quanh đảo Phú Quý