Chương 1: Tổng quan nghiên cửu về nước dng do sóng và công trình bảo vệ bở biển Chương 2: Co sở khoa học xác định nước ding do sóng và biến động bãi biển, Chương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của nước ding do sóng đến bi động bãi biển Cửa Đại, Hội An. Chương 4: Dé xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển Cửa Đại, Hội An. CHUONG 1 TONG QUAN NGHIÊN CUU VE NƯỚC DANG DO SÓNG VA CONG TRINH BAO VE BO BIEN L. Khái quát chung về nước ding do sóng và ảnh hưởng của nước ding do sóng LLL.
Các thuật ngữ liên quan đến nước ding do sóng. Mực nước cực trị trong bão là giá trị ding lên của mực nước bién trong bão so với mực. nước trung bình, là tổng các thành phin thủy triều, nước dâng do bão và nước ding do sóng, trong đó, nước ding do bão là thành phần quan trong, Nước ding do bão là hiện tượng mực nước biển dâng cao hơn mức bình thưởng dưới tác động tổng hợp của nhiề yêu tổ khí tượng khi có bão. ra trên một NDDB thường xảy đoạn bờ biễn khoảng 100 dam hoặc hon.
Mặc dù tin suất xuất hiện không nhiều nhưng nó lạ rất nguy hiểm do mục nước thường dng cao va bắt ng, sy hậu quả nghiềm trọng cho khu vực ven biển. Nước dang do sóng là sự tăng lên của mye nước trung bình do sự truyền của năng lượng, sóng len cộtnước trong quá tình tuyễn sóng và đặc bit là qui tinh sóng đổ. lý thuyết cũng như mô hình số trị cho thấy, nước dng do sóng có độ lớn. dang kể tại vùng nước nông ven bở do độ sâu giảm.
Theo các đánh giá khác nhau, khoảng thời giantỗi thiểu để hình thành nước ng do sóng là | gid. Trong các cơn bão, thời gian kéo dài nước ding do sóng rùng với tồi gian của sóng bão vi tin tại rong nhiều giờ. Các nghiên cứu trên thể giới đã chứng minh sự đóng góp đáng kể của n vào mực nước cực trị trong bão tại các điểm ven bờ [11]. Trong những đợt gió mia mạnh, nước ding do sóng có thể kéo di đến hàng ngày (12) Hình 1.1 Sơ đồ mô tả các thuật ngữ về nước dang do bão, nước dâng do sóng.
Đối với bãi bi tự nhiên, những én đổi của mục nước và đặc trung sống có thể din «én những biến đổi của mặt cắt ngang cũng như hình dang bãi biển. Hệ qua quan trọng nhất à hiện tượng xóilở bờ. Trong trường hợp sóng bio, sự bién đổi của mặt cắt ngang bio biển là đáng kế và đời hỏi một khoảng thời gian dài mới có th phục hồi được [13L 1.2, Phạm vi ảnh hướng và tác động của nước dâng do sing tới bi Phạm vi ảnh hướng của nước ding do sóng tới bãi biển thường trong khu vực nước nông, ven bở, khu vực chịu tác động mạnh nhất thuộc vùng sóng tràn (Swash zone), đây là một khu vực có biển động mạnh và có chế độ thủy động lực rit phức tạp. se TT am 1á vo ngoài bai sing | sera để | wun sien hpTẾ “Trên hình 1.2 chi ra các khi niệm cơ bản, thành phần cấu tạo của địa hình ba biễn.
Bờ phía trong là vùng phía trong của bãi bién hoặc bi biển có ranh giới từ vị trí mực nước cao trung bình đến rãnh xối của đụn cát; Ba phía ngoài là vùng có ranh giới từ vị tí mực: nước trung bình cao nhất đến vị trí mực nước trung bình thấp nhắc, vùng này bao gồm đối sóng vỡ và vùng sóng tràn; Đới sóng vỡ là vùng có ranh giới từ mực nước trung bình thấp nhất dn vĩ ị trí sóng vỡ hoàn toàn; Vùng sóng tần là khu vực ống rin lên "bãi sau khi vỡ hoàn toàn; Vùng sóng vỡ của bở là vùng phía trong của đới sóng vỡ ngoài, có giới hạn là vị trí mực nưới thấp nhất; Đới sóng vỡ ngoài là vùng có ranh gi ới từ khi sông đổ lần đầu đến vị tí ngoài của đổi sóng vỡ ngoài Vùng sóng dé là khu vực từ giới "hạn ngoài của đới sóng đỗ và điểm sóng bd nhào. “Trong các nghiên cứu của Butt & Russell (1999), Masselink & Puleo (2006), Bakhtyar cet al (2009) đã chứng minh rằng vùng sóng tràn là khu vực biến động nhất trong khu we gin bd và nó được đặc trưng bởi đồng chảy mạnh và không én định, mức biến động sao, vận chuyển bùn cát diễn ra mạnh mẽ gây thay đổi hình thi bãi biển rong một khoảng thời gian nhỏ [15], [16], [L7]. Nghiên cứu của Short (1999) đã mô tả hai đặc điểm bổ sung làm cho hình thái động lực vùng sóng tràn độc đáo so với phần còn lại của bãi biển. Thứ nhất là độ sâu nước trong, séng tần có thẻ rất hô, đặc biệt rong pha nước đi xuống, dẫn dén một nh huồng đồng chiy phức tap.
Thứ hai, một phần của đấy trong vùng sóng tràn là không bão hòa sÂy nên sự xâm nhập của nước ở phía dưới đầy, đầy là một khía cạnh quan trọng liên quan đến vận chuyển bùn cát [18 Đối với bãi biển cát, hình dạng của bai biển thay đổi liên tục đưới tác động của sóng gió. via đồng chảy và đặc biệtlà thay đổi dg kể tong thời gian xây ra bão, Một cơn bão có thể làm x6i lở mạnh chân và sim ngoài của dun cát và đưa phần lớn lượng cát bị xối lở ở chân và sườn ngoài ra khu vực gần bở tạo thành các bar, làm phẳng bãi biển và khiến nó rộng hơn. Mắt cát từ một dun cát dưới sự tác động của sóng, chủ yếu do quá trình tạo. rãnh, sat lở và sụt lần _A_Â sete Sự sụp để fd 1.3 Cơ chế phá hủy dun cắt ven bở [19].
Sự tác động của NDDS vào các đụn cát có thể làm một phần của mặt ngoài đụn cát bị sup đỗ hoặc cũng có thể tạo ra một vết nứt sâu ở chân dun cát dẫn đến sự sụp đỗ của cả mảng đắt cát phía trên dun ct, bắt đầu bởi sự nứt do kéo ở bề mặt rên công của côn ct, ù sau dé à sự cỗ rmợt đọc heo mặt phẳng hơ hông bên trong hoặc bị lật do trong lượng của phần nbd ra. Lớp trim tích bị sụt này sẽ trượt xuống dưới, nơi nó có thé bị xói mon thêm lần nữa bởi các quá trinh do sóng gây ra, Sau đỏ, trim tích được vận chuyển ra biển. nơi nó sẽ lắng xuống ở vùng nước sâu hơn phia ngoài tạo thảnh các bar chin phía ngoài Ngoài tác động gây xi lở bãi biễn, hiệu ứng NDDS tại các bãi biển có độ đốc khác nhau. có thé gây ra hiện tượng dòng Rip, là nguyên nhân của các vụ đuối nước của người dân căng như du khách tắm biên, nghĩ đưỡng 3) Nước ding vươn phía trên _ b) Tác động bào mòn mặt bãi __ c) Nước rút mang bùn cát các dun cất và phá hủy chân dun cát khỏi vị trí bạn đầu Hình 1.4 Hình ảnh minh họa tác động NDDS đến xói lở chân dun cát tại bãi Tân Mỹ, Cita Đại trong đợt bão tháng 10/2016.
Tổng quan các nghiên cứu vỀ nước dâng do sóng trên thé giới Trên thé giới, nước dng do sóng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu từ những năm 1960 sau lý thuyết ban đầu được nghiên cứu của Longuet-Higgins (1962) và Longuct-Higgins và Stewart (1963, 1964) [20], [21], [22]. Các nghiên cửu này lần đầu đưa ra khái niệm về ứng xuất bức xạ và mỗi quan hệ với NDDS tại các điểm ven bờ. Đường bờ Hình L5 Ứng suit bie xạ sóng [23] "0 Ứng suất bức xạ được đưa ra như sau 5 1 Sux = E(neos°8 + n =2 ay Sy = Sy= E(nsin8 E(nsin?9 +n —2 + n =2) d2) E Suy =s,-5 = Syx = 5 sin20 a3) ) trong đó: So, Sys So, Syx là các thành phan của ứng suất bức xa theo các hướng x và y; E là mật độ năng lượng sng, n là ti sổ giữa vận tốc nhóm sing và vận tốc sing: 0 là gốc giữa hưởng sóng và trục x Nếu không xét đến tác động của ứng suất gid thi sự biển đổi của mực nước trong một chu kỳ sóng được đưa ra như sau 2G) 1 E re aa ax pgh+n)[ 2x * dy 2đ) 1 [* ¬—— ———|-*#+— +t (1.5) 9y ~~ path +m) [ay » trong đó, n là thinh phần nước ding do ứng suất sing, là mật độ nước bin, là gia tốc trong trường, h lả độ sâu, to, thy là ứng suất day theo hướng x, ý. “rong trường hợp đơn giản khi song truyén vuông góc với hướng bờ và bỏ qua ứng suất mặt và ứng suất đấy, Khi d6 sự biển đổi của mực nước trung bình theo phương vuông, góc với bờ được đưa ra như sau 24 1 (=) a6 ay pg(h + ñ) \ ax “Theo Longuet-Higgins (1964), vỉ tí sóng dé là diém bắt đầu cỏ sự biến đổi của mực nước trung bình do tác động của sóng và được xác định như sau [22] an Trong đó, tẺ và w lần lượt là gid tr tbe độ quỹ đạo sóng trung bình phương ngang và phương thẳng đứng theo thời gian Phuong trình 1.7 là một dang của phương trình Bernoulli cho dong chảy không 6n định.
un và với giả thiết là không có biển động mục nước trung bình gây ra bởi sóng tại vùng, nước sâu (C= 0) và khi đó nước đảng do sóng có giá trị âm (wave setdown) và được. da ra như sau; Hộp ie Bsin2kphu, d8) trong công thức (L8): Hạ và ke là độ cao sóng và số sóng tại điểm sóng 48, Đổi với điền kiện nước nông và giới hạn độ sâu sóng đỗ (Hy = (h + 1), ta có d9) Tại các điểm ven bờ và với điều kiện biên tại các điểm sóng đỗ như trên, nước ding do sóng được tính bởi: wey hy (10) “Có thể thấy rằng, gid tị của nước dng do sông phụ thuộc vio chỉ số sông vỡ x, gi tr này phụ thuộc vào độ dốc của địa hình đáy biển và các thông số sóng ngoài khơi. Nghiên cứu của Holman R. A (1990), đã sử dụng các dữ iệu do đạc và thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, khẳng định về edu trúc của trưởng mực nước, ở vùng sông không đỗ nhào quan sát thấy sự hạ thấp mực nước, côn ở vùng sing vỗ bờ sự đăng lên.
Hơn nữa giữa lý thuyết và thực nghiệm trùng hợp với nhau về định lượng 1241.125] Lý thuyết Longuet-Higins ~ Stewart 6 ra phù hợp để gi thích sự hình thành của hiện tượng rút và dâng nước do sóng, cũng như giải thích cơ chế hình thành các mạch động.