ĐẠ I HỌ C QUỐ C GIA HÀ NỘ I
TRƯ Ờ NG ĐẠ I HỌ C KHOA HỌ C TỰ NHI ÊN
---------------------
Dư ơ ng Công Điể n
TÍNH TOÁN VẬ N CHUYỂ N TRẦ M TÍCH VÀ BIẾ N ĐỘ NG ĐÁY
BIỂ N TẠ I VÙNG LÂN CẬ N CÔNG TRÌNH DƯ Ớ I TÁC ĐỘ NG CỦ A
SÓNG VÀ DÒNG CHẢ Y
LUẬ N VĂN THẠ C SĨ KHOA HỌ C
Hà Nội - 2012
ĐẠ I HỌ C QUỐ C GIA HÀ NỘ I
TRƯ Ờ NG ĐẠ I HỌ C KHOA HỌ C TỰ NHI ÊN
---------------------
Dư ơ ng Công Điể n
TÍNH TOÁN VẬ N CHUYỂ N TRẦ M TÍCH VÀ BIẾ N ĐỘ NG ĐÁY
BIỂ N TẠ I VÙNG LÂN CẬ N CÔNG TRÌNH DƯ Ớ I TÁC ĐỘ NG CỦ A
SÓNG VÀ DÒNG CHẢ Y
Chuyên ngành: Hả i dư ơ ng họ c
Mã số : 60 44 97
LUẬ N VĂN THẠ C SĨ KHOA HỌ C
NGƯ Ờ I HƯ Ớ NG DẪ N KHOA HỌ C:
PGS. TS. Nguyễn Minh Huấ n
Hà Nội - 2012
i
MỤ C LỤ C
MỞ ĐẤ U ………………………………………………………………………….. 1
Chư ơ ng 1 – TỔNG QUAN ……………………………………………………….. 2
1.1. Đặ t vấ n đề …………………………………………………………. 2
1.2. Mụ c tiêu nghiên cứ u ……………………………………………….. 3
1.3. Giớ i hạ n nghiên cứ u ……………………………………………….. 3
1.4. Phư ơ ng pháp nghiên cứ u …………………………………………… 4
Chư ơ ng 2 – ĐIỀ U KIỆ N TỰ NHIÊN VÀ HIỆ N TRẠ NG CÔNG TRÌNH BẢ O VỆ
BIỂ N KHU VỰ C NGHIÊN CỨ U ………………………………. 5
2.1. Đặ c điể m tự nhiên, điề u kiệ n khí tư ợ ng thủ y văn khu vự c cử a Thuậ n
An …………………………………………………………………. 6
2.2. Hiệ n trạ ng công trình bả o vệ bờ tạ i cử a Thuậ n An…………………... 6
Chư ơ ng 3 – MÔ HÌNH VẬ N CHUYỂ N TRẦ M TÍCH VÀ CÁC KẾ T QUẢ TÍNH
TOÁN ………………………………………………………………. 9
3.1. Cơ sở lý thuyế t CMS-flow………………………………………….. 9
3.2. Cơ sở lý thuyế t CMS-wave ………………………………………… 19
3.3. Kế t nố i giữ a CMS-flow và CMS-wave …………………………….. 22
3.4. Thiế t lậ p lư ớ i tính, điề u kiệ n biên, điề u kiệ n ban đầ u ……………… 22
3.5. Phân tích số liệ u, xây dự ng kị ch bả n tính toán ……………………… 27
3.6. Thiế t lậ p các thông số và hiệ u chỉ nh mô hình …………………….. 33
3.7. Kế t quả tính toán …………………………………………………… 40
KẾ T LUẬ N ……………………………………………………………………… 55
TÀI LIỆ U THAM KHẢ O ………………………………………………………. 56
ii
DANH MỤ C CÁC HÌNH VẼ
Hình1: Bả n đồ khu vự c phá Tam Giang – Cầ u Hai ……………………………… 5
Hình2. Hệ thố ng kè biể n tạ i cử a Thuậ n An ……………………………………… 7
Hình 3. Chi tiế t kế t cấ u kè (S1, S2 và B) tạ i phía bờ bắ c cử a Thuậ n An …………. 7
Hình 4. Chi tiế t kế t cấ u kè (N) tạ i bờ nam cử a Thuậ n An……………………….. 8
Hình 5. Lư ớ i tính CMS-wave vớ i biên sóng nư ớ c sâu và vị trí củ a kè biể n .......... 23
Hình 6. Lư ớ i tính CMS-flow vớ i biên mự c nư ớ c và vị trí các kè biể n ................. 24
Hình 7. Lư ớ i tính CMS-flow tạ i khu vự c cử a Thuậ n An vớ i đị a h ình đáy biể n ..... 25
Hình 8. Vị trí các kè trong miề n tính ..................................................................... 26
Hình 9. Dao độ ng mự c nư ớ c trong mộ t chu kỳ triề u tạ i Thuậ n An ........................ 27
Hình 10. So sánh độ cao sóng tính toán và đo đạ c tạ i trạ m MSP-1 thờ i gian: 10 -
12/2002 ................................................................................. .................. 28
Hình 11. Đư ờ ng đi, so sánh độ cao sóng tính toán v à đo đạ c trong cơ n bão frankie
7/1996...................................................................................... .................. 28
Hình 12. Đư ờ ng đi, so sánh độ cao sóng tính toán v à đo đạ c trong cơ n bão Wukong
9/2000 ............................................................................................ ........... 28
Hình 13. Đư ờ ng đi, so sánh độ cao sóng tính toán v à đo đạ c trong cơ n bão Linda
11/1997 ...................................................... ................................................. 29
Hình 14. Vị trí điể m lấ y các tham số sóng n ư ớ c sâu.............................................. 29
Hình 15. Hoa sóng tạ i trạ m ngoài khơ i trong nhiề u năm ....................................... 30
Hình 16. Hoa sóng tạ i trạ m ngoài khơ i trong mùa gió đông bắ c và mùa gió tây nam
................................................................................................................... 31
Hình 17. Quy đị nh về hư ớ ng sóng trong mô hình CMS-wave............................... 32
Hình 18. Vị trí các trạ m quan trắ c dao độ ng mự c n ư ớ c và dòng chả y 21/4/2007... 34
Hình 19. Thiế t lậ p các thông số chính củ a CMS -wave .......................................... 34
Hình 20. Điề u kiệ n phổ sóng tạ i biên CMS-wave ................................................. 35
Hình 21. Thiế t lậ p các thông số chính tron g mô hình CMS-flow........................... 35
Hình 22. Các thông số tính toán vậ n chuyể n trầ m tích ........................................... 36
Hình 23. Điề u kiệ n biên dao độ ng mự c nư ớ c ....................................................... 36
Hình 24. Giao diệ n điề u khiể n tính toán cặ p đồ ng thời giữ a hai mô hình ............. 37
Hình 25. So sánh mự c nư ớ c tính toán và đo đạ c tạ i trạ m V1từ 10 giờ ngày 21/4 đế n
10 giờ ngày 22/4/2007 .................................................. .............................. 37
Hình 26. So sánh tố c độ dòng chả y tính toán vớ i tố c độ dòng chả y đo đạ c tạ i các
tầ ng mặ t, giữ a và đáy tạ i trạ m V1từ 10 giờ ngày 21/4 đế n 10 giờ ngày
22/4/2007 .................................................... .............................................. 38
Hình 27. So sánh hư ớ ng dòng chả y tính toán vớ i hư ớ ng dòng chả y đo đạ c tạ i các
tầ ng mặ t, giữ a và đáy tạ i trạ m V1từ 10 giờ ngày 21/4 đế n 10 giờ ngày
22/4/2007.................................................................................................... 38
iii
Hình 28. Trư ờ ng dòng chả y tạ i khu vự c cử a Thuậ n An trong pha triề u l ên........... 39
Hình 29. Trư ờ ng dòng chả y tạ i khu vự c cử a Thuậ n An trong pha triề u xuố ng ...... 39
Hình 30. Kế t qủ a tính toán bồ i xói sau 30 ngày vớ i sóng tác độ ng có hư ớ ng từ 120
đế n 150 độ ......................................................... ...................................... 40
Hình 31. Đị a hình đáy biể n khu vự c cử a Thuậ n An sau thờ i gian tính toán 30 ng ày
dư ớ i tác độ ng củ a sóng có hư ớ ng từ 120 đế n 150 độ .... ............................. 41
Hình 32. Kế t qủ a tính toán bồ i xói sau 30 ngày vớ i sóng tác độ ng có hư ớ ng từ 90
đế n 120 độ ......................................................... .................... ..................... 41
Hình 33. Đị a hình đáy biể n khu vự c cử a Thuậ n An sau thờ i gian tính toán 30 ng ày
dư ớ i tác độ ng củ a sóng có hư ớ ng từ 90 đế n 120 độ .... .............................. 42
Hình 34. Kế t qủ a tính toán bồ i xói sau 30 ngày vớ i sóng tác độ ng có hư ớ ng từ 60
đế n 90độ ......................................................... .................... ...................... 42
Hình 35. Đị a hình đáy biể n khu vự c cử a Thuậ n An sau thờ i gian tính toán 30 ng ày
dư ớ i tác độ ng củ a sóng có hư ớ ng từ 60 đế n 90 độ .... ................................ 43
Hình 36. Kế t qủ a tính toán bồ i xói sau 30 ngày vớ i sóng tác độ ng có hư ớ ng từ 30
đế n 60 độ ......................................................... .................... ...................... 43
Hình 37. Đị a hình đáy biể n khu vự c cử a Thuậ n An sau thờ i gian tính toán 30 ngày
dư ớ i tác độ ng củ a sóng có hư ớ ng từ 30 đế n 60 độ .... ................................ 44
Hình 38. Kế t qủ a tính toán bồ i xói sau 30 ngày vớ i sóng tác độ ng có hư ớ ng từ 0
đế n 30 độ ......................................................... ......................................... 44
Hình 39. Đị a hình đáy biể n khu vự c cử a Thuậ n An sau thờ i gian tính toán 30 ng ày
dư ớ i tác độ ng củ a sóng có hư ớ ng từ 0 đế n 30 độ .... ................................. 45
Hình 40. Kế t qủ a tính toán bồi xói sau 30 ngày vớ i sóng tác độ ng có hư ớ ng từ 330
đế n 0 độ ......................................................... .................... ........................ 45
Hình 41. Đị a hình đáy biể n khu vự c cử a Thuậ n An sau thờ i gian tính toán 30 ng ày
dư ớ i tác độ ng củ a sóng có hư ớ ng từ 330 đế n 0 độ .... ............................... 46
Hình 42. vị trí các mặ t cắ t từ 1 đế n 5 ..................................................................... 47
Hình 43. So sánh biế n độ ng đị a hình tạ i mặ t cắ t số 1 dư ớ i tác độ ng củ a các hư ớ ng
sóng khác nhau .......................................................................................... 47
Hình 44. So sánh biế n độ ng đị a hình tạ i mặ t cắ t số 1 dư ớ i tác độ ng tổ ng hợ p củ a tấ t
cả các hư ớ ng sóng vớ i độ sâu ban đầ u ..................................................... 48
Hình 45. So sánh biế n độ ng đị a hình tạ i mặ t cắ t số 2 dư ớ i tác độ ng củ a các hư ớ ng
sóng khác nhau ....................................................................... 48
Hình 46. So sánh biế n độ ng đị a hình tạ i mặ t cắ t số 2 dư ớ i tác độ ng tổ ng hợ p củ a tấ t
cả các hư ớ ng sóng vớ i độ sâu ban đầ u ................................... .................. 49
Hình 47. So sánh biế n độ ng đị a hình tạ i mặ t cắ t số 3 dư ớ i tác độ ng củ a các hư ớ ng
sóng khác nhau ....................................................................... 49
