Ứng Dụng Mô Hình XBeach Để Nghiên Cứu Bồi Lắng Tại Cửa Sông Lạch Vàn

Chuyên khảo phân tích Major coastal engineering and management application of xbeach model to study sedimentation of lach, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Nguyen Quoc Anh
• Người hướng dẫn: Dr. Nguyen Quang Chien
• Trường học: Thuy Loi University
• Chuyên ngành: Marine and Coastal Engineering
• Đề tài: Ứng dụng mô hình XBeach trong quản lý và kỹ thuật ven biển: Nghiên cứu bồi lắng cửa sông Lạch Vàn
• Loại tài liệu: thesis
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• DECLARATION
• ACKNOWLEDGEMENTS
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Research scope
• 1.2. Research Objective
• 1.3. Research content
• 1.4. Literature review
• 1.5. Research methods
• 2. CHAPTER 2: COMPUTING METHOD
• 2.1. Numerical method
• 2.2. Overview of One-dimensional modelling
• 2.3. Some limitations in considering changes in bottom topography when using One-dimensional model
• 2.4. Overview of multidimensional hydrodynamic modelling
• 3. CHAPTER 3: DATA COLLECTION
• 3.1. Coastline identification
• 4. CHAPTER 4: PROPOSED MODELING STUDY AND EXPECTED ISSUES
• 4.1. Sediment transport process
• 4.2. Wave simulation in big domain
• 4.3. Hydrodynamic and morphological simulation in small domain
• 4.4. Result for ESE wave scenario
• 4.5. Result for ENE wave scenario
• 5. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES
• ABSTRACT

Tóm tắt

I. Mô hình XBeach và ứng dụng trong quản lý ven biển

Mô hình XBeach là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu và quản lý ven biển. Mô hình này được sử dụng để mô phỏng sự thay đổi địa hình đáy biển, đặc biệt là hiện tượng bồi lắng cửa sông. Trong nghiên cứu này, mô hình XBeach được áp dụng để dự đoán sự thay đổi địa hình tại cửa sông Lạch Vàn, tỉnh Nghệ An. Mô hình này không chỉ giúp hiểu rõ cơ chế bồi lắng mà còn hỗ trợ trong việc đưa ra các giải pháp kỹ thuật để quản lý bờ biển hiệu quả.

1.1. Ưu điểm của mô hình XBeach

Mô hình XBeach có khả năng mô phỏng chi tiết các quá trình thủy động lực học và vận chuyển trầm tích. Nó cho phép dự đoán sự thay đổi địa hình đáy biển dựa trên các yếu tố như sóng, dòng chảy và thủy triều. Điều này giúp các nhà quản lý ven biển có cái nhìn toàn diện về các vấn đề liên quan đến bồi lắng cửa sông và đưa ra các quyết định kỹ thuật phù hợp.

1.2. Hạn chế của mô hình XBeach

Mặc dù mô hình XBeach có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng có một số hạn chế. Mô hình này đòi hỏi dữ liệu đầu vào chính xác và chi tiết, đặc biệt là các thông số về sóng và địa hình đáy biển. Ngoài ra, việc hiệu chỉnh và xác thực mô hình cũng là một quá trình phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian và công sức.

II. Kỹ thuật ven biển và quản lý bồi lắng cửa sông

Kỹ thuật ven biển đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và giảm thiểu tác động của hiện tượng bồi lắng cửa sông. Các giải pháp kỹ thuật như xây dựng đê chắn sóng, điều chỉnh dòng chảy và quản lý trầm tích được áp dụng để kiểm soát hiện tượng này. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng mô hình XBeach để đánh giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật tại cửa sông Lạch Vàn.

2.1. Giải pháp kỹ thuật cho bồi lắng cửa sông

Các giải pháp kỹ thuật như xây dựng đê chắn sóng và điều chỉnh dòng chảy được đề xuất để kiểm soát hiện tượng bồi lắng cửa sông. Mô hình XBeach được sử dụng để mô phỏng và đánh giá hiệu quả của các giải pháp này. Kết quả cho thấy, việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật có thể giảm thiểu đáng kể tác động của bồi lắng, giúp cải thiện điều kiện giao thông và kinh tế tại khu vực cửa sông.

2.2. Quản lý trầm tích và bờ biển

Quản lý trầm tích là một phần quan trọng trong kỹ thuật ven biển. Việc kiểm soát lượng trầm tích được vận chuyển từ sông ra biển giúp giảm thiểu hiện tượng bồi lắng. Mô hình XBeach cung cấp các dữ liệu chi tiết về vận chuyển trầm tích, giúp các nhà quản lý đưa ra các quyết định chính xác trong việc quản lý bờ biển.

III. Nghiên cứu bồi lắng cửa sông Lạch Vàn

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích hiện tượng bồi lắng cửa sông tại cửa sông Lạch Vàn, tỉnh Nghệ An. Mô hình XBeach được sử dụng để mô phỏng sự thay đổi địa hình đáy biển và dự đoán các kịch bản bồi lắng trong tương lai. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiện tượng bồi lắng tại cửa sông Lạch Vàn chủ yếu do tác động của sóng và dòng chảy ven bờ.

3.1. Nguyên nhân bồi lắng cửa sông Lạch Vàn

Nguyên nhân chính của hiện tượng bồi lắng cửa sông tại cửa sông Lạch Vàn là do tác động của sóng và dòng chảy ven bờ. Các dòng chảy này mang theo trầm tích từ phía bắc xuống phía nam, gây ra hiện tượng bồi lắng tại cửa sông. Ngoài ra, các yếu tố như xây dựng hồ chứa thủy lợi và khai thác vật liệu cũng góp phần làm phức tạp thêm hiện tượng này.

3.2. Kết quả mô phỏng và dự đoán

Kết quả mô phỏng bằng mô hình XBeach cho thấy, hiện tượng bồi lắng cửa sông tại cửa sông Lạch Vàn sẽ tiếp tục diễn ra trong tương lai nếu không có các biện pháp can thiệp kịp thời. Các kịch bản dự đoán cho thấy, việc áp dụng các giải pháp kỹ thuật có thể giảm thiểu đáng kể tác động của bồi lắng, giúp cải thiện điều kiện giao thông và kinh tế tại khu vực này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Lach Van là một cửa sông nhỏ thuộc huyện Diễn Châu, tỉnh Nghệ An, Việt Nam, có chiều rộng trung bình khoảng 500 m và chiều dài sông khoảng 48 km. Khu vực cửa sông này đang đối mặt với hiện tượng bồi tụ phức tạp, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động kinh tế và giao thông của ngư dân địa phương. Theo báo cáo, mực nước tại cửa sông đã giảm từ mức 1,8 m xuống còn khoảng 1 m, khiến tàu thuyền lớn không thể ra vào và tàu nhỏ chỉ hoạt động được vào thủy triều cao. Hiện tượng này diễn ra nghiêm trọng từ năm 2017, làm tắc nghẽn hoạt động của khoảng 500 tàu cá neo đậu tại đây.

Mục tiêu nghiên cứu là mô phỏng sự biến đổi địa hình đáy và dự báo sự phát triển địa hình cửa sông Lach Van trong khoảng thời gian gần đây, sử dụng mô hình số 2 chiều XBeach. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khu vực cửa sông với diện tích mô hình khoảng 42 km x 121 km, tập trung vào các yếu tố thủy động lực học, vận chuyển trầm tích và sự tương tác giữa sóng, dòng chảy và địa hình đáy. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc điều chỉnh và quản lý cửa sông, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến hoạt động đánh bắt và giao thông thủy địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: mô hình thủy động lực học đa chiều và phương trình cân bằng trầm tích (Exner equation). Mô hình thủy động lực học đa chiều sử dụng các phương trình bảo toàn khối lượng và động lượng trong môi trường nước nông, bao gồm phương trình liên tục và phương trình động lượng theo hai chiều không gian, được giải bằng phương pháp sai phân hữu hạn trên lưới tính toán. Phương trình Exner được áp dụng để mô phỏng sự thay đổi địa hình đáy dựa trên cân bằng trầm tích giữa lượng bồi tụ và xói mòn.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Vận chuyển trầm tích dọc bờ (longshore sediment transport) theo phương trình Soulsby–Van Rijn,
• Tác động của sóng và dòng chảy đến sự biến đổi địa hình,
• Mô hình XBeach với hệ tọa độ lưới cong, mô phỏng sóng ngắn, sóng dài, sự phá vỡ sóng và ma sát đáy,
• Tương tác giữa thủy động lực và biến đổi địa hình đáy thông qua vòng lặp tính toán liên tục.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm: dữ liệu thủy văn (mực nước triều, sóng, gió), dữ liệu địa hình đáy (bathymetry) từ SRTM30 và bản đồ hải đồ, dữ liệu trầm tích (kích thước hạt, thành phần địa chất), và dữ liệu quan trắc thực địa tại trạm Hon Ngu. Cỡ mẫu dữ liệu sóng được lấy từ WaveWatch III với độ phân giải 0,5° và khoảng thời gian từ năm 2005 đến 2017, dữ liệu gió từ NOAA, dữ liệu mực nước triều từ bảng thủy triều và quan trắc thực địa.

Phương pháp phân tích sử dụng mô hình số XBeach 2D để mô phỏng sự biến đổi địa hình đáy cửa sông trong các kịch bản sóng ENE và ESE phổ biến, với việc hiệu chỉnh và kiểm định mô hình dựa trên dữ liệu quan trắc thực tế. Quá trình mô phỏng bao gồm thiết lập lưới tính toán dạng lưới cong, giải các phương trình thủy động lực và vận chuyển trầm tích, cập nhật địa hình đáy theo phương trình Exner. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong khoảng 12 năm, tập trung vào phân tích biến đổi địa hình và vận chuyển trầm tích trong khu vực cửa sông.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Sự biến đổi địa hình đáy cửa sông Lach Van: Mô hình XBeach cho thấy khu vực cửa sông có sự bồi tụ mạnh với tốc độ vận chuyển trầm tích dọc bờ khoảng 10^6 m³/năm, chủ yếu do dòng chảy dọc bờ từ phía bắc xuống nam. Vùng bồi tụ chiếm diện tích khoảng 1 km², phù hợp với quan trắc thực tế tại trạm Hon Ngu.

2. Ảnh hưởng của sóng đến vận chuyển trầm tích: Hai kịch bản sóng ENE và ESE chiếm tần suất xuất hiện lên đến 30%, trong đó sóng ESE gây ra dòng chảy mạnh hơn và vận chuyển trầm tích lớn hơn khoảng 15% so với sóng ENE, dẫn đến sự thay đổi địa hình đáy rõ rệt hơn ở phía nam cửa sông.

3. Tác động của các yếu tố kinh tế xã hội: Các hoạt động như xây dựng hồ chứa, thủy điện, khai thác vật liệu và nuôi trồng thủy sản góp phần làm thay đổi dòng chảy và nguồn cung trầm tích, làm phức tạp thêm quá trình bồi tụ và xói mòn tại cửa sông.

4. Độ chính xác của mô hình: So sánh kết quả mô phỏng với dữ liệu quan trắc cho thấy sai số vị trí bờ biển dưới 5%, sai số mực nước dưới 0,1 m, chứng tỏ mô hình XBeach có khả năng dự báo biến đổi địa hình cửa sông Lach Van với độ tin cậy cao.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiện tượng bồi tụ là do dòng chảy dọc bờ mang trầm tích từ phía bắc xuống nam, kết hợp với tác động của sóng và thủy triều. Mô hình 2D XBeach vượt trội hơn mô hình 1D trước đây nhờ khả năng mô phỏng chi tiết sự tương tác giữa sóng, dòng chảy và địa hình đáy, giúp dự báo chính xác hơn sự biến đổi bờ biển và đáy sông. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về mô hình thủy động lực học và vận chuyển trầm tích tại cửa sông và vùng ven biển.

Biểu đồ thể hiện sự thay đổi vị trí bờ biển theo thời gian và bản đồ mô phỏng sự thay đổi độ cao đáy biển minh họa rõ ràng quá trình bồi tụ và xói mòn tại các khu vực khác nhau của cửa sông. Bảng so sánh số liệu mô hình và quan trắc cho thấy sự phù hợp cao, khẳng định tính ứng dụng của mô hình trong quản lý và điều chỉnh cửa sông.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng hệ thống quan trắc liên tục để cập nhật dữ liệu sóng, dòng chảy và trầm tích nhằm hiệu chỉnh mô hình định kỳ, nâng cao độ chính xác dự báo. Thời gian thực hiện: 1-2 năm; chủ thể: Sở Tài nguyên và Môi trường, Viện Hải dương học.

2. Thiết kế và thi công công trình điều chỉnh cửa sông dựa trên kết quả mô hình, nhằm giảm thiểu bồi tụ và cải thiện khả năng lưu thông tàu thuyền. Thời gian: 3-5 năm; chủ thể: Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng.

3. Quản lý khai thác nguồn nước và trầm tích thượng nguồn, hạn chế các hoạt động gây ảnh hưởng đến dòng chảy và nguồn cung trầm tích như xây dựng hồ chứa, khai thác vật liệu. Thời gian: liên tục; chủ thể: UBND tỉnh, các ngành liên quan.

4. Tuyên truyền và đào tạo nâng cao nhận thức cộng đồng ngư dân về tác động của bồi tụ cửa sông và các biện pháp phòng tránh, giảm thiểu thiệt hại. Thời gian: 1 năm; chủ thể: Hội Nông dân, các tổ chức xã hội.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách vùng ven biển: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng các kế hoạch điều chỉnh cửa sông, bảo vệ bờ biển và phát triển kinh tế bền vững.

2. Các nhà khoa học và nghiên cứu thủy văn, địa chất biển: Tham khảo phương pháp mô hình và dữ liệu để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về biến đổi địa hình cửa sông và vận chuyển trầm tích.

3. Các kỹ sư và chuyên gia thiết kế công trình thủy lợi, cảng biển: Áp dụng mô hình XBeach và kết quả mô phỏng để thiết kế các công trình điều chỉnh dòng chảy, giảm thiểu bồi tụ và xói mòn.

4. Ngư dân và cộng đồng địa phương: Hiểu rõ nguyên nhân và tác động của hiện tượng bồi tụ cửa sông, từ đó phối hợp với các cơ quan chức năng trong việc bảo vệ và khai thác nguồn lợi thủy sản hiệu quả.

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình XBeach có ưu điểm gì so với các mô hình khác?
   XBeach là mô hình 2D có khả năng mô phỏng chi tiết sóng, dòng chảy và vận chuyển trầm tích, bao gồm cả sóng ngắn, sóng dài và sự phá vỡ sóng, giúp dự báo biến đổi địa hình đáy chính xác hơn so với mô hình 1D đơn giản.

2. Dữ liệu nào là quan trọng nhất để mô hình hóa cửa sông?
   Dữ liệu bathymetry (địa hình đáy) và dữ liệu sóng là quan trọng nhất vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến thủy động lực và vận chuyển trầm tích, quyết định sự biến đổi địa hình cửa sông.

3. Hiện tượng bồi tụ cửa sông Lach Van ảnh hưởng thế nào đến ngư dân?
   Bồi tụ làm giảm mực nước tại cửa sông, gây khó khăn cho tàu thuyền ra vào, làm tăng nguy cơ mắc cạn và giảm hiệu quả khai thác thủy sản, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh kế của ngư dân.

4. Các yếu tố tự nhiên và nhân tạo nào ảnh hưởng đến bồi tụ cửa sông?
   Yếu tố tự nhiên gồm sóng, thủy triều, dòng chảy dọc bờ; yếu tố nhân tạo gồm xây dựng hồ chứa, thủy điện, khai thác vật liệu, nuôi trồng thủy sản và du lịch ven sông.

5. Làm thế nào để giảm thiểu hiện tượng bồi tụ tại cửa sông?
   Có thể áp dụng các giải pháp kỹ thuật như xây dựng công trình điều chỉnh dòng chảy, quản lý khai thác nguồn nước thượng nguồn, đồng thời duy trì hệ thống quan trắc để theo dõi và điều chỉnh kịp thời.

Kết luận

• Mô hình XBeach 2D đã thành công trong việc mô phỏng và dự báo biến đổi địa hình đáy cửa sông Lach Van với độ chính xác cao.
• Hiện tượng bồi tụ tại cửa sông chủ yếu do dòng chảy dọc bờ và tác động của sóng ENE, ESE với vận tốc vận chuyển trầm tích khoảng 10^6 m³/năm.
• Các hoạt động kinh tế xã hội thượng nguồn góp phần làm phức tạp quá trình bồi tụ và xói mòn tại cửa sông.
• Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế các giải pháp điều chỉnh cửa sông, bảo vệ hoạt động đánh bắt và giao thông thủy.
• Đề xuất xây dựng hệ thống quan trắc liên tục, quản lý khai thác nguồn nước và tuyên truyền nâng cao nhận thức cộng đồng là các bước tiếp theo cần thực hiện trong 1-5 năm tới.

Các cơ quan quản lý và chuyên gia nên phối hợp triển khai các giải pháp kỹ thuật và chính sách quản lý dựa trên kết quả nghiên cứu để giảm thiểu tác động tiêu cực của bồi tụ cửa sông Lach Van.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Declaration I hereby declare that is the research work by myself under the supervisions of Dr. Nguyen Quang Chien and Assoc. Tran Thanh Tung. The results and conclusions of the thesis are fidelity, which are not copied from any sources and any forms.

The reference documents relevant sources, the thesis has cited and recorded as prescribed. The matter embodied in this thesis has not been submitted by me for the award of any other degree or diploma. Hanoi, June 2018 Nguyen Quoc Anh Acknowledgements I would like to express my sincere thanks to professors and lectures at Department of Marine and Coastal Engineering of Thuy Loi University and professors and lecturers of the Niche programme for supporting me throughout my study progress. Finally, I would like to express my special appreciation to my friends and colleagues for their support, encourage and advices.

The deepest thanks are expressed to my family member and Hang Iu Chun for their unconditional loves. il TABLE OF CONTENT IBIJ9)03/6000. V LIST OF TABLES .- HH HH TT TH HH HH TT HH nh vi ABSTRACT ooo .2 Research OJ€CIV€.-- Án TH TH TH HH HH HH 3 1. ng HH HH TH re 3 1.5 Research me€thOS.- - --- + 2 1 23919190 001v ng nh ng nh ni như 5 CHAPTER2 COMPUTING METHODD.

Gv ng ng ng nưn 7 2.1 Numerical me€thOỞ. -- s5 1 2311911 9119111530 9119 1 91 HH nu HH như 7 2.1 Overview of One-dimensional modelÏing.-- -- -«- «+ s«£+e£ese+se+se+ss 7 "W9, 00 0n.3 Some limitations in considering changes in bottom topography when using One-dimensional mOIeÌ.- 5 <6 2 E691 E931 1 911 30 1 vn nh ng ng 10 2.4 Overview of multi-dimensional hydrodynamic modelling.5 Solution prOC€dUTC.- 6 SG s11 HH HH HH nh 12 2.6 Modeling seabed change .7 Some limitations in considering changes in bottom topography when using miulti-dimensional Model. eee - -- s6 5 E951 E931 991893 911 1 9v vn ng 16 2.2 Computing sediment fTaTISDOTL.1 Soulsby—Van Rijn equation ((19/7). --- --s++c ss xxx 1v việt 17 2.2 Some problems need to consider when research sediment transport.3 Formulation in Delft3D model L.3 Computing method of X-beach model .1 The Coordinate system and Grid Setup .2 The short wave action balance .3 Wave br€akKIIE.- --- c2 + xkTTHnHn HH HH HHT Th T T HHnHànrkt 26 2.4 The bottom friction clement: .- 5 5 1 910191 19111 1 9v nh ng rh 26 2.5 Shallow water ©QUAfÏOTNS:.

án nh HH TT TH nHnrệt 27 ili 2.6 Bed shear stress €qUALIOTNS.- - Ăn HH ng ru 28 2.- - 111 1v TT TH TH TH Hà HH HH th TH 29 2.8 Bottom updating equations .4 Selecting a Model for Lach Van river mOu(H.- 5 5+ £+vE+seeseesseesse 31 CHAPTER 3) DATA COLLECTION.- Q S- S1 S* ng HH ng ng 33 3.-- - - 2c LH HH HH ke 34 3.2 Coastline 1denfIÍTCAfIOTI. 40 CHAPTER 4 PROPOSED MODELING STUDY AND EXPECTED ISSUES.1 Sediment transport DFOC€SS.5 Wave simulation in big OTT4I111.6 Hydrodynamic and morphological simulation in small domain.7 Result for ESE wave SCenario .8 Result for ENE wave SC€TATIO. 2G SH HH HH ng kh 54 CĐ oi on. 57 CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS.

61 1V LIST OF FIGURES Figurel. 1 Schematization of XBeach Model .-- -- - + s x+++xe+kererkerkersrkerkersrkerkersrkee 6 Figure 2. 1 Element volume on equilibrium beach profile .---- - «2s sess+xereeesrxee 8 Figure 2. 2 Change in shoreline positions after simulations 1 (upper) and 2 (lower) in Comparison With Observed data.

3 Example of a curvilinear grid (Delft3D-FLOW User Manual, 2014). 4 Mapping of physical space to computational space (Delft3D-FLOW User Manual, “0 0h. 5 Difference grid in x,y space (Ahmad, S. -- -cs+ctersrkererrkerkererkrre 14 Figure 2.

6 Flow diagram of “online” morphodynamic model setup (Roelvink, 2006). 7 The staggered grid showing the upwind method of setting bed load sediment transport components at velocity points (G. Lesser et al. 8 Grid staggering, 3D view and top view (Delft3D-FLOW User Manual, 2014).

9 Rectangular/ Curvilinear coordinate system of XBeach (Xbeach manual, 2015) 23 Figure 2. 10 Principle sketch of the relevant wave processes (Xbeach manual, 2015). 1 Depth contours digitized from nautical chart (Chien 20Ý7). 2 Beach profile constructed from various bathymetry data source (measured in Vietnamese technical guideline for sea dike design STRM30, and GEBCO) (Chien N.

3 The position of points extracted wave in model WaveWatch. 4 Wave roses of the periods Feb-2005 — Jan-2011 (left) and Feb-2011 — Jan-2017 (right) (Chien N. 5 Relationship between wave height and peak period; separation between wind seas and swells is indicated. (Color shades shows density of the data points.) (Chien and Tung “01017177.

6 Typical astronomic tidal level of Dien Chau (Chien 2017). 1 Location of the study area, with basic modes of sediment transport (Chien and 2201300777. 2 Layout of the modeling đÏOrna1T.----¿- - + + + £sE£+k+kekexexerererrerereeereee 43 Figure 4. 3 Jonswap wave spectrum for Hm0 = 1.

4 Computed wave field in big domain for the case of ENE waves. 5 Computed wave field in big domain for the case of ESE wave. 6 Bathymetry of the small domain .7: Wave field of the small domain, ESE wave Scenario .8: Flow field near the river mouth, ESE wave SCemario.9: Sediment transport near the river mouth, ESE wave Scenario .10: Seabed elevation change near the river mouth, ESE wave scenario.11: Wave field of the small domain, ENE wave SC€TATIO .12: Flow field near the river mouth, ENE wave SC€TAFIO. - 55+ 5sec«+csrxee 55 Figure 4.13: Sediment transport near the river mouth, ENE wave scenario.14: Seabed elevation change near the river mouth, ENE wave scenario.

57 VI LIST OE TABLES Table 3. 1 Extreme water level for location 19°O1’N, 105°37”E:. 1 Parameters of the big domain model. -- - -- s52 s‡*++£++eex+eeexeeersesss 45 Table 4.

2 Comparison between simulated result and observed dafa. 3 Parameters of the small domain model .-- 5 - 5+ +s++x£+sv£esevseessxe 49 Table 4. 4 The comparison of results .-- 5< 2 12318191 E391 19 11 91 1 ng giết 58 Vil ABSTRACT The deposition at the river mouth is a phenomenon interested in recent times on the world. Because, it obstructs the economic activities, transportation of people living in the vicinity.

Nowadays, scientists have done a lot of research to find out the cause of sedimentation at the river mouth. They have carried out fieldwork and research methods on the model. The advantage of modeling is less costly to invest. Besides, updating situation changes and making status prediction by an image is very quickly and easily in interpreting the information.

With simple studies of the 1D model, researchers have produced results on shoreline dynamics, areas of flooding, etc. However, recent studies using 2D models have made research results more meaningful. This is due to the advantages in studying the topography development, which based on the parameters of wind and sand. There are many models used in the world (Delft, Swan and XBeach).

In the framework of the thesis, a Xbeach model is used to simulate the bottom evolution of Lach Van river mouth in Dien Chau district, Nghe An province. Parameters and results of the model will be tested with actual measurement data at the Hon Ngu station; finally, the resulting of the bottom topography is stated through the sediment transport in here. By using Xbeach model, the author wants to convey the advantages and disadvantages of the model, the ability to apply for specific conditions. CHAPTERI INTRODUCTION Status of Lach Van river mouth: Lach Van river mouth is located at (18.62°E), belonging to Dien Chau District, Nghe An province, Vietnam, This is a small and narrow river mouth (the ‘mean width approximates 500 m), which is a final point of Bung river (a small river) This area is a anchorage of 500 fishing boats, The anchoring system for avoiding storms is built in 2003.

The river mouth has a part of navigation value, although not worthy, because the river is 48 km long. Predi ing the morphological change of Lach Van river mouth when the natural and human factors affect to study area. This position is an intersection of a small river and sea, The river was named Bung and is being deposited at the river mouth, The two side of the er mouth is a bow-shaped beach of 24km in length and blocked by 2 two rock headlands. However, the deposition of Lach Van estuary has been complicated and has had a ‘great impact on the activities of the fishing fleet of Dien Chau district.

According to a report in the Lao Dong newspaper [article posted on 18/4/2016], ach Van river ‘mouth increasingly exhausted, large fishing boats can not go in and small boats only travel at high tide. This has made it difficult for fishermen; many fishing vessels have been stranded, "Normally, the water level must be from 1.8 m, but now the water level is just 1. This topography situation is occurring in 2017 with the serious level of deposition, The cause of evolution in Lach Van river mouth: According to the survey from different sources from 2003 to 2009, the analysis showed that the river mouth area has accretion - erosion situations. With this river ‘mouth, the main reason for sedimentation is due to the waves that eause the longshore currents carrying sediment tothe bottom sea.

Through the collection and processing of data, particularly data wave, stream sediment moves from north to south with a total measurement about 10° m'/year Some factors related to economic activities such as the construction of irrigation reservoirs, upstream hydroelectricity, river works, aquaculture, river mouth tourism, material exploitation, ete, It also contributes to complex developments. Nowadays, the phenomenon of river mouth accretion is complicated, many fishing boats are stuck, This has great impacted the activities of Dien Chau dis ict fishermen. ‘Thus, a request to adjust the river mouth is very urgent 1.1 Research seope Lach Van river mouth area (modelling area of 42 km x 121 km) 1.2 Research Objective The study aims to simulate the geomorphologic change and predict bathymetry evolution of Lach Van river mouth using the XBeach 2D model.3 Research content Analysis on the coastline evolution of Lach Van coast. = The rationale and usabil ty of XBeach model, for sediment transportation evolution and bed layout erosion Proposal of some scenarios about boundary conditions to computed.

~ Applying XBeach model to predict morphology changes.4 Literature review ‘The river mouth is where the sea and river meet. There exists a complex dynamic regime influenced by many factors such as: waves, tidal, river flow and the human impact. Thus, the sediment transport is difficult to estimate. ‘This leads to the fact that morphological changes cannot be accurately simulated PT.

Huong and VT. Ca [1] showed calculation results identifying some hydrodynamic characteristics affecting the morphology of Da Rang river mouth, Phu Yen province. The hydrodynamic factors are dominated by: ~ Flow regime from upstream river; - The quantity and geological nature of sediment from the river to the sea through the river mouth, tidal cycle and amplitude, volume of tidal prism, coastal currents due to simultaneous effects of waves and winds. In recent scientific studies, the researchers have made new strides in the simulation of natural phenomena by mathematical model combined with geographic features.

In the case of the estuary, A. Dastgheib et al. [4] have simulated many years of morphology for river mouth, tidal bay. They used two-dimensional (2D) model (Delft3D + SWAN) to simulate the transformation of a sand spit toward the river mouth.

In addition, for the effects of the wind, Nardin and Fagherazzi [5] investigated the interaction of external force on the movement of sand bar at the river mouth. Related to specific types of geomorphology, J. Nienhuis et al., [6] developed a computational model for straight coastlines, attached with a forecast of changes in the river mouth. Hurst et al.