GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ - Chương 5

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo bài giảng GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ ( Nguyễn Quang Chiến ) dành cho sinh viên đại học chuyên ngành kỹ thuật bờ biển - Chương 5 Nghiên cứu cụ thể cho dự án tại Lakeview, Ohio, Hòa Kỳ

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: GENESIS - Mô hình số trị mô tả biến đổi đường bờ - Chương 5

Chương 5 Nghiên c u c th cho d án t i Lakeview, Ohio, Hoa Kỳ 5.1 Gi i thi u Toàn b chương này nghiên c u cho m t d án trong đó có áp d ng chương trình GENESIS, đ ng th i cũng đ c p đ n các k năng v n hành mô hình. D án Lakeview t i Lorain, bang Ohio n m bên b h Erie. Công viên Lakeview cách c ng Lorain kho ng 800 m v phía Tây. Đư ng b đây thi u cát t nhiên, th m chí m t s đo n b không có bãi cát. Trư c tình hình này chính quy n đ a phương mu n b o v công viên kh i xói l và t o ra m t bãi cát ph c v gi i trí. Dù tài li u v d án là khá đ , s li u sóng th c đo còn thi u và c n đư c t ng h p t tính toán hindcast cùng m t s ít s li u đo đư c. D án có quy mô nh và đơn gi n v a t m cho m t ví d minh h a ng d ng GENESIS. Các tài li u khái quát v khu v c d án (đi u ki n t nhiên, dân sinh, xã h i) cũng như quy trình thi t k đã có đ y đ (USAED, 1975; Walker và nnk., 1980). Pope và Rowen (1983) báo cáo k t qu m t đ t theo dõi hi n trư ng kéo dài 5 năm, đánh giá hi u qu d án thông qua tính thay đ i lư ng cát và di n bi n đư ng b . Trong ph n ti p theo, m t s n i dung trong các tài li u này cũng đư c đ c p đ n trong vi c xây d ng mô hình tính toán. Đ i v i m t khu v c như Lorain, vi c duy trì bãi c n ph i k t h p đ bãi và duy trì b o dư ng đ nh kỳ. Tuy v y, kho ng đư ng b l n ra h thư ng b san b ng b i nh ng con sóng và do đó đo n b nên đư c ch n l i b i các m hàn. Đ ng th i m hàn ít gây nh hư ng đ n đo n đư ng b k bên, vì nói chung trong vùng không có cát đ x y ra xói. Ta cũng c n xét đ n v n chuuy n cát ngang b . Ch đ sóng trong vùng h b chi ph i b i nh ng sóng có chi u cao l n, chu kì sóng ng n đư c phát sinh t nh ng đà gió ng n trong nh ng cơn bão nh x y ra thư ng xuyên. K t qu là sóng l n có xu hư ng đ y bùn cát ra xa b , trong khi nh ng cơn sóng l ng có chu kì dài, su t trong mùa hè v i xu hư ng chuy n cát v phía b cũng không đ bù đ p cho lư ng m t đi. Như v y b đang thi u cát, và lư ng cát b đ y ra xa b s phân tán và không tr v . Vì v y m t suy nghĩ logic 59
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ60 là b o v lư ng cát b ng nh ng đ p ch n sóng tách b đ gi m năng lư ng sóng t i đ ng th i gi cát không b trôi ra xa b . D án này, th c hi n năm 1977, là công trình có đê ch n sóng đ u tiên v i m c đích n đ nh bãi ph c v gi i trí đ u tiên có Hoa Kỳ (Hình 5.3). Hư ng v n chuy n cát t ng c ng d c b trong khu v c là t Đông sang Tây, như ta có th suy lu n t đà gió trên h Erie (Hình 5.1), v i lư ng v n chuy n ti m năng ư c tính lên t i 45900 m3 . Tuy v y do sóng t phí Đông b ch n khu t phía sau các đê ch n sóng c a c ng Lorain, th c t lư ng chuy n cát qua Lakeview l i có hư ng t Tây sang Đông và ch là 3820 đ n 6120 m3 /năm do thi u h t cát. Chính s thi u h t cát t nhiên này mà b b xói m nh. N l c ban đ u đ b o v tài s n nơi đây là xây d ng các m hàn và tư ng ch n nhưng s s a ch a thư ng xuyên cũng không th ngăn đư c xói l . Sóng bão trong th i kỳ nư c h dâng cao su t nh ng năm 1970 đã phá ho i b , làm xói chân và s p tư ng ch n Lakeview cùng nhà t m c a khu v c. 5.2 Gi i pháp th c hi n trong d án Đ th c hi n m c tiêu đ ra, m t s k ho ch đư c thi t l p bao g m nuôi bãi, m hàn và đê ch n sóng; k ho ch đư c xây d ng năm 1974 trong nghiên c u kéo dài m t năm mà không ph i s d ng mô hình toán hay v t lý nào, v i k t qu là báo cáo GDM (USAED, 1975). D án đư c hoàn thành tháng 10/1977 và t đó b t đ u m t th i gian 5 năm. Vi c đ cát nh m b o v công viên và t o ra bãi cát nh m ph c v gi i trí, còn các đ p ch n sóng tách b và m hàn là đ gi lư ng cát đư c đ . D án đã thành công; bãi cát đã n đ nh và lư ng cát b sung nuôi bãi trong vòng 5 năm đ u tiên k t tháng 10/1977 ch kho ng 35% kh i lư ng ư c tính. 5.2.1 Gi i pháp công trình và nuôi bãi Hình 5.3 cho th y d án ba đê ch n sóng tách b b ng đá đ và hai đ p m hàn đ ch n gi lư ng cát đ nuôi bãi. Chi u dài bãi đư c tính là kho ng cách gi a hai m hàn, b ng 381 m, và kho ng cách trung bình t kè b công viên t i đê ch n sóng là 152 m. M i đê ch n sóng dài 76,2 m và cách đ u nhau m t ko ng 48,8 m. Đ sâu nư c t i đê ch n sóng bi n đ i t 3,0 m đ n 4,0 m; tuỳ theo bi n đ i m c nư c h . Các đê ch n sóng có cao trình đ nh là 1,83 m phía trên m c nư c h bình quân nhi u năm. M hàn phía Tây, b ng bê-tông dài 50,0 m và m hàn phía Đông, m t m hàn k t h p bê tông và đá đ , dài 110 m, có tác d ng ngăn ch n cát thoát ra kh i khu v c d án. Ngo i tr m t m hàn nh n m bên c nh phía Tây c a khu v c d án, d c b hai phía h u như không có bãi. Lư ng nuôi bãi ban đ u là 84100 m3 v i cao trình th m bãi là +2,44 m. Sau khi đ cát đã x y ra hi n tư ng xói l g n phía Tây và khu v c này đư c b sung cát v i kh i lư ng 4590 m3 vào tháng 7/1980 và 2290 m3 n a vào tháng 9/1981. Tuy v y, th t b t ng là t ng lư ng cát đ l i n đ nh và th m chí đã có m t chút tăng trong th tích bãi hàng năm (2290 m3 /năm trong su t 5 năm theo dõi, ngoài hai l n b sung cát nói trên). Trong
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ61 Hình 5.1: Sơ đ khu v c d án Lorain, Ohio
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ62 Hình 5.2: nh hàng không c a công viên Lakeview, 17/11/1979 Hình 5.3: B n v thi t k d án Lakeview
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ63 khi thi t k , lư ng cát th t thoát hàng năm đư c d tính là 3820 m3 , g n b ng 5% kh i lư ng đ cát ban đ u. Rõ ràng là d án đã hoàn thành hai ch tiêu thi t k đ ra: b o v khu công viên và t o ra m t bãi cát ph c v gi i trí. nh hàng không thu đư c cũng cho th y d án h u như không tác đ ng đ n đư ng b hai bên. 5.2.2 Bùn cát V t li u bãi đ a phương là cát quartz m n, phân c p rõ ràng, trong khi đó v t li u đ thì thô hơn (tương đ i m n), ch g m 50% h t quartz, và phân c p x u hơn. Sau khi hoàn thành d án, v t li u đ đã đư c phát hi n là t p trung nhiêu v trí c nh các đê ch n sóng v phía b . Các m u bùn cát còn cho th y đáy h t b cho đ n kho ng cách xa b 91,4 m đ u bao g m cát t c trung bình đ n thô cùng v i s i. Các l n l y m u liên t c trong su t 5 năm k t khi đ cát l n đ u cho th y cát đ a phương ti n vào biên phía Tây c a khu v c d án và cát chuy n kh i khu v c v i lưu lư ng v n chuy n nh hơn qua biên phía Đông. Không th y có bi u hi n chuy n cát ngang b qua khe gi a các đê ch n sóng. 5.2.3 M c nư c và v trí đư ng b Không có bi n đ ng theo tri u thiên văn, nhưng m c nư c h Erie v n bi n đ ng theo thay đ i khí h u ng n h n và dài h n. Trong su t giai đo n theo dõi kéo dài 5 năm, m c nư c trung bình tháng cao nh t đo đư c là 1,49 m trên m c chu n nư c th p nh t (low water datum, LWD), và th p nh t là 0,34 m dư i LWD. (Năm 1986 đã có k l c m i v i m c nư c cao 1,55 m trên LWD). N u xét chu i m c nư c h bình quân tháng thì biên đ dao đ ng năm l n nh t tính đư c là 0,84 m; và giá tr chi u cao v i m c nư c dâng v i đ l p l i b ng 1 năm tính đư c là 0,46 m. Đã th y nh ng d u hi u bi n đ i đ a hình theo d ng đư ng sin trong quá trình đ bãi, bi u th rõ xu hư ng bi n đ i c a bãi theo d ng sóng và dòng ch y phát sinh khi có đê ch n sóng. Trong kho ng th i gian 6 tháng t 10/1977 đ n 5/1978, hình d ng c a đư ng b đã d n n đ nh, và kho ng 1 năm đư ng b đã đ t hình d ng cân b ng v i các đo n b i l ng sau m i đê ch n sóng. nh hàng không cho th y các đo n b i hình thành rõ r t trong mùa thu khi nư c h còn th p; chúng s m t ph n b ng p và do đó đư ng b s ph n nào th ng hơn khi nư c h dâng cao vào mùa xuân. 5.2.4 Ch đ sóng T i th i đi m b y gi đã có tài li u tính toán sóng hindcast trong vòng 3 năm (Saville, 1953) cho vùng Cleveland, Ohio cách khu v c d án 40 km v phía đông. Sau khi ch nh lý l i đà gió và đ sâu nư c, các d li u này có th đư c áp d ng cho vùng Lorain. Chi u cao và chu kỳ sóng trung bình trong tính toán hindcast l n lư t là 0,46 m và 4,7 s. Chi u cao sóng hàng năm l n nh t g n đ t tói 2,44 m, v i chu kỳ lên t i 7 s. Đ ph c v cho vi c tính toán di n bi n đư ng b , v n chuy n cát đư c coi như ch do sóng trong th i kì m t h không đóng băng, t 1/4 đ n 30/11.
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ64 5.3 Nh p s li u Ph l c D là n i dung các file đ u vào s d ng cho các l n ch y th ban đ u cũng như l n ki m đ nh và th m đ nh cu i cùng. Các file OUTPT cũng đư c in ra. 5.3.1 S li u cho file START C u hình ban đ u đ tính toán trong mô hình đư c cho trong file START_INIT. S li u này mô ph ng tr ng thái t nhiên c a khu v c. Như ta s đ c p ti p theo đây, nhi u đ i lư ng đư c xác đ nh d a vào nh v tinh, và các đ i lư ng khác ch là ư c đoán ban đ u. Ta s dành s phân tích cho m t s li u ch n l c. Dòng A.3. Chi u dài c a đê ch n sóng là 76,2 m v i kho ng cách gi a chúng là 48,8 m. Mu n có đ phân gi i t t ta c n dành 10 đo n lư i cho m i đo n đê ch n sóng và kho ng 4 đo n lư i cho m i kho ng cách; t đó DX = 7,6 m là m t l a ch n h p lý, v a đ đ mô ph ng chi ti t hình d ng công trình, l i v a h n ch không có quá nhi u đo n lư i tính toán. Dòng A.5. Vì s li u sóng đo đư c cách nhau 6 h, như ta s bàn đ n sau đây, l y giá tr ư c lư ng ban đ u DT = 6 h. Tuy v y do DX = 7,6 m là giá tr tương đ i nh n u ta dùng DT = 6 h, ch c ch n s có nh ng c nh báo v n đ nh (Rs hay STAB quá l n). Giá tr ban đ u DT = 6 h đ th xem Rs l n c nào v i đi u ki n sóng như v y. N u Rs quá l n, DT s đư c gi m xu ng cho đ n khi Rs < 5 ho c có r t ít thông báo l i v n đ nh. Dòng A.12. Các giá tr k1 và k2 đư c xác đ nh trong khâu ki m đ nh. V i l n th đ u tiên nên ta ch n giá tr thiên nh . M t giá tr 0,77 đư c ch n tương ng v i lưu lư ng chuy n cát kho ng 16430 m3 /năm. N u lưu lư ng chuy n cát th p hơn trong th c t , thì giá tr k1 đư c ki m đ nh s th p hơn 0,77. Dòng B.1. Giá tr c a các thông s hi u ch nh này có th đư c thay đ i trong giai đo n ti p sau, nhưng ban đ u ta gi nguyên chúng như nh ng giá tr m c đ nh Dòng C.1. Cát đ a phương có đư ng kính trung v n m trong kho ng t 0,15 mm đ n 0,20 mm. Tuy v y, v t li u cát đ có đư ng kính trung v là 0,40 mm; vì v y ta s l y giá tr này vì v t li u đ s chi m ưu th sau khi đ cát. Dòng C2. Thi t k cho th y lư ng đ bãi ban đ u có cao trình th m bãi là 2,44 m. Dòng C.3. Chi u sâu gi i h n chuy n cát đư c ư c lư ng b ng hai l n chi u cao sóng l n nh t trong năm (2,44 m trong trư ng h p d án) do đó l y b ng 2,88 m. Dòng D.1. Vì hai m hàn khác ng n, ta coi chúng là m hàn không nhi u x . (Trong khâu hi u ch nh sau này, có th d dàng chuy n sang m hàn nhi u x đ ki m tra đ nh y c a mô hình đ i v i gi thi t này). Các dòng D.4 và D.5. Kích thư c hình h c c a m hàn đư c đ c t nh hàng không và ki m tra v i b n sơ đ thi t k m t b ng công trình. Dòng F.2. Các đi u tra ti n hành t 10/1977 đ n 11/1979 cho th y đ d c đáy h là kho ng 1:20 sau các đê ch n sóng và 1:15 trong vùng gi a các m hàn. Ta s ch n m t đ d c trung bình 1:18 cho toàn vùng. Dòng F.3. M hàn phía Đông đư c xây d ng li n kh i đ ngăn không cho cát trôi ra kh i khu v c bãi. Do đó ta coi m hàn không xuyên th u và r t ít cát chuy n qua đ nh
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ65 m hàn. Các dòng F.4 và F.5. Lư ng cát chuy n vào khu v c d án t các biên hai phía b chi ph i ch y u b i các giá tr chi u dài cac m hàn. Các giá tr sơ b có th l y b ng cách đo trên nh hàng không, nhưng có th s đư c thay đ i trong quá trình ki m đ nh đ có đư c hi u ng ngăn c n bùn cát t t nh t. Các dòng G.6 và G.7. Các đ c trưng hình h c c a đê ch n sóng đư c d dàng tìm đư c qua nh hàng không. Dòng G.9. Các đê ch n sóng đư c thi t k d ng đá đ nhi u l p theo tiêu chu n (SPM, 1984) và không phun v a. Do đó chúng s có cho sóng truy n qua m t ph n. Đ ng th i, s có tràn đ nh trong giai đo n có nư c cao và sóng l n. Các đê ch n sóng theo đó s có h s truy n sóng tương đ i th p và như nhau, vì chúng đư c thi t k tương t . Tuy v y, đ sâu nư c khác nhau t i chân các đê ch n sóng này s làm thay đ i các thu c tính truy n sóng và nh ng đi m khác nhau nh khác gi a các công trình này cũng v y. V i ư c tính ban đ u, ba h s truy n sóng s đư c l y b ng không và ta s ch nh chúng v sau này. Dòng I.4. Nuôi bãi đư c th c hi n trư c và sau th i kho ng mô ph ng, và không ph i vào th i gian gi a hai l n ch p nh v tinh (th i đo n mô ph ng). Do đó không có đ bãi làm đ u vào mô hình. S li u trong file SHORL Có m t s cách cho ta v trí đư ng b , ch ng h n t các m t c t ngang b g n nhau, đo đ c tr c ti p đư ng b , t đo đ a hình khu v c, ho c t nh hàng không. Theo cách cu i cùng này, c n thu th p nh trong nhi u th i đi m tương ng v i m c nư c đã bi t. T nh thu đư c c n đư c s hoá v trí c a đư ng b m t cách th công, đ xác đ nh to đ c a đư ng b so v i m t đư ng chu n tuỳ ý có xu hư ng song song v i đư ng b . T kh o sát th c đ a, kho ng cách trung bình gi a đư ng mép nư c và đư ng đ ng m c “chu n cao đ ” đư c xác đ nh cho nh ng đo n b tiêu bi u. Sau đó các kho ng cách này s đư c c ng vào ho c b t đi t nh ng to đ trong quá trình s hoá. Các nh hàng không c a khu v c d án đư c ch p trong kho ng t 1/10/1977 đ n 18/9/1984; trong đó ba b c nh vào nh ng ngày 24/10/1977, 9/10/1979 đư c ch n ra ph c v nghiên c u. T 10/1977 đ n 1980 không có nuôi bãi, do đó s đơn gi n hoá bài toán và thích h p v i mô ph ng hơn. Căn c vào kích thư c c a các công trình có trong nh mà xác đ nh đư c t l c a nh là 1:2300. Khi s hoá, nh đư c phóng đ i lên t l 1:1500 đ đ m b o sai s kho ng cách ch là 0,3 m hay m t sai s th tích 841 m3 . Pope và Rowen (1983)báo cáo v m c nư c h trung bình l n lư t trong ba t m nh l n lư t là 0,79 m; 0,76 m; và 0,73 m. Đ d c bãi ngang khi m i đ là 1:5, sau đó d n ti n t i 1:12 trong kho ng 6 tháng ti p theo. B ng cách ch n đ d c bãi trung bình b ng 1:12, tính ra đư c các kho ng cách phương ngang tương ng là 9,5 m; 8,8 m và 9,1 m như các s li u chính đ c ng v i các v trí đư ng b s hoá đư c. Vì GENESIS không cho phép m t c t chuy n ti p. S chuy n ti p t mái d c sang tho i hơn đư c gi thi t r ng đã x y ra vào ngày b t đ u mô ph ng, 24/10/1977. S chuy n ti p này đư c phác ho trong v trí đư ng b ngày 24/10. M t c t ngang đư c bi u th b i m t đư ng th ng t đ nh th m bãi v i cao đ +2,4 m xu ng đ sâu gi i h n v n chuy n bùn cát, −4,8 m. Ngoài ra, đo n
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ66 Hình 5.4: V trí các đư ng b đo đ c có hi u ch nh chuy n ti p còn đư c gi s làm quay m t c t ngang qua tâm c a nó, t i cao đ −1,2 m. V hình h c, đi u này tương đương b i đư ng b b thoái lui đi 8,5 m khi đ d c chuy n đ i t 1:5 sang 1:12. Kho ng thoái lui này đư c tr kh i v trí c a đư ng b vào ngày 24/10/1977. Walker và nnk. (1980)cũng đ c p đ n thay đ i v th tích bãi khu v c d án trong kho ng th i gian gi a các date nh v tinh nói trên. T 10/1977 đ n 10/1978, th tích tăng thêm là 3290 m3 , trong khi t 10/1978 đ n 11/1979 th tích b m t đi ư c ch ng 306 m3 . M t khác, n u ta tính toán so sánh t s li u v trí đư ng b khi các con s tương ng tìm đư c là 10320 m3 (t 1977 → 1978) và 5280 m3 (t 1978 → 1979). L y đư ng b năm 1977 làm chu n thì thay đ i v th tích đư c quy ra m t sai s trung bình là 2,5 m (1 mm trên nh hàng không) đ i v i ư c tính v trí đư ng b 1978, và sai s 0,82 m (0,3 mm trên nh đ i v i đư ng b 1979. Đ th ng nh t v i các nghiên c u trư c đây, các v trí đư ng b 1978 và 1979 đư c d ch chuy n ti n lên, l n lư t là 2,5 m và 0,82 m, d n đ n chênh l ch th tích là 3260 m3 trong th i gian t 10/1977 đ n 10/1978 và −256 m3 t 10/1978 đ n 10/1979. V trí b đo đ c có hi u ch nh đư c bi u th trên Hình 5.4, và các file SHORL tương ng trong Ph l c B. Theo Hình 5.4, xu hư ng chung là có xói l d c b ph n phía Tây khu v c d án và b i l ng phía Đông khu v c. Hình 5.5 bi u th thay đ i v th tích bãi trong khu v c nghiên c u l y th tích bãi 10/1977 làm chu n. Thay đ i th tích bi n thiên đáng k theo mùa, v i s tăng thêm vào mùa đông và m t mát vào mùa hè. Trái v i d đoán ban đ u, bi n đ i theo mùa dư ng như tăng theo th i gian, thay vì m t xu hư ng đ t đ n m t tr ng thái cân b ng. Lư ng
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ67 Hình 5.5: Thay đ i th tích bãi th c đo trong khu v c nghiên c u tăng thêm có th đư c gi i thích b ng s bi n đ i dài h n c a ch đ sóng và m c nư c. Ngoài ra cũng có thay đ i đáng k v th tích bãi qua t ng năm, m c dù xu hư ng chung đo đ c đư c là b i l ng vào mùa xuân và mùa thu, tương ng v i các th tích ư c tính đư c qua phương pháp bình phương nh nh t l n lư t là 1680 m3 /năm và 1910 m3 /năm. S li u trong file SEAWL Trong mô hình, tư ng ch n đư c đ t t i m t s v trí d c theo b , đư c đ nh v t nh hàng không. File SEAWL đư c cho trong Ph l c B. S li u trong file DEPTH Không c n có m t file DEPTH vì ta không dùng mô hình truy n sóng ngoài. Lí do là sóng tán x đ ch n sóng chính là thành ph n ch đ o trong quá trình truy n sóng, và bi n thiên chi u cao và hư ng sóng v d c b s khá nh (do sóng khác x qua đ a hình đáy tương đ i ph ng v i đư ng đ ng m c đáy g n như song song). S li u trong file WAVES Cũng v i ph n l n nghiên c u c a mô hình hoá di n bi n đư ng b , tài li u đo sóng t i khu v c trong kho ng th i gian gi a các l n đo v trí đư ng b là không có s n. Thay vào đó, tính toán sóng (Saville, 1953) cho h Erie giai đo n 1948-1950 đư c s d ng đ đ i chi u
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ68 B ng 5.1: Các dòng s li u m u trong các file WAVE WAVE_INIT WAVE_2T WAVE_CNG WAVE_DIFF T H θ T H θ T H θ T H θ ◦ ◦ ◦ ◦ s m s m s m s m 4,5 1,52 -53 8,0 1,52 -53 8,0 1,83 -53 8,0 0,93 -33 3,0 0,61 -30 6,0 0,61 -30 6,0 0,73 -30 6,0 0,54 -30 3,0 0,61 -8 6,0 0,61 -8 6,0 0,67 -8 6,0 0,59 -8 2,0 0,30 0 4,0 0,30 0 4,0 0,30 0 4,0 0,26 0 3,0 0,61 15 6,0 0,61 15 6,0 0,55 15 6,0 0,53 15 3,0 0,61 38 6,0 0,61 38 6,0 0,49 38 6,0 0,49 38 4,0 0,91 60 8,0 0,91 60 8,0 0,73 60 8,0 0,73 60 các xu hư ng chung trong kho ng th i gian có s li u đo đ c. Tính toán hindcast, như trong b ng đư c th c hi n cho vùng Cleveland, cách Lorain 45 km v phía Đông. Ngoài ra, g n đây hơn còn có các s li u th c đo chi u cao và chu kì sóng t i đ sâu 9 m ngoài c ng Cleveland trong giai đo n t tháng 9 đ n tháng 11/1981. S li u đo đ c đư c dùng đ hi u ch nh s li u tính toán hindcast theo ba giai đo n, như s trình bày dư i đây. Sóng v là đ ng l c chính gây ra dòng v n chuy n bùn cát d c b . Vì v y, c n c g ng chu n b m t s li u sóng có th t o ra lưu lư ng chuy n cát phù h p. Trong nghiên c u này, tài li u GDM (USAED, 1975) cung c p thông tin cơ b n v v n chuy n bùn cát trong khu v c, v i n i dung chính như sau: a) Nơi cách xa nh hư ng che ch n c a c ng Lorain, lưu lư ng chuy n cát t nh t Đông sang Tây v i ư c tính là 45900 m3 /năm. b) nh hư ng ch n sóng t phía tây c a c ng Lorain làm cho dòng v n chuy n qua Lakeview là t phía Tây sang Đông v i lưu lư ng ti m năng ư c tính là 16400 m3 /năm lưu lư ng t ng c ng ti m năng ư c tính là 125000m3 /năm c) Vì ngu n c p bùn cát có h n, lưu lư ng ti m năng đã không đ t đư c. Thay vào đó, lưu lư ng ti m năng t nh th c t ư c tính là t 3820 đ n 6120 m3 /năm. d) V n chuy n bùn cát ch đáng k trong th i kì m t h không đóng băng, t tháng 4 đ n tháng 11. Ta ch mô ph ng di n bi n đư ng b trong các th i đo n này Vi c đ u tiên c n làm là t o ra m t chu i s li u sóng ngoài khơi (chu kì, chi u cao, hư ng sóng) t b ng k t qu c a Saville (1953). Trong th i kì không có băng, ch đ sóng theo tính toán hindcast cho th y t i 73% th i gian l ng sóng. Tuy v y, ngư i ch y mô hình tin r ng k t qu tính toán hindcast nói trên thiên v l ng; và do đó c n đ nh nghĩa l i tr ng thái “l ng” cho sóng ngoài khơi có T = 2 s, H = 0,3 m và θ = 0◦ . Các dòng s li u m u trong file ban đ u WAVE_INIT đư c cho trong B ng 5.1, trong đó cũng kèm theo s li u sóng hi u ch nh sau này, đ cho ti n so sánh.
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ69 B ng 5.2: So sánh gi a các s li u sóng th c đo và hindcast Sóng S´ hindcast g So sánh Hindcast So sánh th c đo IX - XI IX - XI IV -XI IV - XI H T H T H Tp Hh Th Hh Th Hh T h Hh T h Tháng m s m s m s IX 0,37 4,7 0,46 2,4 0,8 1,9 X 0,61 4,9 0,43 2,3 1,4 2,1 XI 0,49 4,7 0,52 2,5 0,9 1,9 TB 0,49 4,7 0,46 2,4 1,0 2,0 0,61 2,4 1,0 1,9 Ghi chú: H = chi u cao sóng ý nghĩa th c đo; Tp = chu kì sóng đ nh ph th c đo; Hh = chi u cao sóng ý nghĩa tính toán hindcast; Th = chu kì sóng ý nghĩa theo tính toán hindcast. B ng 5.3: Lưu lư ng chuy n cát d c b tính toán Hư ng Góc so v i S Lưu lư ng t nh Lưu lư ng t ng đư ng b (◦ ) con sóng (103 m3 /năm) (103 m3 /năm) sóng −53 −31 BĐB 55 −30 −20 B 49 −8 −14 BTB 47 L ng 0 713 0 TB 15 37 18 TTB 38 49 58 T 60 26 29 Ttc m i hư ng 976 39 171 Trong chu i s li u sóng có file WAVE_INIT, ch đ sóng cho các tháng 9, 10 và 11 đư c tách ra và so sánh v i tài li u th c đo tương ng c a năm 1981 (B ng 5.2). T B ng 5.2, ta th y đư c có s phù h p gi a các chi u cao sóng th c đo và tính toán, tuy v y chu kì sóng th c đo l n ch ng g p đôi so v i chu kì hindcast. N u coi chu i s li u th c đo là đi n hình, ta ph i hi u ch nh b ng cách nhân đôi chu lì sóng hindcast nhưng v i r ng bu c không cho chu kì sóng vư t quá 8 s. K t qu hi u ch nh này cho ta file s li u sóng m i, WAVES_2T, mà m t s dòng ví d cũng có trong B ng 5.1. Báo cáo GDM có ư c tính lưu lư ng chuy n cát d c b theo m t công th c tương t như P.T. (2.2) v i K1 = 0,77 và K2 = 0,0. Đ th ng nh t v i tính toán c a nh ng chuyên gia có kinh nghi m đã ti n hành nghiên c u t i đ a phương, ta s l y các giá tr trên đ tính lưu lư ng chuy n cát ti m năng trong trư ng h p đư ng b th ng , không có công trình. B ng 5.3 ch ra m t s k t qu tính toán lưu lư ng chuy n cát d a trên file WAVES đã hi u ch nh. Như trong B ng 5.3, lưu lư ng chuy n cát t nh d c b có giá tr dương (theo hư ng Tây → Đông), hư ng dòng v n chuy n đã ngư c v i th c t m c dù giá tr lưu lư ng có đ l n c tương đương nhau. Không có thông tin đ so sánh lưu lư ng t ng c ng. Có th
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ70 B ng 5.4: Chi u cao sóng trung bình hi u ch nh do nh hư ng che khu t c a c ng Lorain H Ho (m) H (m) Hư ng H0 sóng ban đ u hi u ch nh BĐB 0,77 0,38 0,49 B 0,73 0,54 0,74 BTB 0,80 0,72 0,90 L ng 0,30 0,27 0,90 TB 0,92 0,89 0,97 TTB 1,01 1,00 0,99 T 1,00 0,99 0,99 Ttc 0,45 0,39 0,27 ch ra vài y u t gây ra s khác bi t gi a lưu lư ng t nh tính đư c so v i k t qu tính toán trư c đây. Đó là: phương pháp hindcast đơn gi n đ tính ra b ng sóng; cách làm có ph n tuỳ ti n đ rút ra chu i s li u sóng t các con s th ng kê sau khi hindcast; và gi thi t r ng giai đo n 3 năm (1948–1950) có th đ i di n cho ch đ sóng t sau năm 1977. Tuy v y, nguyên nhân chính cho khác bi t này có l là s li u sóng nghiên c u trư c đó ch đăc trưng cho Cleveland mà không xét đ n các đ c trưng c a Lorain. Nói riêng, vì đà gió cho sóng hư ng Tây Lorain ng n hơn so v i t i Cleveland, nên chi u cao sóng hư ng Tây Lorain cũng nh hơn. Xét đ n t t c các y u t trên, chi u cao sóng trong chu i th i gian đư c hi u ch nh b ng cách nhân các h s sau (đư c ch n l a có chú ý đ t o ra k t qu mong mu n) tuỳ theo hư ng theo đó ta có chu i s li u sóng m i: 0,8 (đ i v i hư ng T); 0,8 (TTB); 0,9 (TB); 1,0 (l ng); 1,1 (TBT); 1,2 (B); và 1,2 (BĐB). Đ ng th i, trong nh ng giai đo n l ng sóng, hư ng sóng ngoài khơi đ th h ên chính xác hơn r ng hư ng Đông B c có đà gió dài. S chuy n đ i s li u sóng cho ta file WAVE_CNG đư c minh ho b ng m t s ví d trên B ng 5.1. Theo chu i s li u m i, ta tính đư c lư ng chuy n cát t nh là −43600 m và lưu lư ng chuy n cát t ng cát là 174000 m3 . Như v y lư ng chuy n cát t nh r t phù h p v i giá tr −45900 m3 theo GDM (USAED, 1975). Bư c ti p theo trong vi c chu n b file đ u vào WAVE là tính đ n nh hư ng tán x sóng phía khu t sau c ng Lorain. Tuy v y d án Lakeview tương đ i nh và cách xa c ng, ta không th tr c ti p mô hình hoá công trình c ng trong GENESIS. Thay vì v y, m t chương trình máy tính đư c vi t đ tính ra chu i nh hư ng c a b n c ng. V i m i bư c th i gian 6 h trong file s li u sóng, chương trình đ c b ba s li u (T , H o , θo ) t i đưòng đ ng sâu 9,1 m, sau đó chuy n đ i đi u ki n sóng v đ sâu t i đ u phía ngoài c a đê ch n sóng (8,5 m), và tính m t h s khúc x KD tiêu bi u cho khu v c Lakeview theo phương pháp c a (Kraus, 1984, 1988a). T đó tính đư c chi u cao sóng xa b hi u ch nh H = KD Ho . Đ ng th i, sóng góc t i đư c gi i h n l n hơn −33 t c là đư ng th ng n i Lakeview v i đ nh đ p ch n sóng. Các chi u cao sóng thu đư c sau hi u ch nh đư c t ng h p trong B ng 5.4. S chuy n đ i này cho ta file s li u sóng WAVES_DIFF, v i m t s dòng ví d trong
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ71 B ng 5.1. S d ng s li u m i này ta tính đư c v n chuy n cát t nh qua Lakeview là 16800 m3 /năm, và lư ng chuy n cát t ng c ng là 110000 m3 /năm. Như v y k t qu đã phù h p v i tính toán trư c đây (v n chuy n t nh 16400 m3 /năm và t ng c ng 125000 m3 /năm). Tóm l i, qua vi c k t h p gi a kinh nghi m th c đ a v i các đánh giá v mô hình, file nguyên g c WAVES_INIT đã đư c hi u c nh qua m t s bư c đ thu đư c file WAVES_DIFF, phù h p cho khâu ki m đ nh và th m đ nh mô hình ti p sau này. V i vi c tho mãn các đi u ki n ki m tra chu i s li u sóng, file WAVES_DIFF đư c copy đ vào file WAVES.DAT đ ph c v cho ch y mô hình. 5.3.2 Ki m đ nh và th m đ nh mô hình Quá trình ki m đ nh và th m đ nh mô hình cho k ch b n thi t k yêu c u ch y mô ph ng nhi u l n. Các giá tr thông s c n ki m đ nh, K1 và K2 , đư c thay đ i nh m có đư c s phù h p c a đư ng b tính toán so v i th c đo t i nh ng th i đi m nh t đ nh, và đ ng th i ư c tính đư c lưu lư ng chuy n cát d c b tương t như th c t . Ngoài K1 và K2 , m t s tham s khác cũng có th thay đ i. Trong bài toán ki m mô hình cho Lakeview, thông thư ng m i th i đi m ch có m t thông s đư c thay đ i còn các thông s khác gi nguyên; nhàm tách b ch nh hư ng c a thông s đư c xét, t đó ta hi u đư c vai trò c a nó trong h th ng chung. Chi n lư c c a ki m đ nh bao g m trư c h t là xác đ nh giá tr c a các thông s chính có nh hư ng đ n các đ i lư ng đã bi t trong trư ng h p này là lưu lư ng chuy n c t t nh và thay đ i th tích bãi trong khu v c nghiên c u. Các tham s này đư c xác đ nh ngay trong giai đo n đ u ki m đ nh, ti p sau đó các tham s có nh hư ng m nh t và mang tính c c b hơn s đư c dùng đ t i ưu hoá trong giai đo n cu i ki m đ nh. Đ i v i trư ng h p hi n t i, tham s cơ b n nh t K1 đư c đi u ch nh cho đ n khi lưu lư ng chuy n cát t nh c n tính toán g n b ng giá tr đư c báo cáo. Th hai, tham s K2 dư c đi u ch nh luân phiên v i YG1 đ t o ra lưu lư ng chuy n cát vào biên phía Tây phù h p v i th c t . Th ba, các h s truy n sóng qua đê ch n sóng phía Đông đư c di chuy n hai giai đo n lư i v phía Đông ng m thu đư c s phù h p t t hơn gi a v trí đo n b i phía Đông tính đư c so v i th c đo. Hi n ch nh nh này có th đư c coi là s bù đ p cho kích thư c đo n lư i khác sai phân và s phân hoá và s gi m hoá quá m c đê ch n sóng (coi đ dày là r t nh ). Cu i cùng, ngư i ch y mô hình quay tr l i xem xét m c đ cân đ i gi a các tham s và phù h p c a v trí đư ng b và c a lưu lư ng chuy n cát tính toán. K t qu ki m đ nh ch ra trên Hình 5.6, và các file START và OUTPT đư c cho trong Ph l c B. Hình 5.6 cho th y có s phù h p t t gi a đư ng b th c đo và tính toán. Giá tr CVE tính đư c cho th y chênh l ch bình quân gi a v trí hai đư ng b là 1,2 m. Thay đ i th tích bãi tính đư c là 3360 m3 r t phù h p so v i giá tr th c đo là 3290 m3 . N u có s n s li u, c n th m đ nh k t qu tính toán b ng cách ch y mô hình m t th i gian đ c l p v i mô hình sau ki m đ nh r i so sánh v i đư ng b th c đo. Phân tích đ nh y c n th c hi n v i mô hình sau khi ki m đ nh, đ c bi t là trong trư ng h p không có tài li u đ th m đ nh. Trong trư ng h p này, có đ tài li u đư ng b th c đo ph c v cho th m đ nh, nhưng s li u sóng thì không đ .
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ72 Hình 5.6: K t qu ki m đ nh mô hình Th m đ nh đư c th c hi n trong kho ng th i gian 13 tháng t 9/10/1978 đ n 17/11/1979. Như đã nói trên, toàn b s li u sóng ch có trong vòng m t năm. Vì v y, s không thuy t ph c n u ta v n dùng s li u sóng đó (v n gây ra tăng th tích b m t lư ng 3290 m3 trong khâu th m đ nh, ngay c khi đư ng b ph n nào đã thay đ i. nh hàng không cho th y đo n đư ng b “d ng hình túi” phía ngoài m hàn phía Đông đã thoái lui m t đo n g n b ng hai l n kho ng cách t đư ng b đ n đ u m hàn phía Đông, trong kho ng th i gian t 1978 đ n 1979. Do v y, giá tr YG1 đư c tăng t 21,3 m trong khâu ki m đ nh lên thành 39,0 m trong khâu th m đ nh, như đư c đo trên nh hàng không. Mô hình đư c ch y th m đ nh b ng cách s d ng trư ng sóng 1 năm và thu đư c đư ng b tính toán phù h p v i th c đo. Các phép tính đ nh y cho ta th y có th có k t qu t t hơn n u như chi u cao sóng tăng 10%. Do đó giá tr HCNGF = 1,1 đư c nh p vào dòng B.1 trong file START. đây ta ch thay đ i YG1 và HCNGF đ ng th i gi nguyên các thông s khác. K t qu th m đ nh cho trên Hình 5.7. Cũng gi ng như khâu ki m đ nh, v trí đư ng b tính toán r t phù h p v i th c đo. Chênh l ch trung bình gi a hai đư ng b là 1,2 m; và thay đ i th tích tính toán là 238 m3 so v i 256 m3 c a th c đo.
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ73 Hình 5.7: K t qu th m đ nh mô hình 5.3.3 Phân tích đ nh y Trư c khi dùng m t mô hình đã ki m đ nh ph c v d báo di n bi n đư ng b theo các thi t k khác nhau, c n ki m tra m t cách h th ng đ nh y c a di n bi n đư ng b khi ta thay đ i các tham s đ u vào quan tr ng. M c dù đây ta ch xét v i m t s đo n ch n l c, ngư i dùng cũng như th v i các tham s khác đ hi u đư c nh hư ng c a chúng đ n k t qu đư ng b tính đư c. K1, K2 và D50 Hình 5.8 cho th y k t qu ki m tra đ nh y khi thay đ i các tham s K1, K2 và D50. Khi tăng K1 t 0,42 lên 0,52, th tích cát trong vùng có tăng thêm m t chút, nhưng hình d ng đư ng b v n gi ng như trong khâu th m đ nh. V i K2 tăng t 0,12 lên 0,22 các salient tr nên rõ ràng hơn, đ ng th i cũng có xu hư ng m t nhi u cát hơn so v i trư ng h p th m đ nh. C hai l n th hai đ u cho th y đư ng b đư c mô ph ng ch tương đ i nh y v i thay đ i h p lý c a các h s . Ph n l n lư ng cát b m t đ u sát m hàn phía Tây. M t gi i thích kh dĩ cho s m t mát c c b này là chênh l ch v n chuy n cát t hư ng Tây sang Đông do nh hư ng ch n c a C ng Lorain hi n tư ng “xói h lưu”. Ta đã bi t đ cát v i đư ng kính trung v nh hơn cát đ a phương, c n ph i cung c p lư ng cát nhi u hơn so v i đ cát thô n u mu n duy trì cùng m t bãi n đ nh. Tuy
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ74 Hình 5.8: Đ nh y c a mô hình thay đ i K1, K2 và D50 v y, công trình đư c thi t k r t có hi u qu trong vi c ngăn ch n xói bãi. Tính toán v i D50 = 0, 2 mm (đư ng kính gi m đi m t n a) cho th y hai salient nhô ra r t rõ r t cùng v i lư ng tăng th tích 596 m3 , so v i lư ng m t đi 260 m3 v i cát thô (0,4 mm) ban đ u. Cát m n tương ng v i m t c t cân b ng tho i hơn và đ y đư ng sóng v ra phía xa b . Tuy v y v trí các công trình so v i đư ng b v n gi nguyên (không thay đ i trong file START), làm cho ví d này có ph n phi th c t . C n lưu ý l i r ng GENESIS không có tính đ n chuy n cát ra kh i b theo phương ngang, đi u d x y ra hơn đ i v i cát m n; do đó tác d ng c a cát m n đã b d báo theo hư ng thiên v . Sóng ngoài khơi và s truy n sóng Hình 5.9 cho th y đ nh y c a mô hình khi thay đ i h s truy n sóng qua đê ch n sóng và qua các đ c trưng sóng ngoài khơi. Đư ng li n nét bi u di n trư ng h p các KT c a ba đê ch n sóng t Tây sang Đông, t giá tr ban đ u 0,5; 0,22; và 0,3; đư c gi m xu ng thành 0,3; 0,02; và 0,1. Các đê ch n sóng đư c xây d ng cùng đ t và có t ng hình d ng m t c t ngang. Do đó, h s truy n sóng xét trên lý thuy t thì ph i b ng nhau. M t giá tr chung KT g n b ng trung bình c ng ba giá tr trên cũng cho k t qu t t, nhưng vi c ki m đ nh s t t hơn n u ch n các giá tr KT khác nhau. Và mi n là s thay đ i KT n m trong ph m vi xác đ nh, vi c các giá tr KT khác nhau có th đư c ch p nh n nh m mô ph ng sát v i di n bi n đư ng b th c t .
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ75 Hình 5.9: Đ nh y c a mô hình khi thay đ i KT , HCNGF và ZCNGA Ngo i tr ph n bãi phía Tây, ph n l n đư ng b s hình thành các salient l n hơn cùng v i s thoái lui c a các đo n đư ng b tương ng v i các kho ng cách gi a hai đê ch n sóng k ti p khi gi m các h s truy n sóng qua đê. V t ng th , s có tăng th tích trong vùng. Vi c tăng chi u cao sóng kho ng 10% (tương ng v i thay đ i giá tr HCNGF t 1,1 (trong th m đ nh) sang 1,2 có k t qu g n gi ng như tăng K1 , nghĩa là m t lư ng tăng nh v th tích bãi trong khu v c. nhưng v trí đư ng b r t ít khác bi t so v i khâu th m đ nh. Đ t ZCNGA = −10 có đi u ki n sóng ngoài khơi đư c quay đi 10◦ v hư ng Đông. K t qu tính toán kh ng đ nh l i hình nh tr c quan r ng xói l gi m đi biên phía Tây và tăng cư ng biên phía Đông c a khu v c d án. M t l n n a, k t qu tính toán cho th y đ nh y c a mô hình là m c đ th p ho c trung bình đ i v i thay đ i c a các tham s đ u vào. 5.3.4 Các cách b trí công trình khác nhau Sau khi ki m đ nh, th m đ nh và ki m tra d nh y c a mô hình, có th nghiên c u các gi i pháp khác nhau n m gi lư ng đ bãi trong khu v c. Walker và nnk. (1980) cũng cân nh c các gi i pháp khác đ đi đ n l a ch n cu i cùng là dùng đê ch n sóng. Các phương pháp khác nhau hi n nhiên c n xét đ n là không có đê ch n sóng ho c m hàn đ đánh giá m c đ c n thi t c a công trình này. Ngoài ra, k t qu tính toán nói trên còn có ích n u có m t d án trên b bi n tương t . Tuy v y, cách làm này còn có h n ch là không
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ76 Hình 5.10: Bi n đ i đư ng b tính theo các phương án b trí công trình khác nhau xét đ n vai trò c a đê ch n sóng trong vi c ngăn c n bùn cát chuy n ra xa b , như m t đi m y u có h u c a GENESIS. Xét s thay đ i đư ng b trong kho ng th i gian t 09/10/1978 đ n 17/11/1979 theo ba cách b trí công trình như sau: a) Gi nguyên các m hàn, không có đê ch n sóng b) Gi nguyên đê ch n sóng, không có m hàn c) Kéo dài các m hàn, không có đê ch n sóng V i trư ng h p c, b ng cách th sai, các m hàn đư c kéo dài đ n khi k t qu thay đ i th tích bãi b ng v i trư ng h p thi t k g c (các đê ch n sóng và m hàn ng n). K t qu c a trư ng h p tính toán đư c cho trên Hình 5.10. V i trư ng h p ch có m hàn, không xu t hi n các salient. Và trư ng h p quan tr ng hơn là s m t mát 43600 m3 cát đ nuôi bãi, kho ng m t n a lư ng cát đ ban đ u 84100 m3 . Đ mô ph ng trư ng h p b hai m hàn, ta thêm vào m i phía c a mô hình cũ 20 đo n lư i tính toán. Đo n đư ng b /tư ng bi n b sung đư c đ nh v căn c vào nh hàng không, ngo i tr m t s đo n lư i ngoài cùng c n đư c ngo i suy. Như v y, trong trư ng h p này, mô hình g m có 89 đo n lư i. Giá tr NN trên dòng A.3 trong file START đư c đ t b ng 89, và v trí các đo n lư i có đ u đê ch n sóng trên dòng G.6 đ u đư c tăng thêm 20. Như trên Hình 5.10, lư ng cát đ r t có tác d ng phía thư ng lưu (Tây). Trên th c t , th m chí phía Tây còn có m t chút b i l ng ngay c khi tháo b m hàn này. Như v y, rõ ràng là m hàn này không ch ngăn không cho cát tháo kh i khu v c, nó còn ngăn không cho cát di chuy n vào.
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ77 V phía h lưu (Đông), mô ph ng cho th y m hàn đó có vai trò thi t y u đ gi bãi. Sau khi d m hàn phía Đông đư ng b bi n phía Đông thoái lui kho ng 64 m, đ ng th i th tích bãi m t đi là 38200 m3 , ch đ hơn m t chút so v i phương án không có đê ch n sóng. M t phương án gi thi t th ba là mô ph ng đ tìm ra chi u dài c n thi t c a hai m hàn đ đ gi bãi v i m c đ tương đương v i phương án ban đ u có c m hàn và đê ch n sóng. (M t l n n a c n nh n m nh r ng đây ta chưa xét đ n v n chuy n cát ngang b ; th c ra xu hư ng cát đ bãi b cu n ra xa b là đáng k ). Như trên Hình 5.11, m hàn phía Tây c n đư c kéo dài thêm 64 m và m hàn phía Đông thêm 95 m đ đ m b o đư c lư ng th t thoát là 218 m3 (ít hơn 38 m3 so v i trư ng h p thi t k ). Như v y, theo tính toán v i gi thi t b qua v n chuy n cát ngang b , ta có th xây thêm 162 m m hàn thay vì 229 m đê ch n sóng mà v n có th gi cát đ . Vì m hàn đư c thi công t phía b , các m hàn s đư c đ t vùng nư c nông hơn so v i đê ch n sóng và c n ít đá xây hơn, d n đ n gi m giá thành. Tuy nhiên v i trư ng h p m hàn dài, r t có th nh ng con sóng d c và dòng tiêu hình thành t i các m hàn làm trôi cát xa b và hi u qu c a phương án m hàn dài s kém hơn nhi u so v i phương án đê ch n sóng. Th c t phương án m hàn dài đã b Hi p h i kĩ sư Hoa kỳ không ch p nh n (USAED, 1975) do các tác đ ng ti m tàng đ n vùng b k bên. Tóm l i, các mô ph ng xác nh n r ng phương án k t h p đê ch n sóng–m hàn ưu vi t hơn so v i các phương án đơn gi n v kh năng gi bãi. C hai phương án ch có m hàn và ch có đê ch n sóng đ u không t t, làm th t thoát m t n a cát đ trong vòng m t năm và do đó không ch p nh n đư c. 5.3.5 Mô ph ng v i th i đo n 5 năm V i mô hình đã đư c ki m đ nh, vi c mô ph ng v i th i đo n 5 năm có s li u đư ng b là thích h p. Thông thư ng, m t s d án dài h n như v y ch có th là m t trong nh ng m c tiêu c a nghiên c u thi t k , nh ng v i trư ng h p này thì mô ph ng đóng vai trò ti p t c ki m ch ng mô hình. Trong nghiên c u c th có tính minh ho này, s li u sóng ch có s n trong vòng 1 năm, làm cho vi c d đoán v trí đư ng b coi r ng ch đ sóng đ ng nh t v i m t năm có s li u là g n như không th đư c. M c khác, giá tr bi n đ i c a YG1 g n v i bãi bi n d ng túi phía Tây khu v c d án cũng không bi t đư c. Trong mô hình ki m đ nh đã l y YG1 = 27 m đ bi u di n m t xu hư ng bình quân hàng năm ng v i lư ng tăng 1910 m3 . Hình 5.11bi u di n lư ng bi n đ i bùn cát “t nh” tính đư c trong mô ph ng 5 năm tháng k t 24/10/1977 đ n 14/12/1982. Th tích bãi tăng trung bình là 1830 m3 /năm, g n sát v i xu hư ng tăng đo vào các mùa thu là 1910 m3 /năm. S li u đo đ c cho th y trong năm th hai đã có s tăng thêm 1520 m3 , nh ng đ n năm th ba và th tư lư ng tăng thêm ch còn 1910 m3 , và đ n năm th năm thì ch tăng thêm 1530 m3 . Đo đ c cho th y các lư ng tăng nh d n trong quá trình h th ng đang ti n t i tr ng thái cân b ng đ ng c a nó. Hình 5.12 v các v trí đư ng b tính toán và th c đo trong năm 1982. Tính toán đư c kh i đ u tháng 10/1977, so v i s li u sóng 1 năm đư c l p đi l p l i trong th i đo n tính
CHƯƠNG 5. NGHIÊN C U C TH CHO D ÁN T I LAKEVIEW, OHIO, HOA KỲ78 Hình 5.11: Thay đ i th tích bãi t 10/1977 đ n 12/1982 Hình 5.12: Thay đ i đư ng b t 10/1977 đ n 12/1982