Tài liệu Đặc điểm điều kiện khí tượng, thủy văn và động lực biển ven bờ khu vực bãi tiên - vịnh nha trang

Đồ án tốt nghiệp Đại Học 1 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CÁC ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG, THUỶ VĂN VÀ ĐỘNG LỰC, TẠI VỊNH NHA TRANG I.1. Đặc điểm vị trí địa lý. Vịnh Nha Trang là một vịnh nhỏ nằm sâu trong nội địa, xung quanh được bao bọc bởi các đảo vừa và nhỏ, đảo lớn nhất là đảo Hòn Tre. Vịnh Nha Trang rộng khoảng 124 km2, giới hạn tọa độ địa lý 12o09 – 12o22N và 109o12 – 109o22’E. Phía lục địa giới hạn bởi đường bờ, dài khoảng 28 km từ mũi Hòn Khô đến mũi Cù Linh. Phần biển khơi ngoài giới hạn bởi đường đẳng sâu 50 m và co hàng trục đảo lớn nhỏ tạo thành vành đai che chắn bên ngoài. Ở phía nam vịnh, địa hình đáy đốc hơn phía Bắc. Giữa vịnh có một rãnh sâu (kênh ngầm ) chạy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Phần cửa vịnh phía đông có dải san hô ngầm “Grandbanc”, án ngữ như một kè chắn sóng tự nhiên bảo vệ cho bãi tắm dọc thành phố Nha Trang. Vịnh Nha Trang được hình thành cách đây 18.000 năm (đường bờ cổ điển nằm gần Hòn Hố, ở độ sâu 37m). Vịnh thông ra biển qua 2 cửa: ở phía Đông Bắc và phía Tây Nam. Với độ sâu trung bình hơn 10 m, cảng Nha Trang có thể tiếp đón tàu đến 2 vạn tấn và các loại tàu hành khách, tàu du lịch lớn nhất thế giới. Vịnh Nha Trang có nhiệt độ nước trung bình 26oC (dao động 24 – 29oC), ấm áp quanh năm. Nhiệt độ cao nhất vào VI, VII vàVIII. Lạnh nhất vào tháng XII và I. Tốc độ gió trung bình là 2.6 m/s (dao động 2 – 5 m/s), chưa vượt quá giới hạn bất lợi cho hoạt động con người. Hệ thống thủy văn động lực mang tính hỗn hợp. Sóng cao trung bình 0,4 m, độ cao sóng cực đại là 4.0 đến 4.5m, chu kỳ trung bình 5.5 – 6.0s. Do địa hình tương đối dốc, nên sóng lừng tác động mạnh, đặc biệt là vào thời gian từ tháng IX cho đến tháng IV năm sau. Tốc độ dòng chảy trung bình không quá 40 cm/s. Trên tầng mặt dòng chảy theo hướng gió, có tốc độ đạt 20 cm/s. Ở các tầng sâu, dòng chảy có tốc độ nhanh hơn 1,5 – 2 lần so với tầng mặt. SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 2 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân Vùng cửa vịnh Nha Trang có hiện tượng nước trồi với tốc độ trồi dưới nước sâu lên đạt giá trị 10-3 cm/s. Hiện tượng này đã tạo ra những đặc trưng hải dương học, sinh thái học hết sức đặc biệt và thú vị, có giá trị khoa học và thực tiễn lớn. Các tai biến thiên nhiên như giông, bão, lũ lụt thường sảy ra trong những tháng VIII – XII. Lịch sử còn ghi lại những trận bão lớn đổ bộ vào Nha Trang như cơn bão ngày 9/XI/1988, cơn bão ngày 10/XI/1993 đều có tốc độ khoảng 30 m/s. Bão thường kèm theo mưa, lụt như lượng mưa ngày 2/XII/1986, ngày 16/III/1991… đều lớn hơn 400 – 600 mm/ngày. Do cao trình ven bờ chỉ khoảng 0,7 m, dưới độ cao thủy triều trung bình, nên mưa bão, triều cường, lũ lụt… là những tai biến có tác hại to lớn đối với hoạt động ven bờ. Vịnh Nha Trang có 2 cửa sông lớn đổ ra, đó là cửa sông Cái và cửa sông Đồng Bò. Hai cửa sông này làm cho chế độ thủy động lực nơi đây phong phú. I.2. Tình hình nghiên cứu của khu vực. Nha Trang nằm ở vị trí được thiên nhiên ưu đãi rất nhiều về vị trí địa lý, khí hậu, sông ngòi… Nơi đây tập chung dân cư đông đúc, thu hút rất nhiều khách du lịch, đang là một trong những thành phố phát triển nhất nước, đặc biệt về dịch vụ du lịch và thương mại. Xung quanh được bao bọc bởi nhiều hòn đảo và khí hậu mát mẻ. Do đó vịnh Nha Trang đang được xem là tâm điểm của du lịch nó thu hút được rất nhiều khách du lịch tới đây. Vì vậy việc nghiên cứu khí tượng, thủy văn và động lực biển, đi đôi với bảo vệ môi trường biển ở nơi đây đang được chú ý rất nhiều. Ven bờ vịnh Nha Trang có viện Hải Dương Học Nha Trang, và nhiều cơ quan, tổ chức, trung tâm nghiên cứu về khí tượng thủy văn và động lực biển, hoặc ít nhiều quan tâm về những vấn đề này như: Trung Tâm Khí Tượng Nam Trung Bộ , Trung Tâm Nhiệt Đới Việt Nga, Sở Công Nghệ Môi Trường Khánh Hòa, Đại Học Thủy Sản… Do vậy việc nghiên cứu về Vịnh Nha Trang diễn ra rất sôi động, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về vịnh Nha Trang. Trong khuôn khổ báo cáo này và sự hiểu biết của tôi, tôi được biết các công trình nghiên cứu về khí tượng thủy văn và động lực biển tại vịnh Nha Trang như: Những công trình nghiên cứu của phòng vật lý Viện Hải Dương Học về xói lở bồi tụ sông Cái Nha Trang trong các năm1989, 1990, 1991, các tính toán một số thông số gió, mực nước, dòng chảy vùng biển Nha Trang năm 1996, SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 3 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân các nghiên cứu ảnh hưởng của Sông Cái Nha Trang đến điều kiện thủy thạch động lực vùng cửa sông năm 1998. Nghiên cứu về đặc trưng động lực vùng biển Nha Trang năm 1997, 1999, của Nguyễn Kim Vinh. Nghiên cứu tính toán về đặc điểm sóng vùng cửa sông Cái Nha Trang trong các trường gió điển hình của Bùi Hồng Long, Lê Đình Mầu. Đặc điểm vùng ven bờ vịnh Nha Trang, của Lã Văn Bài, Nguyễn Kim Vinh, Chiêu Kim Quỳnh, Phạm Xuân Dương. Đặc điểm động lực hệ dòng chảy vùng của sông Cái và vịnh Nha Trang trong mùa mưa và mùa khô, của Nguyễn Bá Xuân. Biến đổi mực nước biển ở vịnh Nha Trang, của Nguyễn Kim Vinh. Ngoài ra còn rất nhiều công trình nghiên cứu khác mà tôi không liệt kê ở đây. Quanh vịnh được bố trí các trạm đo đạc khí tượng, đo các yếu tố gió, nhiệt độ…, liên tục qua các ốp, gồm các đài khí tượng Nha Trang, đài khí tượng Bãi Tiên. Viện Hải Dương Học Nha Trang có trạm đo đạc mực nước tại Cầu Đá, để đo đạc mực nước liên tục qua các giờ để tính dao động mực nước, nghiên cứu chế độ thuỷ triều, nghiên cứu dao động mực nước trung bình nhiều năm, để từ đó dự báo mực nước cho khu vực vịnh Nha Trang. Có rất nhiều công trình nghiên cứu, với nhiều mục đích khác nhau. Trên đây là những hiểu biết của tôi về vấn đề này. Trong đồ án tốt nghiệp này chỉ là sự đánh giá lại và bằng những kết quả tính toán, để khẳng định lại những kết quả của: Báo cáo kết quả đo đạc khảo sát hải văn tại khu vực dự án:”Đê lấn biển và hạ tầng kỹ thuật khu biệt thự khóm Đường Đệ – Nha Trang” I.3. Một số đặc điểm tự nhiên của khu vực Bãi Tiên. Vùng ven biển Bãi Tiên là vùng nước ven biển, thuộc vùng biển Vĩnh Hoà, thuộc vịnh Nha Trang. Khu vực nghiên cứu (hình 1). Khu vực có sườn rất dốc, bên trên là dãy núi cao chắn. Do vậy đặc điểm khí tượng, thuỷ văn và động lực nơi đây ảnh hưởng rất lớn vào địa hình. SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 4 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân Hình 1: Vị trí khu vực nghiên cứu. I.3.1. Điều kiện địa chất. Theo khảo sát của công ty TVXD giao thông công cộng Khánh Hoà, trong khu vực xây đê chắn sóng, các lớp đất từ trên xuống dưới trong phạm vi nghiên cứu được chia 4 lớp. Lớp 1: Là lớp đất đá trên cùng có bề dày nhỏ hơn 2m và thay đổi theo dọc tuyến đường. Địa chất ở đây chủ yếu là hạt mịn, màu xám vàng, đồng nhất, ở trạng thái chặt. Lớp 2: Là lớp địa chất có bề dày biến đổi trong khoảng từ 2m - 8m. Ở đây chủ yếu tồn tại các hạt trung lẫn vụn san hô, màu xám đen, trạng thái đến trạng thái xốp. Lớp 3: Là lớp chủ yếu bùn cát bột pha bùn sét và vỏ sò, có màu xám đen, ở trạng thái nhão. Bề dày của lớp này biến đổi từ 3m – 10m. Lớp 4: Là lớp đá phong hoá liolit, có thành phần là: Cát bột pha sét, sét lẫn dăm, sạn phong hoá (chứa đá tảng đường kính từ 20 – 35 cm). Lớp địa chất này ở trạng thái cứng, màu xám xanh, nâu và vàng. I.3.2. Chế độ gió. Hai hiện tượng thời tiết đáng chú ý ở đây là chế độ gió mùa và bão: Trong gió mùa đông (khoảng từ tháng X – XI năm trước đến tháng II – III năm sau), hướng gió thịnh hành là gió Đông – Bắc có tần suất khá cao. Còn trong mùa gió SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 5 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân mùa hè, hướng gió chiếm ưu thế là hương Tây – Nam. Tốc độ gió vào khoảng 2-5m/s chiếm tần suất lớn cho cả hai mùa. Khu vực tỉnh Khánh Hoà là nơi có tần suất xuất hiện bão tương đối thấp và thường sảy ra vào tháng X và XI. Theo thống kê từ năm 1956 – 1995, tần suất bão và ATNĐ theo vĩ độ thuộc vùng biển và lân cận là khoảng 5.34 – 6.49%. I.4. Sơ đồ bố trí các trạm nghiên cứu. H 1: ϕ: 12o16’55.9’’N, λ: 109o12’11.5’’E H 2: ϕ: 12o17’34.4’’N, λ: 109o12’52.2’’E ϕ: 12o17’40.5’’N, λ: 109o13’42.8’’E H3: Hình 2: Sơ đồ bố trí các trạm quan trắc SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 6 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân S1: ϕ: 12o15’59.0’’N, λ: 109o13’07.0’’E S 2: ϕ: 12o16’58.0’’N, λ: 109o14’27.0’’E V 1: ϕ: 12o16’31.7’’N, λ: 109o13’40.0’’E V 2: ϕ: 12o17’34.4’’N, λ: 109o12’52.2’’E V 3: ϕ: 12o16’46.5’’N, λ: 109o12’48.3’’E CHƯƠNG II: TÀI LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU II.1. Số liệu sử dụng. Trong đồ án này đã sử dụng hai nguồn số liệu chính để nghiên cứu. Nguồn số liệu thứ nhất là: Kết Quả Đo Đạc Khảo Sát Hải Văn Tại Khu Vực Dự An “Đê Lấn Biển Và Hạ Tầng Kỹ Thuật Khu Biệt Thự Khóm Đường Đệ Nha Trang “, của Phòng Vật Lý, viện Hải Dương Học Nha Trang(từ ngày 24/9 – 1/10/2004). Nguồn số liệu thứ hai là số liệu mực nước tại trạm Cầu Đá Nha Trang từ ngày 25/9 -1/10/2004. Để xác định tọa độ thực tại các trạm, đã sử dụng phương pháp định vị vệ tinh GARMIN-45Xl của Mỹ có ghi đến phần mười của giây. Để đo giao động mực nước tại các trạm H1, H2, H3 (hình 2), đã sử dụng thước đo có độ chính xác đến 1cm. Các thước đo mực nước được cắm xuống đất và tựa vững chắc vào ba cột sắt tròn cắm sâu xuống đất có hình chóp. Bằng phương pháp dựng thước này đã tránh được hiên tượng lún, nghiêng và rung của thước đo. Riêng tại tram H2 (ở xa bờ), thước đo được cột chặt vào hai chân chòi nuôi tôm. Phương pháp đọc số liệu mực nươc từ thước đo: trong trường hợp biển lặng, đọc số đo mực nước ngang với mực nước biển tại thời điểm đo; trong trường hợp có sóng, đọc mực nước của đỉnh sóng và của đáy sóng, sau đó chia 2 lấy số liệu trung bình của mực nước. Các số liệu đo mực nước tại các trạm được chuẩn hóa về các mốc trên bờ theo yêu cầu, cụ thể là: + Trạm đo mực nước H1 được chuyển về mố MCĐ6, sau đó chuyển tiếp về mốc cao độ Đường Đệ. + Trạm đo mực nước H2 được chuyển về mốc DD2/A, sau đó chuyển tiếp về mốc cao độ Đường Đệ. SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 7 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân + Trạm đo mực nước H3 được chuyển về mốc DD4, sau đó chuyển về mốc cao độ Đường Đệ. - Để tiến hành đo dòng chảy tại các trạm V1 và V3 đã sử dụng máy đo dòng chảy hiện số của Na Uy (Ký hiệu: AANDERAA-3900), máy hoạt động dựa theo nguyên lý đo dòng bằng hiệu ứng Doppler (siêu âm ). Tại trạm đo dòng V2, đã sử dụng máy đo dòng hiện số của Nhật (Ký hiệu U-2-TAMAYA ). Dòng chảy được đo tại các trạm theo quy định: nếu độ sâu của trạm nhỏ hơn 5m thì đo tại tầng1m; nếu độ sâu trạm lớn hơn 10m thì đo tại 2 tầng: tầng 1m và tầng gần đáy. Cụ thể là tại trạm V2 đo tại tầng 1m ( độ sâu trạm 2.3m ), tại trạm V3 (độ sâu trạm 7m) đo tại tầng 1m và 5m, còn lại trạm V1(độ sâu trạm 14m) đo tại tầng 1m và tầng 10m. Phương pháp đo: đưa tàu đến vị trí trạm, thả neo ổn định tàu và tiến hành đo và đọc số liệu. - Để đo sóng tại các trạm S1 và S2, đã sử dụng máy đo sóng tự ghi của Anh: DNC5W. Máy này được thả xuống tận đáy và được cố định và đánh dấu nhờ vào hệ thống giá sắt đỡ và phao nổi trên mặt. Máy này làm việc theo nguyên lý đo áp suất tự động của các cột nước đi qua khi có sóng xuất hiện. Chế độ đặt ghi cho máy: trong một giờ máy máy làm việc trong 5 phút và qua 0.5 giây thì máy ghi một lần, nghĩa là máy ghi được gần 600 số liệu. Trên cơ sở số liệu ghi được, thông qua phần mềm sử lý chuyên dụng của máy đã đã tiến hành tính được các đặc trưng của sóng qua từng giờ. - Để đo gió đã sử dụng máy đo gió cầm tay của Nga, kèm theo xác định hướng gió và hướng sóng trên mặt bằng la bàn. Đây là máy đo gió hoạt động trên nguyên lý cơ học và được sử dụng rất phổ biến hiện nay. II.2. Phương pháp tính toán. Dựa vào nguồn số liệu trên. Sau đó bằng phương pháp tính toán cụ thể để đưa ra các kết quả tính toán định lượng, định tính tổng quát của các yếu tố khí tượng, thuỷ văn và động lực biển, trong thời gian đo đạc. Để từ đó đi đến kết luận về những yếu tố này tác động lên công trình “Đê Lấn Biển Và Hạ Tầng Kỹ Thuật Khu Biệt Thự Khóm Đường Đệ Nha Trang” SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 8 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân Đã sử dụng các phương pháp thống kê để tính toán các đặc trưng dòng chảy tổng hợp, dòng trung bình và xu thế dòng chảy tổng hợp. Sử dụng phần mềm Sufer, Excel để nghiên cứu và tính toán các đặc trưng của dòng chảy, dao động mực nước, các yếu tố sóng. Để tính toán dòng triều, đã sử dụng phương pháp tính dòng triều vùng ven bờ của Makarov(Nga) dựa trên nguồn số liệu đo đạc 3 ngày đêm. Tìm hằng số điều hòa bằng phương pháp hoa tiêu. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU III.1. ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG. Gió là những yếu tố khí tượng quan trọng, là động lực chủ yếu gây nên dòng chảy ven bờ và sóng. Dưới tác dụng của gió làm cho sóng và dòng chảy tác dụng trực tiếp lên công trình và bờ bãi ven biển. Trong thời gian đo đạc từ ngày 25/9 – 28/9/2004 ta thấy hướng gió chính là hướng Đông Bắc và tốc độ gió cực đại 6 – 7m/s. Tại trạm S1 ta thấy hướng gió chiếm ưu thế là hướng Tây Bắc với tần suất chiếm 29.17%, sau đó đến hướng Đông Đông Bắc chiếm 16.67%.(Bảng 1) SVTH : Đỗ Đức Dự PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp 43 HDH Đồ án tốt nghiệp Đại Học 9 CBHD : TS. Nguyễn Bá Xuân Bảng1: Tần suất gió theo hướng và khoảng tốc độ tại trạm phao đo sóng tự ghi”S1”, vịnh Nha Trang, từ 25/9 - 28/9/2004. Khoảng tốc độ TS Hướng 0 - Xem thêm -