Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang

pdf
Số trang Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang 27 Cỡ tệp Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang 773 KB Lượt tải Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang 0 Lượt đọc Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang 1
Đánh giá Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu diễn biến đường bờ biển và giải pháp công trình để bảo vệ bãi biển thành phố Nha Trang
4.2 ( 15 lượt)
Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu
Đang xem trước 10 trên tổng 27 trang, để tải xuống xem đầy đủ hãy nhấn vào bên trên
Chủ đề liên quan

Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ THANH BÌNH NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN ĐƯỜNG BỜ BIỂN VÀ GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ĐỂ BẢO VỆ BÃI BIỂN THÀNH PHỐ NHA TRANG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 62-58-02-02 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT (BẢN DỰ THẢO BẢO VỆ CẤP TRƯỜNG) HÀ NỘI, NĂM 2017 Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS. Nguyễn Trung Việt Người hướng dẫn khoa học 2: GS.TS. Hitoshi Tanaka Phản biện 1:GS.TS.Trần Đình Hợi, Viện Nước-Môi trường và Biến đổi khí hậu Phản biện 2: PGS.TS. Trần Ngọc Anh, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Danh Thảo, Trường ĐH Bách khoa TP HCM Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường tại ............................................................................................................................... ....................................................................................................................... vào lúc ….. giờ …. ngày ….. tháng ….. năm …. Có thể tìm hiểu luận án tại các thư viện: - Thư viện Quốc Gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Việt Nam có vị thế về biển vô cùng quan trọng trong khu vực. Bên cạnh nguồn lợi thủy hải sản rất phong phú và đa dạng, bờ biển nước ta có khoảng 94 bãi tắm tự nhiên với danh lam thắng cảnh đẹp là điều kiện lý tưởng cho du lịch. Tuy nhiên, bờ biển của thành phố Nha Trang cũng như của Việt Nam hiện đang phải đối mặt với áp lực dân số, phát triển đô thị, giao thông, khai thác trầm tích quá nhiều… đã làm hạn chế sự phục hồi của bãi biển, diễn biến bờ biển ngày càng phức tạp. Khi xây dựng cầu Trần Phú trên sông Cái và kè bảo vệ bờ để cải tạo môi trường cửa sông Cái, mở rộng đường Trần Phú thì bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang đang trong tình trạng dần dần bị thu hẹp, đường bờ biển đang dần dần tiến về phía bờ kè đường Trần Phú, độ dốc trung bình đáy biển gần bờ xấp xỉ 4%. Nghiên cứu bảo vệ bãi tắm hiện có và cải tạo các bãi tắm đang bị suy thoái cần phải nghiên cứu đầy đủ, làm cơ sở cho việc quy hoạch, lập dự án đầu tư. Do khoa học- công nghệ biển là lĩnh vực rộng lớn, khó khăn và phức tạp, một vài nghiên cứu chưa thể giải quyết hết mọi vấn đề. Luận án tiếp tục nghiên cứu theo định hướng trước đây, đi sâu khai thác các số liệu thực đo, sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại để lý giải cơ chế diễn biến theo mùa của bãi biển 4,5km dọc đường Trần Phú và đề xuất sơ đồ bố trí công trình bảo vệ bãi biển không bị xói sâu về phía bờ kè đường Trần Phú. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được các tham số ảnh hưởng đến diễn biến đường bờ biển: chiều cao sóng vỡ, độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát... và dự báo đường bờ biển theo không gian và thời gian; Đề xuất sơ đồ bố trí hệ thống công trình hợp lý để ổn định hình thái bãi tắm thành phố Nha Trang. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu chiều cao sóng vỡ vùng gần bờ và diễn biến đường bờ biển trung tâm thành phố Nha Trang. 1 3.2 Phạm vi nghiên cứu Bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang dọc đường Trần Phú dài 4,5km từ cầu Trần Phú đến công viên Bạch Đằng. 4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận Để làm rõ nguyên nhân của diễn biến đường bờ, luận án đã kết hợp cách tiếp cận từ quan trắc, mô tả thực tế đến các mô phỏng số hiện đại để dự báo được ảnh hưởng của công trình đến diễn biến đường bờ trong tương lai. 4.2 Phương pháp nghiên cứu Tác giả đã phân tích, thống kê, kế thừa có chọn lọc các nghiên cứu có liên quan đến luận án, tìm ra những vấn đề khoa học của các nghiên cứu trước đây chưa đề cập hoặc đề cập chưa đầy đủ, từ đó tiến hành nghiên cứu dựa vào các phương pháp: Phương pháp nghiên cứu từ số liệu thực đo; Phương pháp phân tích ảnh từ video-camera; Phương pháp phân tích EOF (Empirical Orthogonal Function - Hàm trực giao thực nghiệm); Phương pháp mô hình toán; Hệ thông tin địa lý (GIS- Geographic Information System). 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học Vùng gần bờ có nhiều yếu tố: bùn cát, bờ biển, công trình... tương tác với nhau trong một hệ thống không gian và thời gian làm cho công tác nghiên cứu khó khăn phức tạp. Trong luận án đã thừa kế một số nội dung khoa học nghiên cứu trước đây, tiến hành nghiên cứu các đặc tính theo đặc thù địa phương của bãi biển Nha Trang, từ đó đưa ra giải pháp công trình bảo vệ bãi biển; Trong luận án đã trình bày diễn biến đường bờ trong 3 năm được phân tích từ ảnh videocamera, đây là số liệu đầu vào cho phương pháp phân tích EOF, là công cụ mới trong nghiên cứu biển ở Việt Nam. Kết quả thu được là phương trình dự báo diễn biến đường bờ theo không gian và thời gian theo chu kỳ năm của bãi biển; Tác giả đã sử dụng phương pháp thực nghiệm để xác định độ sâu giới hạn vận chuyển bùn cát Dc từ số liệu đo sâu tại các mặt cắt ngang theo thời gian, kết hợp với chiều cao sóng vỡ được phân tích từ ảnh video-camera, đây là những 2 thông số mà hiện nay do nhiều điều kiện khách quan như: nhân lực, thiết bị...rất ít được triển khai đo đạc. Từ đó, tác giả sử dụng mô hình biến đổi đường bờ (lý thuyết one-line) để xác định diễn biến đường bờ để đề xuất các giải pháp công trình nhằm khắc phục các tồn tại của bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang. 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Dự báo được quá trình diễn biến đường bờ; Xác định được nguyên nhân của diễn biến đường bờ biển, từ đó làm cơ sở khoa học quan trọng trong việc quy hoạch phát triển bền vững bãi biển Thành phố Nha Trang. 6. Cấu trúc của luận án Nội dung luận án ngoài phần mở đầu, kết luận, gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan các nghiên cứu về diễn biến bãi biển và công trình bảo vệ bãi biển Chương 2: Cơ sở lý luận và phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết quả nghiên cứu về diễn biến đường bờ tại bãi biển trung tâm Thành phố Nha Trang Chương 4: Đề xuất giải pháp công trình bảo vệ bãi biển trung tâm thành phố Nha Trang. CHƯƠNG 1 1.1 1.1.1 TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ DIỄN BIẾN BÃI BIỂN VÀ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BÃI BIỂN Khái niệm chung Khái niệm bãi biển Hình dạng mặt cắt ngang bãi biển, được định nghĩa là hình dạng của mặt cắt ngang lấy theo phương vuông góc với đường bờ, gồm: khu vực ngoài khơi, khu vực gần bờ, khu vực bãi và khu vực bờ biển. Vị trí thể hiện tương tác của thủy triều, sóng, gió lên đất liền là đường bờ biển. Đường bờ biển thường được định nghĩa là đường ranh giới, nơi giao thoa giữa đất liền và đại dương, ranh giới này cũng sẽ dịch chuyển sâu vào trong đất liền hoặc xa ra phía biển. Trong một thời đoạn nhất định, đường bờ là đường mép nước trung bình của thủy triều. 3 1.1.2 Khái niệm công trình bảo vệ bãi biển Công trình bảo vệ bãi biển được sử dụng trong các dự án bảo vệ bãi biển với mục tiêu ngăn ngừa xói mòn bờ biển và ngập lụt của vùng nội địa, bao gồm: bảo vệ bờ chống sạt lở, tạo bãi tắm, cải tạo cảnh quan, ổn định luồng lạch vùng cửa sông ven biển, bảo vệ các cửa sông, cửa lấy nước và bến cảng... 1.2 Tổng quan nghiên cứu diễn biến bờ biển trên thế giới Sự phát triển của hình thái ven biển gây ra bởi hệ thống các quá trình vật lý phức tạp hoạt động trên một phạm vi rộng về quy mô không gian và thời gian. Để nghiên cứu những vấn đề khó khăn, phức tạp trong diễn biến bờ biển và tác động của công trình ven bờ tới bãi biển, các nhà nghiên cứu trên thế giới không thể chỉ dựa vào một vài phương pháp, mà thường sử dụng kết hợp từ nhiều phương pháp khác nhau. Nhưng tựu trung, gồm phương pháp cơ bản sau: Nghiên cứu từ số liệu thực đo: từ số liệu đo đạc sử dụng phương pháp GIS để phân tích diễn biến đường bờ biển; Công nghệ viễn thám, gồm có: viễn thám vệ tinh, viễn thám RADAR (Radio Detection And Ranging), viễn thám LIDAR (Light Detection And Raging), quang trắc ảnh-chụp ảnh và công nghệ phân tích ảnh từ video-camera (với những ưu thế khi đo đạc yếu tố động lực ven bờ, công nghệ video-camera đã lắp ở hơn 30 bãi biển các quốc gia có nền khoa học tiên tiến như Mỹ, Pháp, Hà Lan, Úc...); Phương pháp phân tích EOF; Sử dụng mô hình toán và mô hình vật lý; Hệ thông tin địa lý (GIS). 1.3 1.3.1 Tổng quan các nghiên cứu của Việt Nam về các vấn đề liên quan đến diễn biến bờ biển và công trình ven biển Hiện trạng diễn biến bờ biển Việt Nam Quá trình bồi tụ - xói lở ở vùng cửa sông, ven biển là hai mặt của một quá trình diễn biến tự nhiên xẩy ra không chỉ ở nước ta mà còn xẩy ra nhiều nước trên thế giới. Hiện trạng bồi tụ - xói lở diễn ra ở nước ta rất khác nhau đối với từng khu vực, từng cấu trúc bờ và động lực sông - biển. Trong những năm gần đây dưới sự tác động của các yếu tố càng gia tăng như: biến đổi khí hậu, mực nước biển dâng cao, các hoạt động của con người ở vùng cửa sông, ven biển... đã làm cho quá trình bồi tụ - xói lở diễn biến phức tạp cả về quy mô và cường độ. 4 1.3.2 Các nghiên cứu về lĩnh vực diễn biến bờ biển 1.3.2.1 Các nghiên cứu ở Việt Nam về diễn biến đường bờ Các nghiên cứu về chế độ thủy động lực học ở dải ven bờ thường phải thực hiện thông qua các đo đạc và quan trắc khá phức tạp và tốn kém tại hiện trường. Các nghiên cứu về diễn đường bờ ở Việt Nam chủ yếu được thực hiện trong các đề tài cấp nhà nước và các chương trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước. 1.3.2.2 Các nghiên cứu chủ yếu tập trung phân tích nguyên nhân, cơ chế xói lở, bồi tụ các đoạn bờ biển, cửa sông Kết quả các nghiên cứu là phân tích nguyên nhân từ nội sinh, ngoại sinh và nhân sinh, đánh giá cơ chế bồi xói theo mùa của bờ biển cửa sông miền Trung, cơ chế sạt lở mặt của bờ biển bùn Nam Bộ, mối liên quan giữa vùng biển thoái cửa sông và vùng biển tiến lân cận ở bờ biển Bắc Bộ. 1.3.3 Các công trình bảo vệ bờ, tôn tạo bãi Các công trình bảo vệ bờ biển ở nước ta đã có lịch sử hàng ngàn năm, ban đầu là các loại hình công trình bảo vệ chủ yếu là gia cố trực tiếp mái đê hoặc trồng cây chắn sóng. Những năm gần đây, đã có nhiều địa phương ứng dụng các giải pháp công trình ngăn cát, giảm sóng: đập mỏ hàn; đê phá sóng; nuôi bãi... 1.4 Hiện trạng bãi biển Nha Trang và những nghiên cứu liên quan đến bãi biển Nha Trang 1.4.1 Các công trình xây dựng ở bãi biển Thành phố Nha Trang và hiện trạng diễn biến bãi biển Hiện nay kè bảo vệ bờ kết hợp với tường chắn sóng đã được xây dựng dọc bãi biển Thành phố Nha Trang; Để bảo vệ an toàn cho kè KS378, đã có công trình kè chữ Y và khối Tetrapod; Cầu cảng thuộc bến phà Vinpearl, có dạng chữ Γ, thân dài 50m, cánh dài 40m, kết cấu bê tông cốt thép: công trình có tác dụng như đập mỏ hàn, làm gián đoạn chuyển động bùn cát dọc bờ, bãi cát được bồi phía Bắc và bị xói sâu ở phía Nam; Công trình lấn biển khu vực Ba Làng và Đường Đệ đã gây nên bãi biển không còn bãi cát kể cả khi dưới mực nước triều; Công trình xây mới cầu Trần Phú năm 2002 thì bãi biển phía trước UBND tỉnh bị xói sâu vào sát đường Trần Phú; 5 1.4.2 Những nghiên cứu liên quan đến bờ biển Nha Trang Vịnh Nha Trang và bờ biển Nha Trang được chú ý nghiên cứu do tầm quan trọng của trong phát triển kinh tế- xã hội của tỉnh Khánh Hòa. Những nghiên cứu có liên quan đến Nha Trang có các dự án đầu tư công trình, các bài viết và báo cáo đề tài.Trong đó có nghiên cứu của Nguyễn Trung Việt (2014), sử dụng nhiều mô hình toán mô phỏng chế độ thủy thạch động lực ven bờ để đưa ra định hướng các giải pháp công trình bảo vệ bãi biển. Tuy nhiên, đề tài chưa nghiên cứu nguyên nhân diễn biến đường bờ trước và sau khi có công trình; Chưa phân tích được chiều cao sóng vỡ. Gần đây có luận án tiến sĩ của Nguyễn Việt Đức (2016). Luận án đã đưa ra điểm mới: 1/Ứng dụng thành công công nghệ phao trôi để quan trắc dòng chảy tổng hợp ven bờ biển; 2/ Xác định rõ nguyên nhân bồi xói và đề xuất định hướng giải pháp phù hợp đảm bảo ổn định bãi biển khu vực nghiên cứu. Tuy nhiên, nghiên cứu chưa đánh giá định lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ cũng như dự báo được diễn biến đường bờ trong tương lai. 1.5 1.5.1 Các vấn đề tồn tài và định hướng nội dung nghiên cứu của luận án Các vấn đề tồn tại Bãi biển Nha Trang đang có những tồn tại sau: Những khó khăn và hạn chế trong khảo sát các số liệu thực đo; Tính địa phương của các yếu tố thủy động lực; Chưa có những luận cứ thuyết phục về phương chuyển động bùn cát ven bờ thành phố Nha Trang, chưa thống nhất vận chuyển bùn cát chuyển động theo phương ngang bờ hay chuyển động theo hướng dọc bờ là chủ yếu; Chưa có mô hình dự báo biến động bãi biển theo không gian và thời gian; Chưa có luận chứng đầy đủ về hiệu quả của các công trình bảo vệ bãi biển Trần Phú. 1.5.2 Định hướng nội dung nghiên cứu của luận án Với ưu thế sở hữu công nghệ hiện đại phân tích ảnh từ video-camera và có bộ số liệu thực đo khá đầy đủ, luận án sẽ đi vào nghiên cứu một số vấn đề sau: - Xác định một số tham số quan trọng trong quá trình lan truyền sóng gió vào bờ, cụ thể là chiều cao sóng vỡ và độ sâu giới hạn chuyển động bùn cát; - Xác định phương chuyển động bùn cát ven bờ và mối liên quan của nó với quá trình diễn biến đường bờ biển. 6 - Sử dụng phương pháp mô hình biến đổi đường bờ (theo lý thuyết One line) để mô phỏng biến động bãi tắm theo mùa thông qua sự biến đổi đường bờ. - Với những kết quả nghiên cứu về thủy động lực và diễn biến hình thái nói trên, luận án đề xuất một số sơ đồ bố trí công trình ngăn cát, giảm sóng để khắc phục những hạn chế của bãi biển Trần Phú hiện nay. 1.6 Kết luận chương 1 Trong các tổng quan tình hình và kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước, luận án chỉ đề cập tới lĩnh vực: diễn biến đường bờ biển và công trình bảo vệ, tôn tạo bãi tắm. Trong mỗi lĩnh vực, luận án trình bày các vấn đề nghiên cứu chính và các tác giả nổi bật để đưa ra những kết quả mà luận án quan tâm. Từ đó, luận án đi sâu vào các vấn đề về nghiên cứu từ số liệu thực đo; Phân tích ảnh video-camera; Phân tích EOF; Mô hình toán biến đổi đường bờ và Hệ thông tin địa lý để từ đó bố trí không gian và đánh giá tác động của các công trình ngăn cát, giảm sóng bảo vệ bãi biển TP Nha Trang. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phân tích các dữ liệu hình thái bãi biển là bước đầu tiên nghiên cứu diễn biến bờ biển. Tác giả sử dụng số liệu khảo sát, kết hợp phân tích ảnh video-camera xác định chiều cao sóng vỡ và đường bờ, là số liệu đầu vào cho phương pháp phân tích EOF và mô hình toán diễn biến đường bờ để đánh giá nguyên nhân chủ yếu đến quá trình thay đổi bãi biển theo không gian và thời gian. 2.1 2.1.1 Phương pháp khảo sát thực địa Điều tra thu thập tài liệu Thu thập các tài liệu địa hình: người Pháp thực hiện năm 1913; Lục quân Hoa Kỳ thực hiện năm 1968; Liên đoàn Địa chất Biển - Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam thực hiện năm 2006; Ngoài ra còn thu thập các số liệu trong đề tài Nghị định thư Việt Nam - Cộng hòa Pháp: tài liệu khảo sát địa hình; số liệu hải văn thực hiện đợt 1 vào cuối tháng 5/2013 và đợt 2 vào cuối tháng 12/2013; số liệu thành phần hạt D50 dọc bãi biển thực hiện tháng 5/2013. 7 2.1.2 Tiến hành đo đạc bổ sung Để có thêm bộ dữ liệu để hiệu chỉnh, kiểm định mô hình diễn biến đường bờ và phân tích ảnh từ video-camera, tác giả đã tiến hành đo đạc bổ sung địa hình mặt cắt ngang bãi và chiều cao sóng các đợt: Ngày 9/11/2013 và ngày 11/11/2013 (trước và sau khi có bão HaiYan); Tháng 12/2013; Tháng 6/2015; Tháng 7/2015; Tháng 12/2015; Tháng 12/2016. 2.2 2.2.1 Phương pháp sử dụng công nghệ phân tích ảnh từ video - camera để phân tích diễn biến đường bờ và chiều cao sóng vỡ Cơ sở khoa học của công nghệ phân tích đường bờ, trắc ngang bãi Phân tích số liệu từ camera dựa vào nguyên tắc của hình học ảnh (Hình 2.9). Hình 2.9 Quan hệ hình học giữa tâm Camera, tọa độ ảnh và tọa độ thực Hệ phương trình quang trắc biểu thị mối quan hệ giữa tọa độ 2D (u,v) của 1 điểm ảnh và tọa độ thực 3D (X,Y,Z) tương ứng trong không gian, như sau:  m ( x  xc )  m12 ( y  yc )  m13 ( z  zc )  u  u0   f / u  11   m31 ( x  xc )  m32 ( y  yc )  m33 ( z  zc )  (2-1)  m21 ( x  xc )  m22 ( y  yc )  m23 ( z  zc )  v  v0   f / v    m31 ( x  xc )  m32 ( y  yc )  m33 ( z  zc )  Hệ phương trình (2-1) gồm 11 số chưa biết: góc nghiêng (τ), phương vị (φ), góc quay (σ); tọa độ thực tâm camera (xc, yc, zc); tâm ảnh (u0;v0); tiêu cự f; hệ số λu, λv. 2.2.1.1 Thiết lập hệ thống video-camera Hệ thống 2 camera được lắp trên cột điện ở đường Trần Phú, ngay phía trước Bưu điện Khánh Hòa. 8
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.