Luận án: Nghiên cứu xu thế diễn biến hình thái cửa sông Nhật Lệ - Vũ Đình Cương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM VŨ ĐÌNH CƯƠNG NGHIÊN CỨU XU THẾ DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG NHẬT LỆ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - Năm 2025 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM VŨ ĐÌNH CƯƠNG NGHIÊN CỨU XU THẾ DIỄN BIẾN HÌNH THÁI CỬA SÔNG NHẬT LỆ Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 9 58 02 02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. NGUYỄN THANH HÙNG 2. TRẦN ĐÌNH HÒA Hà Nội - Năm 2025 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận được trình bày trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào.

Hà Nội, ngày tháng năm 2025 Tác giả luận án Vũ Đình Cương ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển, Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tác giả xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến hai thầy hướng dẫn là PGS. Nguyễn Thanh Hùng và GS. Các thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho tác giả những kiến thức quý báu cùng với những lời động viên, khích lệ, giúp đỡ cụ thể trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án này.

Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô trong Cơ sở đào tạo - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã luôn hỗ trợ và chia sẻ trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và có những góp ý chi tiết, cụ thể để tác giả hoàn thiện luận án. Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các nhà khoa học, các cơ quan, các cá nhân đã có những góp ý về khoa học cũng như hỗ trợ nguồn tài liệu, số liệu cho tác giả trong quá trình làm luận án. Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến Cơ sở đào tạo đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình nghiên cứu. Tác giả xin gửi lời cảm ơn Chủ nhiệm và cơ quan chủ trì đề tài KHCN cấp Quốc gia “Nghiên cứu quá trình xói lở, bồi tụ dải bờ biển, cửa sông từ Quảng Bình đến Thừa Thiên-Huế, có xét tới ảnh hưởng của các tác động từ thượng nguồn và đề xuất giải pháp ổn định”, mã số KC08.16/16-20 đã hỗ trợ cung cấp số liệu, một số kết quả để tác giả nghiên cứu kế thừa trong quá trình thực hiện luận án.

Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè luôn động viên, khích lệ để tác giả hoàn thành luận án. Vũ Đình Cương iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Câu hỏi nghiên cứu:. Luận điểm bảo vệ. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.

Cấu trúc của luận án. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU DIỄN BIẾN HÌNH THÁI VÀ GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CỬA SÔNG VEN BIỂN. Giới thiệu chung về cửa sông ven biển. Khái niệm và phân loại cửa sông ven biển.

Đặc điểm cửa sông phẳng có doi cát chắn. Tổng quan nghiên cứu về cửa sông ven biển trên thế giới. Các nghiên cứu về thuỷ động lực và DBHT cửa sông phẳng có doi cát chắn 17 1. Các nghiên cứu về các giải pháp công trình chỉnh trị ổn định cửa sông phẳng có doi cát chắn.

Tổng quan nghiên cứu về cửa sông ven biển ở Việt Nam. Các nghiên cứu về thủy động lực và DBHT cửa sông phẳng có doi cát chắn 21 1. Các nghiên cứu về các giải pháp công trình chỉnh trị ổn định cửa sông phẳng có doi cát chắn. Tổng quan về phương pháp nghiên cứu mô phỏng trên mô hình toán.

Mô phỏng thủy động lực và vận chuyển bùn cát. Mô phỏng ngắn hạn diễn biến hình thái cửa sông. Mô phỏng dài hạn diễn biến hình thái cửa sông. Nhận xét những kết quả đã đạt được, tồn tại và định hướng nghiên cứu của luận án 36 1.

Những kết quả đã đạt được và một số tồn tại. Định hướng các vấn đề nghiên cứu của luận án. Giới thiệu cửa sông Nhật Lệ. Kết luận Chương 1.

CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Điều kiện khí tượng, thuỷ - hải văn khu vực nghiên cứu. Cơ sở khoa học nghiên cứu DBHT dài hạn cửa sông ven biển. Biến động theo mùa của các yếu tố mực nước, sóng, lưu lượng cửa sông.

Cơ sở khoa học về phương trình toán học của mô hình Delft3D. Hướng tiếp cận kết hợp giữa kỹ thuật thống kê và mô hình mô phỏng. Phương pháp nghiên cứu DBHT dài hạn cửa sông ven biển. Phân tích ảnh viễn thám và GIS.

Mô hình hóa thủy văn, thủy lực và VCBC khu vực nghiên cứu. Thiết lập mô hình Delft3D cho khu vực nghiên cứu. Kết luận Chương 2. NGHIÊN CỨU DIỄN BIỄN HÌNH THÁI CỬA NHẬT LỆ.

Lựa chọn thời kỳ phân tích diễn biến hình thái cửa Nhật Lệ. Diễn biến hình thái cửa Nhật Lệ qua dữ liệu quan trắc. Biến động đường bờ khu vực cửa Nhật Lệ. Diễn biến đường lạch sâu qua cửa Nhật Lệ.

Diễn biến xói lở - bồi tụ lòng dẫn khu vực cửa Nhật Lệ. Tổng hợp xu thế DBHT cửa Nhật Lệ qua dữ liệu quan trắc. Biến động hình thái cửa Nhật Lệ trong mối liên hệ với điều kiện thuỷ - hải văn vùng CSVB. Đánh giá tác động và mức độ chi phối của các yếu tố động lực đến DBHT dài hạn cửa Nhật Lệ.

Phân tích lựa chọn các kịch bản. Kết quả tính toán biến động bồi - xói lòng dẫn theo các kịch bản. Đánh giá tác động và mức độ chi phối của các yếu tố động lực đến DBHT cửa Nhật Lệ. Nghiên cứu hướng tiếp cận xây dựng mô hình mô phỏng dài hạn DBHT cửa Nhật Lệ.

Phân tích xử lý số liệu điều kiện biên của mô hình DBHT dài hạn. Mô phỏng thủy động lực khu vực cửa sông Nhật Lệ trên mô hình DBHT. Mô phỏng dài hạn diễn biến hình thái cửa sông Nhật Lệ. Đề xuất hướng tiếp cận xây dựng mô hình mô phỏng dài hạn DBHT cửa sông Nhật Lệ.

Kết luận Chương 3. ĐỊNH HƯỚNG GIẢI PHÁP ỔN ĐỊNH CỬA NHẬT LỆ. Mục tiêu, yêu cầu chỉnh trị cửa Nhật Lệ. Mục tiêu chỉnh trị cửa Nhật Lệ.

Yêu cầu chỉnh trị cửa Nhật Lệ. Tác động của bố trí không gian công trình đê NCGS đến khả năng thoát lũ. Sơ bộ một số phương án đê NCGS. Đánh giá tác động của đê NCGS đến khả năng thoát lũ.

Định hướng giải pháp ổn định cửa sông Nhật Lệ. Phương án bố trí không gian hệ thống công trình ổn định cửa Nhật Lệ. Đánh giá tác động của công trình đến khả năng thoát lũ sông. Đánh giá tác động của hệ thống công trình đến đặc trưng thủy động lực.

Kết luận Chương 4. 133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Đóng góp mới của luận án. Những kết quả đạt được.

Kiến nghị về hướng phát triển nghiên cứu. 138 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO. 139 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ. 147 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Diễn biến doi cát cửa sông theo FitzGerald (2000) [53] .2: Một số cửa sông phẳng có doi cát chắn trên thế giới .3: Một số công trình chỉnh trị ổn định CSVB trên thế giới .4: Biến đổi địa hình đáy hiện trạng và công trình [18] .5: Quan hệ tốc độ phát triển và chiều rộng của mũi cát cửa sông [104] .6: Biến đổi địa hình đáy Cửa Đại theo các kịch bản [47] .7: Đê ngăn cát giảm sóng Cửa Tùng .8: Đê ngăn cát - giảm sóng khu vực cửa Thuận An, Thừa Thiên - Huế .9: Đê ngăn cát - giảm sóng cửa sông Cà Ty, Bình Thuận .10: Kết quả nghiên cứu của tác giả R.11: Mô phỏng dài hạn diễn biến hình thái bãi triều .12: Kết quả mô phỏng hình thái dài hạn cửa sông Colombia (1958-1999) .13: Miền lưới tính và kết quả mô phỏng địa hình cửa sông sau 1000 năm .14: Mô hình nghiên cứu mô phỏng vùng cửa Thuận An .15: Xu thế biến động lạch sâu và mặt cắt qua cửa .16: Bản đồ khu vực nghiên cứu .1: Hoa sóng vùng biển Quảng Bình .2: Biến trình lưu lượng sông - mực nước - sóng khu vực cửa Nhật Lệ .3: Tương quan sóng và lưu lượng sông trung bình nhiều năm .4: Sơ đồ hệ số MorFac trong Delft3D .5: Sơ đồ kết hợp giữa phương pháp, kỹ thuật thống kê và MH mô phỏng .6: Sơ đồ các bước phân tích xác định đường bờ từ ảnh viễn thám [15] .7: Sơ đồ quy trình giải đoán độ sâu địa hình đáy từ ảnh Sentinel-2 .8: Tương quan và kết quả giải đoán độ sâu từ ảnh Sentinel-2 .9: Sơ đồ liên hệ giữa các mô hình .10: Phạm vi mô hình Delft3D thiết lập cho khu vực cửa Nhật Lệ .11: So sánh hiệu chỉnh mô hình với số liệu đợt đo tháng 4/2018 .12: So sánh kiểm định mô hình với số liệu đợt đo tháng 10/2018.13: Kết quả hiệu chỉnh xu thế biến động bồi - xói lòng dẫn .1: Biến động đường bờ khu vực cửa Nhật Lệ giai đoạn 1999-2009 .2: Biến động đường bờ khu vực cửa Nhật Lệ giai đoạn 2009-2019 .3: Biến động đường bờ khu vực cửa Nhật Lệ từ năm 2020 - 2024 .4: Các đại lượng đặc trưng phân tích biến động cửa Nhật Lệ .5: Vị trí các mặt cắt phân tích biến động đường bờ khu vực cửa Nhật Lệ .6: Phân tích biến động đường bờ theo chỉ số SCE và LRR .7: Bản đồ xói lở, bồi tụ khu vực cửa Nhật Lệ giai đoạn 1999 - 2019 .8: Tổng hợp diễn biến đường lạch sâu tại cửa Nhật Lệ .9: Biến động bồi - xói cửa Nhật Lệ qua các giai đoạn 2005 - 2019 .10: Khối lượng bồi - xói cửa Nhật Lệ qua các giai đoạn 2005 - 2019.11: Tương quan lưu lượng, sóng và hình thái cửa Nhật Lệ GĐ 1999-2009 .12: Tương quan lưu lượng, sóng và hình thái cửa Nhật Lệ GĐ 2009-2019 .13: Sơ đồ chu trình biến đổi hình thái cửa Nhật Lệ từ 1999 - 2019 .