Nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ và giải pháp công trình ổn định bãi biển, áp dụng cho bãi biển Xương huân, vịnh Nha Trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI 
NGUYỄN VIỆT ĐỨC 
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP 
CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN, ÁP DỤNG CHO BÃI BIỂN 
XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
HÀ NỘI, NĂM 2016 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI 
NGUYỄN VIỆT ĐỨC 
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP 
CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN, ÁP DỤNG CHO BÃI BIỂN 
XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG 
Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy 
Mã số: 62-58-02-02 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Nguyễn Trung Việt 
 GS.TS.NGND. Nguyễn Chiến 
HÀ NỘI, NĂM 2016
 i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tác giả. Các kết quả nghiên 
cứu cũng như các kết luận trong luận án này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một 
nguồn nào dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu được thực hiện 
trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định. 
 Tác giả luận án 
 Nguyễn Việt Đức 
 ii 
LỜI CẢM ƠN 
Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: 
Các vị lãnh đạo Ban giám hiệu nhà trường, Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, Khoa Công trình, 
Bộ môn Thủy công - Khoa Công trình và Công ty TV&XD công trình Miền trung đã tạo 
mọi điều kiện thuận lợi và động viên NCS trong quá trình học tập và nghiên cứu. 
Ban chủ nhiệm đề tài Nghị định thư cấp nhà nước hợp tác với Viện Nghiên cứu vì sự 
phát triển Pháp (IRD) “Nghiên cứu chế độ thủy động lực học và vận chuyển bùn cát 
vùng cửa sông và bờ biển vịnh Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa” đã cho phép tác giả là 
thành viên trực tiếp tham gia các hoạt động nghiên cứu và sử dụng các số liệu trong 
khuôn khổ Đề tài. 
GS. TS. NGND Phạm Ngọc Quý chủ tịch Hội đồng cùng các nhà khoa học trong Hội 
đồng đánh giá luận án Tiến sĩ cấp Cơ sở. 
Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các nhà khoa học đã quan tâm chia sẻ, góp ý 
và bổ sung cho tác giả nhiều thông tin bổ ích qua cuộc Hội thảo mở rộng, Báo cáo 
chuyên đề cũng như trong quá trình thực hiện luận án. 
Giáo sư Hitoshi Tanaka Đại học Tohoku, Nhật Bản; Giáo sư Cheng Đại học 
Massachusetts Dartmouth, Hoa Kỳ trong thời gian tác giả học tập, tham quan thực tế tại 
Nhật Bản và Hoa Kỳ. 
TS. Nguyễn Văn Thìn, TS. Hồ Sỹ Tâm, TS. Nguyễn Xuân Tính đã tận tình giúp đỡ, đóng 
góp những ý kiến quý báu để tác giả hoàn thiện luận án. 
Đặc biệt, NCS xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Trung Việt, GS.TS. NGND. 
Nguyễn Chiến đã tận tình hướng dẫn cho NCS trong việc hình thành ý tưởng khoa học và 
các hoạt động nghiên cứu để NCS hoàn thành luận án này. 
Cuối cùng, tác giả xin trân trọng cảm ơn gia đình, người thân, đồng nghiệp đã luôn sát 
cánh chia sẻ, động viên tác giả vượt qua mọi khó khăn khi thực hiện luận án này. 
 Tác giả luận án 
 Nguyễn Việt Đức 
 iii 
MỤC LỤC 
MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................... 1 
2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................ 3 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 3 
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu .............................................................. 3 
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................. 4 
6. Cấu trúc của luận án ................................................................................................ 5 
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG 
ĐỚI BỜ VÀ GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH BÃI BIỂN ....................................... 6 
1.1 Giới thiệu chung .......................................................................................................................... 6 
1.1.1 Khái niệm về đới bờ biển ............................................................................................. 6 
1.1.2 Các vấn đề KH-CN trong nghiên cứu biến động đới bờ biển .................................. 7 
1.2 Tổng quan các nghiên cứu ở nước ngoài về cơ chế biến động đới bờ và giải pháp 
công trình ổn định bãi biển biển ........................................................................................................ 7 
1.2.1 Lịch sử nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ biển ..................................................... 7 
1.2.2 Các nghiên cứu về biến động đới bờ biển .................................................................. 8 
1.2.3 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu biến động đới bờ biển............................... 9 
1.2.4 Tổng quan về các mô hình số trị mô phỏng sóng và dòng chảy ............................ 10 
1.2.5 Tổng quan về tính toán vận chuyển bùn cát ven bờ ................................................ 12 
1.2.6 Tổng quan các nghiên cứu về công trình bảo vệ và tôn tạo bờ, bãi biển ............... 14 
1.3 Tổng quan nghiên cứu trong nước về biến động đới bờ và giải pháp ổn định bãi biển .. 19 
1.3.1 Nghiên cứu biến động đới bờ biển ............................................................................ 19 
1.3.2 Nghiên cứu về giải pháp công trình ổn định và tôn tạo bãi biển ............................ 21 
1.3.3 Những nghiên cứu đã có về bờ biển tỉnh Khánh Hòa và vịnh Nha Trang............ 23 
1.4 Đặt vấn đề nghiên cứu của luận án ......................................................................................... 25 
1.5 Kết luận chương 1 ..................................................................................................................... 25 
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ 
BIỂN.................. ............................................................................................................ 27 
2.1 Các yếu tố chính gây nên biến động đới bờ biển vịnh Nha Trang .................................. 27 
2.1.1 Địa hình, địa mạo khu vực vịnh Nha Trang ............................................................. 27 
 iv 
2.1.2 Phân bố trầm tích khu vực vịnh Nha Trang ............................................................. 28 
2.1.3 Dòng chảy từ sông Cái, vịnh Nha Trang .................................................................. 29 
2.1.4 Chế độ thủy triều trong vịnh Nha Trang ................................................................... 30 
2.1.5 Chế độ sóng ................................................................................................................. 31 
2.1.6 Chế độ dòng chảy trong vịnh Nha Trang ................................................................. 32 
2.1.7 Về tác động từ con người ........................................................................................... 33 
2.1.8 Phân tích sơ bộ các nguyên nhân gây diễn biến bãi biển theo mùa ....................... 34 
2.2 Các số liệu cơ bản phục vụ nghiên cứu .................................................................................. 35 
2.2.1 Tài liệu địa hình ........................................................................................................... 35 
2.2.2 Số liệu thủy, hải văn .................................................................................................... 36 
2.2.3 Số liệu bùn cát đáy ...................................................................................................... 40 
2.3 Mô hình chuyển động bùn cát dọc bờ trong đới bờ biển..................................................... 40 
2.4 Các phương pháp nghiên cứu cơ chế biến động đới bờ biển .............................................. 43 
2.4.1 Nghiên cứu biến động theo mùa của bãi biển từ hình ảnh thu được bằng Camera 43 
2.4.2 Sử dụng phương pháp phao trôi nghiên cứu dòng chảy tổng hợp ven bờ biển .... 43 
2.4.3 Sử dụng phương pháp mô hình toán nghiên cứu biến động đới bờ biển .............. 48 
2.5 Kết luận chương 2 ..................................................................................................................... 64 
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ BIẾN ĐỘNG ĐỚI BỜ BIỂN XƯƠNG 
HUÂN, VỊNH NHA TRANG.......... ............................................................................. 66 
3.1 Phân tích quy luật bồi, xói bãi biển từ kết quả quan trắc bằng Camera .................. 66 
3.1.1 Phân tích số liệu hình ảnh từ Camera ........................................................................ 66 
3.1.2 Phân tích quy luật biến động trên mặt bằng của bãi biển khu vực nghiên cứu ..... 68 
3.2 Tính toán lượng và phương vận chuyển bùn cát dọc bờ ..................................................... 70 
3.2.1 Tính toán lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ theo công thức thực nghiệm Pelnard- 
Considere với bộ số liệu từ Camera ......................................................................................... 70 
3.2.2 Xác định phương chuyển động bùn cát dọc bờ theo quỹ đạo dòng chảy tổng hợp 72 
3.3 Nghiên cứu biến đổi địa hình đới bờ biển Xương Huân bằng mô hình toán ................... 73 
3.3.1 Chế độ thủy động lực học khu vực vịnh Nha Trang ............................................... 74 
3.3.2 Chế độ thủy động lực học khu vực nghiên cứu ....................................................... 75 
3.3.3 Dòng chảy tổng hợp dư ven bờ tại khu vực nghiên cứu ......................................... 77 
 v 
3.3.4 Kết quả nghiên cứu tác động của sóng và dòng chảy tổng hợp ven bờ đến đới bờ 
biển khu vực nghiên cứu ........................................................................................................... 78 
3.3.5 Kết quả mô phỏng diễn biến bồi, xói tại khu vực nghiên cứu ................................ 84 
3.3.6 So sánh lưu lượng vận chuyển bùn cát giữa phương pháp thực nghiệm và phương 
pháp số  85 
3.4 Kết luận chương 3 ..................................................................................................................... 86 
CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH ỔN ĐỊNH, 
TÔN TẠO BÃI BIỂN XƯƠNG HUÂN, VỊNH NHA TRANG ................................... 88 
4.1 Hiện trạng khu vực và mục tiêu cải tạo .................................................................................. 88 
4.1.1 Hiện trạng bãi biển khu vực nghiên cứu ................................................................... 88 
4.1.2 Mục tiêu cải tạo ........................................................................................................... 89 
4.2 Các căn cứ khoa học đề xuất phương án ............................................................................... 89 
4.3 Các phương án bố trí tổng thể công trình ngăn cát, giảm sóng .......................................... 90 
4.3.1 Giải pháp chung .......................................................................................................... 90 
4.3.2 Các phương án bố trí tổng thể .................................................................................... 90 
4.4 Đánh giá hiệu quả kỹ thuật của các phương án bố trí công trình ....................................... 92 
4.4.1 Phương pháp đánh giá ................................................................................................ 92 
4.4.2 Trường dòng chảy sau khi bố trí các phương án công trình chỉnh trị .................... 92 
4.4.3 Biến đổi địa hình đới bờ biển theo các phương án bố trí công trình ...................... 96 
4.4.4 Lựa chọn phương án công trình chỉnh trị ............................................................... 101 
4.5 Kết luận chương 4 ................................................................................................................... 101 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 102 
I. Những kết quả đạt được của luận án .................................................................................... 102 
II. Những đóng góp mới của luận án ........................................................................................ 106 
III. Những tồn tại và kiến nghị hướng tiếp tục nghiên cứu ...................................................... 106 
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ............................................................ 108 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 110 
PHẦN PHỤ LỤC ........................................................................................................ 116 
 vi 
DANH MỤC CÁC HÌNH 
Hình 0.1 Một số tồn tại của bãi tắm biển Nha Trang [2] ................................................ 2 
Hình 1.1. Định nghĩa về đới bờ biển [3].......................................................................... 6 
Hình 1.2. Sơ đồ tính toán đánh giá biến động đới bờ biển ............................................ 10 
Hình 1.3 Tỷ lệ phân bố các dạng công trình bảo vệ bờ biển tại Châu Âu (1988) [18] . 15 
Hình 1.4 Hình ảnh kết hợp ba loại công trình trên bãi tắm Jaywich (Anh) [2] ............. 18 
Hình 1.5 Bãi biển Fiumicino, Roma (Italy) [2] ............................................................. 18 
Hình 1.6 Bãi biển tại Dubai (UAE) [2] ......................................................................... 18 
Hình 1.7 Bãi biển tại Malaga (Tây Ban Nha) [2] .......................................................... 18 
Hình 1.8. Một số hình ảnh tiêu biểu về công trình bảo vệ bờ biển ở Việt Nam [2] ...... 23 
Hình 2.1 Địa hình, địa mạo vịnh Nha Trang [37] ......................................................... 27 
Hình 2.2 Mặt cắt bãi biển tại khu vực Xương Huân (độ dốc 2%) [2] .......................... 28 
Hình 2.3 Sơ đồ trầm tích tầng mặt vịnh Nha Trang [37]. ............................................. 29 
Hình 2.4 Phân bố các vùng có rạn san hô chết và đá gốc vùng phía Bắc cửa sông Cái [2] .. 29 
Hình 2.5 Diễn biến khu vực cửa sông Cái Nha Trang [2] ............................................. 30 
Hình 2.6 Hoa sóng ngoài khơi vịnh Nha Trang [2] ....................................................... 31 
Hình 2.7 Elip triều tại biển Nha Trang [2] .................................................................... 33 
Hình 2.8 Tác dụng ngăn cát, giảm sóng dọc bờ của các công trình nhô ngang bãi. ..... 34 
Hình 2.9 Tổng hợp địa hình khu vực Vịnh Nha Trang (a) và địa hình sau khi nội suy 
số liệu với khoảng cách ô lưới 5x5m (b) ....................................................................... 36 
Hình 2.10 Vị trí trạm đo trong hai đợt khảo sát tháng 5 và tháng 12 năm 2013 ........... 37 
Hình 2.11 Kết quả khảo sát mực nước và sóng (5/2013) .............................................. 38 
Hình 2.12 Kết quả khảo sát vận tốc trung bình (5/2013). ............................................. 38 
Hình 2.13 Kết quả khảo sát mực nước  ... 66 
e
e*
z
zzz
ln
U
)z(U 0

 (4.50) 
với U(z) là tốc độ gió tại độ cao z trên mực nước biển trung bình, zo là độ dài nhám. 
Độ dài nhám hiệu dụng phụ thuộc vào độ dài nhám z0 và trạng thái mặt biển thông qua 
ứng suất sóng w và ứng suất tổng cộng bề mặt . 
 với =0,01 (4.51) 
Véc tơ ứng suất sóng được cho dưới dạng: 
 
2
0 0
dd
k
k
,BEI ww
 (4.52) 
Giá trị U* có thể xác định cho từng tốc độ gió U10 và phổ sóng E(,) được đưa ra từ 
phương trình trên. Trong SWAN quá trình lặp được thực hiện theo sơ đồ lặp của 
Mastenbroek (1993). 
Tiêu tán năng lượng sóng (Sds): 
Sóng bạc đầu sinh ra do độ dốc của sóng vượt quá giới hạn sóng đổ. Quá trình sóng bạc 
đầu được mô tả bằng mô hình mạch động của Hasselmann (1974). Các giá trị của số 
sóng được sử dụng trong vùng có độ sâu nước giới hạn. 
  ,E
k
k
,S
~
~
w,ds  
 (4.53) 
với là tần số và là số sóng trung bình và  là hệ số phụ thuộc vào độ dốc sóng tổng 
hợp. Hệ số phụ thuộc vào độ dốc này được đưa ra bởi nhóm WAMDI (1988) và được 
hiệu chỉnh bởi Gunther (1992) theo Janssen. 
p
~
PM
~
~dsKJ
S
S
k
k
C
   1
 (4.54) 
với:  =0 biểu thức của  giống với biểu thức của WAMDI. Hệ số Cds,  và m là các hệ 
số hiệu chỉnh, là độ dốc tổng hợp, SPM là giá trị của S với phổ Pierson-Moskowitz. 
Giá trị của độ dốc tổng hợp được cho như sau: 
g
U
z
2
*
0

 
/1
z
z
w
0
e

~
S
~
k
~

 167 
 tot
EkS
~~
 (4.55) 
Tần số trung bình , số sóng trung bình k và năng lượng tổng cộng Etot được xác định 
theo WAMDI: 
1
2
0 0
1 1
 

dd,EE~ tot
 (4.56) 
2
2
0 0
1 1
 
dd,E
k
Ek
~
tot
 (4.57) 

2
0 0
dd,EEtot
 (4.58) 
Giá trị của các hệ số hiệu chỉnh Cds,  và hệ số mũ p trong mô hình này đã được Janssen 
và Komen nhận được từ việc khép kín phương trình cân bằng năng lượng sóng trong điều 
kiện tăng trưởng sóng lý tưởng cho vùng nước sâu, điều này có nghĩa rằng hệ số  phụ 
thuộc vào công thức của gió. Trong SWAN sử dụng hai công thức gió, do đó có hai giá 
trị . Đối với biểu thức của Komen, các hệ số cho như sau Cds=2,36x10-5,  =0 và p=4. 
Với biểu thức của Janssen và Gunther (1992) Cds= 4,10x10-5, = 0,5 và p=4. 
Ma sát đáy: 
Mô hình ma sát đáy trong SWAN là mô hình thực nghiệm của JONSWAP, mô hình sức 
kéo của Collin và mô hình nhớt xoáy của Madsen(1988). Công thức của các mô hình 
trên như sau: 
 (4.59) 
với Cbottom là hệ số ma sát, thường phụ thuộc vào tốc độ quỹ đạo chuyển động sóng tại 
đáy Urms. 


2
0 0
2
2
2 dd,E
kdsinh
U rms
 (4.60) 
 

 ,E
kdsinhg
C,S bottomb,ds 22
2
 168 
Hasselmann (1973) tìm ra từ kết quả thực nghiệm của JONSWAP như sau: 
Cbottom=CJON=0,038m2s-3 trong điều kiện sóng lừng. Bouws và Komen (1983) chọn hệ 
số CJON=0,067m2s-3 đối với điều kiện phát triển sóng hoàn toàn vùng ven bờ. Cả hai 
giá trị này có thể sử dụng trong SWAN. 
Biểu thức của Collin (1972) dựa trên công thức sóng điều hoà với các tham số chọn 
thích hợp để hiệu chỉnh cho trường sóng ngẫu nhiên. Madsen (1988) đưa ra công thức 
tương tự của Hasselmann và Collins nhưng trong mô hình này hệ số ma sát đáy là hàm 
của độ cao nhám của đáy và điều kiện sóng thực tế. Hệ số ma sát đưa ra như sau: 
rmswbottom U
g
fC
2
 (4.61) 
với fw là hệ số ma sát phi thứ nguyên được tính từ công thức của Jonson (1966), Madsen 
(1988). 
N
b
f
ww
K
a
logm
f
log
f
10
4
10
4
11
 (4.62) 
với mf =-0,08 và ab là biên độ sóng sát đáy, KN là quy mô độ dài nhám đáy. 
 
dd,E
kdsinh
ab 
2
0 0
2
2 12
 (4.63) 
với ab/KN nhỏ hơn 1,57 thì hệ số ma sát fw là 0,30. 
Sóng đổ do độ sâu: 
Để tính năng lượng tiêu tán của trường sóng ngẫu nhiên do hiện tượng sóng đổ, trong 
SWAN sử dụng mô hình bore của Battjes và Janssen. Tỉ lệ tiêu tán năng lượng trung 
bình trên một đơn vị bề ngang phụ thuộc vào mức độ đổ của sóng Dtot. 
2
24
1
mbBJtot HQD 

 (4.64) 
với BJ=1 và Qb là phân số sóng đổ được xác định bằng phương trình: 
2
8
1
m
tot
b
b
H
E
Qln
Q
 (4.65) 
 169 
với Hm là độ cao sóng cực đại có thể tồn tại trong độ sâu đó và là tần số sóng 
trung bình. 

2
0 0
1 dd,EEtot
 (4.66) 
Mở rộng biểu thức của Eldeberky và Battjes (1995) cho các hướng phổ, tiêu tán năng lượng 
của các thành phần phổ trên một đơn vị thời gian được tính toán trong SWAN như sau: 
tot
totbr,ds
E
,E
D,S

 
 (4.67) 
Độ cao sóng cực đại được xác định trong SWAN là Hm=d. Chỉ số sóng đổ thường bằng 
một hằng số hoặc một hàm của độ dốc đáy hoặc độ dốc sóng tới. Trong SWAN giá trị 
này được lấy mặc định  =0,73. 
Tương tác phi tuyến giữa các sóng (Snl)- Tương tác sóng bậc bốn 
Tương tác sóng bậc bốn được tính với xấp xỉ DIA của Hasselmann (1985). Chương trình 
nguồn này được sử dụng trong SWAN. Trong xấp xỉ DIA sẽ xét hai tương tác bậc bốn 
của số sóng, với các tần số như sau: 
 1= 2 =  
 3 =(1+) = + (4.68) 
 4 =(1-) = - 
với  là hằng số = 0,25. Để thoả mãn các điều kiện cộng hưởng đối với tương tác bậc 
bốn thứ nhất, các vectơ số sóng với tần số 3 và 4 nằm trong góc 1=-11, và 2=33,60 
đối với hai vectơ số sóng đúng như vậy với các tần số 1 và 2. Tương tác bậc bốn thứ 
hai đối xứng với tương tác bậc bốn thứ nhất qua trục (vectơ số sóng với các tần số 3, 
và 4 nằm trong góc đối xứng của 3 =11,50 và 4 =-33,60). 
Với phương pháp rời rạc hoá biểu thức gần đúng của tương tác giữa các sóng - DIA, giá 
trị hàm nguồn Snl4(,) được tính theo : 
  ,S,S,S
**
nl
*
nlnl 444 (4.69) 

 170 
với S*nl4 cho tương tác bậc bốn thứ nhất, S**nl4 cho tương tác bậc bốn thứ hai (biểu thức 
của S**nl4 giống với S*nl4 nhưng có hướng ngược lại) và ta có: 
     ,S,S,S,S nlnlnl
*
nl 3424144 2 (4.70) 
với 1=1, 2=(1+ ) và 3=(1- ). Mỗi một thành phần của (i=1,2,3) là: 
44
2
11
42
44
112
2

 

 
 

  
,E,E
,EgC,S iiinlinl
421
2

   ,E,E,E iii
 (4.71) 
với hằng số Cnl4=3x107. Theo Hasselmann (1981), tương tác sóng bậc bốn trong vùng 
biển có độ sâu hữu hạn được cho bằng với tương tác bậc bốn tại vùng nước sâu với hệ 
số tỉ lệ R: 
 Snl4, finitedepth =R(kpd)Snl4, infinitedepth (4.72) 
với R là: 
 dk.Cexpdk.C
dk
C
)dk(R dshpsh
d
sh
p 31
1 11 
 (4.73) 
trong đó kd số sóng của đỉnh phổ JONSWAP. Giá trị của các hệ số là: Csh1=5,5, Csh2=6/7 
và Csh3=-1,25. Trong vùng nước giới hạn kpd 0 sự truyền năng lượng phi tuyến dẫn tới 
không xác định. Do vậy sử dụng giới hạn thấp của kpd =0,5 dẫn tới giá trị lớn nhất của 
R(kpd)=4,43. Để tăng hiệu quả của mô hình, trong trường hợp phổ sóng có dạng tuỳ ý, 
số sóng cực đại kp sẽ được thay bằng k
~
75,0k
P
Tương tác phi tuyến giữa các sóng (Snl)- Tương tác sóng bậc ba: 
Xấp xỉ tổng toàn bộ của biểu thức gần đúng bậc ba (LTA) của Eldeberky (1996) là phiên 
bản được hiệu chỉnh của xấp xỉ rời rạc bậc ba của Eldeberky và Battjes (1995) và được 
sử dụng trong SWAN với từng thành phần phổ hướng. 
  ,S,S,S nlnlnl
 333 (4.74) 
với: 
    ,E,/E,/EsinJcc,max,S qEBnl 22220 223 (4.75) 
 171 
và:  ,S,S nlnl 22 33
 (4.76) 
Ở đây EB là hệ số hiệu chỉnh. Giá trị  được xấp xỉ bằng: 
Ur
,
tanh
20
22

 (4.77) 
với số Ursell Ur: 
2
2
22 d
TH
r
g
Ur s
 (4.78) 
với  /T 2 . Tương tác sóng bậc ba chỉ được tính khi 10 > Ur > 0,1. Hệ số tương tác 
J lấy từ biểu thức Madsen và Sorensen (1993). 
2223
2
2
2
2
5
2
15
2
2
dkgdgddk
cgdk
J //


 (4.79) 
Nước dâng do sóng: 
Trong mô hình một chiều (1D) nước dâng do sóng được tính dựa trên các phương trình 
cân bằng mô men thẳng đứng ở đó có sự cân bằng giữa lực sóng (građien ứng suất bức 
xạ vuông góc với bờ) và građien áp suất thuỷ tĩnh. 
0 


x
gdFx

 (4.80) 
với d là độ sâu nước tổng cộng (bao gồm cả nước dâng do sóng) và η độ cao trung bình 
của mặt nước (gồm cả nước dâng do sóng). 
Quan trắc và tính toán dựa trên phương trình cân bằng mô men thẳng đứng của 
Dingemans (1987) cho rằng dòng chảy sóng là do tác động phân kỳ của thành phần tự 
do của lực sóng gây ra còn nước dâng là do tác động quay của thành phần tự do của lực 
sóng gây ra. Để tính toán nước dâng, người ta chỉ cần xét sự phân kỳ của phương trình 
cân bằng mô men. Nếu sự phân kỳ được bỏ qua thì ta có: 
0 












y
gd
yx
gd
xy
F
x
F yx 
 (4.81) 
 172 
Điều kiện biên: 
Trong SWAN, điều kiện biên trong không gian địa lý và trường phổ là biên hấp thụ hoàn 
toàn với năng lượng sóng đi ra khỏi miền tính hoặc truyền vào bờ. Các biên của lưới tính là 
biên cứng (đất) hoặc biên lỏng (nước). Trong trường hợp biên cứng được cho là: không tạo 
sóng và hấp thụ toàn bộ năng lượng của sóng truyền tới. Trong trường hợp biên lỏng các 
điều kiện sóng được cho trên biên. Đối với vùng ven bờ, năng lượng truyền vào vùng tính 
trên biên lỏng được cho dọc biên nước sâu và không cho dọc theo hai biên bên (biên hông). 
Điều này có nghĩa là những sai số tại biên hông có thể truyền vào vùng tính. Vùng chịu ảnh 
hưởng sai số này là vùng tam giác với đỉnh tại góc giữa biên nước sâu và các biên bên, phân 
tán tới bờ dưới một góc từ 300 tới 450 (đối với sóng gió) ở hai phía của biên nước sâu so 
với hướng truyền trung bình của sóng nước sâu. Để khắc phục vấn đề này thì biên bên lên 
lấy ở xa vùng cần tính để tránh sai số truyền vào vùng tính. Trong trường hợp không có các 
số liệu trên biên lỏng có thể chọn giả thuyết không có sóng đi vào vùng tính qua biên đó và 
sóng có thể đi ra phía ngoài một cách tự do. 
Điều kiện ban đầu: 
Các điều kiện ban đầu được cho như sau: 
Tính toán với trạng thái ban đầu lặng sóng (trên toàn miền coi như không có sóng). 
Cho dạng mặc định (điều kiện sóng tại các vị trí được tính từ tốc độ gió địa phương). 
Có thể đưa ra một giá trị sóng ban đầu (giá trị này được lấy cho tất cả các điểm). 
Trường sóng ban đầu được lấy từ lần chạy SWAN trước đó (sử dụng HOTFILE). 
 173 
PHỤ LỤC 3. KẾT QUẢ TÍNH TOÁN CHO CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG 
TRÌNH ĐỀ XUẤT 
3.1. Kết quả tính toán lan truyền sóng 
Trong phần này tác giả đưa ra các kết quả tính toán sóng theo các phương án công trình đề xuất. 
Trường sóng lan truyền từ biên vào khu vực ven bờ trong tháng 5 và tháng 12 năm 2013. 
3.1.1. Kết quả tính toán sóng tháng 05 năm 2013 
Hình 17 Trường sóng trong phương án 01, tháng 05 năm 2013 
Hình 18 Trường sóng trong phương án 02, tháng 05 năm 2013 
 174 
Hình 19 Trường sóng trong phương án 03, tháng 05 năm 2013 
Hình 20 Trường sóng trong phương án 04, tháng 05 năm 2013 
 175 
Hình 21 Trường sóng trong phương án 05, tháng 05 năm 2013 
3.1.2. Kết quả tính toán sóng tháng 12 năm 2013 
Hình 22 Trường sóng trong phương án 01, tháng 12 năm 2013 
 176 
Hình 23 Trường sóng trong phương án 02, tháng 12 năm 2013 
Hình 24 Trường sóng trong phương án 03, tháng 12 năm 2013 
 177 
Hình 25 Trường sóng trong phương án 04, tháng 12 năm 2013 
 Hình 26 Trường sóng trong phương án 05, tháng 12 năm 2013 
 178 
3.2. Vận tốc dòng chảy 
Hình 15. Vận tốc dòng chảy tại vị trí 3 ứng với 4 phương án 
Bảng 5.Vận tốc trung bình tháng tại vị trí 3 ứng với 4 phương án (m/s) 
Tháng 
Hiện 
trạng 
Phương 
án 02 
Phương 
án 03 
Phương án 
04 
Phương 
án 05 
13/01/2013 0.0643 0.0146 0.0128 0.0118 0.0082 
13/02/2013 0.0664 0.0152 0.0134 0.0124 0.0087 
13/03/2013 0.0621 0.0132 0.0113 0.0104 0.0066 
13/04/2013 0.0658 0.0148 0.0127 0.0116 0.0062 
13/05/2013 0.0671 0.0155 0.0133 0.0121 0.0058 
13/06/2013 0.0671 0.0159 0.0137 0.0124 0.0059 
13/07/2013 0.0667 0.0157 0.0135 0.0122 0.0059 
13/08/2013 0.0652 0.0149 0.0127 0.0116 0.0059 
13/09/2013 0.0637 0.0139 0.0118 0.0108 0.0058 
13/10/2013 0.0609 0.0127 0.011 0.0102 0.0067 
13/11/2013 0.0667 0.0157 0.0139 0.013 0.009 
13/12/2013 0.066 0.0124 0.0142 0.0134 0.0091 
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 03_Kich ban 02
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 03_Kich ban 03
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 03_Kich ban 04
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 03_Kich ban 05
V
ận
tố
c
(m
/s
)
V
ận
tố
c
(m
/s
)
V
ận
tố
c
(m
/s
)
Thời gian (ngày) Thời gian (ngày)
V
ận
tố
c
(m
/s
)
Thời gian (ngày) Thời gian (ngày)
PHƯƠNG ÁN 
02
PHƯƠNG ÁN 
03
PHƯƠNG ÁN 
04
PHƯƠNG ÁN 
05
 179 
Hình 16. Vận tốc dòng chảy tại vị trí 4 ứng với 4 phương án 
Bảng 6 Vận tốc trung bình tháng tại vị trí 4 ứng với 4 phương án (m/s) 
Tháng 
Hiện 
trạng 
Phương 
án 02 
Phương 
án 03 
Phương 
án 04 
Phương 
án 05 
13/01/2013 0.069 0.033 0.029 0.023 0.028 
13/02/2013 0.069 0.033 0.029 0.021 0.027 
13/03/2013 0.067 0.032 0.028 0.022 0.026 
13/04/2013 0.071 0.036 0.032 0.025 0.03 
13/05/2013 0.073 0.038 0.034 0.027 0.032 
13/06/2013 0.074 0.038 0.035 0.028 0.032 
13/07/2013 0.073 0.038 0.034 0.027 0.032 
13/08/2013 0.071 0.036 0.032 0.026 0.03 
13/09/2013 0.069 0.034 0.03 0.024 0.028 
13/10/2013 0.064 0.029 0.025 0.019 0.024 
13/11/2013 0.069 0.032 0.029 0.021 0.027 
13/12/2013 0.069 0.027 0.029 0.022 0.027 
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 04_Kich ban 02
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 04_Kich ban 03
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 04_Kich ban 04
V
e
lo
c
it
y
 (
m
/s
)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Time (days)
Legend
Vi tri 04_Kich ban 05
V
ận
tố
c
(m
/s
)
V
ận
tố
c
(m
/s
)
V
ận
tố
c
(m
/s
)
Thời gian (ngày) Thời gian (ngày)
V
ận
tố
c
(m
/s
)
Thời gian (ngày) Thời gian (ngày)
PHƯƠNG ÁN 
02
PHƯƠNG ÁN 
03
PHƯƠNG ÁN 
04
PHƯƠNG ÁN 
05
 180 
3.3. Biến đổi địa hình đới bờ biển khu vực nghiên cứu 
3.3.1. Biến đổi địa hình trên mặt bằng 
Hình 27 Bồi xói tại khu vực nghiên cứu sau 3 tháng các phương án 
Hình 28 Bồi xói tại khu vực nghiên cứu sau 6 tháng các phương án 
 181 
Hình 29 Bồi xói tại khu vực nghiên cứu sau 9 tháng các phương án 
3.3.2. Biến thiên mặt cắt ngang bãi theo thời gian 
Hình 30 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt 2 ở các phương án 
PA-02 
PA-05 
PA-04 
PA-03 
 182 
Hình 31 Biến đổi địa hình đáy mặt cắt 4 ở các phương án 
PA-02 
PA-05 
PA-04 
PA-03