Áp dụng mô hình vịnh dạng parabolic xác định đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Áp dụng mô hình vịnh dạng parabolic xác định đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh trình bày việc áp dụng mô hình vịnh dạng đường bậc hai (Parabolic Bay Shape Equation - PBSE) nhằm xác định dạng đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Áp dụng mô hình vịnh dạng parabolic xác định đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 ÁP DỤNG MÔ HÌNH VỊNH DẠNG PARABOLIC XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG BỜ BIỂN Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG TĨNH Nguyễn Trường Duy1, Lê Hải Trung1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: duynt45@wru.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG cong đường bờ giảm dần. Sự thay đổi này tiếp diễn tới một vị trí mà tiếp tuyến của Việc xác định trạng thái của một bờ biển đường bờ có xu hướng song song với đường mang ý nghĩa thiết thực phục vụ công tác đỉnh sóng tới trước khi bị nhiễu xạ. Điểm này quản lí, qui hoạch khu vực ven biển cũng thường được gọi là điểm khống chế phía như xây dựng giải pháp bảo vệ. Những dưới. Như vậy, khoảng cách từ điểm nhiễu xạ phương pháp như đo đạc địa hình, phân tích (điểm khống chế phía trên) tới một vị trí trên không ảnh hay ảnh vệ tinh bờ biển không đường bờ phụ thuộc vào độ cong của đường phải lúc nào cũng khả thi và có thể gặp bờ tại vị trí đó. Phương trình cơ bản của nhiều khó khăn. Ví dụ, dữ liệu ảnh vệ tinh phương pháp như sau: cần thu thập trong cả quá trình dài và kĩ 2 thuật phân tích tương đối phức tạp. Kết quả R ⎛β ⎞ ⎛β ⎞ = C 0 + C1 ⎜ ⎟ + C 2 ⎜ ⎟ (1) thu được cần số liệu đo đạc thực tế để hiệu Rβ ⎝θ ⎠ ⎝θ ⎠ chỉnh, kiểm định. trong đó, Bài báo trình bày việc áp dụng mô hình Rβ : độ dài đường khống chế, khoảng cách từ vịnh dạng đường bậc hai (Parabolic Bay Shape Equation - PBSE) nhằm xác định dạng điểm nhiễu xạ tới điểm khống chế phía dưới; đường bờ biển ở trạng thái cân bằng tĩnh [1]. β : góc nghiêng giữa đường đỉnh sóng tới Yêu cầu về số liệu đầu vào cũng như quá chủ đạo và đường khống chế; trình xử lí được đánh giá là đơn giản. Phương C: các hằng số được xác định từ phân tích pháp này từ khi ra đời tới nay đã trở nên phổ hồi qui 27 trường hợp nguyên mẫu và mô hình; biến trong ngành kĩ thuật bờ biển [vd, 2]. θ : là góc tạo thành giữa đường đỉnh sóng Một số đoạn bờ biển dạng cong với mũi tới chủ đạo và bán kính R bất kì. nhô ở một phía đã được lựa chọn để kiểm định và áp dụng phương pháp này gồm Tịnh Khê, thành phố Quảng Ngãi – Quảng Ngãi, Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Thanh Hóa; Quỳnh Thọ, huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Hsu và Evans [1] đã phát triển mô hình vịnh dạng parabolic cho bờ biển giữa các mũi đất (đá) ở trạng thái cân bằng tĩnh. Đường bờ biển bắt đầu từ một điểm khống chế - nơi sóng bắt đầu nhiễu xạ và truyền tới cung bờ có dạng đường bậc hai liền đó (Hình 1). Khi Hình 1. Vịnh có dạng parabolic khoảng cách từ điểm nhiễu xạ tăng lên thì độ và các tham số cơ bản 116
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Công thức (1) được dùng để xác định cung với đường đỉnh sóng) vuông góc với tiếp đường bờ giữa đường đỉnh sóng tới tại điểm tuyến tại điểm khống chế phía dưới được nhiễu xạ và đường khống chế. Các tia với dịch chuyển ngang về phía mũi đất phía trên, bán kính R sẽ xoay quanh điểm nhiễu xạ nó sẽ cắt đường đỉnh sóng tại chính điểm để tạo nên đường bờ cong với các góc θ khống chế. khác nhau. Sự nhạy cảm của vị trí điểm khống chế Tất cả những giá trị C nằm trong khoảng phía dưới có thể được đo đạc bằng cách thay 1 < C < 2,5 với giá trị góc trong khoảng đổi một chút nhằm tăng giá trị Rβ tương ứng β ( 20° ~ 80° ) và điều kiện này nghiệm đúng với sự giảm β, và ngược lại. Ví dụ minh họa cho hầu hết các khu vực. Hệ số C có thể được được thực hiện với cung bờ biển phía bắc xác định theo các công thức sau: sông Trà Khúc, giữa Tịnh Nghĩa và Tịnh C0 = 0.0707 − 0.0047 β + 0.000349 β 2 − Long thuộc tỉnh Quảng Ngãi. Hình 2 thể hiện 0.00000875 β 3 + 0.00000004765 β 4 (2) góc β = 220 và khi được tăng giảm 20. Tính toán cho thấy đường bờ biển dường như biến C1 = 0.9536 + 0.0078 β − 0.00004879 β 2 đổi không đáng kể. + 0.0000182 β 3 − 0.000001281 β 4 (3) C2 = 0.0214 − 0.0078 β + 0.0003004 β 2 − 0.00001183 β 3 + 0.00000009343 β 4 (4) Theo đó, hình dạng ổn định của một cung bờ được xác định đối với trường hợp không có vận chuyển bùn cát ven bờ. Các ứng dụng thực tế được trình bày tiếp theo đây. 3. ỨNG DỤNG THỰC TẾ Trong việc áp dụng công thức dạng bậc hai cho các vịnh tự nhiên, một khó khăn chính là xác định điểm khống chế dưới xuôi (theo hướng sóng tới). Việc này ảnh hưởng tới giá của chiều dài đường khống chế ( Rβ ) và giá trị góc sóng tới ( β ). Tham số thứ hai được đo giữa đường khống chế và tiếp tuyến tại điểm khống chế phía dưới của vịnh. Đối với một vịnh vẫn đang trong trạng thái cân bằng động, tiếp tuyến này có thể theo hướng khác so với trạng thái cân bằng tĩnh, mặc dầu nó sẽ không thay đổi nhiều khi mà xói lở xảy ra. Lưu ý rằng khi ước lượng ( β ), ta không nên sử dụng đường đỉnh sóng trực quan từ không ảnh hay ảnh vệ tinh. Nhìn chung, điểm khống chế phía trên (upcoast) mà sóng nhiễu xạ xảy ra được xác định dễ dàng. Điểm này có thể không thuộc đất liền nhưng là một đảo nhỏ hay thậm chí Hình 2. Ảnh hưởng của góc β = 20, 22 ám tiêu (đá ngầm). Trong trường hợp này, và 240 đối với đường bờ biển (tính toán) không ảnh thể hiện đường đỉnh sóng có thể Tịnh Khê phía bắc cửa Đại, được sử dụng. Khi tia sóng tới (pháp tuyến sông Trà Khúc, Quảnh Ngãi 117
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8 Tiếp theo, PBSE được áp dụng để xác định từ hướng Đông Nam có tác dụng tạo nên đường bờ biển cân bằng tĩnh cho một số khu dạng cân bằng tĩnh của hai cung bờ này. vực gồm bờ biển Hải Châu, huyện Tĩnh Gia – Khi đường bờ thực tế nằm về phía biển so Thanh Hóa; bờ biển Quỳnh Thọ, huyện với đường bờ dự đoán thì bãi biển có thể bị Quỳnh Lưu – Nghệ An. Bảng 1 thống kê các xói lở tới giới hạn này. Ngược lại, đường bờ tham số cơ bản như góc β và chiều dài thực tế nằm phía trong đường dự đoán như ở đường khống chế Rβ được xác định cho các Hải Châu và Quỳnh Thọ thì bãi biển đạt trạng thái tương đối ổn định. ví dụ này. Có thể hiểu được rằng với góc β Hình 3 cũng thể hiện sự sai khác về vị trí nhỏ thì chiều dài đường khống chế Rβ sẽ lớn giữa các điểm thuộc đường bờ hiện tại và và ngược lại, góc β lớn thì Rβ sẽ nhỏ. đường cân bằng tĩnh xác định theo PBSE. Bảng 1. Các tham số xác định dạng bờ biển Lausman & nnk [3] đã đề nghị nhiều chuyên ở trạng thái cân bằng tĩnh gia (tự nguyện) lựa chọn 3 điểm khống chế Chiều dài đối với vịnh Taquaras – Taquarinhas. Vịnh Góc Cung bờ biển β [0] Rβ [m] nằm ở phía Nam của Brazil với độ rộng khoảng 1800m. Kết quả cho thấy độ bất định Tịnh Khê, TP. Quảng 22 1520 của việc áp dụng PBSE phụ thuộc vào các vị Ngãi – Quảng Ngãi trí cụ thể trên cung bờ biển. Vì vậy, hành Hải Châu, H Tĩnh Gia - 39 940 lang an toàn nhằm phòng ngừa xói lở tiềm Thanh Hóa tàng nên được qui định với chiều rộng biến Quỳnh Thọ, H. Quỳnh 20 4420 đổi, tùy thuộc vị trí trên cung đường bờ chứ Lưu – Nghệ An không nên sửu dụng cùng một giá trị như thường thấy hiện nay. 4. KẾT LUẬN Bài báo đã giới thiệu phương pháp dự đoán đường bờ cân bằng tĩnh sử dụng đường cong của phương trình bậc hai. Ví dụ áp dụng được thực hiện với 3 cung bờ biển miền Trung. Kết quả thu được có thể được sử dụng làm cơ sở phục vụ nghiên cứu giải pháp chống xói lở, ổn định bờ biển ở một số khu vực có diễn biến đường bờ phức tạp như Quảng Nam, Cà Mau, Bình Thuận. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hsu, J.R.C và Evans, C. 1989. Parabolic bay shapes and applications. Proc. Instn. Civil Hình 3. Cung bờ biển Hải Châu, huyện Engrs. 87: 557 – 70. Tĩnh Gia – Thanh Hóa (trái) và Quỳnh Thọ, [2] Lausman, R., Klein, A.H. and Stive, M.J., huyện Quỳnh Lưu – Nghệ An (phải) 2010. Uncertainty in the application of the Hai cung bờ Hải Châu và Quỳnh Thọ có parabolic bay shape equation: Part 1. Coastal hình dạng tương tự nhau khi mà mũi đất nhô Engineering, 57(2): 132-141. [3] To, D.V . The equilibrium stages of headland- ra che chắn phần lớn sóng tới từ hướng Đông bay beaches in the coastal provinces of Bắc (Hình 3). Phần phía dưới của đoạn Vietnam. Tạp chí KHKT TL& MT, 23(95): đường bờ có dạng cung này tiếp tục kéo dài 95 – 102. gần như đường thẳng. Sóng chiếm ưu thế tới 118