Luận Văn Kết hợp ba mô hình sóng, chuyển dịch bùn cát và diễn biến đáy để mô phỏng sự thay đổi mái dốc bờ biể

TÓM TẮT : Ba mô hình bao gồm mô hình sóng, mô hình vận chuyển bùn cát và mô
hình diễn biến đáy được kết hợp để mô phỏng sự thay đổi mái dốc bờ biển dưới tác động của
sóng thẳng góc với bờ. Mô hình được áp dụng tính toán thử nghiệm cho 2 trường hợp. Trường
hợp thứ nhất là mô phỏng sự chuyển dịch và biến dạng của một mô cát dưới tác dụng của
sóng để xem xét sự hợp lý về mặt định tính của mô hình. Trường hợp thứ hai là áp dụng mô
phỏng sự thay đổi mái dốc bờ biển có kích thước thực tế được xây dựng trong phòng thí
nghiệm, kết qủa đo đạc thực nghiệm được so sánh với kết qủa tính toán để đánh giá mức độ
chính xác của mô hình.
1.GIỚI THIỆU
Nguyên nhân gây ra sự xói lở bờ biển là do tác động của sóng và dòng chảy làm cho bùn
cát dịch chuyển theo hai hướng: thẳng góc với bờ (cross shore) và dọc theo bờ (long shore).
Thông thường sự biến đổi bờ xảy ra trong thời gian dài (long term) được xem như là hệ qủa
của sự chuyển dịch bùn cát dọc bờ do tác động của sóng và dòng chảy, trong khi sự biến đổi
bờ xảy ra trong thời gian ngắn (short-term) hoặc theo mùa (seasonal variation) thường là hệ
qủa sự chuyển dịch bùn cát thẳng góc với bờ chủ yếu do tác động của sóng [6]. Trong nghiên
cứu này xem xét trong trường hợp sự biến đổi mái dốc bờ ngắn hạn và chủ yếu do tác động
của sóng thẳng góc với bờ.
Quá trình diễn biến xói lở bờ biển do tác động của sóng thẳng góc với bờ là một qúa trình
khá phức tạp, nó bị tác động bởi các yếu tố như chiều cao sóng, vị trí sóng vỡ, dòng chảy do
sóng vỡ, ứng suất do sóng tác dụng trên đáy, lượng bùn cát chuyển dịch và cách thức biến
dạng mái dốc bờ biển. Một số các yếu tố trên hiện nay vẫn chưa được hiểu rõ tường tận, đặc
biệt là trong vùng sóng vỡ nên đã có nhiều cách tiếp cận khác nhau để mô phỏng diễn biến
mái dốc bờ. Nhìn chung có 3 cách tiếp cận: (i) Dựa trên các số liệu đo đạc để tìm các công
thức thực nghiệm hoặc bán thực nghiệm đánh giá sự ổn định hoặc xu hướng biến đổi mái dốc
theo các yếu tố sóng, đặc tính bùn cát và địa thế mái dốc bờ. (ii) Xây dựng các mô hình mô
phỏng riêng lẻ từng hiện tượng như mô hình truyền sóng, mô hình chuyển dịch bùn cát, mô
hình diễn biến bờ và kết hợp để tìm sự tương tác lẫn nhau. (iii) Xây dựng mô hình cấu trúc
dòng chảy do sóng (lúc sóng chưa vỡ và lúc sóng vỡ) để xác định các thông số ảnh hưởng đến
sự chuyển dịch bùn cát đồng thời kết hợp với mô hình vận chuyển bùn cát để mô phỏng sự
biến dạng bờ.
Trong nghiên cứu này sử dụng cách tiếp cận (ii) để mô hình hoá sự thay đổi mái dốc
bờ biển dựa trên 3 mô hình cơ bản như sau :
+ Mô hình sóng khu vực nước nông có xét đến sự phi tuyến của hằng số sóng do ảnh
hưởng độ sâu nước nông và sự thay đổi chiều cao sóng do hiện tượng sóng vỡ
+ Mô hình chuyển tải bùn cát khi sóng vỡ và lúc chưa vỡ
+ Mô hình mô phỏng sự diễn biến đáy
Ba mô hình trên được áp dụng luân phiên để mô phỏng sự tương tác giữa các yếu tố với
nhau. Mô hình được khảo sát định tính bằng việc tính toán diễn biến của một mô cát dưới tác
động của sóng và khảo sát định lượng bằng việc mô phỏng sự sạt lở của một mái dốc bờ biển
dưới tác động của sóng trong phòng thí nghiệm.