Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu đề xuất mặt cắt ngang và sóng tràn qua đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

PHAN ĐÌNH TUẤN

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG VÀ SÓNG TRÀN QUA ĐÊ BIỂN CÓ KẾT CẤU ¼ TRỤ RỖNG TRÊN ĐỈNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHAN ĐÌNH TUẤN NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG VÀ SÓNG TRÀN QUA ĐÊ BIỂN CÓ KẾT CẤU ¼ TRỤ RỖNG TRÊN ĐỈNH

Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình biển

Mã số: 958 02 03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. GS.TS Trần Đình Hòa

2. PGS.TS Nguyễn Bá Quỳ

HÀ NỘI, NĂM 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết

quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ

một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được

thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định.

Tác giả luận án

Chữ ký

Phan Đình Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Có được kết quả nghiên cứu như hôm nay ngoài sự cố gắng của bản thân, tác giả xin

trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến GS.TS Trần Đình Hòa, PGS.TS. Nguyễn Bá Quỳ,

TS. Trần Văn Thái đã hướng dẫn tận tình.

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Thành Công, GS.TS. Thiều Quang

Tuấn, PGS.TS. Trần Thanh Tùng, PGS.TS. Lê Hải Trung, ThS. Nguyễn Thanh Tâm đã

tận tình giúp đỡ mọi mặt trong quá trình tác giả thực hiện luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu nhà trường, phòng Đào tạo, Bộ môn Công

trình Biển và Đường thủy, khoa Công trình và các Thầy, Cô đã giúp đỡ tác giả để hoàn

thành luận án.

Tác giả xin được cảm ơn Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam, Phòng thí nghiệm Trọng

điểm Quốc Gia về Động lực học sông biển, Viện Thủy công, Trung tâm công trình đồng

bằng ven Biển và Đê điều và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tác giả trong quá

trình thực hiện luận án.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình luôn sát cánh, động viên tác giả vượt qua

mọi khó khăn khi thực hiện luận án.

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1

2. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 3

4. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 3

5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ........................................................ 3

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................... 4

7. Cấu trúc của luận án ........................................................................................... 4

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN VÀ CÁC KẾT CẤU

CHƯƠNG 1 RỖNG TRONG CÔNG TRÌNH BIỂN ........................................................................... 5

1.1 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển .................................................... 5

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn trên thế giới ............................................ 5

1.1.2 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn ở Việt Nam ........................................... 13

1.2 Tổng quan kết cấu rỗng trong công trình biển ................................................. 17

1.2.1 Tổng quan các công trình sử dụng kết cấu rỗng ....................................... 17

1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu kết cấu rỗng.................................................... 21

1.3 Hiện trạng và tồn tại đê biển khu vực đồng bằng sông Cửu Long .................. 29

1.4 Kết luận chương 1 ............................................................................................ 31

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU ....................... 33

2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu sóng tràn .............................................................. 33

2.1.1 Các loại tràn .............................................................................................. 33

2.1.2 Các tham số chi phối sóng tràn ................................................................. 34

2.1.3 Các tham số sóng ...................................................................................... 35

2.2 Phương pháp tính sóng tràn qua các mặt cắt đặc trưng ................................... 36

2.2.1 Phương pháp tính sóng tràn mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh 37

2.2.2 Phương pháp tính sóng tràn qua mặt cắt tường biển ................................. 37

2.3 Cơ sở lý thuyết về thí nghiệm mô hình vật lý .................................................. 37

2.3.1 Lý thuyết tương tự và tỷ lệ mô hình .......................................................... 38

2.3.2 Cơ sở lý thuyết về phương pháp phân tích thứ nguyên ............................ 40

2.3.3 Phân tích thứ nguyên xác định các tham số chi phối để xây dựng phương trình tổng quát xác định lưu lượng tràn ................................................................. 41

iii

2.3.4 Thiết lập phương trình tổng quát về sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) ............................................................................. 43

2.4 Cơ sở lựa chọn các tham số và kịch bản thí nghiệm ........................................ 46

2.4.1 Lựa chọn loại mặt cắt nghiên cứu ............................................................. 46

2.4.2 Lựa chọn độ sâu nước và độ dốc bãi thí nghiệm ...................................... 47

2.4.3 Lựa chọn thông số sóng thí nghiệm .......................................................... 49

2.5 Thiết kế mô hình và bố trí thí nghiệm ............................................................. 50

2.5.1 Thiết bị thí nghiệm và các tham số đo đạc ................................................ 50

2.5.2 Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 55

2.6 Các phương án thí nghiệm ............................................................................... 59

2.7 Kết luận chương 2 ............................................................................................ 62

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG ĐÊ BIỂN

CHƯƠNG 3 CÓ KẾT CẤU ¼ TRỤ RỖNG TRÊN ĐỈNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU ĐẾN SÓNG TRÀN BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ MÁNG SÓNG ............................... 64

3.1 Cơ sở đề xuất mặt cắt đê biển có kết cấu rỗng trên đỉnh ................................. 64

3.1.1 Đánh giá sóng tràn qua các mặt cắt thí nghiệm ........................................ 64

3.1.2 Đánh giá sóng phản xạ qua các mặt cắt thí nghiệm .................................. 69

3.2 Đánh giá xu thế sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) so với phương pháp tính toán sóng tràn qua mặt cắt tường biển hỗn hợp ..... 70

3.3 Đánh giá ảnh hưởng của các tham số chi phối ................................................ 72

3.3.1 Tương quan độ cao lưu không và lưu lượng tràn ...................................... 75

3.3.2 Tương quan độ sâu nước, độ dốc sóng và lưu lượng tràn ......................... 76

3.3.3 Tương quan hệ số rỗng bề mặt và lưu lượng tràn ..................................... 77

3.4 Xây dựng công thức thực nghiệm .................................................................... 78

3.5 So sánh kết quả tính với số liệu đo đạc ............................................................ 80

3.6 Phạm vi ứng dụng công thức thực nghiệm của luận án ................................... 82

3.7 Kết luận chương 3 ............................................................................................ 82

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHO ĐÊ BIỂN NHÀ MÁT TỈNH BẠC LIÊU ............................................................................ 84

4.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu......................................................................... 84

4.1.1 Vị trí địa lý và điều kiện địa hình .............................................................. 84

4.1.2 Điều kiện địa chất ...................................................................................... 84

4.1.3 Điều kiện khí tượng ................................................................................... 85

4.1.4 Điều kiện thủy hải văn .............................................................................. 86

4.2 Các điều kiện biên thiết kế ............................................................................... 90

4.2.1 Cấp công trình và tần suất thiết kế ............................................................ 90

4.2.2 Điều kiện biên ........................................................................................... 91

4.3 Thông số kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh tính toán .............................................. 94

4.4 Tính toán cao trình đỉnh mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) 95

4.4.1 Công thức tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê có TSD ............................. 95

4.4.2 Kiểm tra tính phù hợp công thức so với điều kiện biên ............................ 96

4.4.3 Thiết lập bảng tính toán sóng tràn ............................................................. 96

4.4.4 Phương pháp tính ...................................................................................... 98

4.5 Tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng .............................................. 99

4.5.1 Thông số mặt cắt, điều kiện biên tính toán ............................................... 99

4.5.2 Công thức xác định ................................................................................. 100

4.6 Phân tích, đánh giá hiệu quả mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) so với mặt cắt đê biển hiện trạng .................................................................. 102

4.7 Kết luận chương 4 .......................................................................................... 103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 104

I. Kết luận ............................................................................................................. 104

II. Tồn tại và hướng phát triển ............................................................................ 105

III. Kiến nghị ........................................................................................................ 106

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 109

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1 : Phối cảnh không gian đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh ......................... 2 Hình 1.1: Dữ liệu sóng tràn ảnh hưởng các tham số mặt cắt .......................................... 9 Hình 1.2: So sánh công thức tính cho vùng nước sâu của Franco và cộng sự (1994) [12] với Allsop (1995) [13] ................................................................................................... 10 Hình 1.3: So sánh công thức tính cho vùng nước nông của Franco và cộng sự (1994) với Allsop et al. (1995) ........................................................................................................ 10 Hình 1.4: Tổng quan về các chế độ sóng tràn qua công trình tường đứng ................... 12 Hình 1.5: Sơ đồ tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt tường biển ................................. 13 Hình 1.6: Công trình đê chắn sóng tại cảng Miyazaki .................................................. 17 Hình 1.7: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt tại Thiên Tân Trung Quốc [22] .................... 18 Hình 1.8: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt tại Dương Tử Trung Quốc ............................ 19 Hình 1.9: Đê trụ rỗng giảm sóng xa bờ bảo về đê biển Nhà Mát .................................. 19 Hình 1.10: ĐGS dạng trụ rỗng bảo vệ bờ biển xã Khánh Bình Tây huyện Trần Văn Thời sau khi được tu bổ, chỉnh sửa ........................................................................................ 20 Hình 1.11: Cấu kiện rỗng bê tông cốt phi kim đúc sẵn hình thang cân ........................ 20 Hình 1.12: Cấu kiện rỗng bê tông cốt phi kim đúc sẵn hình hộp chữ nhật ................... 20 Hình 1.13: Kết cấu lỗ rỗng trong các nghiên cứu của Dhinakaran, 2011 ..................... 21 Hình 1.14: Hiệu quả giảm sóng phản xạ các kiểu lỗ rỗng, Nguyễn Trung Anh [23] ... 22 Hình 1.15: Cấu kiện có bố trí lỗ tiêu sóng hình lăng thể tam giác và tứ giác bằng bê tông cốt thép đúc sẵn của Viện KHTL miền Nam ................................................................ 23 Hình 1.16: Biểu đồ năng lượng sóng qua kết cấu, Lê Thanh Chương [24] .................. 23 Hình 1.17: Kết cấu hình thang không có cọc (trái), có cọc (phải) [26] ......................... 24 Hình 1.18: Sơ đồ lực Yuan Dekui và Tao Jianhua và mặt cắt đặc trưng tính toán [31]25 Hình 1.19: Tường biển mặt lỗ Caen, Pháp .................................................................... 26 Hình 1.20: Tường biển dạng rãnh Cardiff Barrage, Anh .............................................. 26 Hình 1.21: Sơ đồ thí nghiệm kết cấu rỗng ¼ đường tròn [36] ...................................... 27 Hình 1.22: Quan hệ độ cao lưu không tương đối và hệ số chiết giảm sóng tràn [36] ... 28 Hình 1.23: Đê mái nghiêng Phú Tân – Cà Mau ............................................................ 29 Hình 1.24: Mặt cắt đê biển mái nghiêng kết hợp tường đỉnh có mũi hắt ở ĐBSCL ..... 30 Hình 1.25: Triều cường kết hợp với sóng to, gió lớn làm nước biển tràn qua đê biển Tây tỉnh Cà Mau vào ngày 03/8/2019 .................................................................................. 30 Hình 1.26: Đê biển hư hại, mất ổn định do nền yếu ở ĐBSCL ..................................... 31 Hình 1.27: Sóng tương tác tường đỉnh tạo sóng đứng tại Gành Hào, Bạc Liêu ........... 31 Hình 2.1: Chảy tràn qua tường biển ở Howth, UK ....................................................... 33 Hình 2.2: Sóng bắn qua tương chắn sóng ở Margate, UK ............................................ 34 Hình 2.3: Các dạng sóng vỡ: nhảy vỡ và dâng vỡ ......................................................... 36 Hình 2.4: Các tham số chi phối và thông số cơ bản trong đánh giá sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh ......................................................................... 42

Hình 2.5: Máy tạo sóng ................................................................................................. 51 Hình 2.6: Máng thí nghiệm ........................................................................................... 51 Hình 2.7: Phòng điều khiển ........................................................................................... 51 Hình 2.8: Giao diện điều kiện đầu vào cho máy tạo sóng ............................................. 51 Hình 2.9: Phần mềm thu thập và phân tích số liệu ........................................................ 52 Hình 2.10: Giao diện phân tích số liệu sóng ................................................................. 52 Hình 2.11: Kết quả đo đạc số liệu chiều cao sóng qua ba lần tạo sóng ngẫu nhiên ...... 52 Hình 2.12: Phổ sóng qua 3 lần kiềm tra ........................................................................ 53 Hình 2.13: Giá trị Hs với thời gian tạo sóng khác nhau ................................................ 53 Hình 2.14: Thiết bị thu số liệu PicoLog 1000 Series. ................................................... 55 Hình 2.15: Bố trí đầu đo và hệ thống thu dữ liệu .......................................................... 56 Hình 2.16: Kiểm tra cao độ cốt nền, bãi bằng máy toàn đạc......................................... 57 Hình 2.17: Tạo nền công trình ....................................................................................... 58 Hình 2.18: Lắp đặt cấu kiện TSD .................................................................................. 58 Hình 2.19: Kiểm tra thang đo mực nước ....................................................................... 58 Hình 2.20: Kiểm tra kết quả đo và phân tích sóng trên máy tính .................................. 58 Hình 2.21: Lắp đặt kiểm tra thiết bị đo lưu lượng tràn ................................................. 58 Hình 2.22: NCS trao đổi với thầy hướng dẫn và thầy ngành công trình biển ............... 59 Hình 2.23: Sơ họa 3 mặt cắt thí nghiệm ........................................................................ 61 Hình 2.24: Cắt ngang và chính diện mặt tiếp sóng có lỗ rỗng kết cấu ¼ trụ rỗng (TSD) ....................................................................................................................................... 61 Hình 3.1: Sóng tràn qua mặt cắt mái nghiêng ............................................................... 64 Hình 3.2: Sóng tràn qua mặt cắt mái nghiêng có tường đỉnh ........................................ 65 Hình 3.3: Sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng  = 10% ................................... 65 Hình 3.4: Sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng  = 15% ................................... 65 Hình 3.5: Sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng  = 20% ................................... 66 Hình 3.6: Lưu lượng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng với đê mái nghiêng ... 67 Hình 3.7: Lưu lượng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng với đê mái nghiêng có tường đỉnh ...................................................................................................................... 67 Hình 3.8: Sóng tràn qua các mặt cắt với cùng điều kiện biên thí nghiệm (Hm0,Tp, Rc) 68 Hình 3.9: Tương quan giữa hệ số phản xạ kr và độ cao lưu không tương đối Rc/Hm0 .. 70 Hình 3.10: Sơ đồ mặt cắt tường biển hỗn hợp............................................................... 71 Hình 3.11: Sóng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng theo tường biển hỗn hợp .. 72 Hình 3.12: Tương quan độ cao lưu không tương đối Rc/Hmo đến lưu lượng tràn ......... 75 Hình 3.13: Tương quan độ sâu nước tương đối d/h đến lưu lượng tràn ........................ 76 Hình 3.14: Tương quan độ dốc sóng Hm0/h đến lưu lượng tràn .................................... 77 Hình 3.15: Kết quả hồi quy trong matlab ...................................................................... 79 Hình 3.16: Biểu đồ số dư đường hồi quy trong matlab ................................................. 79 Hình 3.17: Đường hồi quy hàm số thực nghiệm xác định lưu lượng tràn trung bình qua mặt cắt để biển có kết cấu ¼ trụ rỗng ............................................................................ 80

vii

Hình 3.18: So sánh kết quả tính toán và số liệu đo đạc thí nghiệm .............................. 82 Hình 4.1: Minh họa chế độ triều khu vực dự án ............................................................ 86 Hình 4.2: Hoa gió theo các hướng tại trạm Gành Hào .................................................. 89 Hình 4.3: Tác động của sóng đến các vùng biển ĐBSCL – Nguồn Viện KHTLMN ... 90 Hình 4.4: Đường tần suất mực nước theo phụ lục B - TCVN 9901 – 2014 ................. 91 Hình 4.5: Khu vực tính tham số sóng ngoài khơi, phụ lục B – TCKT 2012 ................ 92 Hình 4.6 Vị trí 12 điểm thuộc khu vực Nhà Mát [37] ................................................... 93 Hình 4.7: Cắt ngang kết cấu ¼ trụ rỗng ........................................................................ 94 Hình 4.8: Mặt trước (trái), mặt sau (phải) kết cấu ¼ trụ rỗng ....................................... 94 Hình 4.9: Mặt bằng kết cấu ¼ trụ rỗng.......................................................................... 95 Hình 4.10: Mặt đáy kết cấu ¼ trụ rỗng.......................................................................... 95 Hình 4.11: Mặt cắt đê biển hiện trạng tại Nhà Mát, tỉnh Bạc Liêu ............................. 100 Hình 4.12: Khai báo thông số đầu vào tính toán ......................................................... 101 Hình 4.13: Kết quả tính toán ....................................................................................... 102 Hình 4.14: Mặt cắt ngang đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh thử nghiệm.................. 103 Hình 4.15: Mặt bằng đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh thử nghiệm ......................... 103

viii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các hệ số thực nghiệm trong công thức Owen (1980) .................................... 6 Bảng 1.2: Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu theo sổ tay kỹ thuật bờ biển CEM 1110-2- 1100 (phần VI) [11] ......................................................................................................... 8 Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật đê chắn sóng bán nguyệt ở Trung Quốc và Nhật Bản [22] ....................................................................................................................................... 18 Bảng 2.1: Các tham số chi phối sóng tràn ..................................................................... 34 Bảng 2.2: Thống kê công trình đê mái nghiêng hỗn hợp ở ĐBSCL [38] ..................... 46 Bảng 2.3: Tổng hợp độ sâu nước nghiên cứu ................................................................ 48 Bảng 2.4: Bảng xác định chu kỳ Tp .............................................................................. 50 Bảng 2.5: Số liệu kiểm định đầu đo sóng 1 ................................................................... 53 Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật PicoLog 1000 Series ....................................................... 54 Bảng 2.7: Tổ hợp các phương án thí nghiệm ................................................................ 60 Bảng 2.8: Tổng hợp thông số kết cấu ¼ trụ rỗng và mặt cắt trong mô hình thí nghiệm ....................................................................................................................................... 61 Bảng 3.1: Kết quả lưu lượng tràn qua các mặt cắt đê biển với cùng tham số sóng ...... 68 Bảng 3.2: Kết quả phân tích phản xạ qua các mặt cắt đê biển với cùng tham số sóng . 69 Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm tham số sóng và lưu lượng tràn ..................................... 72 Bảng 3.4: Kết quả so sánh lưu lượng tràn tính toán và đo đạc ...................................... 81 Bảng 4.1 Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của các lớp đất [37] ................................................. 85 Bảng 4.2 Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm (Trạm Bạc Liêu) [37] .................... 86 Bảng 4.3 Mực nước lớn nhất, nhỏ nhất của năm [37] ................................................... 87 Bảng 4.4 Bảng sóng nước sâu theo vùng, phụ lục B – TCKT 2012 ............................. 92 Bảng 4.5 Giá trị chiều cao sóng ứng với các mức tần suất tại Nhà Mát [37] ............... 93 Bảng 4.6: Thông số kết cấu ¼ trụ rỗng thiết kế ............................................................ 95 Bảng 4.7 : Kết quả đánh giá tính phù hợp khi áp dụng công thức ................................ 96 Bảng 4.8: Kết quả tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt với các cao trình đỉnh khác nhau ....................................................................................................................................... 99 Bảng 4.9: Tổng hợp thông số mặt cắt hiện trạng ........................................................ 100 Bảng 4.10: Kết quả tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng .......................... 102

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

1. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BTS Buồng tiêu sóng

BTCT Bê tông cốt thép

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

ĐGS Đê giảm sóng

EurOtop Manual on wave overtopping of sea defences and related structures

KB Kịch bản

MNTK Mực nước thiết kế

TAW Technical Report Wave Run-up and Wave Overtopping at Dikes – Sổ tay kỹ thuật

tính toán sóng tràn qua đê

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TSD Kết cấu rỗng hình dạng ¼ đường tròn, mặt trước có đục lỗ bề mặt theo tỷ lệ 

2. GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ

Công trình giảm sóng: Công trình xây dựng ở vùng ngập nước của bãi biển và cách xa

bờ biển khoảng cách thích hợp nhằm giảm chiều cao sóng, giảm tác động của sóng vào

bờ biển, đê biển.

Đê biển: Công trình ngăn biển, được phân loại, phân cấp theo quy định của cơ quan có

thẩm quyền.

Hệ số rỗng (tỷ lệ lỗ rỗng, lỗ rỗng): Tỷ số giữa tổng diện tích lỗ rỗng và tổng diện tích

bề mặt cong của cấu kiện rỗng tại đỉnh.

Kết cấu rỗng: Kết cấu dạng khối có các hình dánh khác nhau và có khoảng rỗng bên

trong.

Lưu lượng sóng tràn trung bình: Lượng sóng tràn lấy trung bình trong một đơn vị

thời gian, trên một mét chiều dài, có đơn vị m3/s/m hoặc l/s/m.

Sóng tràn: Nước bị đẩy tràn qua đỉnh đê do động năng của sóng khi mà đỉnh đê vẫn

còn cao hơn mực nước biển.

Tường đỉnh: Kết cấu nằm ở đỉnh của đê mái nghiêng.

Tường biển: Công trình đặc biệt của đê biển với cấu trúc dạng đứng, phía trước có gia

cố đá đổ.

CÁC KÝ HIỆU CHỦ YẾU DÙNG TRONG LUẬN ÁN

Ký hiệu Đơn vị Tên gọi của ký hiệu

m Chiều cao sóng ý nghĩa HS

m Chiều cao sóng mô men 0 Hm0

s Chu kỳ đỉnh (phổ) sóng Tp

s Chu kỳ đặc trung phổ m-1,0 Tm-1,0

L m Chiều dài sóng chân công trình

m Chiều dài sóng nước sâu L0

m Lm-1,0 Chiều dài sóng ứng với chu kỳ Tm-1,0

d m Độ ngập nước trong buồng kết cấu trụ rỗng

h m Độ sâu nước tại chân công trình

m Độ lưu không đỉnh đê Rc

q l/s.m Lưu lượng tràn đơn vị

[q]

l/s.m Lưu lượng tràn đơn vị cho phép

m Cao trình đỉnh tường/ đê biển Zd

m Cao trình mực nước thiết kế Ztk

m Cao trình đặt cấu kiện Zđck

m Cao trình đỉnh lớp gia cố Zc

m Bề rộng thềm Bc



m Bề rộng đáy kết cấu Bw

% Tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt kết cấu tiêu sóng tại đỉnh

Độ dốc sóng ứng với chu kỳ Tm-1,0

m Chiều cao kết cấu ¼ trụ rỗng (TSD) hw

xii

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có hệ thống đê biển rất lớn, trải dài từ Bắc xuống Nam, góp phần quan trọng

trong việc bảo vệ tính mạng, tài sản cho người dân, và phục vụ sản xuất, phát triển đất

nước. Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu ngày càng diễn biến phức tạp, khó

lường, đã tác động rất lớn đến đời sống và sản xuất. Vấn đề sạt lở bờ biển đã và đang

diễn ra rất phức tạp, có xu thế gia tăng, đặc biệt là vùng đồng bằng sông Cửu Long

(ĐBSCL). Đã có nhiều đề tài nghiên cứu đề xuất nhiều giải pháp, công nghệ nhằm tăng

cường ổn định cho đê biển. Trong đó, giải pháp công trình giảm sóng tác động vào đê

và giảm sóng tràn qua đê được nghiên cứu, ứng dụng khá nhiều.

Hệ thống công trình đê, tường biển được xây dựng nhằm bảo vệ vùng đất phía sau khỏi

ngập lụt, biển lấn, … dưới sự tác động của các yếu tố thủy động lực học như sóng, nước

dâng, dòng chảy. Để đảm bảo được các chức năng theo yêu cầu thì độ cao của đỉnh công

trình phía trên mực nước biển tính toán (còn gọi là độ lưu không) phải đảm bảm theo

tiêu chuẩn sóng tràn. Lượng sóng tràn cho phép qua đê có tính quyết định đến quy mô,

giải pháp thiết kế và cũng như là quy hoạch bảo vệ của một hệ thống đê biển. Lượng

sóng tràn cho phép được quy định khác nhau đối với từng nhiệm vụ công trình và kết

cấu mặt cắt. Nghiên cứu sóng tràn do vậy có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc thiết

kế các chi tiết cấu tạo hình học và kết cấu của đê, tường biển.

Đối với khu vực đồng bằng sông Cửu Long khu vực bị tác động biến đổi khí hậu nước

biển dâng nghiêm trọng. Các đê biển hiện trạng được thiết kế với tần suất trước kia và

điều kiện biên chưa xét tới nước biển dâng, biên đổi khí hậu, đến nay đã bộc lộ nhiều

mặt hạn chế. Với tiêu chuẩn thiết kế đê biển hiện nay, đê cấp III, IV (cấp đê phổ biến

ĐBSCL) với tần suất thiết kế lần lượt là 2% và 3,33% đã được nâng cao so với quy định

trước kia trong 14 TCN 130-2002, tần suất thiết kế là 5% cho cấp đê III và IV. Cùng

với đó, tham số mực nước và sóng thiết kế tính toán đều cao hơn do tác động của biến

đổi khí hậu và nước biển dâng. Vì vậy, vấn đề đặt ra trong quản lý và thiết kế mới hoặc

sửa chữa đê biển nhằm đảm bảo điều kiện làm việc là nâng cao trình đỉnh.

Trong điều kiện địa chất nền mềm yếu ở ĐBSCL, để nâng cao trình đỉnh cần có mặt cắt

nhỏ gọn, tải trọng bản thân thấp, hạn chế sụt lún nền. Giải pháp phổ biến hiện nay đang

xây dựng tường đỉnh trên đê và bước đầu cho hiệu quả về khả năng giảm sóng tràn, do

nâng được chiều cao đỉnh và giảm được chiều cao đắp đê so với nâng cao toàn bộ mặt

cắt đê. Tuy nhiên, với kết cấu tường đỉnh thường hạn chế bởi chiều cao tường thấp dẫn

tới mặt cắt vẫn còn lớn và hiện tượng sụt lún vẫn xảy ra. Bên cạnh đó tường đỉnh tạo

sóng phản xạ cao và gia tăng khi tường được nâng lên (kr = 0.7 ÷ 1) [1], do đó áp lực

trực tiếp lên công trình lớn, đồng thời gây xói chân, mất ổn định chân tường.

Để đáp ứng được yêu cầu về cao trình đỉnh an toàn khi sóng tràn và giảm tải trọng mặt

cắt, trên cơ sở phân tích, đánh giá các giải pháp đã có, tác giả đã đề xuất mặt cắt đê biển

có kết cấu rỗng (Hình 1), nhằm cải thiện các hạn chế về tải trọng mặt cắt, sóng phản

xạ... Trong những năm gần đây, kết cấu rỗng đã được ứng dụng nhiều trong công trình

biển đặc biệt là đê giảm sóng xa bờ. Kết cấu rỗng có nhiều hình dạng khác nhau nhưng

đều có điểm chung là mặt tiếp sóng đục lỗ có tỷ lệ và buồng rỗng ở giữa. Các kết quả

đã nghiên cứu chỉ ra ưu điểm nổi bật như: kết cấu bê tông đúc sẵn thuận lợi trong thi

công; đạt hiệu quả giảm sóng truyền, sóng phản xạ. Đây là một giải pháp có hình thức

bố trí kết cấu mới, phù hợp cho việc bảo vệ bờ biển vùng đồng bằng sông Cửu Long.

Hình 1 : Phối cảnh không gian đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

Khi áp dụng kết cấu rỗng trên đỉnh vào mặt cắt đê biển gặp khó khăn trong nguyên lý

giảm sóng. Đồng thời công thức xác định cao trình đỉnh đê theo độ cao lưu không để

đảm bảo sóng tràn là chưa được hoàn thiện. Vì vậy, luận án đặt vấn đề "Nghiên cứu đề

xuất mặt cắt ngang và sóng tràn qua đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh" có nhiều

ý nghĩa khoa học, thực tiễn và cần thiết để giải quyết các vấn đề biến đổi khí hậu nước

biển dâng, địa chất mềm yếu, lún sụt đê đang tác động tới đồng bằng sông Cửu Long.

2. Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu đề xuất được một dạng mặt cắt ngang đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên

đỉnh.

- Xây dựng được công thức tính toán lưu lượng tràn trung bình qua mặt cắt ngang đê

biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Mặt cắt ngang và sóng tràn qua đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh.

- Phạm vi nghiên cứu:

Nghiên cứu đề xuất mặt cắt ngang và sóng tràn qua đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên

đỉnh với điều kiện tự nhiên vùng đồng bằng sông Cửu Long.

4. Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển và các kết cấu rỗng trong công trình biển

- Cơ sở lý thuyết và dữ liệu nghiên cứu về sóng tràn qua mặt cắt nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở đề xuất mặt cắt ngang đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh và

ảnh hưởng của kết cấu đến sóng tràn bằng mô hình vật lý máng sóng.

- Ứng dụng kết quả nghiên cứu tính toán cho đê biển Nhà Mát tỉnh Bạc Liêu.

5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

5.1. Cách tiếp cận

- Thu thập các dữ liệu thủy hải văn khu vực nghiên cứu, lý thuyết về sóng tràn qua đê,

các kết quả nghiên cứu về kết cấu rỗng tiêu sóng.

- Phân tích, đánh giá các loại đê biển hiện có, qua đó đề xuất mặt cắt ngang đê biển kết

có cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh phù hợp với vùng ĐBSCL. Trên cơ sở nghiên cứu lý

thuyết kết hợp với thí nghiệm mô hình vật lý để thiết lập công thức tính toán sóng

tràn qua mặt cắt ngang đê biển vừa được đề xuất. Từ các kết quả đã đạt được, luận án

tiến hành tính toán thí điểm cho một công trình ngoài thực tế.

5.2. Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết được mục tiêu và nội dung nghiên cứu đặt ra, luận án đã sử dụng các

phương pháp nghiên cứu như sau: phương pháp phân tích, thống kê, kế thừa có chọn

lọc; phương pháp thí nghiệm mô hình vật lý trong máng sóng.

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

- Ý nghĩa khoa học: Luận án đã đề xuất được một dạng mặt cắt ngang đê biển có kết

cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh và công thức để xác định sóng tràn qua mặt cắt ngang có kết

cấu đề xuất. Các kết quả của luận án đã góp phần bổ sung, làm phong phú thêm các

kết quả nghiên cứu về đê biển nói chung và sóng tràn qua đê biển nói riêng. Đồng

thời là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu các vấn đề khác chưa được giải quyết đối với đê

biển.

- Ý nghĩa thực tiễn: Mặt cắt ngang đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh và công thức

thực nghiệm tính toán sóng tràn sẽ góp phần quan trọng trong việc phân tích, lựa chọn

và tính toán áp dụng cho đê biển cho khu vực ĐBSCL được phong phú, đa dạng và

hiệu quả hơn.

7. Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, luận án dược trình bày trong 4

chương bao gồm:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển và kết cáu rỗng trong công

trình biển.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết và dữ liệu nghiên cứu.

Chương 3: Nghiên cứu cơ sở đề xuất mặt cắt ngang đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên

đỉnh và ảnh hưởng của kết cấu đến sóng tràn bằng mô hình vật lý máng sóng.

Chương 4: Ứng dụng kết quả nghiên cứu tính toán cho đê biển Nhà Mát tỉnh Bạc Liêu.

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN VÀ CÁC

CHƯƠNG 1 KẾT CẤU RỖNG TRONG CÔNG TRÌNH BIỂN

1.1 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn trên thế giới

Đê biển bị hư hỏng, mất ổn định do rất nhiều nguyên nhân và yếu tố tác động. Có thể

do địa chất, nền móng, kết cấu không đảm bảo yêu cầu hoặc do tác động của sóng lên

đê quá mức tính toán, .v.v… Trong đó, yếu tố sóng tràn qua đê biển là một trong những

tác nhân quan trọng khi tính toán thiết kế đê biển. Vấn đề này đã được rất nhiều nhà

khoa học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu.

Lưu lượng tràn qua đê, tường biển là tiêu chí tính toán cao trình đỉnh công trình. Đồng

thời cũng là cơ sở để xác định yêu cầu về kết cấu bảo vệ mái đê, công trình thu nước và

các hạng mục khác…. Nghiên cứu sóng tràn do vậy có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong

việc thiết kế các chi tiết cấu tạo hình học và kết cấu của đê, tường biển.

Khi nghiên cứu về đê biển có mặt cắt mái nghiêng, Saville (1955) là người đầu tiên đặt

nền móng cho nghiên cứu sóng tràn bằng một loạt các thí nghiệm sóng đơn [2]. Cho đến

nay, đã có hàng vạn thí nghiệm đã và đang được tiến hành tại nhiều cơ sở nghiên cứu

trên thế giới, các thí nghiệm sau này được thực hiện trong điều kiện ngày càng tốt hơn

và gần với thực tế hơn như: sóng ngẫu nhiên có phổ, tỷ lệ mô hình lớn, cấu tạo hình học

và dạng kết cấu công trình đa dạng… [3].

Sau sự khởi xướng của Saville (1955), năm 1980 Owen dựa trên kết quả của 500 thí

nghiệm mô hình với sóng ngẫu nhiên đã công bố công thức công thức xác định lưu

lượng sóng tràn trung bình qua công trình mái nhẵn như sau [4].

(1.1)

Trong đó Tm là chu kỳ sóng trung bình (s), Hs là chiều cao sóng ý nghĩa (m), Rc là độ

cao lưu không của đỉnh đê (m), q là lưu lượng tràn đơn vị(l/s/m). Owen (1980) chủ yếu

đã sử dụng mô hình mái đê nhẵn dạng đơn giản, chỉ một số ít thí nghiệm có cơ đê phía

trước. Các hệ số thực nghiệm a và b được Owen lập cho các độ dốc mái đê khác nhau

như thống kê ở Bảng 1.1. Owen (1980) cũng đã xét đến ảnh hưởng giảm sóng tràn của

độ nhám mái đê thông qua hệ số chiết giảm γr:

(1.2)

Trong đó: γr là hệ số chiết giảm sóng tràn

Bảng 1.1 Các hệ số thực nghiệm trong công thức Owen (1980)

Độ dốc mái đê tanα a b

1/1.0 20.12 0.0079

1/1.5 20.12 0.0102

1/2.0 22.06 0.0125

1/2.5 26.10 0.0145

1/3.0 31.90 0.0163

1/3.5 38.90 0.0178

1/4.0 46.96 0.0192

1/4.5 55.70 0.0215

1/5.0 65.20 0.0250

Sau đó Owen (1980) đã dựa trên các thí nghiệm bổ sung để hiệu chỉnh lại các hệ số a và

b một lần nữa cho cả trường hợp sóng đến xiên góc.

De Waal and Van der Meer (1992) [5] cũng có nghiên cứu sóng tràn qua đê mái nhẵn

không thấm tương tự như Owen (1980). Tuy nhiên lưu lượng sóng tràn trung bình được

quan tâm thêm độ thiếu hụt của độ cao lưu không đỉnh đê (Ru2% - Rc)/Hs:

(1.3)

Trong đó Ru2% là chiều cao sóng leo 2% (ứng với 2% con sóng vượt qua mức này ở trên

mái đê không tràn). Có thể thấy rằng phạm vi ứng dụng của công thức (1.3) còn nhiều

hạn chế như: không xét đến ảnh hưởng của độ nhám mái đê, ảnh hưởng của cơ đê và

nhất là tính sóng tràn thông qua sóng leo Ru2%. Vì vậy sau này Van deer Meer (1993)

[6] đã cải tiến công thức trên bằng cách biểu diễn sóng tràn trực tiếp thông qua chiều

cao lưu không tương đối của đỉnh đê Rc/Hs và sử dụng cả các kết quả nghiên cứu của

Owen (1980). Ngoài ra, Van deer Meer (1993) [6] còn cho rằng sóng tràn còn phụ thuộc

vào tính chất tương tác của sóng với công trình (tức là giữa sóng vỡ và sóng không vỡ).

Van deer Meer và Janssen (1995) [7] đã đề xuất công thức tính toán sóng tràn có thể

ứng dụng cho cả trường hợp đê có cơ (phía biển) và mái đê có độ nhám.

TAW (2002) [8], EurOtop (2007) [9] đã xây dựng được bộ công thức tính toán sóng tràn

qua đê biển khá hoàn chỉnh, với phạm vi ứng dụng rộng rãi cho đa dạng các kết cấu hình

học đê và có xét đến các yếu tố ảnh hưởng khác nhau đến sóng tràn qua đê. Hiện nay

kết quả nghiên cứu này đang được sử dụng phổ biến, Doorslaer và cộng sự (2015) [10]đã

tiến hành trên 1000 thí nghiệm với các yếu tố sóng và mặt cắt đê theo điều kiện bờ biển

của nước Bỉ.

Qua đó tìm hệ số ảnh hưởng của chiều cao tường, thềm trước tường và mũi hắt sóng đến

sóng tràn đối với trường hợp tường mặt trước dốc đứng. Kết quả nghiên cứu đã đề xuất

được công thức xác định hệ số ảnh hưởng γv tổng hợp của tường như công thức:

(1.4)

trong đó γw, γs, lần lượt là các hệ số chiết giảm sóng tràn do chiều cao tường, thềm trước

tường và mũi hắt sóng, được xác định theo công thức

(1.5)

(1.6)

W, Rc, γp là chiều cao tường, độ cao lưu không, hệ số chiết giảm sóng tràn do mũi hắt sóng được xác định theo công thức:

thì (1.7)

thì (1.8)

Với (1.9)

Trong đó: β là góc của mũi hắt sóng; hn là chiều dày mũi hắt sóng; γβ, γn lần lượt là hệ

số chiết giảm sóng tràn do góc mũi hắt sóng và chiều dày mũi hắt sóng tương đối (hn/W).

Bảng 1.2: Bảng tổng hợp kết quả nghiên cứu theo sổ tay kỹ thuật bờ biển CEM 1110- 2-1100 (phần VI) [11]

Tác giả Kết cấu Công thức tổng quát lưu lượng tràn lượng Lưu tràn không thứ nguyên Q Độ lưu không không thứ nguyên R

(1980 Owen 1982)

Không thấm nước, đá đổ mái nghiêng, tường đỉnh.

Bradbury and Allsop (1988)

Đá lát mái dốc có tường đỉnh

Aminti and Franco (1988)

Các cấu kiện mái Cube, Tetrapod trên mái dốc có tường đỉnh

and

Ahrens Heimbaugh (1988) Tường biển không mái dốc

Pedersen and Burcharth (1992) Đê mái nghiêng đá đổ với tường trên đỉnh

Vander Meer and Janssen (1995) không Đê thấm có cơ và không cơ Cho Cho

Cho Cho

Tác giả Kết cấu Công thức tổng quát lưu lượng tràn lượng Lưu tràn không thứ nguyên Q Độ lưu không không thứ nguyên R

Tường đứng

de Franco, Gerlomi and Van der Meer (1994)

Pedersen (1996)

Đê mái nghiêng đá đổ với tường trên đỉnh

Theo kết quả nghiên cứu của Doorslaer và cộng sự (2015), ngoài ảnh hưởng của chiều

cao tường, thềm trước tường đến sóng tràn thì mũi hắt sóng cũng có ảnh hưởng đến sóng

tràn thông qua hệ số chiết giảm γp. Mũi hắt sóng ảnh hưởng đến sóng tràn thông qua góc

β và chiều dày mũi hắt sóng tương đối (hn/W). Tuy nhiên, Doorslear và cộng sự (2015)

vẫn cho rằng ảnh hưởng của thềm trước và mũi hắt sóng là độc lập nhau, thềm trước

tăng thì khả năng chiết giảm sóng tràn tăng lên và ngược lại.

Hình 1.1: Dữ liệu sóng tràn ảnh hưởng các tham số mặt cắt

Tới nay trên thế giới đã có một số kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của tường đỉnh đến

lưu lượng sóng tràn qua đê biển. Các nghiên cứu này chủ yếu đề cập mối quan hệ giữa

chiều cao tường (W), độ cao lưu không tính đến mặt đê (hoặc độ cao lưu không tính đến

đỉnh tường Rc) và thềm trước tường (S) tới các hệ số chiết giảm γw, γs, γv. Mặt khác, các

nghiên cứu cũng chưa phân tích ảnh hưởng đồng thời giữa các yếu tố như thềm trước

tường và mũi hắt sóng.

i ố đ g n ơ ư t n à r t g n ợ ư

l

u ư

l

Độ cao lưu không tương đối RC/Hm0

Hình 1.2: So sánh công thức tính cho vùng nước sâu của Franco và cộng sự (1994) [12] với Allsop (1995) [13]

i ố đ g n ơ ư t n à r t

g n ợ ư

l

u ư

l

Độ cao lưu không tương đối RC/Hm0

Hình 1.3: So sánh công thức tính cho vùng nước nông của Franco và cộng sự (1994) với Allsop et al. (1995)

Đối với đê chắn sóng hoặc tường chắn sóng thẳng đứng, trong trường hợp không có

sóng vỡ, Owen (1980) đã thí nghiệm và xác định các giá trị a và b trong công thức với

(1.1) để trở thành một công thức thiết kế đáng tin cậy. Kết quả thí nghiệm cũng chỉ ra

ảnh hưởng của chu kỳ sóng dường như rất nhỏ hoặc không tồn tại.

Cùng hướng phát triển hoàn thiện từ công thức tổng quát (1.1) Franco và các cộng

sự (1994) nghiên cứu đối với vùng nước sâu đưa ra tham số a = 0.2 và b = 4.3, trong khi

Allsop và các cộng sự (1995) đưa ra kết quả a = 0.05 và b = 2.78 trong điều kiện nước

nông. Cả hai công thức đã được tính toán và so sánh với cùng một bộ dữ liệu từ dự án

CLASS, kết quả đường lý luận đều phù hợp với công thức trong phạm vi nghiên cứu,

Franco và các cộng sự (1994) thu được kết quả hội tụ trong vùng nước sâu (Hình 1.2),

khi tính vùng nước nông kết quả đúng cho phương pháp Allsop và các cộng sự (1995)

(Hình 1.3). Đối với cả ba phương pháp trên khi xây dựng chưa xét tới ảnh hưởng khối

gia cố phía trước tới sóng tràn qua công trình đứng, đây là mặt hạn chế của phương

pháp, cũng là tiền đề các nghiên cứu sau này thực hiện hoàn thiện phương pháp tính

sóng tràn qua công trình đứng phía trước có khối giá cố.

Nhằm khác phục các hạn chế từ các nghiên cứu trước khi các phương pháp chỉ xét trong

các điều kiện làm việc riêng lẻ, như chỉ xét tới tương tác sóng với công trình (vỡ/ không

vở) của Owen (1980), hay điều kiện làm việc của vùng nước (nước nông/nước sâu)

…Vandermer và Bruce (2014) [14] đã đánh giá tổng hợp các yếu tố tác động tường biển

hỗn hợp, xây dựng phương pháp và công thức xác định như sau:

(i) Trường hợp tường đứng không chịu ảnh hưởng của bãi trước, ví dụ như khi độ sâu

nước tương đối lớn. Với một độ cao lưu không tương đối cho trước, điều kiện này sẽ có

lượng sóng tràn thấp nhất. Dạng hàm số của sóng tràn được mô tả tương tự như công

trình mái nghiêng, sử dụng đường cong Weibull.

(ii) Trường hợp có ảnh hưởng của bãi trước, nhưng sóng không vỡ tại mặt tường (chỉ có

sóng tràn dạng “phi xung kích”). So sánh các điều kiện này với điều kiện ở trên, rõ ràng

là khi đó sóng tràn sẽ lớn hơn. Với độ cao lưu không nhỏ hơn, gần như không có sự khác

biệt xảy ra, nhưng khi độ cao lưu không tăng thì sự khác biệt sẽ lớn hơn. Sóng tràn trong

những trường hợp này được mô tả bằng dạng hàm số mũ tự nhiên quen thuộc (dạng

đường thẳng trên hệ tọa độ logarit).

(iii) Trường hợp một số con sóng vỡ tại vị trí mặt tường, tạo ra sóng tràn “xung kích”.

Trong các điều kiện này, sóng bắn tóe có thể có chiều cao rất lớn và có thể tạo ra lượng

sóng tràn đáng kể tới các độ cao lưu không tương đối rất cao, thể hiện bằng các đường

gần như nằm ngang kéo dài đến phía phải của hình 1.4. Công thức dạng số mũ được sử

dụng để mô tả sóng tràn trong trường hợp này, trong đó xem xét cả ảnh hưởng của độ

sâu nước tương đối và độ dốc sóng.

Hình 1.4: Tổng quan về các chế độ sóng tràn qua công trình tường đứng

Để xác định được phương trình dự đoán thích hợp nhất, các câu hỏi sau đây cần phải

được giải đáp:

• Có ảnh hưởng của bãi trước hay không?

• Công trình có dạng tường đứng đơn giản hay tường dốc, hoặc có kết cấu đá đổ đáng

kể cần phải xem xét không?

• Công trình có thể chịu sóng tràn dạng xung kích (nước rối, sóng vỡ)?

Hình 1.5: Sơ đồ tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt tường biển

1.1.2 Tổng quan nghiên cứu sóng tràn ở Việt Nam

Hiện nay, trình độ nghiên cứu chuyên sâu và các công nghệ thiết kế thi công đê biển ở

Việt Nam đã dần tiếp cận với trình độ khu vực và thế giới. Đặc biệt, trong những năm

vừa qua, nhà nước đã đầu tư mạnh mẽ cho việc nghiên cứu đê biển như: nghiên cứu xác

định mặt cắt ngang đê biển hợp lý, nghiên cứu công nghệ vật liệu xây dựng đê biển...

Tuy nhiên vẫn còn thiếu nhiều lĩnh vực nghiên cứu chuyên sâu về các tham số ảnh hưởng

đến quy mô, ổn định của đê biển. Vì thế nghiên cứu tham số sóng tràn qua đê biển cần

được tiếp tục mở rộng với các mặt cắt, hình dạng kết cấu khác nhau để làm phong phú

và hiệu quả hơn trong công trình đê biển. Trong phạm vi của nghiên cứu này tác giả chỉ

giới thiệu các nghiên cứu trong nước có liên quan đến mục tiêu của luận án;

Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2006 [15], 2009 [16], 2010 [17], 2013 [18]) đã tiến

hành thí nghiệm mô hình vật lý kết hợp với phân tích lý thuyết cho các kịch bản khác

nhau, có điều kiện biên sát với thực tế của đê biển Việt Nam. Các nghiên cứu này đã

đánh giá độ tin cậy của TAW (2002) và xây dựng được các cơ sở khoa học quan trọng

cho việc tính toán sóng tràn qua đê biển ở Việt Nam.

Các thí nghiệm được tiến hành với các điều kiện biên thiết kế phổ biến nhất ở nước ta

về mặt thủy động lực (sóng và mực nước), hình học kết cấu (chiều cao đê, mái đê, tường

đỉnh trên đê) và bãi trước đê. Việc xem xét ảnh hưởng của tường đỉnh chỉ mới giới hạn

ở dạng tường đỉnh có vách dốc đứng phía biển, tường nằm sát mép đỉnh đê phía biển,

không có thềm trước. Qua phân tích các số liệu thực nghiệm thấy rằng γv giảm (khả năng

chiết giảm sóng tràn tăng) khi tỷ số W/(W+ Rc) tăng. Với W là chiều cao tường, Rc là

độ cao lưu không từ mực nước thiết kế tính đến đỉnh của tường. Nhiều dạng phối hợp

khác nhau giữa các tham số đã được thử nghiệm để tìm ra được một tương quan tốt nhất

với γv. Các liên hệ sau đã được tìm thấy cho sự phù hợp tốt nhất giữa các số liệu thực

nghiệm:

khi sóng vỡ (1.10)

(1.11) khi sóng không vỡ

Trong đó: các hệ số không thứ nguyên c1 và c2 được xác định thông qua các phân tích

hồi quy tuyến tính từ các số liệu thực nghiệm cho từng trường hợp sóng vỡ và không

vỡ.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng: phương pháp tính toán của TAW (2002) nhìn chung đánh

giá thấp ảnh hưởng của tường đỉnh trên đê đến sóng tràn (thông qua hệ số chiết giảm

sóng tràn γv do tường đỉnh). Độ dốc mái quy đổi khi có tường theo phương pháp này

làm gia tăng đáng kể chỉ số Iribarren và như vậy tạo ra điều kiện sóng vỡ giả trong tính

toán sóng tràn. Ngoài ra, theo TAW (2002) tường đỉnh không có ảnh hưởng đến lưu

lượng sóng tràn trong trường hợp sóng không vỡ, tuy nhiên các số liệu thực nghiệm của

nghiên cứu hiện tại cho thấy điều ngược lại. Phương pháp mới kể đến ảnh hưởng tường

đỉnh thấp trên đê của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009) đã đi sâu hơn về bản chất

vật lý của tương tác sóng và tường đỉnh. Khả năng chiết giảm sóng tràn của tường đỉnh

đã được xét đến với ảnh hưởng không chỉ từ các yếu tố sóng mà còn từ điều kiện hình

học đê (chiều cao tường, độ lưu không). Phương pháp mới đã tỏ ra có độ tin cậy cao

hơn, có thể dễ dàng tích hợp với phương pháp của TAW (2002) trong việc tính toán lưu

lượng sóng tràn trung bình qua đê có tường đỉnh.

Tiếp tục phát triển hướng nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009), Thiều

Quang Tuấn (2013) tiếp tục thực hiện các thí nghiệm bổ sung với mục tiêu: đánh giá hệ

số ảnh hưởng tổng hợp của tường đỉnh γv đối với lưu lượng sóng tràn trung bình qua đê

có chiều cao tường thay đổi và có thềm trước tường. Với 225 thí nghiệm sóng ngẫu

nhiên đã được thực hiện với các kịch bản khác nhau nhằm tạo điều kiện đánh giá ảnh

hưởng của tường đỉnh (W) và thềm trước (S) một cách thuận lợi nhất. Bằng số liệu thực

nghiệm khá phong phú và phân tích một cách khoa học, kết quả nghiên cứu đã đưa ra

được công thức xác định hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường:

(1.12)

(1.13)

(1.14)

Kết quả phân tích thí nghiệm cho thấy, hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường là tích của

các hệ số ảnh hưởng thành phần do chiều cao tường, bề rộng thềm trước tường đem lại

và có thể dùng chung cho cả sóng vỡ và sóng không vỡ. Phương pháp mới có thể tích

hợp một cách tường minh vào các công thức tính toán sẵn có của TAW (2002) góp phần

nâng cao độ tin cậy trong tính toán lưu lượng sóng tràn trung bình qua đê biển có tường

đỉnh đặc thù ở nước ta.

Nguyễn Văn Thìn (2014) [19] đã tiến hành thí nghiệm trên mô hình vật lý máng sóng.

Qua đó đã làm sáng tỏ bản chất ảnh hưởng của tường đỉnh đến các đặc trưng sóng tràn,

chứng minh được tính ưu việt của thềm trước thông qua việc đi sâu phân tích quá trình

tương tác sóng - tường và xây dựng được công thức thực nghiệm xác định hệ số ảnh

hưởng tổng hợp của tường đỉnh thấp trên đê đến lưu lượng sóng tràn trung bình cho

trường hợp sóng đều (công thức (1.15)):

(1.15)

Qua trên ta thấy, cả nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn (2013) và Nguyễn Văn Thìn

(2014) mới dừng lại ở dạng tường đỉnh thẳng đứng, chưa xét đến ảnh hưởng tường đỉnh

có mũi hắt sóng đến sóng tràn qua đê.

Nguyễn Văn Dũng (2017) [20] Nghiên cứu ảnh hưởng của tường đỉnh có mũi hắt đến

khả năng chiết giảm sóng tràn qua đê biển bằng mô hình vật lý máng sóng. Đối tượng

nghiên cứu là sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh với mũi hắt sóng, mặt trước dốc đứng.

Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được công thức thực nghiệm xác định lực tác động lên

tường đỉnh và một công thức tính toán chiết giảm tường đỉnh tới sóng tràn.

Phùng Đăng Hiếu, Phan Ngọc Vinh (2012) [21] Nghiên cứu ảnh hưởng của thềm cơ

và lớp bảo vệ mái dạng xốp tới sóng tràn qua công trình tường chắn sóng bằng mô hình

số VOF. Kết quả nghiên cứu khẳng định giá trị độ xốp tối ưu giảm lưu lượng tràn của

kết cấu mái nghiêng là (25 ÷ 70) %, đối với thềm cơ là (40 ÷ 65) %. Đồng thời, nghiên

cứu cũng đưa ra quan điểm lưu lượng tràn liên quan chặt chẽ đến sự tiêu tán năng lượng

của kết cấu xốp của mái nghiêng và thềm cơ trước tường.

Qua tổng quan các nghiên cứu tràn trên thế giới và Việt Nam đã đưa ra được một bức

tranh chung về quá trình nghiên cứu và kết quả đạt được về giải pháp đê biển hiện nay.

Nhìn chung, về hình dạng mặt cắt xu hướng làm các tường đỉnh trên đê mái nghiêng vì

giải pháp này giảm chiều cao đắp mà vẫn đảm bảo điều kiện giảm sóng tràn. Về kết cấu

đang hướng tới các kết cấu bảo vệ mái, có độ nhám, xốp, thềm rộng để giảm sóng tràn.

Đồng thời đi cùng phát triển về giải pháp là mặt lý luận, phương pháp tính, các nghiên

cứu xây dựng công thức dự tính sóng tràn qua mặt cắt đê biển với các hình dạng và kết

cấu khác nhau. Qua các phương pháp, công thức tính có thể nhận thấy các tham số đặc

biệt quan trọng khi nghiên cứu sóng tràn qua đê biển là Rc/Hs (gọi lại độ cao lưu không

phi thứ nguyên), lưu lượng tràn phi thứ nguyên, hệ số chiết giảm sóng tràn của

kết cấu mái, kết cấu tường, thềm cơ đê… (được xác định từ ảnh hưởng tham số hình học

kết cấu tới lưu lượng tràn thông qua thí nghiệm mô hình vật lý).

Kế thừa các nghiên cứu trước, tác giả định hình hướng nghiên cứu phân tích về sóng

tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh thông qua thí nghiệm mô hình

vật lý, đánh giá ảnh hưởng kết cấu ¼ trụ rỗng (lỗ rỗng bề mặt…) tới sóng tràn. Cùng

với đó là xác định tham số cơ bản khi xây dựng công thức thực nghiệm xác định lưu

lượng sóng tràn qua mặt cắt nghiên cứu.

1.2 Tổng quan kết cấu rỗng trong công trình biển

1.2.1 Tổng quan các công trình sử dụng kết cấu rỗng

Ý tưởng về kết cấu rỗng được Jarlan [22] đề xuất vào năm 1961. Từ năm 1969 ở Nhật

Bản đã xây dựng một số công trình với kết cấu này (Hình 1.6). Kết cấu rỗng với không

gian rỗng hay còn gọi là buồng tiêu sóng (BTS), ngoài việc tiêu năng lượng sóng, BTS

trước thùng chìm còn kết hợp nuôi cá và làm nhà máy phát điện để lợi dụng năng lượng

sóng cho hiệu quả tốt.

Những năm gần đây, các kết cấu lỗ rỗng bề mặt và có buồng tiêu sóng ngày càng được

nghiên cứu và ứng dụng nhiều trong công trình giảm sóng xa bờ ở Đồng bằng sông Cửu

Long. Năm 2017, Viện Thủy Công thuộc Viện KHTL Việt Nam đã ứng dụng cấu kiện

trụ rỗng, với mặt cắt ngang là nửa hình tròn, 5 hàng lỗ, mỗi hàng 4 lỗ phía tiếp xúc với

sóng biển, 2 hàng lỗ, mỗi hàng 4 lỗ, phía mặt trụ rỗng hướng vào phía trong bờ. Đường

kính mỗi lỗ 30 cm, có khả năng giảm sóng, trao đổi môi trường, gây bồi tốt (Hình 1.9

và Hình 1.10). Cùng với đó là cấu kiện rỗng bê tông cốt phi kim đúc sẵn của Công ty

Busadco được ứng dụng ở biển Tây tỉnh Cà Mau (Hình 1.11và Hình 1.12).

Hình 1.6: Công trình đê chắn sóng tại cảng Miyazaki

Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật đê chắn sóng bán nguyệt ở Trung Quốc và Nhật Bản [23]

Địa điểm xây dựng và Quốc Gia

Thời gian xây dựng Loại đê chắn sóng Tổng chiều dài Kích thước đơn nguyên Dài Bán kính Độ dày Độ rỗng mặt tiếp sóng Đường kính lỗ Tỷ lệ rỗng Độ rỗng mặt sau Đường kính lỗ Tỷ lệ rỗng Đáy kết cấu Đường kính lỗ Tỷ lệ rỗng Độ dày đáy Lớp nền đá đổ Chiều cao kết cấu Chiều cao đê Độ sâu nước thiết kế Độ sâu tối thiểu Độ sâu tối đa Cảng Miyazaki, Nhật Bản (Hình 1.6) 1992-1993 Đê nổi 36m 12m 9.8m 0.5m 0.5m 1% 1.6m 25% 0.7m 10% 0.7m 2.5m 10.5m 13m 7.5m 9.5m Cảng Thiên Tân, Trung Quốc (Hình 1.7) 1995-1997 Đê nổi 527m 2.5m 4.5m 0.55m 0.5m 5% NA NA NA NA 0.8m 1m 6m 7m 2.3m 6.1m Cửa sông Dương Tử, Trung Quốc (Hình 1.8) 1998-2000 Đê nổi/Đê ngầm 18 000m 4.5m 4.0m 0.75m 0.5m 5% NA NA 0.5m 11% 1.25m 3m 7m 10m 8.2m 16.3m

Hình 1.7: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt tại Thiên Tân Trung Quốc [23]

Hình 1.8: Đê tiêu sóng dạng bán nguyệt tại Dương Tử Trung Quốc

Hình 1.9: Đê trụ rỗng giảm sóng xa bờ bảo về đê biển Nhà Mát

Hình 1.10: ĐGS dạng trụ rỗng bảo vệ bờ biển xã Khánh Bình Tây huyện Trần Văn Thời sau khi được tu bổ, chỉnh sửa

Hình 1.11: Cấu kiện rỗng bê tông cốt phi kim đúc sẵn hình thang cân

Hình 1.12: Cấu kiện rỗng bê tông cốt phi kim đúc sẵn hình hộp chữ nhật

1.2.2 Tổng quan các nghiên cứu kết cấu rỗng

1.2.2.1 Nghiên cứu về kết cấu rỗng trong công trình giảm sóng xa bờ

Dhinakaran và các cộng sự đã nghiên cứu kết cấu rỗng giảm sóng xa bờ (Hình 1.13) từ

năm 2009 đến năm 2012 [24] [25] [26] [27], bằng phương pháp thí nghiệm trong máng

sóng. Kết quả phân tích chỉ ra chiều cao sóng leo tương đối (Ru/Hi) và hệ số phản xạ

(Kr) giảm khi tăng hệ số lỗ rỗng bề mặt từ 7% đến 17%. Trái ngược lại, đối với hệ số

truyền sóng (Kt) sẽ tăng theo sự gia tăng lỗ rỗng bề mặt. Kết quả nghiên cứu Dhinakaran

và các cộng sự khẳng định giá trị tối ưu về tỉ lệ lỗ rỗng xét trên quan điểm sóng phản xạ

và sóng truyền là 11%. Với tỷ lệ 17% sóng truyền lớn và không khuyến khích.

Hình 1.13: Kết cấu lỗ rỗng trong các nghiên cứu của Dhinakaran, 2011 [26]

Xét về ảnh hưởng của độ sâu nước trước công trình, Dhinakaran và các cộng sự khuyến

cáo đối với mô hình thực tế nên chọn chiều cao mô hình bằng 1.25 lần chiều sâu nước,

chiều cao lớp đá đổ nên bằng 0.29 lần chiều cao mô hình.

Hiện nay, với kết cấu dạng thùng chìm ngày càng được sử dụng nhiều ở trên cả thế giới

và Việt Nam, đã có gần chục công trình được xây dựng bằng thùng chìm bê tông cốt

thép thông thường, như: tôn tạo đảo Đá Tây thuộc quần đảo Trường Sa, đê chắn sóng

cảng trên đảo Bạch Long Vĩ (Hải Phòng), cảng Cái Lân (Quảng Ninh), đê chắn sóng

cảng Tiên sa (Đà Nẵng), nhưng chưa có công trình nào sử dụng thùng chìm có có buông

tiêu sóng (BTS). Với kinh nghiệm và thiết bị sẵn có của các đơn vị, việc thi công với

loại kết cấu này ở nước ta là hoàn toàn khả thi. Tuy nhiên, để có thể sử dụng thùng chìm

có BTS trong xây đựng công trình biển, cần có những nghiên cứu cụ thể về bố trí, kết

cấu BTS phục vụ cho công tác thiết kế.

Hình 1.14: Hiệu quả giảm sóng phản xạ các kiểu lỗ rỗng, Nguyễn Trung Anh [28]

Nguyễn Trung Anh (2007) [28] đã tiến hành thí nghiệm và nghiên cứu kết cấu thùng

chìm có buồng tiêu sóng và lỗ rỗng bề mặt. Đánh giá khả năng giảm sóng phản xạ với

3 kiểu lỗ (khe ngang, khe dọc, lỗ tròn) và 3 tỷ lệ rỗng 15%, 20%, 30%. Kết cấu có buồng

tiêu sóng (BTS) hiệu quả tiêu sóng tốt nhất nếu B/L được xác định trong khoảng

0.1÷0.27 thích hợp cho cả 3 kiểu lỗ. Trị số B/L=0,1 là trị số khuyến cáo khi thiết kế bề

rộng BTS. Tỷ lệ mở lỗ 20% và 30% tốt hơn 15%, nhưng để lựa chọn tỷ lệ nào thiết kế

thì chưa có khuyến cáo. Về hình thức kiểu lỗ thì lỗ tròn tốt hơn khe ngang và khe dọc.

Lê Thanh Chương và các cộng sự (2017-2020) [29] [30] [31] [32] nghiên cứu trong

máng sóng thí nghiệm mô hình vật lý. Dựa vào các phân tích về sự thay đổi các hệ số

giảm sóng, hệ số phản xạ và hệ số tiêu tán năng lượng sóng thì biểu đồ biến đổi năng

lượng sóng khi tương tác với kết cấu giảm sóng được xây dựng. Với kết cấu giảm gọn

tứ giác khi sóng tới tương tác với công trình thì phần trăm năng lượng sóng truyền qua

từ 24.5÷53.6%, phần trăm năng lượng sóng phản xạ khoảng 4.5÷5.8%, phần trăm năng

lượng sóng bị tiêu tán khoảng 41.9÷70.5%. Với kết cấu giảm sóng bán nguyệt khi sóng

tới tương tác với công trình thì phần trăm năng lượng sóng truyền qua từ 0÷16.2%, phần

trăm năng lượng sóng phản xạ khoảng 10.7÷14.3%, phần trăm năng lượng sóng bị tiêu

tán khoảng 70.9÷89.3%.

Hình 1.15: Cấu kiện có bố trí lỗ tiêu sóng hình lăng thể tứ giác (TG1) và bán nguyệt (BN2) bằng bê tông cốt thép đúc sẵn của Viện KHTL miền Nam

Hình 1.16: Biểu đồ năng lượng sóng qua kết cấu, Lê Thanh Chương [30]

Thiều Quang Tuấn và cộng sự [33] [34] đã kế thừa và tiến hành thí nghiệm với kết cấu

lăng thể tam giác (Hình 1.15). Kết quả thí nghiệm và phân tích xây dựng công thức thực

nghiệm xác định sóng truyền qua kết cấu với độ tin cậy 85%. Quá trình truyền sóng qua

đê giảm sóng kết cấu rỗng bị ảnh hưởng bởi hai yếu tố quan trọng là chiều cao lưu không

tương đối đỉnh đê Rc/Hm0 và chỉ số sóng vỡ trên mái công trình Iribarren ξ0. Kết quả của

quá trình phân tích cho thấy chu kỳ phổ Tm-1,0 nên được sử dụng để thay thế cho chu kỳ

đỉnh Tp nhằm thể hiện rõ tầm ảnh hưởng của sóng dài trong khu vực nước nông. Công

thức thực nghiệm áp dụng cho đê giảm sóng kết cấu rỗng trên bãi nông của rừng ngập

mặn đã được xây dựng với độ tin cậy cao dựa trên các so sánh với các công thức hiện

có được đưa ra để tăng độ tin cậy cho kết quả thực nghiệm như d’Angremond etal.

(1996) [35], Van der Meer and Daemen (1994) [36], Van der Meer và nnk (2005) [37]

kết quả của nghiên cứu này khá phù hợp với các kết quả ngiên cứu trước đây.

Nhóm tác giả đưa ra khuyến cáo tham số trong quá trình thiết kế, nghiên cứu kết cấu

rỗng cần lưu ý:

- Tham số độ cao lưu không tương đối Rc/Hm0.

- Cần có giải pháp bảo vệ chân

Hình 1.17: Kết cấu hình thang không có cọc (trái), có cọc (phải) [34]

Thiều Quang Tuấn và các cộng sự với các kết quả nghiên cứu từ năm 2018 đến 2019

[38] [39] cho cấu kiện dạng phức hợp (Hình 1.17) trong máng sóng, với điều kiện thủy

hải văn khu vực đồng bằng sông Cửu Long, nhóm tác giả đã xây dựng được phương

pháp và công thức bán thực nghiệm xác định sóng truyền qua kết cấu hình thang rỗng

không có cọc và có cọc ở trên.

Theo số liệu đo đạc thực nghiệm đã thực hiện những đánh giá và phân tích độc lập về

mức độ ảnh hưởng của các tham số chi phối đến quá trình tiêu hao năng lượng sóng làm

suy giảm chiều cao sóng để từ đó xây dựng phương pháp tính toán truyền sóng qua đê

trong trường hợp tổng quát.

Truyền sóng qua thân đê rỗng không cọc chịu sự chi phối chủ yếu của ba tham số chính

đó là: ảnh hưởng của độ sâu ngập nước tương đối của đỉnh đê Rc/Hm0, ảnh hưởng của bề

rộng tương đối của đỉnh đê B/Hm0 và ảnh hưởng của tương tác sóng với mái đê thông

qua giá trị độ dốc sóng tại vị trí công trình sm.

So với các nghiên cứu về sóng truyền, phản xạ, nghiên cứu sự ổn định lực sóng tác dụng

lên kết cấu rỗng đang còn hạn chế. Sau đây là một vài công bố trong nước về ổn định

và lực tác dụng lên các kết cấu rỗng cho 2 giải pháp giảm sóng xa bờ và đê, tường biển

sát bờ.

Nguyễn Viết Thanh (2014) [40], giới thiệu chi tiết ba phương pháp tính toán áp lực

sóng tác dụng lên kết cấu rỗng dạng nửa hình tròn, tác giả gọi là “đê bán nguyệt”. Trên

cơ sở tính toán, phân tích đã khuyến nghị sử dụng phương pháp của Yuan Dekui và Tao

Jianhua [41] để tính toán áp lực sóng lên đê bán nguyệt có đặc trưng Hình 1.18. Phương

pháp Tanimoto và Takahashi [42] và phương pháp của Xie Shileng [43] được tác giả

khuyến cáo áp dụng đê bán nguyệt Hình 1.18. Mặt khác, tác giả khuyến cáo để áp dụng

thiết kế cần có thí nghiệm mô hình vật lý để có cơ sở tin cậy.

Hình 1.18: Sơ đồ lực Yuan Dekui và Tao Jianhua và mặt cắt đặc trưng tính toán [41]

Trần Văn Thái và cộng sự (2018) [44], đã xây dựng phương pháp tính ổn định kết cấu

rỗng dạng nửa đường tròn với tên gọi của nhóm tác giả “Đê trụ rỗng” trên nền đất yếu.

Phương pháp được đề xuất là xác định lực sóng theo phương pháp Tanimoto và

Takahashi [42]. Sử dụng nguyên lý ổn định nền móng trên nền đất sét mềm. Kết quả, để

tính toán ổn định đê trụ rỗng theo lý thuyết trên cần thử dần chiều cao đá đổ trong lòng

đê để tăng tải trọng bản thân kết cấu. Kết quả nghiên cứu này đã được nhóm nghiên cứu

đưa vào tiêu chuẩn cơ sở “Công trình thủy lợi – Đê trụ rỗng – Yêu cầu thiết kế, thi công

và nghiệm thu” của Viện Thủy công năm 2018.

1.2.2.2 Nghiên cứu về kết cấu rỗng trong công trình đê, tường biển

Sóng tràn qua kết cấu công trình biển dạng tường đứng hoặc thùng chìm có mặt tiếp

sóng đục lỗ phụ thuộc vào nhiều tham số công trình bao gồm: độ rỗng của tường, bề

rộng và chiều cao của buồng hấp thụ, và việc bố trí các lỗ thoát khí. Các ảnh hưởng khác

sẽ phát sinh do các điều kiện khác như ma sát, rối, cộng hưởng và điều kiện sóng tới,

đặc biệt là chiều dài sóng cục bộ và góc sóng tới. Có thể tiến hành các thí nghiệm đặc

trưng khác nhau trên mô hình vật lý cho mỗi trường hợp như trên.

Một số nhận định về quy mô của các ảnh hưởng có thể thu được từ một trong số ít các

nghiên cứu (xem Franco và Franco, 1999 [45]) cho đê chắn sóng dạng thùng chìm trong

điều kiện sóng phi xung kích. Các nghiên cứu đã được tiến hành đối với các dạng kết

cấu mặt lỗ hình tròn hoặc hình chữ nhật với độ rỗng 20%. Ảnh hưởng của việc thoát khí

cũng đã được nghiên cứu.

Hình 1.19: Tường biển mặt lỗ Caen, Pháp Hình 1.20: Tường biển dạng rãnh Cardiff Barrage, Anh

Các thí nghiệm được thực hiện trong bể sóng với sóng tới vuông góc và xiên góc thuộc

dạng đỉnh dài cũng như đỉnh ngắn. Hệ số ảnh hưởng cho sóng xiên góc đỉnh ngắn lớn

hơn một chút so với sóng đỉnh dài, tương tự như các kết quả nghiên cứu cho các mái

dốc nhẵn. Đối với kết cấu tường đứng mặt tiếp sóng dạng rãnh chữ nhật đứng, dạng rãnh

chữ nhật nằm ngang và lỗ dạng tròn các hệ số ảnh hưởng tương ứng là 0.79, 0.72 và

0.58. Các hệ số này có thể thay đổi theo các dạng mặt lỗ khác nhau, nhưng ít nhất cũng

đã đưa ra một số hướng dẫn cho ảnh hưởng của các kết cấu mặt lỗ đến sóng tràn.

Năm 2016, nghiên cứu sinh và nhóm nghiên cứu [46] đã đề xuất mặt cắt cắt đê biển có

kết cấu KCR dạng ¼ đường tròn. Kết quả thí nghiệm 7 phương án trong máng sóng với

điều kiện tại Đình Vũ – Hải Phòng (Hình 1.21). Với kết quả thí nghiệm trong máng sóng

sử dụng phương pháp tính lực lên mặt cong của Tanimoto và Takahashi [42] so sánh

đối chứng, kết quả phương pháp tính tương đồng với thực đo và áp lực lên mặt cong

được giảm hơn so với tường đứng trong các trường hợp sóng vỡ lên tới 45%. Tuy nhiên,

đây là các kết quả với số liệu thí nghiệm còn hạn chế (7 phương án) và việc so sánh với

tường biển khi không thực nghiệm đo với mặt cắt này là thiếu sự đồng bộ thứ nguyên.

Nên để ứng dụng thiết kế cần cẩn trọng và thí nghiệm trước khi xây dựng.

Hình 1.21: Sơ đồ thí nghiệm kết cấu rỗng ¼ đường tròn [46]

Cũng trong các thí nghiệm trên nhóm tác giả bước đầu xác định xu thế sóng tràn qua

mặt cắt đê biển có KCR dạng ¼ đường tròn. Phương pháp nghiên cứu tác giả đang giả

thiết kết cấu như một mái trên cơ và xác định hệ số chiết giảm sóng tràn của kết cấu

tương tự như cấu kiện lát mát thông qua hệ số f. Kết quả phân tích xác định hệ số f xấp

xỉ với đê mái nghiêng gia cố 2 lớp đá đổ và tốt hơn các cấu kiện lát mái phổ biến như

TSC, Basalton…Hình 1.22 . Tuy nhiên, với số lượng 7 phương án và việc giả thiết kết

cấu có mặt cong như một mái nghiêng là còn hạn chế. Nên kết quả đánh giá trên cần

được nghiên cứu bài bản và chuyên sâu hơn để ứng dụng thực tế.

Kết quả tổng quan về các nghiên cứu kết cấu rỗng qua 2 giải pháp giảm sóng xa bờ và

công trình tường biển, đê biển chỉ ra ưu điểm kết cấu là hệ số phản xạ sóng nhỏ và phụ

thuộc trực tiếp vào tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt kết cấu. Cùng với đó đã có kết quả bước đầu về

hiệu quả giảm sóng tràn với kết cấu có lỗ rỗng bề mặt như nghiên cứu Franco (1999) và

của Nghiên cứu sinh cùng cộng sự năm 2016. Trên cơ sở đó, việc định hướng mặt cắt

đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh là hoàn toàn khả thi và triển vọng. Tuy nhiên, từ

tổng quan đã chỉ ra rằng cơ sở lý luận về xác định sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết

cấu rỗng nói chung và kết cấu ¼ trụ rỗng nói riêng là chưa có, và cơ sở khoa học đề xuất

mặt cắt nghiên cứu cần làm sáng tỏ thêm. Để giải quyết vấn đề trên thì các nghiên cứu

về kết cấu rỗng cần được khẳng định lại dựa trên thí nghiệm và đánh giá các tham số

ảnh hưởng của kết cấu tới sóng tràn là hướng đi phù hợp và khả thi. Các tham số ảnh

hưởng kết cấu tới tương tác sóng kế thừa như Rc/Hs (gọi lại độ cao lưu không phi thứ

nguyên), tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt kết cấu…

Hình 1.22: Quan hệ độ cao lưu không tương đối và hệ số chiết giảm sóng tràn [46]

Kết quả tổng quan về các nghiên cứu kết cấu rỗng qua 2 giải pháp giảm sóng xa bờ và

công trình tường biển, đê biển chỉ ra ưu điểm kết cấu là hệ số phản xạ sóng nhỏ và phụ

thuộc trực tiếp vào tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt kết cấu. Cùng với đó đã có kết quả bước đầu về

hiệu quả giảm sóng tràn với kết cấu có lỗ rỗng bề mặt như nghiên cứu Franco (1999) và

của Nghiên cứu sinh cùng cộng sự năm 2016. Trên cơ sở đó, việc định hướng mặt cắt

đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh là hoàn toàn khả thi và triển vọng. Tuy nhiên, từ

tổng quan đã chỉ ra rằng cơ sở lý luận về xác định sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết

cấu rỗng nói chung và kết cấu ¼ trụ rỗng nói riêng là chưa có, và cơ sở khoa học đề xuất

mặt cắt nghiên cứu cần làm sáng tỏ thêm. Để giải quyết vấn đề trên thì các nghiên cứu

về kết cấu rỗng cần được khẳng định lại dựa trên thí nghiệm và đánh giá các tham số

ảnh hưởng của kết cấu tới sóng tràn là hướng đi phù hợp và khả thi. Các tham số ảnh

hưởng kết cấu tới tương tác sóng kế thừa như Rc/Hs (gọi lại độ cao lưu không phi thứ

nguyên), tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt kết cấu…

1.3 Hiện trạng và tồn tại đê biển khu vực đồng bằng sông Cửu Long

Hiện trạng khu vực ĐBSCL đang ứng dụng 2 dạng mặt cắt ngang đê biển chính là đê

mái nghiêng (Hình 1.23) và mái nghiêng có tường đỉnh (Hình 1.24). Đối với mặt cắt

mái nghiêng thì đây giải pháp thường được xây dựng với cao trình đỉnh đê tương đối

thấp vì hạn chế bởi khối đắp trên nền địa chất yếu tại khu vực. Các đê mái nghiêng đắp

cao sau một thời gian vận hành sẽ xuất hiện lún sụt và thời gian dài tại điểm yếu sẽ mất

ổn định đê (Hình 1.26). Giải pháp giảm sóng tràn chủ yếu phụ thuộc vào độ nhám của

lớp bảo vệ cơ và mái phía biển (cỏ, tấm TSC…). Tuy nhiên với tình hình biến đổi khí

hậu và nước biển dâng hiện này cao trình đỉnh đê hiện trạng đã phần nào giảm hiệu quả

làm việc và thường xuyên chịu sóng tràn qua đỉnh (Hình 1.25). Quá trình dòng chảy tràn

qua đỉnh ngoài gây ngập úng khu vực đê bảo vệ mà còn gây hư hỏng đỉnh và xói mái đê

phía. Ngoài ra, khi sóng tràn đê, đê bị bão hòa do thẩm thấu của dòng chảy sóng tràn.

Hình 1.23: Đê mái nghiêng Phú Tân – Cà Mau

Trong nhiều trường hợp, hư hỏng đê thường là hậu quả kết hợp của cả nhiều cơ chế và

bắt đầu bằng quá trình xói mái đê, tức là khi mái đê bị xói đến mức độ nào đó thì sẽ gây

ra mất ổn định đê.

a. Đê biển Hiệp Thạnh - Trà Vinh b. Đê biển Gành Hào – Bạc Liêu Hình 1.24: Mặt cắt đê biển mái nghiêng kết hợp tường đỉnh có mũi hắt ở ĐBSCL

Hình 1.25: Triều cường kết hợp với sóng to, gió lớn làm nước biển tràn qua đê biển Tây tỉnh Cà Mau vào ngày 03/8/2019

Đối với giải pháp đê mái nghiêng có tường đỉnh thì thường hạn chế về cao trình đỉnh

thấp và đã được khắc phục bằng một tường biển có tải trọng nhỏ mà vẫn đảm bảo cao

trình đỉnh chống tràn. Tuy nhiên, ngoài ưu điểm đã phân tích ở trên về tường đỉnh thì

giải pháp vẫn tồn tại hạn chế đặc trưng của tường đứng đó là sóng phản xạ. Sóng phản

xạ trước đê sẽ gây xói các mái đê phía biển và chân công trình. Ngoài ra, khi đê biển có

tường đỉnh thấp, sóng tràn tương tác vào mái đê do năng lượng sóng leo lớn nên khi

sóng va vào tường đỉnh sẽ tạo ra sóng bắn lên cao (Hình 1.27), kèm theo đó là gió bão

từ ngoài biển thổi vào với vận tốc gió khá lớn, khối nước tạo ra từ sóng bắn sẽ dội trực

tiếp vào mặt đê với một động năng lớn làm hỏng mặt đê và dẫn đến vỡ đê.

a. Sụt lún đê biển Nhà Mát – Bạc Liêu b. Lún đê biển Trần Văn Thời – Cà Mau

Hình 1.26: Đê biển hư hại, mất ổn định do nền yếu ở ĐBSCL

a. Sóng tương tác tường đỉnh b. Hư hại tường đỉnh và mặt đỉnh đê

Hình 1.27: Sóng tương tác tường đỉnh tại Gành Hào, Bạc Liêu

Nhìn chung đê biển ĐBSCL trước đây thường được xây dựng với cao trình đỉnh đê

tương đối thấp. Đến nay, để nâng cao cao trình đỉnh đê để thích ứng với biến đổi khí

hậu nước biển dâng, đồng thời đảm bảo ổn định và khắc phục các hạn chế 2 giải pháp

đê biển hiện tại thì nhiệm vụ nghiên cứu giải pháp mặt cắt đê biển đạt đủ cao trình chống

tràn và hạn chế sóng phản xạ là cấp thiết và phù hợp với sự phát triển kinh tế xã hội khu

vực.

1.4 Kết luận chương 1

Trong chương 1, tác giả đã tổng quan các vấn đề nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực

“sóng tràn qua đê biển và các kết cấu rỗng” như: (1) tổng quan các nghiên cứu sóng

tràn trên thế giới và Việt Nam; (2) một số kết quả nghiên cứu về kết cấu rỗng; (3) hiện

trạng đê biển ĐBSCL, nguyên nhân sự cố và giải pháp khắc phục. Trên cơ sở đó, tác giả

đã khái quát và đưa ra một số kết luận nhất định trên lĩnh vực nghiên cứu như sau:

1. Các nghiên cứu về sóng tràn qua đê biển hiện nay thường được chia làm hai dạng mặt

cắt chính để nghiên cứu là mặt cắt đê có mái nghiêng và tường biển. Trong đó, với hình

dạng mặt cắt đê biển có kết cấu rỗng tại đỉnh trên thế giới và Việt Nam còn hạn chế và

chưa đề cập tới.

2. Với các kết quả nghiên cứu về kết cấu tiêu sóng lỗ rỗng thường là các kết cấu bê tông

đúc sẵn dạng khối lớn và được áp dụng phổ biến cho các công trình giảm sóng xa bờ,

đây là giải pháp cho phép sóng tràn qua lớn. Đối với các nghiên cứu về sóng tràn qua

kết cấu rỗng ứng dụng trực tiếp trên mặt cắt của đê biển, tường biển còn rất hạn chế.

3. Đánh giá được hiện trạng đê biển khu vực ĐBSCL hiện nay đã và đang áp dụng là

mái nghiêng, mái nghiêng có nhám kết hợp tường đỉnh thấp có mũi hắt hoặc không có.

Từ đó đã đánh giá được cơ bản nguyên nhân và cơ chế phá hoại như lún sụt nền đê do

tải trọng lớn trên nền đất mềm yếu; sóng tương tác với công trình gây áp lực, sóng phản

xạ và tràn lớn. Đồng thời phân tích được các mặt còn hạn chế của các mặt cắt, kết cấu

đê biển hiện trạng và các tham số sóng chi phối chủ yếu liên quan đến phá hoại đê như

sóng tràn, sóng phản xạ...Để từ đây giúp tác giả định hướng đề xuất được một dạng mặt

cắt ngang đê biển và tham số chi phối hợp lý cho các bước nghiên cứu tiếp theo.

Như vậy, việc nghiên cứu về mặt cắt ngang và sóng tràn qua đê biển có kết cấu ¼ trụ

rỗng trên đỉnh là một hướng nghiên cứu mới cần được thực hiện. Luận án sẽ luận chứng

nghiên cứu cơ sở đề xuất được một dạng mặt cắt ngang đê biển có mặt cắt ¼ trụ rỗng

trên đỉnh phù hợp cho vùng ĐBSCL và nền đất mềm yếu. Đồng thời nghiên cứu lý

thuyết và tiến hành thí nghiệm trên mô hình vật lý để thiết lập công thức tính toán sóng

tràn qua đê biển đối với dạng mặt cắt ngang đề xuất.

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu sóng tràn

2.1.1 Các loại tràn

Sóng tràn lên mặt tường chắn sóng và qua đỉnh thành dòng liên tục (tương đối) thường

được gọi là "chảy tràn". Ngược lại, sóng bị phá vỡ tạo bọt trắng, dựng đứng trước công

trình và một phần bay ngược trở lại, một phần bắn qua đỉnh công trình, tràn không liên

tục thì đây gọi là sóng tràn bắn hay gọi "sóng bắn", xem Hình 2.2. Sóng bắn mạnh lên

cũng có thể được tạo ra do gió tác động trực tiếp lên đỉnh sóng, đặc biệt khi sóng phản

xạ tương tác với sóng tới để tạo ra sóng đứng cục bộ nghiêm trọng thì sóng bắn này hiện

chưa được dự đoán bằng các phương pháp hiện nay. Tác hại của sóng bắn sẽ ảnh hưởng

tới các hoạt động phía sau công trình, gây ra các nguy hiểm cục bộ ổn định công trình.

Với sóng bắn nhẹ thì sự ảnh hưởng có thể làm giảm tầm nhìn khi lái xe (quan trọng trên

đường cao tốc ven biển), và sẽ mở rộng phạm vi ảnh hưởng chẳng hạn như hư hại cây

trồng / thảm thực vật bảo vệ mái phía trong đê hoặc làm hư hỏng lớp mặt đường.

Các tác động của gió và quá trình tạo ra sóng bắn thường không được mô tả đầy đủ. Một

số nghiên cứu đã gợi ý rằng ảnh hưởng của gió trên bờ đối với việc chảy tràn là nhỏ,

nhưng dòng chảy tràn với lưu lượng (q) dưới 1 l/s trên m có thể tăng lên đến 4 lần khi

có gió mạnh.

Hình 2.1: Chảy tràn qua tường biển ở Howth, UK

Hình 2.2: Sóng bắn qua tường chắn sóng ở Margate, UK

2.1.2 Các tham số chi phối sóng tràn

Tham số chi phối sóng tràn qua đê biển được chia làm 2 nhóm chính là (1) tham số kết

cấu hình học của đê biển và (2) tham số sóng tác động. Thiều Quang Tuấn (2010) [47]

đã tổng hợp và xây dựng bảng tham số chi phối sóng tràn như sau:

Bảng 2.1: Các tham số chi phối sóng tràn

Tham số ảnh hưởng Đơn vị Ký hiệu, định nghĩa

Các tham số kết cấu hình học của đê

o (-) m

- Độc dốc mái đê; độ dốc mái đê quy đổi - Độ lưu không đỉnh đê (phía trên mực nước α; tan α Rc

tính toán) - Độ lưu không tương đối - Cơ đê:

+ Bề rộng cơ + Độ sâu cơ + Độ dốc cơ

- Độ nhám mái đê (mái kè) - Tường đỉnh: - m m o - o

+ Độ dốc mặt tường + Chiều cao tường - Độ sâu nước tại chân đê - Độc dốc của bãi trước đê m m - Rc/Hs, d Bc dc αc f αw dw df tan αf

Tham số ảnh hưởng Đơn vị Ký hiệu, định nghĩa

Các tham số sóng

- Chiều cao sóng ý nghĩa ở nước sâu m Hs0 hoặc Hm0,0

- Chiều cao sóng ý nghĩa ở chân đê m Hsd hoặc Hm0, d

- Chu kỳ đỉnh (phổ) sóng s Tp

- Chu kỳ đặc trung phổ khác s Tm-1,0, T1/3, Tm

- Góc (hướng) sóng tới ở nước sâu/ở chân 0, d

đê

- Chiều dài sóng nước sâu/ở chân đê m L0, L

- Độ dài/ngắn của đỉnh sóng - s

Trong 2 nhóm tham số chi phối ở trên, nhóm tham số sóng là điều kiện tác động ngoại

cảnh rất khó có thể thay đổi nếu không xây dựng các công trình giảm sóng xa bờ phía

trước đê. Chính vì vậy, các nghiên cứu về kết cấu mặt cắt đê biển giảm sóng tràn hiện

nay đều định hướng về thay đổi cấu trúc hình học của đê.

2.1.3 Các tham số sóng

Ngoài các đặc trưng kết cấu hình học công trình thì các tham số sóng đặc biệt là tại chân

đê chính là điều kiện tác động quyết định đến tính chất của sóng tràn qua đê.

Một số tham số đặc biệt là sự kết hợp giữa tính chất của công trình và điều kiện tải trọng

đó là chỉ số Irribaren hay còn gọi là chỉ số tương tự sóng vỡ . Chỉ số Irribaren là thước

đo độ dốc tương đối giữa mái đê so với sóng:

Trong đó khi được tính với là giá trị chỉ số được tính với chu kỳ đặc trưng Tm (

chu kỳ đỉnh sóng Tp), sm đặc trưng cho độ dốc của sóng.

Giá trị của  quyết định tính chất tương tác của sóng với công trình (loại sóng vỡ khác

nhau) và do đó có ảnh hưởng đến tính chất của sóng tràn. Trong nghiên cứu sóng tràn

qua đê, hai dạng sóng vỡ thường gặp sau:

Hình 2.3: Các dạng sóng vỡ: nhảy vỡ và dâng vỡ

Sóng nhảy vỡ ( ≤ 2.0) thường gặp khi mái đê tương đối thoải, còn sóng dâng vỡ ( >

2.0) xảy ra khi mái đê dốc (trong trường hợp này kết cấu sóng hầu như không bị phá

vỡ). Sóng nhảy vỡ cho tiêu hao năng lượng sóng lớn nhất và vì vậy sóng tràn qua đê

cũng giảm hơn so với trường hợp sóng dâng vỡ.

2.2 Phương pháp tính sóng tràn qua các mặt cắt đặc trưng

Trên cơ sở tổng quan các nghiên cứu về sóng tràn qua các công trình đê/tường biển. Xét

về hình dạng mặt cắt sẽ có 2 dạng mặt cắt cơ bản đó là mặt cắt mái nghiêng hỗn hợp và

tường biển hỗn hơp.

Mặt cắt mái nghiêng hỗn hợp là mặt cắt mái nghiêng có kết hợp các kết cấu cơ đê, hoặc

tường đỉnh trên đỉnh đê (tường có mũi hắt sóng hoặc không). Đối với mặt cắt nghiên

cứu luận án khi xét có kết cấu ¼ trụ rỗng là tường trên mái nghiêng gia cố thì có hình

thái tương tự với mặt cắt mái nghiêng kết hợp tường trên đỉnh.

Mặt cắt tường biển hỗn hợp là mặt cắt tường biển (có mũi hắt sóng hoặc không) đặt trên

lăng thể đá có thềm phía trước. Xét về hình dạng và kích thước thì mặt cắt đê biển có

kết cấu ¼ trụ rỗng sẽ tương tự với mặt cắt tường biển hỗn hợp khi bỏ qua mặt cong.

Để có căn cứ lý luận và cơ sở so sánh đánh giá, định hướng nghiên cứu sóng tràn qua

mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh. Tác giả sẽ trình bày sâu về phương pháp tính

toán sóng tràn qua 2 dạng mặt cắt tiêu biểu nêu trên.

2.2.1 Phương pháp tính sóng tràn mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh

Nhằm đánh giá độ tin cậy thí nghiệm và so sánh lưu lượng tràn qua mặt cắt có kết cấu

¼ trụ rỗng trên đỉnh với từng mặt cắt mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh. Tác

giả đã kết hợp kết quả đo tràn và công thức tính toán lưu lượng tràn đặc trưng của hai

dạng mặt cắt mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh.

Với đê mái nghiêng độ dốc 1:2 đến 1: 4, lưu lượng tràn trung bình là [9]:

(2.1)

trong đó, Hm0 chiều cao sóng mô men không, Rc độ cao lưu không trên mực nước, f hệ

số chiết giảm sóng tràn do độ nhám mái,  hệ số chiết giảm do hướng sóng tới.

Với đê mái nghiêng có tường đỉnh, lưu lượng tràn trung bình là [10]:

Với (2.2)

hệ số chiết giảm sóng tràn của tường đỉnh, hwall chiều cao tường đỉnh.

trong đó, *

2.2.2 Phương pháp tính sóng tràn qua mặt cắt tường biển

Công thức tính toán sóng tràn qua tường biển hỗn hợp khi sóng vỡ (Van der Meer, JW, Bruce T, 2014) [14] được nhắc lại như sau:

1.35 với Rc/Hm0 (2.3)

với Rc/Hm0 < 1.35 (2.4)

Trong đó q là lưu lượng sóng tràn trung bình. Hm0 là chiều cao sóng mô men không, d

là độ ngập nước thềm, h là độ sâu nước chân công trình, Rc là độ cao lưu không trên

mực nước tính toán, là độ dốc sóng

2.3 Cơ sở lý thuyết về thí nghiệm mô hình vật lý

Từ kết quả tổng quan về nghiên cứu sóng tràn cùng với cơ sở khoa học nghiên cứu sóng

tràn ở phần trên, phương pháp tiếp cận và nghiên cứu sóng tràn qua đê biển nổi bật đó

là sử dụng mô hình vật lý máng sóng thí nghiệm. Chính vì vậy, trong luận án sử dụng

phương pháp thí nghiệm mô hình vật lý để nghiên cứu về sóng tràn qua mặt cắt đê biển

có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh. Để hiểu rõ và ứng dụng hiệu quả tác giả trình bày cơ sở

sở khoa học về thí nghiệm mô hình vật lý và định hướng thí nghiệm luận án nghiên cứu

ở các phần sau đây.

2.3.1 Lý thuyết tương tự và tỷ lệ mô hình

2.3.1.1 Tương tự về hình học

Tương tự hình học giữa mô hình (MH) và nguyên hình (NH) là tương tự về hình dạng

hình học, do đó bất kỳ độ dài tuyến tính tương ứng nào thì nguyên hình và mô hình phải

có cùng tỷ lệ:

(2.5)

Trong đó:

- lN1, lN2, …, lNn là các độ dài tuyến tính của nguyên hình;

- lM1, lM2, …, lMn là các độ dài tuyến tính của mô hình;

- l là hệ số tỷ lệ độ dài.

2.3.1.2 Tương tự về động học

Tương tự về động học là tương tự trạng thái chuyển động giữa mô hình và nguyên hình.

Vận tốc, gia tốc tại bất kỳ tương ứng nào giữa mô hình và nguyên hình bắt buộc phải

song song với nhau và có cùng một hệ số tỷ lệ:

(2.6)

(2.7)

Trong đó: U và a là vận tốc và gia tốc; U, a là hệ số tỷ lệ của vận tốc và gia tốc.

2.3.1.3 Tương tự về động lực học

Tương tự về động lực học là tương tự về lực tác dụng giữa mô hình và nguyên hình. Lực

tác dụng tại bất kỳ tương ứng nào giữa mô hình và nguyên hình bắt buộc phải song song

với nhau và có cùng một hệ số tỷ lệ:

(2.8)

Trong đó: f là lực tác dụng; f là hệ số tỷ lệ về lực.

Để có được tương tự cơ bản về các yếu tố sóng, mô hình cần làm chính thái, luật tỷ lệ

mô hình cần tuân theo tiêu chuẩn Froude. F=V/(gL)0.5 (V là vận tốc sóng; L là đường

kính lỗ rỗng). Việc lựa chọn NV = Nt = (NL)0.5 theo phép phân tích thứ nguyên và định

luật Buckingham  giúp cho mô hình đảm bảo về chỉ số tương tự Froude tức là Fm =

Fn (m: mô hình; n: nguyên hình).

2.3.1.4 Tỷ lệ mô hình

Việc nghiên cứu hiệu quả làm việc của công trình được mô phỏng trên mô hình vật lý

chính thái tức là tỉ lệ chiều dài l bằng với tỉ lệ chiều cao h. Để tương tự về động học

và động lực sóng các tỉ lệ mô hình cần tuân thủ theo tiêu chuẩn Froude. Việc xác định

tỉ lệ mô hình phù hợp đóng vai trò quyết định tính khả thi và mức độ chính xác kết quả

thí nghiệm. Lựa chọn mô hình dựa vào các điều kiện của nguyên hình (tham số sóng và

kích thước hình học của công trình), năng lực của hệ thống thiết bị thí nghiệm về khả

năng tạo sóng tối đa và kích thước máng sóng. Ngoài ra, tỉ lệ mô hình thường được chọn

phải đủ lớn để giảm thiểu các sai số khi chế tạo và lắp đặt.

Chiều cao mặt cắt thí nghiệm bao gồm cả bãi là 4m (cao trình bãi trung bình -0.5, đỉnh

+3.5m). Trên cơ sở phạm vi không gian mô hình và khả năng tạo sóng của hệ thống máy

tạo sóng, tỷ lệ mô hình được chọn 1/10, h=l=10. Tỷ lệ bảo đảm các trường hợp sóng

thí nghiệm (Hs ≤ 0.4, TP = 0.5s ÷5.0s) thuộc khả năng tạo sóng thiết bị. Đồng thời với

chiều cao mặt cắt thí nghiệm 0.4m đủ bố trí máng sóng và khoảng lưu không so với đỉnh

máng để không tràn thành máng (h=1.5m); độ sâu nước tối đa trước máy tạo sóng 1.4m.

Dòng chảy qua các lỗ nhỏ trên bề mặt kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) và sự ảnh

hưởng của độ nhám bê tông cũng như bãi trước công trình thường bị đánh giá thấp trong

mô hình tỷ lệ nhỏ, do các ảnh hưởng của độ nhớt C không thỏa mãn tiêu chuẩn Reynolds.

Do vậy, để hạn chế các ảnh hưởng khác có thể gây ra do mô hình tỷ lệ nhỏ, tác giả đã

chọn thí nghiệm với bãi nhẵn, không thấm nước và cấu kiện được chế tạo độ nhám tương

đương. Điều này không làm ảnh hưởng đến các mục đích chính của nghiên cứu. Đồng

thời, độ nhớt thường ảnh hưởng khi dòng chảy trong mặt cắt thu hẹp và chịu tác động

bề mặt tiếp xúc. Trong khi đó, cấu kiện kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) trong mô

hình được chế tạo tuân theo tiêu chuẩn Froude với bề dày kết cấu nhỏ và bằng đường

kính lỗ 2.5cm, nên ảnh hưởng bề mặt tiếp xúc khi dòng chảy qua các lỗ đã được giảm

thiểu.

Mặt khác, chiều cao sóng thí nghiệm được lựa chọn tối thiểu là 0.1m để có thể tạo ra số

Reynolds đủ lớn (Re>3x104) nhằm hạn chế ảnh hưởng của lực nhớt trong tất cả các thí

nghiệm.

2.3.2 Cơ sở lý thuyết về phương pháp phân tích thứ nguyên

Sử dụng phương pháp phân tích thứ nguyên bằng cách liệt kê tất cả các biến liên quan

đến vấn đề nghiên cứu, sau đó tổ hợp tương hỗ các biến không thứ nguyên để có một

quan hệ đơn giản hơn. Từ đó xác định được phương trình chung nhất của các chuỗi thí

nghiệm.

Giả sử vấn đề nghiên cứu có n đại lượng biến đổi độc lập, theo lý thuyết Buckingham

có thể biểu diễn các đại lượng biến đổi a1, a2, a3, ... an, mô tả hiện tượng thủy động lực

học cần nghiên cứu trong một phương trình:

(2.9)

Quan hệ (2.9)có thể biểu diễn dưới một dạng khác của các biến không thứ nguyên 1,

2, 3, ...., I với 1, 2, 3, ..., I được thiết lập từ các đại lượng a1, a2, a3, ... an.

Tổng số các biến không thứ nguyên sẽ ít hơn tổng số các đại lượng vật lý biến đổi. Nghĩa

là chúng ta có một phương trình khác:

(2.10)

Trong đó: j - Các biến không thứ nguyên; j = 1  (n - r); r - Các đại lượng (số biến) cơ

bản, chúng ta chọn số thứ nguyên cơ bản tối đa (r  3) (cả hình học, động học, động lực

học); n - Các đại lượng biến đổi độc lập được chọn ở phương trình (2.9).

Các biến không thứ nguyên j là tích của các đại lượng biến đổi với số mũ nào đó để

tích đó trở thành không thứ nguyên. Mỗi j cần có (r+1) đại lượng biến đổi và được xác

định dựa trên nguyên tắc sau:

+ Các đại lượng biến đổi độc lập được trùng lặp ở các j phải chứa đựng đủ r thứ nguyên

cơ bản đã chọn.

+ Các thứ nguyên cơ bản tự nó tạo nên các biến không thứ nguyên.

Từ hai nguyên tắc trên ta xác định được các j như sau:

(2.11)

p = 1 là số mũ của đại lượng vật lý không cơ bản. Để tất cả n đại lượng biến đổi đều

có mặt trong phương trình (2.10) Nghĩa là:

(2.12)

Trong đó: xi + yi + zi + pi = 0

Tiến hành làm phép cân bằng thứ nguyên ta tìm được các đại lượng j để tìm các

chuỗi thí nghiệm nhằm giải quyết yêu cầu bài toán.

2.3.3 Phân tích thứ nguyên xác định các tham số chi phối để xây dựng phương trình

tổng quát xác định lưu lượng tràn

Luận án sử dụng phương pháp PI-BUCKINGHAM để thiết lập các phương trình tổng

quát thể hiện quan hệ giữa các tham số chi phối cơ bản với lưu lượng tràn qua mặt cắt

đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD). Đây chính là cơ sở cho việc thiết kế các chuỗi

thí nghiệm phục vụ cho phân tích kết quả, dẫn tới các công thức thực nghiệm về tính

lưu lượng tràn.

+ Xác định các tham số chi phối cơ bản

Hình 2.4: Các tham số chi phối và thông số cơ bản trong đánh giá sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

+ Các tham số môi trường

Chiều cao sóng tính toán: Hm0;

Chu kỳ sóng tính toán: Tm−1,0;

Độ dốc sóng tính toán: ;

Gia tốc trọng trường: g;

;

Góc sóng tới:

+ Các tham số đặc trưng hình học kết cấu công trình

- Độ cao lưu không: Rc;

- Độ ngập nước trong buồng: d;

- Độ sâu nước trước công trình: h;

- Tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt kết cấu TSD: ;

- Chiều cao kết cấu TSD: hw;

- Độ dốc mái chân kết cấu: m;

- Độ dốc bãi đê: i.

2.3.4 Thiết lập phương trình tổng quát về sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu

¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD)

Qua xác định những tham số chi phối cơ bản đến sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết

cấu ¼ trụ rỗng ở phần 2.3.3, chúng có thể viết dưới dạng quan hệ hàm số như sau:

(2.13)

Trong phương trình (2.13), có tham số có thể suy ra từ những tham số khác như

nên có thể bỏ . Với nghiên cứu trong phạm vị luận án này

một số tham số được cố định và không đưa đại lượng vào trong phương trình (2.13).

Các tham số cố định như hướng sóng tới (vì nghiên cứu trên mô hình máng sóng

hai chiều); Các thông số chiều cao kết cấu (hw), độ dốc mái chân kết cấu (m) và độ dốc

bãi đê (i) được cố định và không thay đổi trong quá trình thí nghiệm, thông số  đã là

tham số không thứ nguyên nên được xét như sau;

(2.14)

Ở đây có hai thứ nguyên cơ bản là [L] và [T] (r = 2) do vậy tổng số các đại lượng phi

thứ nguyên sẽ bằng = 7 – 2 = 5. Nghĩa là biểu thức có thể được viết dưới dạng:

(2.15)

Tiến hành cân bằng thứ nguyên ta sẽ tìm được các đại lượng . Chọn các thông số cơ

bản là và với các thứ nguyên cơ bản là [L] và [T] ta có:

(2.16)

Khi xét đến thứ nguyên của các đại lượng xuất xứ, ta được:

(2.17)

từ phương trình (2.17) ta có hệ các

Cân bằng thứ nguyên trong các biểu thức tính phương trình sau:

(2.18)

Thay các số mũ đã xác định vào các công thức ta rút ra được đại lượng phi thứ nguyên

như sau:

(2.19)

Sử dụng các phép biến đổi tương đương trong phương pháp PI-BUCKINGHAM, công

thức (2.15) được viết thành công thức (2.20) như sau:

(2.20)

Thay các công thức tính ở (2.19) vào công thức (2.20) và xét thêm tham số , ta được

công thức (2.21):

(2.21)

Như vậy hàm PI-BUCKINGHAM tổng quát xác định lưu lượng tràn trung bình qua mặt

cắt đê biển có kết cấu TSD có dạng:

(2.22)

Ta thấy lưu lượng tràn là hàm phụ thuộc và độ cao lưu không tương đối , độ ngập

tương đối , tỷ số và hệ số lỗ rỗng bề mặt . Trên cơ sở phương trình tổng quát

các điều kiện thí nghiệm được xây dựng theo các tham số phi thứ nguyên trong (2.22).

2.4 Cơ sở lựa chọn các tham số và kịch bản thí nghiệm

2.4.1 Lựa chọn loại mặt cắt nghiên cứu

Hiện nay, giải pháp xây thêm các tường đứng (có hoặc không mũi hắt sóng) trên đỉnh

khá phù hợp để khắc phục nhược điểm địa chất nền mềm yếu khi muốn nâng cao trình

đỉnh đê và việc xây dựng thêm tường đỉnh kết hợp với mái nghiêng hiện có để tạo nên

mặt cắt đê biển hỗn hợp. Đây là giải pháp được xây dựng phổ biến trên thế giới với sự

kết hợp và bổ trợ của mái nghiêng, tường đứng. Mái nghiêng là giải pháp ưu điểm trong

giảm sóng phản xạ, sóng leo nhưng lại có diện tích mặt cắt lớn, tải trọng bản thân cao.

Còn tường đứng ưu điểm mặt cắt nhỏ gọn, tải trọng thấp, giảm sóng tràn, nhưng nhược

điểm là tạo sóng phản xạ lớn. Nên sự kết hợp 2 giải pháp sẽ tạo ra mặt cắt mái nghiêng

hỗn hợp để ứng dụng khả thi trong xây dựng công trình đê biển. Theo thống kê năm

2019 – Viện Thủy công [48] (Bảng 2.2) hiện đang có hơn 30 km đê biển đang ứng dụng

giải pháp đê mái nghiêng hỗn hợp. Mặt cắt điển hình là mái nghiêng với các kết cấu

giảm sóng mái kết hợp tường mũi hắt Hình 1.24.

Bảng 2.2: Thống kê công trình đê mái nghiêng hỗn hợp ở ĐBSCL [48]

L Zđ Tỉnh Vị trí Cấp công trình Thời gian xây dựng (m) (m)

Xã Tân Điền- Gò Công Cấp II 1999-2017 4.2 5820

4.0

Tiền Giang

Bờ biển du lịch Tân Thành cấp III 2007 330

Bến Tre cấp III 2016 3.5 180 Cồn Ngoài- Bảo Thuận- Huyện Ba tri

3.5 Cấp III 2010-2016 2015 Khu vực bờ biển xã Hiệp Thạnh Trà Vinh 3.5 cấp III 2012-2017 3600 Khu vực Bờ biển xã Trường Long Hòa.

Sóc Trăng cấp III 2006 3.5 360 xã Vĩnh Hải, thị xã Vĩnh Châu của tỉnh Sóc Trăng

L Zđ Tỉnh Vị trí Cấp công trình Thời gian xây dựng (m) (m)

Huyện Cù Lao Dung cấp III 2006 3.5 1600

Cấp III 2002-2005 3.5 2630 Gành Hào đoạn G1, huyện Đông Hải, tỉnh Bạc Liêu Bạc Liêu

Cấp IV 2007-2010 2.86 639 Nhà Mát, thành phố Bạc Liêu, tỉnh Bạc Liêu

Cấp IV 2008-2011 3.20 1250 Rạch Bàu Nhỏ đến kênh Hai Thiện Cà Mau

Phía nam Hòn Đá Bạc Cấp IV 2006-2009 3.20 360

Thành phố Rạch Giá Cấp IV 2012 3.00 6238

Kiên Giang Cấp IV Thành phố Hà Tiên 2014 3.20 5250

Trên cơ sở thống kê mặt cắt đê biển hiện trạng ở trên, nghiên cứu sinh lựa chọn 2 mặt

cắt đê biển để so sánh với mặt cắt nghiên cứu đề xuất là mặt cắt mái nghiêng và mái

nghiêng có tường đỉnh, và cao trình đỉnh lựa chọn thí nghiệm là +3.5m cho tất cả các

mặt cắt kết cấu khác nhau. Tần suất điều kiện mực nước, sóng cực trị là 3,33% tương

ứng công trình cấp IV như các đê hiện trạng khu vực.

2.4.2 Lựa chọn độ sâu nước và độ dốc bãi thí nghiệm

Khu vực ven biển đồng bằng sông Cửu Long được nghiên cứu trong luận án có điều

kiện hải văn bởi hai vùng mang đặc trưng khác nhau là triều biển Đông và triều Biển

Tây.

Thủy triều vùng ven biển Đông có chế độ bán nhật triều không đều (hai lần lên, hai lần

xuống trong ngày), mực nước của hai đỉnh và hai chân triều không bằng nhau. Thủy

triều biển Đông có biên độ lớn, ở dọc bờ biển có biên độ từ 2,5 3,5m. Xu thế thủy

triều ven biển Đông là từ Vũng Tàu đến Gành Hào biên độ triều tăng lên nhưng thời

gian xuất hiện đỉnh triều chậm dần. Thủy triều biển Đông có chu kỳ triều ngày, chu kỳ

tháng, chu kỳ năm và chu kỳ nhiều năm. Mỗi tháng có 2 kỳ triều cường và 2 kỳ triều

kém. Triều cường mực nước đỉnh triều đạt cao nhất và chân thấp nhất xảy ra vào các

ngày không trăng và trăng tròn. Triều kém (đỉnh thấp chân cao) xảy ra vào các ngày

thượng huyền và hạ huyền (khoảng ngày 7 và 23 âm lịch).

Thủy triều ven biển Tây thuộc loại hỗn hợp thiên về nhật triều. Trong ngày có 2 đỉnh, 2

chân triều nhưng những dao động lớn hoàn toàn chiếm ưu thế và thiên về nhật triều. Có

nghĩa là 2 đỉnh chênh lệch nhau đáng kể nhưng 2 chân xấp xỉ nhau. Biên độ triều nhỏ

chỉ khoảng từ 0,7-1,0 m. Dạng triều này có thời gian duy trì mực nước thấp dài nên tạo

ra việc tiêu tháo nước thuận lợi. Trong tháng, mực nước cao nhất lên cao vào ngày sóc

vọng (15 âm lịch), xuống thấp vào những ngày thượng, hạ huyền biên độ khoảng 0,2 -

0,5 m. Mực nước thấp nhất không có chu kỳ rõ rệt vì dao động hai đường bao chân nhỏ.

Trên cơ sở điều kiện hải văn (sóng, mực nước ...) tại hai vị trí nghiên cứu đại diện đặc

trưng biển Đông và Tây ở đồng bằng sông Cửu Long và để tổng quát hóa được các đặc

trưng trong thí nghiệm mô hình vật lý, điều kiện mực nước thì việc xác định qua thông

số độ sâu nước (h), là một tham số quan trọng trong tính toán sóng tràn qua đê biển.

Theo thống kê về cấp công trình thiết kế đê biển khu vực nghiên cứu Bảng 2.1 ở trên,

cấp công trình từ cấp IV tới Cấp III qua đó xác định được tần suất thiết kế tương ứng

3.33% tới 2%. Trên cơ sở tần suất thiết kế dựa vào bảng giá trị mực nước ven bờ đoạn

từ Cần Giờ (Thành phố Hồ Chí Minh) tới Kiên Giang tại Phụ lục B TCVN 9901, tra cứu

dữ liệu mực nước nghiên cứu Bảng 2.3 sau.

Bảng 2.3: Tổng hợp độ sâu nước nghiên cứu

Mực nước Cao trình bãi Độ sâu nước Vùng STT Biển Min Max Min Max Min Max

Biển +0.7 +1.8 -0.5 -1.5 1.2 3.3 1 Tây

Biển +1.4 +2.6 0 -1.5 1.4 4.1 2 Đông

Với cao trình bãi khu vực từ 0 tới -1.5 từ bảng 2.2 thì độ sâu nước khu vực từ 1.2 tới

4.1m. Với độ sâu nước nêu trên để đảm bảo tổng quát được khu vực và khả thi đánh

sóng trong máng thí nghiệm thì độ sâu nước lớn cần hơn 15cm và tạo sóng nhỏ nhất

10cm (trong máng sóng), đồng thời các giá trị chẵn trong mô hình tránh sai số nên độ

sâu nước lựa chọn thí nghiệm các giá trị 1.5m; 2.0m; 3.0m 3.5m và 4m.

2.4.3 Lựa chọn thông số sóng thí nghiệm

Thông số chiều cao sóng khu vực ven biển Đồng bằng sông Cửu Long phục vụ nghiên

cứu trong luận án được tham khảo từ cơ sở dữ liệu sóng thiết kế trong phụ lục B - Tiêu

chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển (ban hành theo Quyết định số 1613/QĐ-BNN-KHCN

ngày 09/7/2012 của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn).

Cơ sở tra cứu dữ liệu nghiên cứu là các giá trị sóng ven bờ (phạm vi từ bờ tới cách bờ

50m); và theo tần xuất từ 3.33 tới 2%. Kết quả tham chiếu cho kết quả chiều cao sóng

khu vực từ Hs = 0.85m tới Hs = 1.5m.

Trên cơ sở chiều cao sóng lựa chọn tác giả đã vận dụng các công thức về quan hệ giữa

chiều cao sóng và chu kỳ qua đó lựa chọn chu kỳ sóng phù hợp nghiên cứu. Với từng

điều kiện sóng mùa và sóng bão tương ứng có 2 phương pháp xác định như sau:

(1) Quan hệ chiều cao sóng Hs và chu kỳ Tp theo gió mùa của Thiều Quang Tuần và

Đặng Thị Linh công bố năm 2015 [49]:

- Đối với gió mùa Đông Bắc:

- Đối với gió mùa Tây Nam:

Trong đó: Tp – là chu kỳ đỉnh phổ; Hs là chiều cao sóng có nghĩa

(2) Quan hệ chiều cao sóng Hs và chu kỳ Tp theo sóng bão:

SPM 1984:

Nguyễn Xuân Hùng 1999:

Trong đó: Tp – là chu kỳ đỉnh phổ; Hs là chiều cao sóng có nghĩa; g là gia tốc trọng

trường.

Bảng 2.4: Bảng xác định chu kỳ Tp

Điều kiện Phương pháp tính Chiều cao sóng Hs (m) 1 1.25 1.5

5.7 6.0 6.3 Gió Đông Bắc Thiều Quang Tuần (2015) Gió Tây Nam 6.0 6.3 6.6

Chu kỳ Tp (s) SPM (1984) 3.9 4.3 4.7

Gió bão 4.6 4.8 5.0 Nguyễn Xuân Hùng (1999)

Với mục tiêu tổng quát được tối đa các điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu, trên cơ

sở quan hệ chu kỳ Tp với chiều cao sóng Hs bảng 2.2 và năng lực tạo sóng phòng thí

nghiệm thì chu kỳ sóng được lựa chọn nghiên cứu 4.1s; 5.5s; và 6.6s theo giá trị nguyên

hình. Các giá trị chu kỳ đảm bảo nằm trong giới hạn quan hệ Hs ~Tp đồng thời khả thi

trong mô phòng máng sóng thí nghiệm.

2.5 Thiết kế mô hình và bố trí thí nghiệm

2.5.1 Thiết bị thí nghiệm và các tham số đo đạc

2.5.1.1 Máng thử nghiệm mô hình

Các phương án thí nghiệm được thực hiện trong máng sóng có chiều dài 37m, rộng 2m,

sâu 1.5m tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển. Máng

được chia thành 2 phần: phần bê tông là phần để máy tạo sóng có chiều dài 15m, thường

được sử dụng ở phần nước sâu nơi có độ sâu nước lớn; phần còn lại có chiều dài 22m

được làm bằng kính 8mm, thường được sử dụng để bố trí công trình để dễ quan sát các

hiện tượng tương tác giữa sóng và công công trình.

Máng sóng được cấp nước bởi hệ thống bơm có lưu lượng 400m3/h thông qua hệ thống

đường ống cấp D100. Mực nước trong máng được kiểm soát thiết bị đo mực nước và

thước gắn trên thành máng.

Hình 2.6: Máng thí nghiệm Hình 2.5: Máy tạo sóng

2.5.1.2 Máy tạo sóng

Máng sóng được miêu tả ở trên được trang bị một máy tạo sóng dạng chuyển động tịnh

tiến bằng pittong thuỷ lực được thiết kế bởi Viện thủy lực Flander của Phần Lan. Việc

điều khiển máy tạo sóng được thực hiện bằng phần mềm WLwave.exe và các tham số

được thiết lập trong phần mềm.

Hình 2.7: Phòng điều khiển Hình 2.8: Giao diện điều kiện đầu vào

cho máy tạo sóng

Máy tạo sóng có thể tạo ra sóng đều, sóng ngẫu nhiên theo một dạng phổ Jonswap,

Jonwap Par, Moskowitz, Moskowitz Par và Sin ở độ sâu nước tối đa trước máy tạo sóng

1.4m. Chiều cao sóng lớn nhất có thể tạo trong máng là Hmax = 0.4m và chu kỳ từ TP =

0.5s ÷5.0s.

2.5.1.3 Đầu đo sóng

Đo đạc các thông số về sóng, tác giả sử dụng 4 đầu đo sóng Golf 3B dài 1.2m bằng thép

không rỉ có độ chính xác ±1%, 4 đầu đo sóng được nối với máy tính bằng card thu thập

số liệu PCI 230 và thu thập số liệu bằng phần mềm Manual.exe trên máy tính.

Hình 2.9: Phần mềm thu thập và phân Hình 2.10: Giao diện phân tích số liệu

tích số liệu sóng

Hình 2.11: Kết quả đo đạc số liệu chiều cao sóng qua ba lần tạo sóng ngẫu nhiên

Khả năng sao chép sóng một cách chính xác trong một chuỗi thời gian rất quan trọng

cho nghiên cứu thí nghiệm. Để đảm bảo tính lặp lại của các sóng trong máng sóng, thực

hiện các kiểm tra trước khi lắp đặt mô hình vào thí nghiệm. Một đầu đo sóng được đặt

một điểm cố định trong máng để đo chiều cao sóng. Trong suốt quá trình chạy thử, các

đầu đo sóng được hiệu chuẩn thường xuyên để giảm thiểu sai số. Tiến hành 3 lần kiểm

tra giống nhau với sóng đều và sóng ngẫu nhiên. Đối với trường hợp sóng đều, chiều

cao trung bình được xác định Hi =0.11m và TP=1s; trong khi đó sóng ngẫu nhiên sử

dụng phổ Jonswap với γ = 3.3, HS=0.11m và Tp=1.2s. Kết quả thu được qua 3 lần kiểm

tra đối với sóng ngẫu nhiên như Hình 2.11, phổ sóng của 3 lần kiểm tra Hình 2.12.

Hình 2.13: Giá trị Hs với thời gian tạo sóng

Hình 2.12: Phổ sóng qua 3 lần kiềm tra khác nhau

Đối với sóng thường xuyên, phép đo Hi và Tp cho thấy sai số điển hình dưới 1.5% và

0.1% tương ứng. Đối với sóng không đều, sai số của các thông số từ ba lần kiểm tra lặp

lại giống hệt nhau ít hơn 1%. Các thông số được đưa vào phần mềm giống nhau và được

sao chép qua các phép thử là giống nhau. Sự sai khác giữa các lần kiểm tra có thể do

dao động của đầu đo sóng trên giá đo.

Bảng 2.5: Số liệu kiểm định đầu đo sóng 1

Để đảm bảo chiều cao sóng đo được không phụ thuộc vào chiều dài mẫu (có nghĩa là số

lượng con sóng do máy tạo sóng phát ra). Để kiểm tra tính nhất quán của máy tạo sóng,

bốn nhóm lần thử nghiệm được thực hiện với các Hm0 và Tp khác nhau. Mỗi nhóm có

ba bài kiểm tra có giá trị G và fp tương tự đầu vào đưa vào phần mềm, nhưng thời gian

chạy khác nhau, tức là 128s, 256s, 512s (máy tạo sóng chạy trên cơ sở 2n, trong đó n=1,

2, 3…,) để tạo hoàn chỉnh phổ sóng JONSWAP). Số lượng sóng tạo ra trong máng tăng

lên khi thời gian chạy tăng lên được quy định cho một lần kiểm tra cụ thể. Hình 2.13

hiển thị ảnh hưởng của thời gian chạy đối với Hs và Tp thay đổi 0.85s đến 1.4s. Sự thay

đổi của Hs đối với thời gian vận hành là khá nhỏ và có độ lệch trung bình nhỏ hơn 2,3%.

Tóm lại sóng tạo ra được hiệu chuẩn và duy trì mức độ lặp lại và tính nhất quán cao khi

hoạt động.

2.5.1.4 Hệ thống thu thập số liệu

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật PicoLog 1000 Series

PicoLog 1012 12 10 bits 1 MS/s; 1 kS/s; 1 MS/s; 100 kS/s

8000 mẫu 1 triệu mẫu Lưu trữ trên máy tính

số Thông kỹ thuật

Mô đem Đầu vào tương tự Độ phân giải Tỷ lệ lấy mẫu tối đa: PicoScope PicoLog PicoSDK (chế độ chặn) PicoSDK (phát trực tuyến) PicoScope (PicoSDK chế độ chặn) tỷ lệ lấy mẫu tối đa 100 kS/s: tỷ lệ lấy mẫu thấp: PicoLog (PicoSDK chế đô phát trực tuyến): Băng thông tương tự (–3 dB) Kiểu đầu vào Dải điện áp vào Bảo vệ quá áp Ghép nối đầu vào Trởi kháng đầu vào Điện áp cấp cho cảm biển

Phần mềm

Phụ kiện kèm theo

Giao diện với máy tính DC đến 70 kHz đơn cực 0 đến +2.5 V ±30 V nối đất DC 1 MΩ 2.5 V @ 10 mA, giới hạn dòng điện PicoLog, PicoScope and PicoSDK Cáp USB 2.0, hướng dẫn dử dụng nhanh USB 2.0 tốc độ cao

Bộ thu số liệu sử dụng trong thử nghiệm là bộ thu số liệu PicoLog 1000 Series và

PicoScope® 2000 Series, hãng Pico của Anh và kết nối với máy tính thu thập số liệu.

a. PicoLog 1000 Series b. PicoLog 1000 Series to PC

Hình 2.14: Thiết bị thu số liệu PicoLog 1000 Series.

2.5.2 Bố trí thí nghiệm

Phương pháp đo sóng phản xạ bằng ba đầu đo sóng (Mansard và Funke, 1980) [50] ước

lượng sóng tới và sóng phản xạ dựa trên kỹ thuật bình phương nhỏ nhất áp dụng để phải

đo ba sóng tại ba địa điểm khác nhau. Sóng phản xạ thông thường của sóng đều, đánh

giá bề mặt tự do:

(2.23)

Khi:

ai: là biên độ của sóng tới;

ar: là biên độ của sóng phản xạ;

k: là số con sóng=2/L;

𝜎: là tần số góc=2/T;

t: là thời gian;

: là góc pha giữa sóng tới và sóng phản xạ.

(2.24)

(2.25)

Khi

(2.26)

(2.27)

(2.28)

(2.29)

(2.30)

(2.31)

trong phương trình (2.31) có liên hệ với vị trí đo sóng (xn – x1) trong khoảng cách

giữa lần đo sóng thứ n và lần đo sóng thứ nhất; σn là đo pha sóng lần thứ n và sóng thứ

nhất; và An là biên độ sóng.

Sóng ngẫu nhiên:

(2.32) ; khi n=1,2, …; khi n=1,2, …;

Khi X12 là khoảng cách giữa đầu đo sóng số 1 và đầu đo sóng số 2, X13 là khoảng cách

giữa đầu đo sóng số 1 và đầu đo sóng số 3, L là bước sóng tương ứng với chu kì sóng

trong sóng điều hòa, Lp bước sóng tương ứng với chu kỳ đỉnh phổ của sóng ngẫu nhiên.

Hình 2.15: Bố trí đầu đo và hệ thống thu dữ liệu

Kết cấu rỗng thử nghiệm được đặt ở khoảng cách 31m so với máy tạo sóng. Sử dụng 4

đầu đo sóng (W0 – W3) kiểu điện trở, chúng được sử dụng để ghi lại chiều cao sóng ở

các vị trí khác nhau trong máng sóng. Đầu đo W1, W2, W3 dùng để tách sóng phản xạ

trước công trình đê chắn sóng bằng cách sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất

được phát triển bởi Mansard và Funke (1980) [50]. Khoảng cách giữa W1, W2 và W3

cho mỗi chu kỳ sóng được trình bày trọng Phụ lục 2. Đầu đo W3 được đặt ở phía trước

của đê chắn sóng với khoảng cách bằng một nửa chiều dài bước sóng lớn nhất (0.5*L0)

được tạo ra trong dải sóng. Các phương án thí nghiệm được tiến hành bởi sóng không

đều khoảng 800 con sóng, tần số lấy mẫu 20Hz. Số liệu sóng được thu thập theo thời

gian thực và lưu trong máy tính thành các chuỗi số liệu chiều cao theo thời gian của từng

đầu đo sóng. Dựa trên cở sở các file đó, phần mềm xử lý số liệu sẽ tính toán các yếu tố

cần thiết như chiều cao sóng có nghĩa, chiều cao sóng trung bình, chiều cao sóng cực

đại, tương ứng với các chu kỳ.

Hình 2.16: Kiểm tra cao độ cốt nền, bãi bằng máy toàn đạc

Đo lưu lượng tràn, bố trí máng thu nước tràn được thiết kế thu toàn bộ nước tràn qua

đỉnh công trình và đổ vào một thùng chứa nước. Tuy nhiên, nước chỉ được thu sau khi

sóng đã ổn định và đến hết thời gian thử nghiệm. Lưu lượng tràn trung bình được xác

định qua tổng lượng nước tràn qua công trình và thời gian lấy mẫu.

Hình 2.17: Tạo nền công trình Hình 2.18: Lắp đặt cấu kiện TSD

Hình 2.19: Kiểm tra thang đo mực nước Hình 2.20: Kiểm tra kết quả đo và phân tích sóng trên máy tính

Hình 2.21: Lắp đặt kiểm tra thiết bị đo lưu lượng tràn

Để phục vụ cho việc phân tích đánh giá tương tác sóng với kết cấu, 3 máy quay có độ

phân giải cao đặt tại 3 vị trí cố định, một máy đặt ở bên trên phía trước công trình, 2

máy đặt vuông góc với tường kính tại vị trí trước công trình và kết cấu để ghi lại toàn

bộ quá trình sóng tương tác với kết cấu. Bên cạnh đó, mái trước và bãi được sơn màu

phân biệt khu vực tác động sóng. Một số hình ảnh thể hiện quá trình thí nghiệm được

thể hiện từ Hình 2.16 đến Hình 2.22.

Hình 2.22: NCS trao đổi với thầy hướng dẫn và thầy ngành công trình biển

2.6 Các phương án thí nghiệm

Các phương án thí nghiệm được thiết lập dựa trên mục tiêu nghiên cứu của luận án để

đánh giá được các ảnh hưởng của các trường hợp thông số sóng và mực nước cùng với

lỗ rỗng bề mặt () tới sóng tràn qua kết cấu ¼ trụ rỗng (TSD).

- Với các mặt cắt được lựa chọn thí nghiệm so sánh đánh giá như sau:

+ Với mặt cắt mái nghiêng (Hình 2.23a): lựa chọn 9 phương án thí nghiệm với các thông

số Hs = 10; 12.5; 15 (cm); với chu kỳ T=1.3; 1.7; 2.1 (s); độ sâu nước h=30; 35; 40 (cm)

trong máng thí nghiệm.

+ Với mặt cắt mái nghiêng có tường đỉnh (Hình 2.23b): lựa chọn 10 phương án thí

nghiệm với các thông số Hs = 10; 12.5; 15 (cm); với chu kỳ T=1.3; 1.7; 2.1 (s); độ sâu

nước h=30; 35; 40 (cm) trong máng thí nghiệm.

+ Với mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) (Hình 2.23c): lựa chon 60 phương

án cho 3 độ rỗng khác nhau =10, 15, 20 (%) với các thông số Hs = 10, 12.5, 15 (cm);

với chu kỳ T=1.3; 1.7; 2.1 (s), độ sâu mực nước h=15, 20, 25, 30 (cm) trong máng thí

nghiệm. Trong đó, kết cấu TSD có hình dạng ¼ đường tròn và đục lỗ bề mặt hay còn

gọi là độ rỗng và kí hiệu là   được xác định bằng tổng diện tích lỗ rỗng bề mặt trên

diện tích mặt cong của kết cấu TSD.

Bảng 2.7: Tổ hợp các phương án thí nghiệm

Thông số sóng

Độ cao lưu không Rc (cm)

Mặt cắt thí nghiệm

10 cắt mái

Mặt nghiêng

Hm0 (cm) 12.5 x x x

15 x

Tp (s) 1.7 x x x

2.1 x

1.3 x x x

10 x x x

15 x x

20 x x

25 x x x

x

cắt mái có

Mặt nghiêng tường đỉnh 1m

Mặt cắt có kết cấu TSD, hệ số rỗng bề mặt =10%; =15%, =20%

x x x x x x x

x x x x x x x x

x

x x x x x x x

x x x x x x x x x

x x x x x x x x x x

x x x x

x x x x x x x x x x

x x x x x x

Thông số sóng

Độ cao lưu không Rc (cm)

Mặt cắt thí nghiệm

10 Hm0 (cm) 12.5 x x

15 x x x x x x

Tp (s) 1.7 x x x x

2.1 x x x x

1.3 10 x x

15 x x

20 x x

25 x x

Hình 2.23: Sơ họa 3 mặt cắt thí nghiệm

Hình 2.24: Cắt ngang và chính diện mặt tiếp sóng có lỗ rỗng kết cấu ¼ trụ rỗng (TSD)

Bảng 2.8: Tổng hợp thông số kết cấu ¼ trụ rỗng và mặt cắt trong mô hình thí nghiệm

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Chiều cao kết cấu cm 25.5 1 hw

Bề rộng đáy kết cấu cm 25.0 2 Bw

Tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt % 10; 15; 20 3 

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

4 Chiều cao mặt cắt cm 40.0

5 Độ dốc mái m 3

6 Chiều cao tường W cm 10.0

7 Độ dốc bãi i % 0.4

2.7 Kết luận chương 2

Cơ sở khoa học về tham số chi phối sóng tràn trong nghiên cứu sóng tràn qua đê biển là

tương đối rõ với 2 nhóm chính là hình thái kết cấu đê và điều kiện biên tác động. Về

mặt điều kiện biên tác động là yếu tố tự nhiên nên giải pháp giảm tác động với công

trình đê biển là khó giải quyết (nếu không có công trình giảm sóng xa bờ). Mặt khác,

yếu tố hình thái kết cấu đê làm ảnh hưởng tới tương tác sóng với công trình và gây tràn

là yếu tố cần nghiên cứu và xây dựng tối ưu nhằm giảm thiểu sóng tràn qua đê biển. Với

mục tiêu nghiên cứu, tác giả đã tìm hiểu sâu về các cơ sở nghiên cứu và phương pháp

nghiên cứu phổ biển hiện nay đó là thí nghiệm mô hình vật lý. Cơ sở khoa học về phương

pháp thí nghiệm mô hình vật lý cho đê biển có kết cấu rỗng tại đỉnh thông qua các yếu

tố sau:

- Các tham số thứ nguyên ảnh hưởng tới sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ

rỗng trên đỉnh (TSD) (2.22) được xác định tương đồng với kết cấu công trình tường biển

hỗn hợp như độ cao lưu không tương đối , độ ngập tương đối , độ dốc sóng tương

đối . Ngoài ra với đặc điểm kết cấu TSD có tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt hệ số  là tham

số quan trọng để đánh giá giữa kết cấu TSD và tường biển hỗn hợp. Các tham số thứ

nguyên được xác định là cơ sở phân tích và xây dựng công thức thực nghiệm tính toán

lưu lượng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu TSD.

- Cơ sở lựa chọn điều kiện biên thí nghiệm phù hợp và bao quát hết cận trên và dưới của

khu vực nghiên cứu về độ lớn sóng, chu kỳ sóng, mực nước cao và các cao trình đỉnh,

bãi hiện trạng vùng nghiên cứu.

Với các phương pháp tính sóng tràn qua đê biển hiện trạng được chia làm 2 hình dạng

mặt cắt điển hình đó là tường biển và đê biển mái nghiêng. Kết quả phân tích thứ nguyên

bước đầu cho thấy sự tương đồng trong tham số chi phối sóng tràn của mặt cắt nghiên

cứu với mặt cắt tường biển. Đặc tính trên cũng phần nào tương đồng về mặt hình thái

và cơ chế làm việc giữa 2 mặt cắt. Đối với 2 mặt cắt đều có kết cấu bê tông khối lớn về

chiều cao, bề rộng và là kết cấu tương tác trực tiếp với sóng tác động, không giống như

với kết cấu tường đỉnh đê (chiều cao thấp) và chỉ tương tác với sóng leo không chịu tác

động trực tiếp sóng đến.

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG ĐÊ BIỂN CÓ KẾT CẤU ¼ TRỤ RỖNG TRÊN ĐỈNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU ĐẾN SÓNG TRÀN BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ MÁNG SÓNG

3.1 Cơ sở đề xuất mặt cắt đê biển có kết cấu rỗng trên đỉnh

3.1.1 Đánh giá sóng tràn qua các mặt cắt thí nghiệm

Từ các hình ảnh thí nghiệm Hình 3.1 đến Hình 3.5, có thể nhận thấy với từng hình dạng

kết cấu khác nhau khi sóng tác động tới công trình sẽ có đặc trưng tương tác riêng biệt,

đặc trưng với đê mặt cắt mái nghiêng là khi sóng tác động gây ra quá trình sóng leo trên

mái và tràn qua công trình. Khi đó mái nghiêng tạo đà sóng leo dễ dàng khi sinh ra dòng

chảy tràn với chiều cao lớn (Hình 3.1) và là nguyên nhân lưu lượng tràn qua mặt cắt

thiên lớn so với mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng (Hình 3.3, Hình 3.4, Hình 3.5 ). Với

mặt cắt mái nghiêng có tường đỉnh sau khi sóng leo trên mái nghiêng đã bị cản lại bởi

tường đỉnh. Sóng tới tương tác với tường tạo thành sóng đứng cao (Hình 3.2), lưu lượng

tràn qua đó được giảm đáng kể. Tuy nhiên, sóng đứng lớn tạo ra sóng phản xạ trước

tường gây bất lợi cho kết cấu mái nghiêng và tường đỉnh.

Hình 3.1: Sóng tràn qua mặt cắt mái nghiêng

Quá trình sóng tương tác với mặt cắt kết cấu ¼ trụ rỗng có xu thế tràn tương tự với mái

nghiêng, sóng leo qua mặt cong và tràn qua đỉnh công trình. Dưới tác dụng bởi lỗ rỗng

bề mặt, lưu lượng được hấp thụ thông qua buồng tiêu sóng ¼ trụ rỗng nên chiều cao

chảy tràn và lưu lượng tràn qua công trình đã được giảm đáng kể. Hình 3.6 thể hiện kết

quả tỷ số tràn tương đối qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng nằm dưới đường lý luận tính

toán sóng tràn qua mặt cắt mái nghiêng.

Hình 3.2: Sóng tràn qua mặt cắt mái nghiêng có tường đỉnh

Hình 3.3: Sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng  = 10%

Hình 3.4: Sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng  = 15%

Hình 3.5: Sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng  = 20%

Để có cơ sở đánh giá độ tin cậy thí nghiệm và so sánh lưu lượng tràn qua mặt cắt có kết

cấu ¼ trụ rỗng với từng mặt cắt mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh. Tác giả đã

kết hợp kết quả đo tràn và công thức tính toán lưu lượng tràn đặc trưng của hai dạng mặt

cắt mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh.

Với đê mái nghiêng độ dốc 1:2 đến 1: 4, lưu lượng tràn trung bình là [9]:

(3.1)

trong đó, Hm0 chiều cao sóng mô men không, Rc độ cao lưu không trên mực nước, f hệ

số chiết giảm sóng tràn do độ nhám mái,  hệ số chiết giảm do hướng sóng tới.

Với đê mái nghiêng có tường đỉnh, lưu lượng tràn trung bình là [10]:

Với (3.2)

hệ số chiết giảm sóng tràn của tường đỉnh, hwall chiều cao tường đỉnh.

trong đó, *

Kết quả tính toán thí nghiệm lưu lượng tràn qua mặt cắt mái nghiêng và mái nghiêng có

tường đỉnh đều phù hợp với đường lý luận, điều này thể hiện độ tin cậy trong quá trình

thiết lập và đo đạc thí nghiệm.

Hình 3.6: Lưu lượng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng với đê mái nghiêng

Hình 3.7: Lưu lượng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng với đê mái nghiêng có tường đỉnh

So sánh với cùng điều kiện biên tác dụng thì lưu lượng tràn trung bình qua mặt cắt mái

nghiêng là lớn nhất (Hình 3.8). Mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng với lỗ rỗng bề mặt

=20% cho giá trị xấp xỉ với mái nghiêng tường đỉnh. Trong cùng một loại mặt cắt có

kết cấu ¼ trụ rỗng, khi hệ số lỗ rỗng bề mặt tăng lên thì hiệu quả giảm tràn tăng theo.

Hiệu quả giảm sóng tràn qua kết cấu ¼ trụ rỗng có thể xem là một ưu điểm nổi bật của

kết cấu khi được so sánh trong cùng điều kiện với mặt cắt mái nghiêng và mái nghiêng

tường đỉnh.

Bảng 3.1: Kết quả lưu lượng tràn qua các mặt cắt đê biển với cùng tham số sóng

Lưu lượng tràn trung bình qua các mặt cắt q (l/s/m)

Kịch bản

Mái nghiêng 0.022

Mái nghiêng +tường đỉnh 0.005

TSD =10% 0.016

TSD =15% 0.013

TSD =20% 0.007

Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.2m

0.039

0.124

0.104

0.086 Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc =0.2m 0.286

0.779

0.146

0.289

0.264

0.229 Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.2m

0.032

0.046

0.026

0.041 Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.15m 0.133

0.175

0.161

0.164

0.122 Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc=0.15m 0.670

0.498

0.650

0.612

0.527

0.193

0.119

0.121

0.097

0.681

0.576

0.463

0.348 Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.15m 1.564 Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.1m 0.631 Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc =0.1m 1.918

4.309

1.368

1.222

1.113

0.986 Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.1m

Hình 3.8: Sóng tràn qua các mặt cắt với cùng điều kiện biên thí nghiệm (Hm0,Tp, Rc)

Qua kết quả đánh giá sóng tràn qua ba mặt cắt có thể nhận thấy khả năng giảm sóng tràn

kết cấu ¼ trụ rỗng như các kết cấu tường đỉnh – là kết cấu dạng đứng. Tuy nhiên, điều

kiện làm việc tường đỉnh là tương tác sóng leo, trong khi đó kết cấu ¼ trụ rỗng tương

tác trực tiếp với sóng như mái nghiêng. Xét về điều kiện làm việc và hình dạng kết cấu,

tác giả nhận thấy mặt cắt tường biển có khối gia cố phía trước (gọi là tường biển hỗn

hợp) tương đồng với mặt cắt kết cấu ¼ trụ rỗng. Chính vì vậy, cần có sự đánh giá về

phương pháp tính toán sóng tràn qua mặt cắt tường biển hỗn hợp cho mặt cắt có kết cấu

¼ trụ rỗng (TSD).

3.1.2 Đánh giá sóng phản xạ qua các mặt cắt thí nghiệm

Trên số liệu đo đạc từ bộ 3 đầu đo sóng bố trí ở trên, bằng công cụ phân tích sóng phản

xạ WS Reflection analysis của phần mềm Mike đã phân tích hệ số sóng phản xạ kr cho

các kịch bản thí nghiệm được trình bày trong 2.5.2. Hệ số phản xạ đối với đê biển mái

nghiêng là kr = 0.37 ÷ 0.66, đê mái nghiêng kết hợp tường đỉnh là kr= 0.52 ÷ 0.71, đê

biển có kết cấu ¼ trụ rỗng tại đỉnh là kr= 0.37 ÷ 0.6. Qua đây cho thấy mặt cắt đê biển

có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh với khả năng giảm sóng phản xạ tương đương đê mái

nghiêng và tốt hơn đê mái nghiêng kết hợp tường đỉnh.

Bảng 3.2: Kết quả phân tích phản xạ qua các mặt cắt đê biển với cùng tham số sóng

Hệ số sóng phản xạ (kr)

Kịch bản

Mái nghiêng TSD =10% TSD =15% TSD =20%

Mái nghiêng +tường đỉnh 0.52 0.66 0.69 0.58 0.70 0.71 0.64 0.69 0.71 0.60 0.62 0.61 0.56 0.62 0.61 0.52 0.60 0.61 0.55 0.60 0.58 0.48 0.56 0.56 0.41 0.56 0.56 0.51 0.59 0.56 0.45 0.54 0.55 0.37 0.54 0.55 0.37 0.51 0.58 0.66 0.49 0.58 0.37 0.47 0.52 Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.2m Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc =0.2m Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.2m Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.15m Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc=0.15m Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.15m Hm0 =0.10m; Tp=1.3s; Rc =0.1m Hm0 =0.125m; Tp=1.7s; Rc =0.1m Hm0 =0.15m; Tp=2.1s; Rc =0.1m

Đối với cùng kết cấu ¼ trụ rỗng thì xu thế khi hệ số lỗ rỗng bề mặt (lỗ rỗng) tăng lên

khi hệ số phản xạ kr giảm. Như vậy, vai trò của lỗ rỗng bề mặt đối với khả năng giảm

sóng tràn là tương đối tường minh. Điều này còn được xem xét qua sự biến đối của hệ

số phản xạ so với độ cao lưu không tương đối Rc/Hm0, Bảng 3 và Hình 6 cho thấy hệ

số phản xạ biến đổi rất ít khi Rc/Hm0 biến đổi.

Hình 3.9: Tương quan giữa hệ số phản xạ kr và độ cao lưu không tương đối Rc/Hm0

Từ kết quả đánh giá tương tác sóng tràn, sóng phản xạ của mặt cắt nghiên cứu đề xuất

ở trên đã tạo cơ sở khoa học tin cậy về đề xuất mặt cắt đê biển ¼ trụ rỗng trên đỉnh và

phù hợp với các lập luận đặt vấn đề nghiên cứu đầu luận án. Các hạn chế về sóng phản

xạ, sóng tràn qua đỉnh từ các giải pháp hiện trạng đã phần nào được giải quyết từ mặt

cắt đề xuất nghiên cứu.

3.2 Đánh giá xu thế sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) so với phương pháp tính toán sóng tràn qua mặt cắt tường biển hỗn hợp

Công thức tính toán sóng tràn qua tường biển hỗn hợp khi sóng vỡ (Van der Meer, JW, Bruce T, 2014) [14] được nhắc lại như sau:

1.35 với Rc/Hm0 (3.3)

với Rc/Hm0 < 1.35 (3.4)

Trong đó q là lưu lượng sóng tràn trung bình. Hm0 là chiều cao sóng mô men không,

d là độ ngập nước thềm, h là độ sâu nước chân công trình, Rc là độ cao lưu không trên

mực nước tính toán, là độ dốc sóng.

Hình 3.10: Sơ đồ mặt cắt tường biển hỗn hợp

Lưu ý Van der Meer, JW, Bruce T. (2014) [14] không kể đến ảnh hưởng lỗ rỗng bề mặt

cong và buồng của kết cấu ¼ trụ rỗng. Đây là yếu tố quan tâm khi xây dựng phương

pháp tính toán cho mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng. Về sơ đồ đánh giá sóng tràn qua tường

biển hỗn hợp với kết cấu ¼ trụ rỗng là tương tự khi bỏ qua mặt cong có lỗ rỗng phía tiếp

sóng, để thống nhất các tham số hình học đê và kết cấu ¼ trụ rỗng sẽ được quy định như

ở Hình 3.10.

Hình 3.11 cho kết quả so sánh số liệu thí nghiệm với với phương pháp tính như tường

biển hỗn hợp trong trường hợp Rc/Hm0 < 1.35 cho kết quả phù hợp hơn Rc/Hm0 ≥ 1.35,

như vậy có thể sử dụng đường cong sóng tràn trung bình của tường biển hỗn hợp khi

Rc/Hm0 < 1.35 làm chuẩn mực để xây dựng phương pháp tính sóng tràn qua mặt cắt đê

có kết cấu ¼ trụ rỗng. Lưu ý trong tính toán này không xét tới sự ảnh hưởng của các hệ

số rỗng bề mặt khác nhau và trường hợp độ ngập buồng d=0.

Hình 3.11: Sóng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng theo tường biển hỗn hợp

Kết quả so sánh cho thấy nhiều điểm thí nghiệm có xu hướng lớn hơn phương pháp tính

tường biển hỗn hợp vì so với tường đứng thì mặt cong tiếp sóng của ¼ trụ rỗng sẽ tạo

đà sóng leo và tràn nhiều hơn trong một số trường hợp. Tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt tiếp sóng

khác nhau sẽ có xu thế tràn khác nhau vì vậy cần phải xét tới ảnh hưởng cấu tạo của mặt

cong có lỗ rỗng bề mặt trong tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng.

3.3 Đánh giá ảnh hưởng của các tham số chi phối

Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm tham số sóng và lưu lượng tràn

Phương án TT  thí nghiệm

1 TRH100T41D20E10 0.10 2.219 0.175 6.475 0.0002

2 TRH100T54D20E10 0.10 2.095 0.175 8.588 0.0003

Phương án TT  thí nghiệm

3 TRH100T41D25E10 0.10 0.340 5.957 0.0005 1.617

4 TRH100T54D25E10 0.10 0.340 7.743 0.0002 1.583

5 TRH100T41D30E10 0.10 0.450 4.572 0.0015 1.137

6 TRH100T54D30E10 0.10 0.450 6.935 0.0010 1.122

7 TRH125T54D15E10 0.10 0.000 9.541 0.0001 2.043

8 TRH125T66D15E10 0.10 0.000 10.976 0.0001 2.137

9 TRH125T54D20E10 0.10 0.175 9.147 0.0009 1.645

10 TRH125T66D20E10 0.10 0.175 10.218 0.0014 1.754

11 TRH125T54D25E10 0.10 0.340 7.981 0.0012 1.240

12 TRH125T66D25E10 0.10 0.340 10.069 0.0017 1.200

13 TRH125T54D30E10 0.10 0.450 7.228 0.0041 0.792

14 TRH125T66D30E10 0.10 0.450 9.321 0.0047 0.866

15 TRH150T54D20E10 0.10 0.175 8.553 0.0011 1.538

16 TRH150T66D20E10 0.10 0.175 9.979 0.0019 1.515

17 TRH150T54D25E10 0.10 0.340 7.844 0.0031 1.049

18 TRH150T66D25E10 0.10 0.340 9.514 0.0041 1.099

19 TRH150T54D30E10 0.10 0.450 7.276 0.0067 0.697

20 TRH150T66D30E10 0.10 0.450 9.146 0.0077 0.733

21 TRH100T41D20E15 0.15 0.175 6.719 0.0001 2.158

22 TRH100T54D20E15 0.15 0.175 8.808 0.0002 2.126

23 TRH100T41D25E15 0.15 0.340 6.013 0.0003 1.608

24 TRH100T54D25E15 0.15 0.340 8.585 0.0003 1.618

25 TRH100T41D30E15 0.15 0.450 5.617 0.0014 1.095

26 TRH100T54D30E15 0.15 0.450 7.786 0.0011 1.059

27 TRH125T54D15E15 0.15 0.000 9.608 0.0001 2.569

28 TRH125T66D15E15 0.15 0.000 11.332 0.0001 2.152

29 TRH125T54D20E15 0.15 0.175 8.802 0.0008 1.690

30 TRH125T66D20E15 0.15 0.175 10.263 0.0012 1.574

31 TRH125T54D25E15 0.15 0.340 8.303 0.0012 1.187

Phương án TT  thí nghiệm

32 TRH125T66D25E15 0.15 0.340 9.481 0.0021 1.253

33 TRH125T54D30E15 0.15 0.450 7.772 0.0037 0.849

34 TRH125T66D30E15 0.15 0.450 9.568 0.0044 0.852

35 TRH150T54D20E15 0.15 0.175 8.854 0.0012 1.611

36 TRH150T66D20E15 0.15 0.175 10.174 0.0017 1.483

37 TRH150T54D25E15 0.15 0.340 8.510 0.0029 1.086

38 TRH150T66D25E15 0.15 0.340 9.179 0.0039 1.096

39 TRH150T54D30E15 0.15 0.450 7.841 0.0057 0.746

40 TRH150T66D30E15 0.15 0.450 9.150 0.0068 0.716

41 TRH100T41D20E20 0.20 0.175 6.972 0.0001 2.180

42 TRH100T54D20E20 0.20 0.175 8.660 0.0002 2.053

43 TRH100T41D25E20 0.20 0.340 6.144 0.0005 1.625

44 TRH100T54D25E20 0.20 0.340 7.994 0.0002 1.551

45 TRH100T41D30E20 0.20 0.450 5.615 0.0011 1.063

46 TRH100T54D30E20 0.20 0.450 7.672 0.0008 1.025

47 TRH125T54D15E20 0.20 0.000 9.406 0.0001 2.488

48 TRH125T66D15E20 0.20 0.000 11.247 0.0001 2.381

49 TRH125T54D20E20 0.20 0.175 8.866 0.0007 1.673

50 TRH125T66D20E20 0.20 0.175 10.289 0.0010 1.587

51 TRH125T54D25E20 0.20 0.340 8.396 0.0009 1.243

52 TRH125T66D25E20 0.20 0.340 9.774 0.0019 1.315

53 TRH125T54D30E20 0.20 0.450 7.720 0.0026 0.822

54 TRH125T66D30E20 0.20 0.450 9.195 0.0033 0.885

55 TRH150T54D20E20 0.20 0.175 8.805 0.0009 1.594

56 TRH150T66D20E20 0.20 0.175 10.191 0.0016 1.537

57 TRH150T54D25E20 0.20 0.340 7.994 0.0021 1.000

58 TRH150T66D25E20 0.20 0.340 9.571 0.0034 1.105

59 TRH150T54D30E20 0.20 0.450 7.680 0.0051 0.712

60 TRH150T66D30E20 0.20 0.450 8.771 0.0062 0.728

3.3.1 Tương quan độ cao lưu không và lưu lượng tràn

Độ cao lưu không được thí nghiệm thay đổi lần lượt từ Rc = 0.1m; 0.15m; 0.2m; 0.25m,

tương ứng với các trường hợp mô phỏng như chiều cao sóng và hệ số lỗ rỗng khác nhau,

kết quả được thể hiện tại Hình 3.12.

Hình 3.12: Tương quan độ cao lưu không tương đối Rc/Hmo đến lưu lượng tràn

Mối liên hệ giữa độ cao lưu không tương đối và lưu lượng tràn qua mặt cắt đê có kết

cấu ¼ trụ rỗng được thể hiện như sau:

- Với cùng chiều cao sóng thì độ cao lưu không càng nhỏ lưu lượng tràn càng lớn.

- Với cùng độ cao lưu không, sóng có chiều cao càng lớn thì lưu lượng tràn càng tăng

và xu thế biến đổi càng nhanh khi giá trị Rc/Hm0 ≤ 1 thể hiện độ dốc biểu đồ lớn.

Điều đó cho thấy độ cao lưu không là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng

đến lưu lượng tràn.

3.3.2 Tương quan độ sâu nước, độ dốc sóng và lưu lượng tràn

Đặc điểm kết cấu ¼ trụ rỗng (TSD) là mặt tiếp sóng dạng cong nên khi mực nước thay

đổi thì bề rộng buồng biến đổi, mực nước càng lớn bề rộng buồng càng thu hẹp do đó

khả năng hấp thụ sóng cũng giảm tương ứng.

Sự thay đổi mực nước tương đồng với độ cao lưu không, lưu lượng tràn tăng nhanh khi

mực nước tăng cao (Hình 3.13). Tuy nhiên, biểu đồ tương quan độ sâu nước do chưa xét

tới yếu tố sóng tác động nên với cùng độ sâu nước và hệ số lỗ rỗng bề mặt đã xuất hiện

nhiều hơn một giá trị lưu lượng tràn, nên để làm rõ xu thế biến đổi cần xét thêm tham

số độ dốc sóng Hm0/h.

Hình 3.13: Tương quan độ sâu nước tương đối d/h đến lưu lượng tràn

Đánh giá tổng thể về tham số sóng (chiều cao sóng, chu kỳ sóng) và độ sâu nước, độ

dốc sóng tương đối là tham số đánh giá tương tác sóng với kết cấu ¼ trụ rỗng. Sự khác

biệt của độ dốc sóng khác nhau thì lưu lượng tràn đơn vị qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ

rỗng khác nhau. Qua biểu đồ Hình 3.14 lưu lượng tràn tăng khi độ dóc sóng (Hm0/h)

tăng với cùng một tỷ số độ sâu nước d/h cho cả trường hợp kết cấu ¼ trụ rỗng ngập nước

d/h>0 và không ngập nước d/h=0. Biểu đồ tương quan độ dốc sóng đến lưu lượng tràn

thể hiện với độ sâu nước tăng thì độ dốc sóng giảm, xu thế này rất phù hợp với quá trình

sóng nước nông (sóng trước chân công trình), độ sâu nước giảm sóng sẽ chịu ảnh hưởng

độ nhám bãi và vận tốc chân sóng sẽ giảm so với đỉnh sóng dẫn tới độ dốc sóng tăng và

gây ra hiện tượng sóng vỡ. Có thể thấy các hiện tượng vật lý tự nhiên đã được mô phỏng

phù hợp trong máng sóng thí nghiệm, kết quả thí nghiệm quá trình tràn qua mặt cắt thí

nghiệm qua đó tăng độ tin cậy.

Hình 3.14: Tương quan độ dốc sóng Hm0/h đến lưu lượng tràn

3.3.3 Tương quan hệ số rỗng bề mặt và lưu lượng tràn

Từ các biểu đồ quan hệ (Hình 3.12 tới Hình 3.14 ) ta có thể nhận thấy độ rỗng bề mặt

tăng thì lưu lượng tràn giảm và khả năng giảm sóng tràn với tỷ lệ lỗ =20% là tối ưu

trong các tỷ lệ lỗ rỗng đã thí nghiệm, như vậy quan hệ giữa hệ số lỗ rỗng bề mặt và lưu

lượng tràn là hàm nghịch biến. Ứng với trường hợp mặt cong kết cấu ¼ trụ rỗng không

đục lỗ ( = 0) sẽ có giá trị sóng tràn lớn nhất, còn với trường hợp đục lỗ mặt cong hoàn

toàn 100% ( = 1) thì kết cấu lúc này sẽ là tường thẳng đứng và được sử dụng phương

pháp tính toán tường biển hỗn hợp để tính toán. Với giới hạn các thí nghiệm đã thực

hiện, hai giới hạn trên chưa thể tổng quát hóa một cách chính xác, do không thí nghiệm

với 2 trượng hợp  = 0 và  = 1. Chính vì vậy, khi xét tới tham số tỷ lệ lỗ rỗng của luận

án, lựa chọn chỉ số (1-) để đánh giá tương quan nghịch biến giữa tỷ lệ lỗ rỗng bề mặt

( = 10 %÷20%) với kết cấu ¼ trụ rỗng và lưu lượng tràn.

3.4 Xây dựng công thức thực nghiệm

Dựa trên phân tích về các thông số ảnh hưởng nhiều nhất đến lưu lượng tràn là nền tảng

cho việc xây dựng công thức thực nghiệm. Công thức thực nghiệm được xây dựng trên

cơ sở phân tích là hàm phụ thuộc các thứ nguyên đã phân tích ở trên và hàm tổng quát

xác định lưu lượng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) tại

chương 2.

(3.5)

Trên cơ sở phân tích kết quả thí nghiệm qua các mặt cắt thí nghiệm thể hiện tại mục 3.1,

sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) cho thấy xu thế tương đồng

với mặt cắt tường biển hỗn hợp. Đồng thời qua phân tích thứ nguyên hàm tổng quát

(3.5), thấy rằng các thứ nguyên tương tự với công thức xác định sóng tràn qua mặt cắt

tường biển hỗn hợp. Dựa trên số liệu phân tích ở trên thì hàm tổng quát được phân tích

hồi quy, xây dựng công thức thực nghiệm xác định lưu lượng tràn trung bình qua mặt

cắt đê có kết cấu TSD như sau:

(3.6)

Trong đó: a, b, là các hệ số kinh nghiệm xác định theo phương pháp hồi quy với các số

liệu thí nghiệm. Hệ số mũ được xác định theo công thức tổng quát sóng tràn qua tường

biển hỗn hợp. Kết quả phân tích hồi quy với nhiều biến sử dụng matlab (phụ lục 1) cho

60 điểm số liệu thí nghiệm của mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng. Kết quả xác định

các hệ số thực nghiệm đường trung bình a=0.0138, b = -1.814, phương trình (3.6) có thể

được viết lại như sau:

(3.7)

Hình 3.15: Kết quả hồi quy trong matlab

Hình 3.16: Biểu đồ số dư đường hồi quy trong matlab

Độ tin cậy của phương trình (3.7) được cho bởi σ (0.0138) = 0.0025 và σ(1.814) = 0.171.

Đối với phương pháp thiết kế hoặc đánh giá, cần thiết phải tăng giá trị lưu lượng trung

bình lên một khoảng bằng độ lệch chuẩn. Do vậy, phương trình (3.7) có thể được áp

dụng trong thiết kế và đánh giá độ an toàn với tính hiệu quả và độ phân tán liên quan

đến việc dự đoán này để được đánh giá theo Hình 3.17.

(3.8)

Hình 3.17: Đường hồi quy hàm số thực nghiệm xác định lưu lượng tràn trung bình qua mặt cắt để biển có kết cấu ¼ trụ rỗng

3.5 So sánh kết quả tính với số liệu đo đạc

Để đánh giá độ tin cậy và chính xác của phương pháp hồi quy, thì kết quả tính toán, so

sánh lưu lượng tràn tính toán và lưu lượng tràn đo đạc trong thí nghiệm được xây dựng.

Kết quả hồi quy theo phương pháp giá trị trung bình nên chỉ so sánh kết quả thực đo với

công thức (3.7), đối với công thức (3.8) là phương pháp tính toán thiên về an toàn nên

kết quả tính có xu hướng lớn hơn số liệu thực đo, điều này sẽ không phản ánh hết sự

chính xác của hàm hồi quy.

Kết quả độ tương quan hai giá trị tính toán theo công thức (3.7) và số liệu thực đo đạt

kết quả khá khả quan R2= 0.92 (Hình 3.18), hàm tương quan là y=x.

Bảng 3.4: Kết quả so sánh lưu lượng tràn tính toán và đo đạc

Phương án

qthực đo

qtính toán

qthực đo

qtính toán

TT

thí nghiệm

(l/s/m)

thí nghiệm

(l/s/m)

TRH100T41D20E10 0.0164 0.0170 31 TRH125T54D25E15 0.1644 0.3060

1 TRH100T54D20E10 0.0291 0.0271 32 TRH125T66D25E15 0.2764 0.2623

2 TRH100T41D25E10 0.0459 0.0789 33 TRH125T54D30E15 0.4633 0.6289

3 TRH100T54D25E10 0.0212 0.0992 34 TRH125T66D30E15 0.5490 0.6921

4 TRH100T41D30E10 0.1189 0.1932 35 TRH150T54D20E15 0.1594 0.0892

5 TRH100T54D30E10 0.0800 0.2501 36 TRH150T66D20E15 0.2637 0.1425

6 TRH125T54D15E10 0.0108 0.0000 37 TRH150T54D25E15 0.4677 0.4388

7 TRH125T66D15E10 0.0155 0.0000 38 TRH150T66D25E15 0.6122 0.4411

8 TRH125T54D20E10 0.1240 0.0994 39 TRH150T54D30E15 0.8709 0.9557

9 10 TRH125T66D20E10 0.1685 0.0766 40 TRH150T66D30E15 1.1131 1.1750

11 TRH125T54D25E10 0.1606 0.2906 41 TRH100T41D20E20 0.0066 0.0112

12 TRH125T66D25E10 0.2289 0.3722 42 TRH100T54D20E20 0.0177 0.0182

13 TRH125T54D30E10 0.5762 0.8393 43 TRH100T41D25E20 0.0414 0.0521

14 TRH125T66D30E10 0.5800 0.7166 44 TRH100T54D25E20 0.0183 0.0751

15 TRH150T54D20E10 0.1610 0.1319 45 TRH100T41D30E20 0.0971 0.2106

16 TRH150T66D20E10 0.2890 0.1528 46 TRH100T54D30E20 0.0772 0.2827

17 TRH150T54D25E10 0.5183 0.5446 47 TRH125T54D15E20 0.0051 0.0000

18 TRH150T66D25E10 0.6505 0.5042 48 TRH125T66D15E20 0.0070 0.0000

19 TRH150T54D30E10 1.1365 1.2327 49 TRH125T54D20E20 0.0860 0.0593

20 TRH150T66D30E10 1.2219 1.1895 50 TRH125T66D20E20 0.1417 0.0839

21 TRH100T41D20E15 0.0130 0.0156 51 TRH125T54D25E20 0.1217 0.2164

22 TRH100T54D20E15 0.0221 0.0196 52 TRH125T66D25E20 0.2308 0.1822

23 TRH100T41D25E15 0.0256 0.0673 53 TRH125T54D30E20 0.3479 0.6245

24 TRH100T54D25E15 0.0250 0.0780 54 TRH125T66D30E20 0.3943 0.5299

25 TRH100T41D30E15 0.1208 0.2166 55 TRH150T54D20E20 0.1230 0.0758

Phương án

qthực đo

qtính toán

qthực đo

qtính toán

TT

thí nghiệm

(l/s/m)

thí nghiệm

(l/s/m)

26 TRH100T54D30E15 0.1009 0.2885 56 TRH150T66D20E20 0.2293 0.0981

27 TRH125T54D15E15 0.0070 0.0000 57 TRH150T54D25E20 0.3779 0.5064

28 TRH125T66D15E15 0.0101 0.0000 58 TRH150T66D25E20 0.5272 0.3755

29 TRH125T54D20E15 0.1040 0.0701 59 TRH150T54D30E20 0.8450 0.9963

30 TRH125T66D20E15 0.1695 0.1078 60 TRH150T66D30E20 0.9863 0.9915

Hình 3.18: So sánh kết quả tính toán và số liệu đo đạc thí nghiệm

3.6 Phạm vi ứng dụng công thức thực nghiệm của luận án

Dựa trên kết quả phân tích và đánh giá đã được thực hiện, một số kiến nghị sau được rút

ra về phạm vi ứng dụng các công thức thực nghiệm của luân án:

Công thức thực nghiệm được áp dụng với các điều kiện thí nghiệm như lỗ rỗng bề mặt

kết cấu ¼ trụ rỗng  = (10 ÷ 20) %, Chiều cao sóng Hs <1.5m, chu kỳ sóng Tp = (4.1 ÷

6.6) s độ sâu nước h = (1.5 ÷ 3.0) m.

3.7 Kết luận chương 3

Trên cơ sở phân tích một số mặt hạn chế của các giải pháp mặt cắt đê hiện trạng, điều

kiện làm việc đê biển (sóng, địa chất…) khu vực ven biển Đồng bằng sông Cửu Long ở

Chương 1. Đồng thời, đánh giá ưu điểm của kết cấu rỗng có đục lỗ bề mặt từ các kết

quả đã được nghiên cứu. Tác giả đã tổng hợp đề xuất giải pháp mặt cắt đê biển có kết

cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh, phù hợp với vùng nghiên cứu, làm cơ sở khoa học để tiếp tục

có những nghiên cứu ứng dụng hoàn thiện tiếp theo.

Với cùng điều kiện thí nghiệm sóng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

(TSD) có kết quả sóng tràn nhỏ hơn so với mái nghiêng trong tất cả các trường hợp về

độ cao lưu không tương đối Rc/Hm0 (Hình 3.8).

Đối với mặt cắt mái nghiêng có tường đỉnh khi so sánh với mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng

trên đỉnh (TSD) (Hình 3.8) thì lưu lượng tràn biến đổi lớn hơn so với mặt cắt mái nghiêng

có tường đỉnh. Tuy nhiên, hệ số phản xạ giảm rõ đây là ưu điểm đáng khích lệ khi ứng

dụng vào các khu vực giao thông, khu du lịch cần cảnh quan và giảm sóng bắn, sóng

tràn gây ảnh hưởng ổn định công trình và hoạt động bên trong đê.

Kết quả đánh giá khả năng ứng dụng phương pháp tính sóng tràn qua mặt cắt tường biển

hỗn hợp so với mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) (Hình 3.11) là tương đối

phù hợp, đặc biệt trong trường hợp Rc/Hm0 ≤ 1.35. Kết quả tính toán so với thí nghiệm

phân tán ít và đa phần nằm trong đường bao 95% nên việc sử dụng đường lý luận trong

trường hợp này để xây dựng công thức thực nghiệm là khả quan và đáng tin cậy.

Trên cơ sở số liệu thực đo và đường lý luận sóng tràn qua tường biển hỗn hợp Rc/Hm0 ≤

1.35, khi xét tới ảnh hưởng bởi lỗ rỗng và mặt cong tiếp sóng của kết cấu TSD. Tác giả

đã xây dựng được công thức thực nghiệm (3.8) tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê biển

có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD). Công thức được xây dựng từ kết quả thí nghiệm

nên phạm vi áp dụng nằm trong các giới hạn thí nghiệm đã được trình bày. Đồng thời

đối với các khu vực khác đồng bằng sông Cửu Long nếu thỏa mãn các điều kiện về tham

số phi thứ nguyên thì có thể tham khảo áp dụng công thức để tính toán.

ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 4 CHO ĐÊ BIỂN NHÀ MÁT TỈNH BẠC LIÊU

4.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu

Đê biển Nhà Mát bảo vệ khu dân cư thuộc vùng kinh tế, du lịch trọng điểm của tỉnh Bạc

Liêu. Đê nằm trên bờ Đông cửa kênh 30/4 và là một trong những vị trí chịu tác động lớn

của biến đổi khí hậu. Những năm gần đây hiện tượng xâm thực rừng ngập mặn bị thu

hẹp và lộ ra đê chịu tác động trực tiếp từ sóng biển. Sóng lớn kết hợp với triều cường

những năm qua luôn làm sóng tràn lớn, vượt khả năng chống chịu của đê hiện trạng.

Thời gian vừa qua địa phương cũng đã chủ động xây dựng nhiều giải pháp như làm đê

mái nghiêng kết hợp tường đỉnh có mũi hắt, một số đoạn sự cố có bổ sung cấu kiện

Tetrapod gia cố mặt đê. Tuy nhiên còn nhiều đoạn chưa gia cố nên vẫn thường xuyên

xảy ra tình trạng tương tác giữa sóng trực tiếp lên công trình làm hư hỏng mái đê, tường

đỉnh và mặt đê. Một số giải pháp kết hợp xây dựng công trình giảm sóng xa bờ (đê kép)

phần nào đã giảm sóng tương tác trực tiếp với đê bên trong.

Hiện nay, các giải pháp đang xây dựng đều có những ưu nhược điểm khác nhau, đặc

biệt là các yếu tố liên quan đến kỹ thuật như ổn định công trình trên nền đất yếu và giá

thành xây dựng lớn thì việc nghiên cứu một giải pháp mới nhằm khắc phục một số hạn

chế của các giải pháp hiện trạng là hết sức cần thiết. Giải pháp tác giả đề xuất với các

điều kiện thí nghiệm phù hợp thiết kế và thử nghiệm tại đây.

4.1.1 Vị trí địa lý và điều kiện địa hình

Vùng dự án thuộc địa phận bờ biển phía Tây kênh 30/4 phường Nhà Mát, thành phố Bạc

Liêu, tỉnh Bạc Liêu.

Địa hình, địa mạo tương đối bằng phẳng, khu vực ven biển tương đối cao và thấp dần

về phía nội đồng do quá trình bồi lắng phù sa tạo thành. Độ dốc địa hình nhỏ, thoải dần

theo hướng Đông Nam - Tây Bắc. Khu vực xây dựng công trình có cao trình bình quân

từ 0,0 ÷ -0,5 m.

4.1.2 Điều kiện địa chất

Từ các quan sát thực địa, mô tả đất nền qua các vị trí hố khoan, kết hợp các tài liệu đã

có trong vùng và chủ yếu tổng hợp kết quả phân tích mẫu cơ lý, chúng tôi nhận thấy khu

vực khảo sát (tính đến độ sâu khảo sát 10,0m tại vị trí hố khoan), nền được cấu tạo bởi

các trầm tích sông trẻ, thành phần: Bùn sét lẫn thực vật. Từ trên xuống, với mục đích

phục vụ cho thiết kế xây dựng, nền công trình chia thành các lớp đất sau:

Lớp 1: Bùn sét màu xám đen, xám xanh, trạng thái chảy- dẻo chảy.

Gặp đều ở các vị trí hố khoan đây là lớp nguyên thổ trên cùng và cũng là lớp cuối cùng

tại tại khu vực khảo sát Tính đến độ sâu 10,0m, chiều dày lớp chưa xác định hết, chiều

dày khoan vào lớp này được 10,0m. Độ sâu phân bố, chiều dày lớp được thể hiện trong

bảng sau:

TT Đặc trưng cơ lý Đơn vị Bảng 4.1 Chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của các lớp đất [48] Lớp 1 Bùn sét, chảy – dẻo chảy

1 Dung trọng tự nhiên 1.53

2 Dung trọng đẩy nổi 0.57

3 Dung trọng khô tiêu chuẩn 0.91 w, g/cm3 đn, g/cm3 tc, g/cm3 c

4 Tỷ trọng 2.66

5 Độ bão hòa s G, % 94.3

6 Độ rỗng 65.8

7 Hệ số rỗng 1.928

8 Chỉ số dẻo

9 Góc ma sát trong tiêu chuẩn 26.0 2o53’

10 Lực dính tiêu chuẩn n, % eo, % Ip , % tc , độ Ctc, kPa 8.8

- Nước mặt: Nguồn nước mặt thường chảy tràn vào mùa mưa và khô cạn trong mùa khô

- Nước ngầm: Khu vực khảo sát nằm dưới nước nên vấn đề xác định mực nước ngầm bị

hạn chế. Tham khảo kết quả phân tích các thành phần hóa học nước trong cùng địa tầng

ở khu vực lân cận, cho thấy môi trường nước ăn mòn bê tông.

4.1.3 Điều kiện khí tượng

Bạc Liêu nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, nóng ẩm quanh năm, một năm

chia thành 2 mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa kéo dài từ tháng V đến tháng

XI với lượng mưa chiếm khoảng (85 ÷ 90) % tổng lượng mưa hàng năm, hướng gió

chính theo hướng Tây - Nam. Mùa khô kéo dài từ tháng XII đến tháng IV, hầu như

không có mưa, hướng gió chính là Đông - Bắc. Mưa có cường độ lớn thường tập trung

vào khoảng (3 ÷ 5) ngày liên tiếp

Trong khu vực có các trạm quan trắc như sau:

-Trạm khí tượng Bạc Liêu: có chuỗi tài liệu quan trắc tương đối dài và đo đầy đủ tất cả

các yếu tố khí tượng.

-Trạm Gành Hào (tại cửa biển): đo mực nước, độ mặn.

Bảng 4.2 Lượng mưa tháng trung bình nhiều năm (Trạm Bạc Liêu) [48]

8.7

29.6

92.9

267 345 334 370 357 336 173

59.2

2386

Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cả năm

Lượng mưa X (mm)

4.1.4 Điều kiện thủy hải văn

4.1.4.1 Chế độ triều

Toàn tỉnh chịu ảnh hưởng mạnh của chế độ triều biển Đông. Đây là chế độ bán nhật

triều không đều, ngày có 2 lần triều lên và 2 lần triều xuống, mỗi tháng có 2 kỳ triều

cường (vào ngày 1 và 15 ÂL) và 2 kỳ triều kém (vào ngày 7 và 23 ÂL).

Hình 4.1: Minh họa chế độ triều khu vực dự án

Triều biển Đông là chế độ bán nhật triều không đều, trong ngày có 2 lần nước lên và 2

lần nước xuống. Biên độ triều cao, chênh lệch đỉnh triều ít hơn so với chân triều: đỉnh

triều từ 30 - 40 cm, chân triều từ 60 - 70 cm. Trong một tháng có 2 lần nước cường và

2 lần nước kém. Nước cường xảy ra sau ngày trăng tròn hoặc trăng non 3 đến 4 ngày

(thường vào các ngày 17, 18, 19 và ngày 3, 4, 5 âm lịch). Thời kỳ nước kém nằm giữa

hai thời kỳ nước cường. Trong một năm thời kỳ nước lớn nhất vào các tháng X, XI, XII

và các tháng II, III dương lịch (đây là thời kỳ tích nước trong nội đồng). Các tháng V,

VI, VII có mực nước triều nhỏ nhất trong năm (trùng với chu kỳ xả nước). Trong một

chu kỳ triều 15 ngày, vào những ngày triều cường thường xuất hiện đỉnh triều cao, chân

triều thấp (những ngày nước kém thì ngược lại). Trung bình cứ 14 ngày thì đỉnh triều

đổi pha (đỉnh cao đổi thành đỉnh thấp và ngược lại). Sau khi đỉnh triều đổi pha thì 3 đến

4 ngày sau chân triều mới đổi pha.

Tài liệu mực nước triều tại trạm Gành Hào tương đối đầy đủ, số liệu mực nước lớn nhất, nhỏ nhất từ năm 19852014 được thống kê như sau:

Bảng 4.3 Mực nước lớn nhất, nhỏ nhất của năm [48]

STT Năm Mực nước lớn nhất (cm) Mực nước nhỏ nhất (cm)

1 1985 179 -223

2 1986 178 -222

3 1987 179 -229

4 1988 177 -227

5 1989 189 -227

6 1990 173 -231

7 1991 181 -235

8 1992 197 -237

9 1993 179 -239

10 1994 179 -237

11 1995 177 -235

12 1996 172 -235

13 1997 214 -239

14 1998 183 -237

15 1999 202 -242

16 2000 186 -240

17 2001 196 -245

18 2002 200 -240

19 2003 194 -242

20 2004 190 -240

STT Năm Mực nước lớn nhất (cm) Mực nước nhỏ nhất (cm)

190 21 2005 -243

196 22 2006 -243

203 23 2007 -234

210 24 2008 -231

218 25 2009 -227

209 26 2010 -224

214 27 2011 -219

212 28 2012 -219

214 29 2013 -214

210 30 2014 -206

216 31 2015 -210

225 32 2016 -236

33 2017 -216 221 (3h 5/12)

34 2018 -236 235 (3h 11/10)

4.1.4.2 Chế độ sóng và gió

Theo kết quả báo cáo khảo sát hải văn tại khu vực bờ biển Bạc Liêu. Sóng tại tỉnh Bạc

Liêu tương tự như sóng vùng ven biển phía Đông ĐBSCL thường là sóng hỗn hợp gió

lừng. Độ cao và chu kỳ năm là 1,6m và 5,5s tương ứng, còn độ cao và chu kỳ sóng cực

đại quan trắc được có thể lên đến 10,5m và chu kỳ tương đương 11,5s.

Vào mùa gió Đông Bắc, tần suất sóng gió có độ cao nhỏ hơn 1m chiếm 82%, trong đó

hướng Đông Bắc chiếm 49% và hướng Bắc 24%; còn sóng có độ cao từ 1÷1,5 m chiếm

12%. Sóng lừng có độ cao từ 1,9÷3,7 m có tần suất 20% trong đó hướng Bắc chiếm

19%. Sóng lừng có độ cao lớn hơn 3,7 m chiếm 7%. Tần suất lặng sóng là 65%. Vào

mùa gió Tây Nam, tần suất sóng có độ cao nhỏ hơn 1m chiếm 77%, trong đó hướng Tây

Nam chiếm 50% và hướng Nam 15%; còn sóng gió có độ cao từ 1÷1,5 m chiếm 14%.

Sóng lừng có độ cao từ 0,3÷1,8 m chiếm 17%, trong đó hướng Nam 9% và Tây Nam

7%; các sóng lừng có độ cao từ 1,9÷3,7 m có tần suất 15% trong đó hướng Tây Nam

chiếm 8%, hướng Nam 7%. Sóng lừng có độ cao lớn hơn 3,7m chiếm 9%. Tần suất lặng

sóng là 69%.

Hình 4.2: Hoa gió theo các hướng tại trạm Gành Hào

(Tài liệu thực đo của Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam tại cửa biển Gành Hào là từ 15h giờ ngày 13 tháng 08 năm 2009 và kết thúc vào 15h giờ, ngày 27 tháng 08 năm 2009)

Về gió chướng: vào mùa gió Đông Bắc, gió khống chế ở bề mặt ĐBSCL không mang

hướng gió chính Đông Bắc mà chuyển thành hướng Đông hoặc Đông - Đông Nam, gần

như thẳng góc với bờ biển phía đông ĐBSCL. Đây là gió mà ở địa phương người ta gọi

là gió chướng. Vận tốc gió chướng trung bình là 5 m/s, ngoài khơi phía Đông ĐBSCL

vận tốc gió chướng rất lớn, trung bình đạt tới 10 m/s, lúc mạnh có thể lên tới 15÷20 m/s.

Vào tháng I, gió có 2 hướng tập trung Đông Bắc và Đông - Đông Bắc là chủ yếu, nhất

là chiều và tối. Sang tháng II, có thêm gió hướng Đông nhưng hướng Đông - Đông Bắc

vẫn là hướng chính và chiếm hơn 60% cả 4 ốp, gió hướng Đông Bắc vào lúc sáng và

trưa giảm đi. Tháng III, hướng Đông Bắc có tần suất tương đương tháng II và khá cân

bằng cả 4 ốp, còn hướng Đông - Đông Bắc đến Tây - Tây Bắc đã xuất hiện. Tháng IV,

hướng Đông - Đông Bắc vẫn nhiều nhất với khoảng 33%, nhưng gió hướng Tây Nam

đã tăng lên đáng kể sau đó với khoảng 20%. Sang tháng V thì trường gió khác Tây Nam

đã phổ biến có tần suất là cao nhất khoảng 25%, các huớng gió khác đều có xuất hiện.

Hình 4.3: Tác động của sóng đến các vùng biển ĐBSCL [48]

Vùng ven bờ, hướng gió chính là hướng Đông, có tần suất tăng từ tháng I (khoảng hơn

50%) đến tháng II (khoảng gần 70%) rồi giảm đến tháng V (khoảng hơn 10%). Gió buổi

trưa lúc 13 giờ thể hiện càng rõ nét điều này. Lặng gió tính cho cả 4 ốp chiếm một tần

suất đáng kể và có quá trình ngược với hướng Đông, giảm dần từ tháng I cho đến tháng

II rồi tăng đến tháng V, riêng ốp 13 giờ có tần suất lặng gió không đáng kể mà gió chủ

yếu là gió buổi sáng lúc 7 giờ. Các hướng gió khác đều có xuất hiện trong các tháng

nhưng tần suất nhỏ, đáng kể hơn cả là hướng Đông Bắc vào các tháng I-III tại Vũng Tàu

và Sóc Trăng, các hướng Đông Nam và Tây Nam có tần suất tăng dần từ tháng I đến

tháng V. Vào tháng V, tần suất hướng Tây Nam cũng chỉ xấp xỉ tần suất hướng Đông

nhưng không phổ biến rõ rệt như ngoài khơi.

4.2 Các điều kiện biên thiết kế

4.2.1 Cấp công trình và tần suất thiết kế

Dựa trên cấp công trình hiện trạng thiết kế là công trình cấp III, tương ứng tần suất thiết

kế P = 2%.

4.2.2 Điều kiện biên

4.2.2.1 Mực nước thiết kế

Hình 4.4: Đường tần suất mực nước theo phụ lục B - TCVN 9901 – 2014

Mực nước thiết kế được xác định theo tần suất mực nước tổng hợp trong phụ lục B tiêu

chuẩn TCVN 9901 – 2014: Công trình thủy lợi – Yêu cầu thiết kế đê biển [51]. Tra biểu

đồ điểm 100 ( , ) Phường Hiệp Thành – TP. Bạc Liêu - tỉnh Bạc Liêu (Hình

4.4), xác định được mực nước thiết kế ứng với tần suất P =2%, Ztk = +2.30 (m), với cao

trình bãi khu vực -0.5 độ sâu nước thiết kế tại chân công trình h = 2.8m.

4.2.2.2 Sóng nước sâu

Sóng nước sâu được xác định theo số liệu tại phụ lục B - Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê

biển (TCKT-2012). Tiêu chuẩn được ban hành theo Quyết định số 1613/QĐ-BNN-

KHCN ngày 09/7/2012. Số liệu sóng trong tiêu chuẩn được xây dựng từ thống kê cơn

bão lich sử 62 năm, kết hợp với phương pháp Monter Carlo để tạo ra bộ số liệu mô

phỏng thời gian 300 năm. Các thông số sóng nước sâu đã được tính toán và phân chia

theo các khu vực bờ đặc trưng (Hình 4.5) với số liệu tổng hợp tại bảng 4.4. Khu vực

công trình tính toán thuộc vùng 2: Cửa Đinh An - Phía Đông Mũi Cà Mau, tra bảng 4.4

với tần suất thiết kế P=2% xác định được Hs = 5.95 (m); Tp =9 (s).

Hình 4.5: Khu vực tính tham số sóng ngoài khơi, phụ lục B – TCKT 2012

Bảng 4.4 Bảng sóng nước sâu theo vùng, phụ lục B – TCKT 2012

Chu kỳ lặp [năm] Vùng Yếu tố 10 20 50 100 125 150 200

Hsig [m] 8.22 8.64 9.19 9.61 9.74 9.85 10.03 1 T [s] 10.70 11.00 11.4 11.70 11.8 11.90 12.00

Hsig [m] 5.32 5.59 5.95 6.22 6.31 6.38 6.49 2 T [s] 8.40 8.70 9.00 9.20 9.300 9.30 9.40

Hsig [m] 4.70 4.94 5.25 5.49 5.57 5.63 5.73 3 T [s] 7.90 8.10 8.40 8.60 8.70 8.70 8.80

Hsig [m] 4.35 4.57 4.86 5.08 5.15 5.21 5.30 4 T [s] 7.60 7.80 8.00 8.20 8.30 8.30 8.40

4.2.2.3 Sóng chân công trình

Thống số sóng tính toán được truyền từ nước sâu (xác định tại mục 4.2.2.2) vào tới chân

công trình. Tại khu vực công trình đề tài “Nghiên cứu ứng dụng và hoàn thiện công nghệ

tiêu tán và giảm năng lượng sóng chống xói lở bờ biển đồng bằng sông Cửu Long” [48]

đã tính toán bằng mô hình 2 chiều TOMAWAC. Kết quả tính được kiểm định và thể

hiện qua các điểm trích sóng gần và xa bờ Hình 4.6 Vị trí 12 điểm thuộc khu vực Nhà

Mát . Kế thừa kết quả đề tài, số liệu sử dụng sóng tính toán được lấy tại điểm NM4 Bảng

4.5 với tần suất P = 2% là Hs =0.85m.

Bảng 4.5 Giá trị chiều cao sóng ứng với các mức tần suất tại Nhà Mát [48]

Điểm trích sóng P (%) NM1 NM2 NM3 NM4 NM5 NM6 NM10 NM11 NM12

2.00 0.70 0.67 0.54 0.85 0.81 0.71 2.57 2.59 2.63

3.33 0.69 0.66 0.54 0.84 0.80 0.71 2.48 2.51 2.54

5.00 0.69 0.66 0.53 0.84 0.80 0.70 2.41 2.43 2.46

10.00 0.67 0.65 0.53 0.82 0.78 0.69 2.26 2.28 2.30

Hình 4.6 Vị trí 12 điểm thuộc khu vực Nhà Mát [48]

Sử dụng mối quan hệ chiều cao sóng và chu kỳ sóng bão của Nguyễn Xuân Hùng (1999)

cho khu vực Nam Bộ, chu kỳ Tp tại chân công trình được xác định như sau:

(4.1)

Với sóng tại chân công trình Hs = 0.85 thay vào công thức (4.1) xác định Tp = 4.5s.

4.3 Thông số kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh tính toán

Kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh được nghiên cứu, thí nghiệm và xây dựng công thức thực

nghiệm, khi thiết kế ứng dụng tại Nhà Mát, kết cấu được xác định kích thước chuẩn hóa

trong Bảng 4.6. Số liệu tính toán xác định cao trình đỉnh và khả năng ứng dụng kết cấu

¼ trụ rỗng được thể hiện từ Hình 4.7 đến Hình 4.10.

Hình 4.7: Cắt ngang kết cấu ¼ trụ rỗng

Hình 4.8: Mặt trước (trái), mặt sau (phải) kết cấu ¼ trụ rỗng

Hình 4.9: Mặt bằng kết cấu ¼ trụ rỗng

Hình 4.10: Mặt đáy kết cấu ¼ trụ rỗng

Bảng 4.6: Thông số kết cấu ¼ trụ rỗng thiết kế

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Chiều cao kết cấu m 2.55 hw

2 Bề rộng đáy kết cấu m 2.50 Bw

3 Bán kính trong m 2.20 rt

4 Bán kính ngoài m 2.35 rn

5 Độ rỗng bề mặt cấu kiện % 15 

6 Chiều dày kết cấu t m 0.15

4.4 Tính toán cao trình đỉnh mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

(TSD)

4.4.1 Công thức tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê có TSD

Sử dụng công thức tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

(TSD) tại (3.8) đã xây dựng ở Chương 3.

Trong đó:

Hm0 : chiều cao sóng (m);

Rc : Độ cao lưu không trên mực nước thiết kế (m);

d : Độ sâu nước trong buồng cấu kiện tiêu sóng TSD (m);

h : Độ sâu nước trước chân công trình (m);

sm-1,0 Độ dốc sóng tại chân công trình;

q : Lưu lượng tràn trung bình (l/s/m);

g : Gia tốc trọng trường (m/s2).

4.4.2 Kiểm tra tính phù hợp công thức so với điều kiện biên

Với các thông số điều kiện biên xác định tại mục 4.2 tiến hành tính toán đối chiều với

các giới hạn áp dụng công thức, qua đó kiểm tra tính sự phù hợp của công thức khi ứng

dụng tính toán. Kết quả kiểm tra Bảng 4.7 chứng minh công thức 3.8 đảm bảo sự phù

hợp để ứng dụng tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên

đỉnh tại khu vực Nhà Mát tỉnh Bạc liêu.

Bảng 4.7 : Kết quả đánh giá tính phù hợp khi áp dụng công thức

TT Thông số Giá trị tính Điều kiện Kết luận

1 Chiều cao sóng Hs (m) 0.85 <1.5m Đảm bảo

2 Chu kỳ Tp (s) 4.1 ÷ 6.6 Đảm bảo 4.5

3 Độ sâu nước h (m) 1.5÷ 3.0 Đảm bảo 2.8

Độ rỗng bề mặt kết cấu ¼ 4 10 ÷20 Đảm bảo 15 trụ rỗng  (%)

4.4.3 Thiết lập bảng tính toán sóng tràn

Thiết lập thông số đầu vào tính toán lưu lượng tràn đơn vị qua mặt cắt có kết cấu TSD

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị

1 Mực nước tính toán m Ztk

2 Chiều cao sóng nước sâu m Hs

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị

3 Chu kỳ đỉnh phổ s TP

4 Chiều cao sóng tại chân đê m Hm0

5 Cao độ bãi trước chân đê m Zb

6 Cao trình đặt cấu kiện m Zđck

7 Chiều cao cấu kiện m hw

8 Bề rộng cấu kiện m Bw

9 Độ rỗng bề mặt cấu kiện % 

10 Bán kính cong cấu kiện m Rw

11 Cao trình đỉnh m Zđ

12 Bề rộng thềm m Bc

13 Cao trình đỉnh lớp gia cố m Zc

Thiết lập thông số trung gian tính toán lưu lượng tràn đơn vị qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh.

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị

1 Chu kỳ phổ sóng đặc s trưng Tm-1,0 Tm-1,0

2 Chiều dài sóng nước sâu m L0

3 m Chiều dài sóng tương ứng chu kỳ Tm-1,0 Lm-1,0

h m Độ sâu nước tại chân đê 4

d m Độ sâu nước tại buồng cấu kiện TSD 5

m 6 Độ dốc sóng sm-1,0

4.4.4 Phương pháp tính

Đê biển Nhà Mát bảo vệ khu vực dân cư với lưu lượng tràn cho phép hiện trạng [q] =

10 l/s/m.

Trình tự tính toán theo các bước như sau:

Bước 1: Giả thiết cao trình đỉnh đê (Zđ) và chiều cao kết cấu (hw).

Cao trình đỉnh đê giả thiết = mực nước thiết kế + Chiều cao sóng thiết kế:

Zđ=Ztk + Hm0

Bước 2: Ứng dụng công thức thực nghiệm xác định lưu lượng tràn trung bình qua mặt

cắt.

Bước 3: Kiểm tra lưu lượng tràn tính toán so với lưu lượng tràn cho phép.

Nếu đảm bảo thì giảm dần cao trình đỉnh và tính tiếp tới khi Zđ, min.

Nếu không đảm bảo thì chuyển qua bước 4.

Bước 4: Tăng chiều cao đỉnh và tính lại bước 2 và 3.

Bước 5. Sau khi tính lặp thu được Zđ, min thiết kế được lựa chọn.

Bảng 4.8: Kết quả tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt với các cao trình đỉnh khác nhau

Zđ d (m) L0 (m) L0m (m) d/h Rc/Hm0 Hm0/(h*S0m) Rc (m) q (l/s/m)

3.000 0.700 2.450 31.61 18.69 0.821 0.824 6.676 19.05

3.100 0.800 2.350 31.61 18.69 0.821 0.941 6.676 15.17

3.200 0.900 2.250 31.61 18.69 0.804 1.059 6.676 11.95

3.300 1.000 2.150 31.61 18.69 0.768 1.176 6.676 9.31

3.400 1.100 2.050 31.61 18.69 0.732 1.294 6.676 7.24

3.500 1.200 1.950 31.61 18.69 0.696 1.412 6.676 5.62

3.600 1.300 1.850 31.61 18.69 0.661 1.529 6.676 4.36

3.700 1.400 1.750 31.61 18.69 0.625 1.647 6.676 3.38

3.800 1.500 1.650 31.61 18.69 0.589 1.765 6.676 2.61

3.900 1.600 1.550 31.61 18.69 0.554 1.882 6.676 2.02

4.000 1.700 1.450 31.61 18.69 0.518 2.000 6.676 1.55

Với hiện trạng đê biển Nhà Mát cấp III, tần suất 2% có hệ thống thu nước tràn, tra bảng

D1 Phu lục D – TCVN 9901 lưu lượng tràn cho phép thiết kế là [q] = 10 l/s/m.

Từ kết quả tính toán Bảng 4.8 để đảm bảo lưu lượng tràn qua đê nhỏ hơn lưu lượng tràn

cho phép cao trình đỉnh cần + 3.3 m. Cao trình đỉnh khi triển khai thực tế cần cộng thêm

độ gia cao an toàn lún và biến đổi khí hậu nước biển dâng.

4.5 Tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng

4.5.1 Thông số mặt cắt, điều kiện biên tính toán

Dự trên hồ sơ thiết kế mặt cắt đê hiện trạng, thông số mặt cắt và điều kiện biên tính toán

tổng hợp lại như bảng 4.9.

Bảng 4.9: Tổng hợp thông số mặt cắt hiện trạng

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

1 Mực nước tính toán m 2.3 Ztk

2 m 0.85 Chiều cao sóng tại chân đê Hm0

3 Chu kỳ thiết kế s 4.5 Tp

4 Cao trình đỉnh đê m +3.50 Zđ

5 Chiều cao tường m 0.9 hv

6 Hệ số mái đê m 3

7 Cao độ bãi trước chân đê m -0.5 Zb

Hình 4.11: Mặt cắt đê biển hiện trạng tại Nhà Mát, tỉnh Bạc Liêu

4.5.2 Công thức xác định

Mặt cắt đê biển hiện trạng tại Nhà Mát là đê mái nghiêng có tường đỉnh, là mặt cắt

truyền thống và lưu lượng tràn qua mặt cắt được xác định theo phụ lục D TCVN 9901

.exp

– 2014 như sau:

b.o  2.0 : (4.2)

100

= 0.2.exp

2.0 < b.o  7.0 :

= 0.21.exp

(4.3)

o > 7,0 : (4.4)

trong đó:

q Là lưu lượng tràn đơn vị, l/(s.m);

Rc Chiều cao lưu không đỉnh đê trên mực nước thiết kế tính theo sóng tràn, m;

v Là hệ số chiết giảm sóng tràn do tường đỉnh;

b Là hệ số chiết giảm sóng tràn do cơ đê;

f Là hệ số chiết giảm độ nhám mái đê;

 Là hệ số chiết giảm do sóng tới xiên góc;

 Là góc của mái đê.

Ứng dụng công cụ tính toán Wave runup and overtopping trong phần mềm Wadibe của

Cán bộ giảng viên Kỹ thuật công trình biển -Trường đại học Thủy lợi xây dựng. Kết quả

tính toán được thể hiện Hình 4.12 và Hình 4.13, lưu lượng tràn trung bình qua mặt cắt

là 8.48 l/s/m đảm bảo nhỏ hơn lưu lượng tràn cho phép [q] = 10 l/s/m.

Hình 4.12: Khai báo thông số đầu vào tính toán

101

Hình 4.13: Kết quả tính toán

Bảng 4.10: Kết quả tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng

W (m) Zđ (m) Rc (m) Hm0 (m) Tp (s) v r q (l/s/m) Hệ số mái m

+3.5 1.2 0.85 31.61 3 0.821 0.65 0.68 8.48

4.6 Phân tích, đánh giá hiệu quả mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh

(TSD) so với mặt cắt đê biển hiện trạng

Xét trên yêu cầu đảm bảo lưu lượng tràn trung bình qua mặt cắt [q] < 10l/s.m, có thể

thấy mặt cắt hiện trạng và mặt cắt đê xuất đều đảm bảo.

Với cùng cao trình đỉnh Zđ = +3.5m lưu lượng tràn qua mặt cắt có kết cấu ¼ trụ rỗng

trên đỉnh là 5.62 l/s/m nhỏ hơn giá trị 8.48l/s/m với mặt cắt để biển hiện trạng, đây chính

là ưu điểm đáng kể của mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) đề xuất.

Chính vì vậy, với hiệu quả giảm lưu lượng tràn thì đồng nghĩa có thể giảm cao trình

đỉnh, hoặc tăng độ an toàn của đê với hình dạng mặt cắt đê biển hiện trạng có cùng cao

độ đỉnh. Với phân tích trên thiên về an toàn và đồng bộ với hiện trạng lựa chọn cao trình

đỉnh mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh thử nghiệm +3.5m (Hình 4.14 và

Hình 4.15).

102

Hình 4.14: Mặt cắt ngang đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh thử nghiệm

Hình 4.15: Mặt bằng đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh thử nghiệm

4.7 Kết luận chương 4

Luận án đã trình bày quy trình tính toán và áp dụng công thức thực nghiệm trong thiết

kế mặt cắt đê biên có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD). Kết quả tính toán mặt cắt đê

biển có kết cấu TSD tại Nhà Mát (Bảng 4.8) có cao trình đỉnh tương đương với mặt cắt

đê biển có kết cấu tường đỉnh hiện trạng sẽ có lưu lượng tràn nhỏ hơn 5.62 l/s/m so với

8.48 l/s/m. Việc đặt cao trình chân cấu kiện gần mực nước thiết kế (độ ngập nhỏ nhất

d=0) là điều kiện tối ưu với mặt cắt đê biển có TSD. Có thể thấy, kết cấu TSD thay thế

toàn bộ phần mái trên cơ như mặt cắt đê biển hỗn hợp có cơ và do đó nhiệm vụ công

trình đảm bảo điều kiện về sóng tràn so với tiêu chuẩn, giảm sóng phản xạ, giảm chiều

cao đắp đê và tương đối phù hợp với điều kiện địa chất đất nền mềm yếu.

103

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Kết luận

Sạt lở bờ biển và suy thoái rừng ngập mặn đã và đang diễn biến hết sức nghiêm trọng

và khó lường trên phạm vi cả nước nói chung và tại các tỉnh ven biển ĐBSCL nói riêng.

Luận án thống kê, tổng quan các giải pháp giảm sóng tràn ở Đồng bằng sông Cửu Long

hiện nay và phân tích thấy rằng các giải pháp hiện trạng như (1) nâng cao trình đỉnh đê,

(2) gia cố kết cấu chân và mái công trình, (3) xây dựng các công trình giảm sóng xa bờ,

tuy đã phát huy hiệu quả nhất định nhưng còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục cải tiến

nghiên cứu và khắc phục những hạn chế. Đặc biệt hạn chế bởi điều kiện địa chất nền

mềm yếu và khó khăn khi cần có khối đắp cao cùng tải trọng lớn. Tác giả đã định hướng

nghiên cứu sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) – là giải

pháp có diện tích và tải trọng bản thân nhỏ, phù hợp với địa chất nền. Tuy nhiên, để ứng

dụng vào công trình đê biển – một giải pháp ngăn nước và tiêu chí thiết kế hàng đầu là

đánh giá đúng sóng tràn qua công trình. Vì vậy, mục đích nghiên cứu đặt ra cho luận án

là nghiên cứu sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu TSD để từ đó xây dựng được cơ

sở lý thuyết trong thiết kế ứng dụng kết cấu TSD trong công trình đê biển. Qua tổng hợp

và đánh giá một số giải pháp kết cấu công trình đê giảm sóng bảo vệ bờ đang áp dụng

tại vùng ĐBSCL hiện nay, tác giả đã nghiên cứu cơ sở đề xuất được mặt cắt đê biển có

kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất của vùng ĐBSCL

cũng như các vùng khác có tính chất tương tự. Từ mặt cắt có kết cấu mới đề xuất, tác

giả đã xây dựng kịch bản và thực hiện thí nghiệm sóng tràn qua 3 dạng mặt cắt (mái

nghiêng, mái nghiêng có tường đỉnh, kết cấu TSD) tại Phòng Thí nghiệm trọng điểm

Quốc gia về động lực học sông biển để thiết lập công thức tính toán sóng tràn qua đê.

Luận án đã có 2 đóng góp mới:

(1) Nghiên cứu phân tích và đề xuất được dạng mặt cắt mới có kết cấu ¼ trụ rỗng trên

đỉnh đê biển cho ứng dụng thực tiễn ở khu vực biển có nền đất yếu. Thông qua phân tích

các kết quả thí nghiệm vật lý đã cho thấy vai trò của ¼ trụ rỗng trên đỉnh đê trong việc

giảm sóng tràn và sóng phản xạ từ tường đỉnh, qua đó cung cấp kiến thức để hiểu rõ hơn

về tác dụng của khối rỗng dạng cung tròn trong tiêu sóng, giảm tràn.

104

(2) Xây dựng được công thức thực nghiệm (3.8) tính toán sóng tràn cho mặt cắt đê mái

nghiêng có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh và ứng dụng tính toán thành công cho khu vực

đê biển Nhà Mát, Bạc Liêu.

Luận án đã thực hiện 79 phương án thí nghiệm sóng ngẫu nhiên trong điều kiện tự nhiên

khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Kết quả thí nghiệm cho thấy lưu lượng tràn qua mặt

cắt có kết cấu 1/4 trụ rỗng nhỏ hơn so với 2 mặt cắt còn lại. Trên cơ sở phân tích số liệu

thí nghiệm và đánh giá lựa chọn các đường lý luận về sóng tràn qua 3 dạng mặt cắt phổ

biến (mái nghiêng, mái nghiêng có tường đỉnh, tường biển), luận án đã xác định được

đường cong lý luận sóng tràn qua tường biển hỗn hợp với Rc/Hm0 ≤ 1.35 là phù hợp làm

nền tảng để xây dựng công thức thực nghiệm. Từ đó bằng phương pháp hồi quy, luận

án đã xây dựng được công thức thực nghiệm (3. 8) tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê

biển có kết cấu 1/4 trụ rỗng trên đỉnh. Tuy nhiên, do công thức được xây dựng từ kết

quả thí nghiệm nên phạm vi áp dụng nằm trong các giới hạn thí nghiệm đã được trình

bày. Đối với các khu vực khác không thuộc đồng bằng sông Cửu Long nếu thỏa mãn

các điều kiện về tham số phi thứ nguyên thì có thể tham khảo áp dụng công thức để tính

toán.

Từ kết quả nghiên cứu đã đạt được, luận án đã áp dụng tính toán, thiết kế mặt cắt đê

biên có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh cho đê biển Nhà Mát, tỉnh Bạc Liêu và đạt kết quả

tương đối phù hợp với điều kiện địa chất đất nền mềm yếu.

II. Tồn tại và hướng phát triển

Với các kịch bản thí nghiệm, luận án có một số hạn chế về kịch bản thí nghiệm như

chưa xét tới các yếu tố sau:

+ Cao trình, bề rộng thềm đặt kết cấu 1/4 trụ rỗng.

+ Độ dốc bãi phía trước.

+ Kết cấu 1/4 trụ rỗng có mũi hắt ở đỉnh.

+ Các chiều cao kết cấu khác nhau.

105

Do điều kiện thí nghiệm hạn chế về chiều dài máng sóng và thiết bị quan trắc. Nên việc

mô phỏng bãi thoải dài còn hạn chế. Bên cạnh đó, việc quan trắc sóng leo và dòng chảy

tràn còn chưa được đánh giá.

Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng mặt cắt có kết cấu 1/4 trụ rỗng vào giải pháp đê biển ở

ĐBSCL nói riêng và Việt Nam nói chung.

III. Kiến nghị

- Kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn có thể hoàn thiện để ứng dụng rộng rãi

thực tế.

- Tiếp tục nghiên cứu phân tích lực sóng tác dụng mặt cắt đê biển có kết cấu 1/4 trụ

rỗng trên đỉnh.

- Tiếp tục nghiên cứu tối ưu kết cấu ¼ trụ rỗng (TSD).

- Tiếp tục nghiên cứu bổ sung thêm các tham số ảnh hưởng khác của mặt cắt đê biển

có kết cấu 1/4 trụ rỗng như: (1) Cao trình, bề rộng thềm đặt kết cấu 1/4 trụ rỗng; (2)

Độ dốc bãi phía trước; (3) Kết cấu 1/4 trụ rỗng có mũi hắt trên đỉnh; (4) Kết cấu TSD

với tỷ lệ lỗ rỗng>20%; (5) Chu kỳ sóng ngoài phạm vi đã thí nghiệm, chiều cao sóng

lớn hơn 1,5m như đã làm thí nghiệm.

- Nghiên cứu bổ sung về dạng lỗ thoáng trên mặt có hình dạng không phải hình tròn,

tỷ lệ độ lỗ rỗng khác ngoài trị số đã đề xuất.

106

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

1. Phan Đình Tuấn, Trần Đình Hòa (2022) Cơ sở khoa học đề xuất mặt cắt đê biển

có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh áp dụng đê biển đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí

khoa học và công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam. Số 73

ISSN:1859-4255, 08-2022.

2. Phan Đình Tuấn, Trần Đình Hòa (2021) Nghiên cứu sóng tràn qua mặt cắt tường

biển có kết cấu rỗng trong máng sóng mô hình vật lý. Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy

lợi và Môi trường, Trường Đại học Thủy lợi, số đặc biệt, ISSN:1859-3941, 12-2021,

trang 141.

3. Phan Đình Tuấn (2021) Đánh giá lưu lượng tràn qua các mặt cắt đê biển bằng thí

nghiệm mô hình vật lý. Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Trường

Đại học Thủy lợi, số 75 ISSN:1859-3941, 09-2021, trang 137;

4. Phan Đình Tuấn (2021) Mô hình vật lý kiểm nghiệm khả năng ứng dụng kết cấu

tiêu sóng cho tường biển ở Nha Trang. Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi

trường, Trường Đại học Thủy lợi, số 75 ISSN:1859-3941, 09-2021, trang 65-72;

5. Phan Đình Tuấn (2021) Kết cấu bê tông lắp ghép khối rỗng trong xây dựng công

trình bảo vệ bờ biển Việt Nam. Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa

học Thủy Lợi Việt Nam, số 67 ISSN:1859-4255, 08-2021, trang 74-82;

6. Phan Đình Tuấn (2021) Nghiên cứu đặc tính phản xạ của kết cấu tiêu sóng đặt tại

đỉnh đê biển trên mô hình vật lý. Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa

học Thủy Lợi Việt Nam. Số 65 ISSN:1859-4255, 04-2021, trang 8-15;

7. Phan Đình Tuấn (2021) Đánh giá các tham số ảnh hưởng tới sóng tràn qua mặt cắt

đê biển có kết cấu hình trụ rỗng tại đỉnh bằng mô hình vật lý. Tạp chí khoa học và

công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam, số 64 ISSN:1859-4255, 02-

2021, trang 26-32

107

8. Phan Đình Tuấn (2019) Thiết lập mô hình thí nghiệm nghiên cứu sóng tràn qua đê

biển có kết cấu hình trụ rỗng tại đỉnh ở đồng bằng sông cửu long. Tạp chí khoa học

và công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam, số 55 ISSN:1859-4255,

08-2019, trang 37-42;

9. Trần Văn Thái, Phan Đình Tuấn (2019) Nghiên cứu sóng tràn và tương tác sóng ở

mặt cắt đê biển có kết cấu tiêu sóng trụ rỗng tại đỉnh bằng mô hình vật lý. Tạp chí

khoa học và công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam. Số 54

ISSN:1859-4255, 06-2019, trang 134-140;

10. Phan Đình Tuấn, Trần văn Thái, Nguyễn Hải Hà, Nguyễn Thanh Tâm, (2018)

Tải trọng sóng tác động lên cấu kiện tiêu sóng trụ rỗng tại đỉnh đê biển theo lý thuyết

và thực nghiệm. Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi, Viện khoa học Thủy Lợi

Việt Nam. Số 45 ISSN:1859-4255, 07-2018, trang 114-121;

108

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Thompson, E F, H S Chen and L L Hadley. 1996. "Validation of numericalmodel for wind waves and swell in harbours." Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 122: 245-257.

[2] Saville, T. 1995. "Laboratory data on wave run-up and overtopping on shore

structures." Beach Erosion Boad.

[3] Thiều Quang Tuấn. 2016. Giáo trình công trình bảo vệ bờ. Nhà xuất bản Bách.

[4] Owen, M.W. 1980. "Design of seawalls allowing for wave overtopping." HR

Wallingford Report No. EX 924.

[5] Van der Meer, J.W., et al. 1992. "Probabilistic calculations wave forces on." Proc.

Final MAST G6-S Coastal Stuctures Workshop.

[6] Van der Meer, J.W., et al. 1993. "Conceptual design of rubble mound

breakwaters." Delft Hydraulics Report No.483.

[7] Van der Meer, J.W., Janssen, W. 1995. "Wave Run-Up and wave overtopping at Dikes." ed. Kobayashi N. & Demirbilek Z., ASCE, New York, USA (ISBN 0-7844- 0080-6).

[8] TAW. 2002. Technical report wave run-up and wave overtopping at dikes. The

Netherlands: Technical Advisory Committee on Flood Defence.

[9] EurOtop. 2007. Wave Overtopping of Sea Defences and Related Structures. Environment Agency UK/Expertise Netwerk Waterkeren: Assessment Manual.

[10] Van Doorslaer, K., De Rouck, J., Audenaert, S. and Duquet, V. 2015. "Crest

modifications to reduce wave." Coastal Engineering (101): 69-88.

[11] CEM-US. 2002. Coastal Engineering Manual. Washington D.C., USA: U.S. Army

Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-1100.

[12] Franco, L., de Gerloni, M. and Van der Meer, J. W. 1994. "Wave overtopping on

vertical and composite." Conf. on Coastal Eng Proc. 24th Int: 1030–1044.

[13] Allsop, N. W. H., Besley, P. & Madurini, L. 1995. Overtopping performance of vertical and composite breakwaters, seawalls and low reflection alternatives. University of Hannover: MCS Project Final Report.

[14] Van der Meer, J.W. and Bruce, T. 2014. "New physical insights and design formulas on wave overtopping." Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering 140 (DOI 10.1061/(ASCE)WW.1943-5460.0000221).

[15] Thiều Quang Tuấn, Verhagen, H.J, Visser, P.J. and Stive, M.J.F. 2006. "Wave overwash at low-crested beach barriers." Coastal Engineering Journal 48(4): 371- 393.

109

[16] Thiều Quang Tuấn, Vũ Minh Cát. and Lê Hải Trung. 2009. "Experiment study on wave overtopping at sea-dikes with vertical crown-walls." Proc. 5th Int. Conf. Asian Pacific Coasts (APAC 2009) 4: 79-85.

[17] Thiều Quang Tuấn. and Oumeraci, H. 2010. "A numerical model of wave

overtopping on seadikes." Coastal Engineering 57: 757-772.

[18] Thiều Quang Tuấn. 2013. "Influence of low sea-dike crown-walls on wave

overtopping discharge." Coastal Engineering Journal 55(4).

[19] Nguyễn Văn Thìn. 2014. Nghiên cứu sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh ở Bắc

Bộ. Hà Nội: Đại học Thủy lợi.

[20] Nguyễn Văn Dũng. 2017. Nghiên cứu cơ sở khoa học của giải pháp tường đỉnh

giảm sóng tràn trên đê biển. Hà Nội: Trường Đại học Thủy lợi.

[21] Phùng Đăng Hiếu, Phan Ngọc Vinh. 2012. "Numerical study of wave overtopping

of a seawall supported." Applied Mathematical Modelling 36: 2803–2813.

[22] J Jarlan.G.E. 1961. "A perforated vertical breakwater." The Dock and Harbour

Authority 41: 394-398.

[23] Teh.H.M. 2012. Hydrodynamic performance of frê surface semicircular

breakwaters. University of Edinburgh.

[24] Dhinakaran. 2002. "Dynamic pressures and Forces exerted on impermeable and

seaside perforated semicircular breakwater due to regular waves."

[25] Dhinakaran. 2009. "Effect of perforations and rubble mound height on wave transformation characteristics of surface piercing semicircular breakwaters."

[26] Dhinakaran. 2011. "Hydrodunamic characteristics of semi-circular breakwater

review article."

[27] Dhinakaran. 2012. "Review of the research on emerged and submerged

semicircular breakwaters."

[28] Nguyễn Trung Anh. 2007. Nghiên cứu ứng dụng dạng thùng chìm bê tông cốt thép có buồng tiêu sóng trong xây dựng công trình biển ở Việt Nam. Hà Nội: Đại học Thủy lợi.

[29] Lê Thanh Chương, Trần Bá Hoằng. 2017. “Kết quả bước đầu đánh giá hiệu quả giảm sóng của cấu kiện lăng trụ mặt bên khoét lỗ rỗng tròn.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 41, 12-2017 (ISSN:1859-4255).

[30] Lê Thanh Chương, Lê Xuân Tú, Đặng Văn Dương. 2020. “Nghiên cứu ảnh hưởng của cấu kiện rỗng đến sự thay đổi thông số sóng trên mô hình máng sóng.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy lợi 59 (ISSN:1859-4255).

[31] Lê Thanh Chương, Trần Bá Hoằng. 2017. “Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các phương án bố trí đê phá sóng xa bờ đến hiệu quả giảm sóng bằng mô hình vật lý.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 40, 09-2017 (ISSN:1859-4255).

110

[32] Lê Thanh Chương, Trần Bá Hoằng. 2018. “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả giảm sóng của các phương án bố trí không gian đê phá sóng trong mô hình bể sóng.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi (Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam) 42, 01-2018 (ISSN:1859-4255).

[33] Thiều Quang Tuấn, Đinh Công Sản, Lê Xuân Tú, Đỗ Văn Dương. 11-2018. “Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của đê kết cấu rỗng trên mô hình máng sóng. Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 49 (ISSN:1859-4255).

[34] Thiều Quang Tuấn, Nguyễn Anh Tiến. 2019. “Nghiên cứu xây dựng công thức bán thực nghiệm tính toán hệ số truyền sóng qua đê ngầm cọc có cấu tạo phức hợp.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy lợi 53 (ISSN:1859-4255).

[35] Kees d'Angremond, Jentsje W. Van Der Meer, Rutger J. De Jong. 1996. WAVE

TRANSMISSION AT LOW-CRESTED STRUCTURES.

[36] Van der Meer, J.W. and Daemen, I.F.R. 1994. "Stability and wave transmission."

SCE, J. of Waterways, Ports, Coastal and Ocean Engineering 120: 1-19.

[37] Van der Meer, J. W., Briganti, R., Zanuttigh, B. and Wang, B.,. 2005. "Wave transmission and reflection at low-crested structures." Design formulae, oblique 52: 915-929.

[38] Thiều Quang Tuấn, Nguyễn Anh Tiến, Trịnh Công Dân, Lại Phước Quý. 09-2018. “Nghiên cứu xây dựng phương pháp tính toán hệ số truyền sóng qua đê ngầm dạng rỗng bằng mô hình vật lý.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 46 (ISSN:1859-4255).

[39] Thiều Quang Tuấn, Nguyễn Anh Tiến, Trịnh Công Dân, Tô Văn Thanh. 2018. “Cơ sở khoa học xây dựng phương pháp tính toán hệ số truyền sóng qua đê ngầm cọc phức hợp.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 46, 09-2018 (ISSN:1859- 4255).

[40] Nguyễn Viết Thanh. 12-2014. “Áp lực sóng tác dụng lên đê bán nguyệt.” Tạp chí

giao thông vận tải.

[41] Jianhua, Yuan Dekui and Tao. 2003. "Wave forces on submerged, alternately submerged, and emerged semicircular breakwaters." Coastal Engineering 48: 75- 93.

[42] Tanimoto, K., and Takahashi, S.,. 1994. "Japanese experiences on composite breakwaters in Proceedings of international workshop on Wave arriers in Deep Waters." Port and Harbour Research nstitute.

[43] 谢世楞. 2000. "半圆形防波堤的设计和研究进展." Engineering Science 83: 35-

39.

111

[44] Trần văn Thái, Nguyễn Hải Hà. 07-2018. “Nghiên cứu ổn định đê trụ rỗng trên nền đất yếu chịu tải trọng phức tạp đứng, ngang và mô men.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 45 (ISSN:1859-4255).

[45] Franco, C. & Franco, L. 1999. "Overtopping formulae for caisson breakwaters with non-breaking 3-d." o. Waterway, Port, Coastal & Ocean Engineering Vol 125, No 2 (ASCE): 98-107.

[46] Phan Đình Tuấn, Trần văn Thái, Nguyễn Hải Hà, Nguyễn Thanh Tâm. 07-2018. “Tải trọng sóng tác động lên cấu kiện tiêu sóng trụ rỗng tại đỉnh đê biển theo lý thuyết và thực nghiệm.” Tạp chí khoa học và công nghệ Thủy Lợi 45 (ISSN:1859- 4255).

[47] Tuấn, Thiều Quang. 2010. Tổng quan về các nghiên cứu và phương pháp tính toán

sóng tràn qua đê biển.

[48] Trần Văn Thái, nnk. 2017-2021. Nghiên cứu ứng dụng và hoàn thiện công nghệ tiêu tán và giảm năng lượng sóng chống xói lở bờ biển đồng bằng sông Cửu Long. Hà Nội.

[49] Thiều Quang Tuấn, Đặng Thị Linh. 2015. “Quan hệ chu kỳ và chiều cao của sóng

gió mùa vùng biển Băc và Bắc Trung Bộ nước ta.”

[50] Mansard, E. P. D. and Funke, E. R. 1980. "The measurement of incident and reflected spectra using a least squares method." Proceedings of the 17th Coastal Engineering Conference 154–172.

[51] Tiêu chuẩn quốc gia. 2014. Công trình thủy lợi - Yêu cầu thiết kế đê biển.

112

PHỤ LỤC Phụ lục 1: code matlab phân tích sóng tràn %%% xay dung cong thuc clear all; clc; Adat=load('D:\LA.Anh-Tuan\11.LuanAn\Matlab\DataXDCT.dat'); g=9.81; r=0.22; e=Adat(:,1); Hmo=Adat(:,2); Tp=Adat(:,3); Tmo=Adat(:,4); Rc=Adat(:,5); d=Adat(:,6); h=Adat(:,7); q=Adat(:,8); % Qtop=Adat(:,9); Lo=(g/(2*3.14))*(Tp.^2);% chieu dai song nuoc sau %Tinh chieu dai song ung voi chu ky Tmo pp Visser if h./Lo>0.36 Lom=Lo; else Lom=sqrt(h.*g).*(1.-(h./Lo)).*Tmo; end som=Hmo./Lom; %do doc sóng; B=r*sqrt(1-(d./r).^2); % Tham so phi thu nguyen k1=d./h; k2=Rc./Hmo; k3=Hmo./(h.*som); k4=(Rc+d)./Rc; k5=(d./Hmo).*(h./Lom); k6=h./d; k7=h./Hmo; k8=1-e; k9=d./Hmo; Q=(q.*0.001)./sqrt(g*Hmo.^3); %Ve cac bieu do tuong quan figure(1);% tuong quan do sau nuoc va Q hold on plot(k1(1:20),Q(1:20),'og','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(k1(21:40),Q(21:40),'ob','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(k1(41:60),Q(41:60),'or','markersize',7,'linewidth',1.2); xlabel('d/h'); ylabel('Q'); title('Tuong quan'); legend('10%','15%','20%'); figure(2);% Tuong quan do cao luu khong va Q hold on plot(k2(1:20),Q(1:20),'og','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(k2(21:40),Q(21:40),'ob','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(k2(41:60),Q(41:60),'or','markersize',7,'linewidth',1.2); xlabel('Rc/H'); ylabel('Q'); title('Tuong quan'); legend('10%','15%','20%');

113

Qtt=0.01979.*(k5.^-2.5).*(k1.^-0.5).*(k3.^-0.5).*(k4.^-0.5).*exp(-

% Xay dung cong thuc % Tính Ytop xtop=k2.(k8.^-1); Ytop=Q./((k1.^0.5).(k3.^0.5)); figure(3);% Ve diem thi nghiem hold on axis([0 2.5 0 0.005]); plot(xtop(1:20),Ytop(1:20),'og','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(xtop(21:40),Ytop(21:40),'ob','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(xtop(41:60),Ytop(41:60),'or','markersize',7,'linewidth',1.2); % Ve duong ly luan và duong bien 95% x1=(0:0.05:3)'; y1=0.01878.exp(-1.473.x1); y2=0.0138.exp(-1.814.x1); y3=0.008824.exp(-2.155.x1); y4=0.0163.exp(-1.644.x1); plot(x1,y1,'k--','linewidth',0.5);%-95% plot(x1,y2,'c-','linewidth',1.2);%ly luan plot(x1,y3,'k--','linewidth',0.5);%-95% plot(x1,y4,'m-','linewidth',1.2);%???ng thi?t k? legend('10%','15%','20%'); hold off ylabel('Q'); xlabel('Rc/H'); grid on; %% Tinh lai voi ham hoi quy figure(2); x=(0:0.5:2); y=x; % 2.068.k2); %L?u l??ng tràn không th? nguyên tinh toán Qtt=0.0163.(k1.^0.5).(k3.^0.5).exp(-1.814.k2.(k8.^-1)); %L?u l??ng tràn không th? nguyên tinh toán qtt=(Qtt.sqrt(gHmo.^3)).1000;% l?u l??ng trung bình tinh toan Dat=[q,qtt]; hold on axis([0 2 0 2]); % plot(q(1:9),qtt(1:9),'og','markersize',7,'linewidth',1.2); % plot(q(10:18),qtt(10:18),'ob','markersize',7,'linewidth',1.2); % plot(q(19:27),qtt(19:27),'or','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(q(1:20),qtt(1:20),'og','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(q(21:40),qtt(21:40),'ob','markersize',7,'linewidth',1.2); plot(q(41:60),qtt(41:60),'or','markersize',7,'linewidth',1.2); legend('10%','15%','20%'); plot(x,y,'k-','linewidth',2); hold off ylabel('q TÝnh to¸n'); xlabel('qThùc ®o'); title('Tuong quan');

114

Phụ lục 2: Khoảng cách bố trí đầu đo sóng

Khoảng cách bố trí các đầu đo sóng phản xạ theo các trường hợp.

H(m) 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 Tp(s) 4.10 4.10 4.10 4.10 4.10 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 6.60 6.60 6.60 6.60 6.60 L0(m) 1.56 1.56 1.56 1.56 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 3.51 3.51 3.51 3.51 3.51 0.00 X12(m) 0.17 0.18 0.20 0.21 0.22 0.20 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31 0.28 0.31 0.34 0.37 0.39 X23(m) 1.71 0.71 0.29 0.29 0.29 1.29 1.29 2.29 0.41 0.41 0.41 1.41 2.41 0.53 0.53 0.53 X13(m) 1.54 0.53 0.49 0.50 0.51 1.49 1.52 2.54 0.68 0.70 0.72 1.69 2.72 0.87 0.90 0.92

d(m) 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 20.00 25.00 3.00 3.50 4.00

115

Phụ lục 3: Kết quả thí nghiệm các phương án Phụ lục 3.1 Kết quả thí nghiệm mặt cắt mái nghiêng

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

0.101 0.104 0.104 0.100 Hm0 (m)

1.314 1.380 1.314 1.314 Tp (s)

0.098 0.104 0.103 0.099 H1/3 (m) 1 MNH100T41D30 0.369 0.022 1.165 1.228 1.228 1.261 T1/3 (s)

0.186 0.190 0.191 0.161 Hmax(m)

1.211 1.121 1.138 1.102 Tmax(s)

0.124 0.135 0.119 0.136 Hm0 (m)

1.695 1.874 1.780 1.618 Tp (s)

0.124 0.130 0.116 0.132 H1/3 (m) 2 MNH125T54D30 0.510 0.286 1.718 1.865 1.849 1.843 T1/3 (s)

0.219 0.210 0.199 0.253 Hmax(m)

1.702 2.170 2.098 3.005 Tmax(s)

0.150 0.159 0.158 0.157 Hm0 (m)

2.180 2.295 2.180 1.982 Tp (s)

0.153 0.159 0.163 0.158 H1/3 (m) 3 MNH125T54D30 0.579 0.779

2.036 2.134 2.128 2.174 T1/3 (s)

0.287 0.293 0.263 0.338 Hmax(m)

3.123 2.315 2.409 3.066 Tmax(s)

0.101 0.098 0.096 0.096 Hm0 (m)

1.255 1.380 1.380 1.314 Tp (s)

4 MNH100T41D35 0.095 0.100 0.099 0.099 3.660 0.133 H1/3 (m)

1.114 1.227 1.228 1.238 T1/3 (s)

0.199 0.209 0.202 0.185 Hmax(m)

116

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

1.126 1.267 1.167 1.210 Tmax(s)

0.124 0.128 0.132 0.133 Hm0 (m)

1.695 1.780 1.780 1.618 Tp (s)

0.125 0.130 0.134 0.132 H1/3 (m) 5 MNH125T54D35 0.485 0.670 1.737 1.678 1.729 1.695 T1/3 (s)

0.184 0.222 0.217 0.226 Hmax(m)

2.015 1.510 1.520 1.914 Tmax(s)

0.149 0.159 0.159 0.157 Hm0 (m)

2.086 2.305 2.086 1.991 Tp (s)

0.150 0.154 0.156 0.153 H1/3 (m) 6 MNH150T66D35 0.575 1.564 2.038 2.130 2.110 2.156 T1/3 (s)

0.261 0.240 0.293 0.264 Hmax(m)

2.651 2.168 1.996 2.262 Tmax(s)

0.101 0.098 0.097 0.096 Hm0 (m)

1.255 1.200 1.380 1.314 Tp (s)

0.099 0.098 0.097 0.096 H1/3 (m) 7 MNH100T41D40 0.366 0.634 1.194 1.234 1.237 1.245 T1/3 (s)

0.199 0.170 0.178 0.158 Hmax(m)

1.138 1.174 1.202 1.046 Tmax(s)

0.125 0.121 0.131 0.130 Hm0 (m)

1.676 1.760 1.760 1.676 Tp (s)

0.120 0.119 0.134 0.125 H1/3 (m) 8 0.474 1.918 1.675 1.700 1.616 1.659 T1/3 (s)

0.213 0.180 0.326 0.213 Hmax(m)

1.761 1.712 1.450 1.619 Tmax(s) MNH125T54D40

117

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

0.151 0.156 0.164 0.154 Hm0 (m)

2.076 2.295 2.180 1.982 Tp (s)

0.147 0.151 0.159 0.148 H1/3 (m) 9 MNH150T66D40 0.516 4.309 1.991 2.025 2.027 2.095 T1/3 (s)

0.234 0.256 0.287 0.236 Hmax(m)

1.827 1.467 1.682 1.616 Tmax(s)

Phụ lục 3.2 Kết quả thí nghiệm mặt cắt mái nghiêng có tường đỉnh

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

0.124 0.077 0.077 0.082 Hm0 (m)

1.790 5.967 5.967 4.475 Tp (s)

0.129 0.117 0.118 0.108 H1/3 (m) 1 MNDH125T54D15 0.633 0.005 1.766 1.878 1.781 1.724 T1/3 (s)

0.183 0.235 0.216 0.186 Hmax(m)

1.884 2.672 3.033 4.099 Tmax(s)

0.099 0.102 0.101 0.097 Hm0 (m)

1.360 1.511 1.360 1.813 Tp (s)

2 MNDH100T41D20 0.519 0.005 0.099 0.103 0.103 0.099 H1/3 (m)

1.315 1.336 1.375 1.367 T1/3 (s)

0.163 0.154 0.171 0.145 Hmax(m)

118

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

1.288 0.789 1.960 1.704 Tmax(s)

0.125 0.124 0.124 0.122 Hm0 (m)

1.618 1.978 2.543 2.225 Tp (s)

0.126 0.128 0.130 0.125 H1/3 (m) 3 MNDH125T54D20 0.658 0.039 1.651 1.771 1.728 1.802 T1/3 (s)

0.218 0.273 0.231 0.212 Hmax(m)

1.257 2.053 1.951 1.855 Tmax(s)

0.149 0.132 0.096 0.144 Hm0 (m)

2.284 3.617 7.233 2.893 Tp (s)

0.156 0.149 0.153 0.151 H1/3 (m) 4 MNDH150T66D20 0.689 0.146 2.023 1.941 1.933 2.081 T1/3 (s)

0.264 0.272 0.251 0.295 Hmax(m)

1.803 3.277 1.636 2.963 Tmax(s)

0.099 0.104 0.101 0.100 Hm0 (m)

1.295 1.360 1.360 1.236 Tp (s)

0.098 0.103 0.101 0.100 H1/3 (m) 5 MNDH100T41D25 0.584 0.032 1.230 1.245 1.252 1.277 T1/3 (s)

0.160 0.184 0.193 0.178 Hmax(m)

0.992 1.190 1.687 1.227 Tmax(s)

0.126 0.130 0.133 0.131 Hm0 (m)

1.714 1.895 1.714 1.565 Tp (s)

0.127 0.127 0.131 0.129 H1/3 (m) 6 MNDH125T54D25 0.704 0.175 1.723 1.654 1.691 1.708 T1/3 (s)

0.214 0.217 0.256 0.218 Hmax(m)

1.762 2.917 1.837 2.352 Tmax(s)

119

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

0.151 0.151 0.158 0.153 Hm0 (m)

2.210 2.210 2.210 2.017 Tp (s)

0.151 0.151 0.161 0.153 H1/3 (m) 7 MNDH150T66D25 0.708 0.498 1.975 1.932 2.023 1.996 T1/3 (s)

0.289 0.269 0.321 0.288 Hmax(m)

1.223 2.444 2.351 2.364 Tmax(s)

0.102 0.107 0.107 0.101 Hm0 (m)

1.333 1.333 1.273 1.217 Tp (s)

0.101 0.106 0.105 0.099 H1/3 (m) 8 MNDH100T41D30 0.636 0.193 1.187 1.203 1.202 1.209 T1/3 (s)

0.208 0.184 0.190 0.179 Hmax(m)

1.215 1.163 1.334 1.459 Tmax(s)

0.126 0.134 0.131 0.133 Hm0 (m)

1.714 1.800 1.714 2.000 Tp (s)

0.125 0.133 0.129 0.132 H1/3 (m) 9 MNDH125T54D30 0.693 0.681 1.639 1.673 1.627 1.657 T1/3 (s)

0.224 0.262 0.249 0.224 Hmax(m)

1.703 1.493 1.980 1.236 Tmax(s)

0.149 0.155 0.160 0.155 Hm0 (m)

1.962 2.289 2.060 1.962 Tp (s)

0.145 0.152 0.161 0.153 H1/3 (m) 10 MNDH150T66D30 0.705 1.368 1.969 1.940 2.000 1.962 T1/3 (s)

0.311 0.301 0.257 0.273 Hmax(m)

2.797 3.079 1.634 2.639 Tmax(s)

120

Phụ lục 3.3 Kết quả thí nghiệm mặt cắt TSD lỗ rỗng bề mặt 10%

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

Hm0 (m) 0.099 0.101 0.094 0.098

1.295 1.360 1.295 1.088 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.102 0.095 0.098 1 TRH100T41D20E10 0.601 0.016 1.184 1.209 1.222 1.223 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.166 0.193 0.162 0.162

1.038 1.192 1.208 0.811 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.111 0.107 0.106

1.695 1.874 1.695 1.978 Tp (s)

H1/3 (m) 0.101 0.111 0.106 0.108 2 TRH100T54D20E10 0.629 0.029 1.600 1.595 1.533 1.590 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.193 0.185 0.232 0.218

1.442 2.086 2.237 0.646 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.099 0.102 0.099 0.099

1.314 1.200 1.200 1.380 Tp (s)

H1/3 (m) 0.098 0.104 0.099 0.101 3 TRH100T41D25E10 0.558 0.046 1.188 1.216 1.229 1.241 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.168 0.192 0.162 0.174

1.274 1.104 1.250 1.307 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.098 0.103 0.102 0.103

1.695 1.618 1.618 0.103 Tp (s)

H1/3 (m) 0.097 0.103 0.102 0.102 4 TRH100T54D25E10 0.596 0.021 1.600 1.517 1.552 1.602 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.161 0.222 0.197 0.155

1.487 1.493 1.542 1.589 Tmax(s)

5 TRH100T41D30E10 Hm0 (m) 0.098 0.099 0.095 0.099 0.515 0.119

121

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.255 1.200 1.453 1.314 Tp (s)

H1/3 (m) 0.096 0.097 0.094 0.099

1.193 1.203 1.240 1.229 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.171 1.203 0.145 0.157

1.146 1.264 1.163 1.183 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.104 0.099 0.097

1.853 1.676 1.467 1.467 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.104 0.098 0.097 6 TRH100T54D30E10 0.611 0.080 1.565 1.584 1.527 1.550 T1/3 (s)

Hmax(m) 1.565 0.184 0.179 0.153

1.568 1.642 1.546 1.823 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.080 0.081 0.075

1.863 5.057 5.057 5.057 Tp (s)

H1/3 (m) 0.130 0.119 0.118 0.107 7 TRH125T54D15E10 0.652 0.011 1.718 1.691 1.666 1.606 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.203 0.205 0.197 0.205

1.468 2.190 2.526 0.780 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.071 0.069 0.107

2.160 7.200 7.200 2.880 Tp (s)

H1/3 (m) 0.137 0.126 0.119 0.122 8 TRH125T66D15E10 0.617 0.015 1.965 1.825 1.763 1.870 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.198 0.201 0.221 0.195

2.559 1.770 2.779 3.241 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.088 0.089 0.096

9 TRH125T54D20E10 1.874 5.933 5.933 4.450 0.620 0.124 Tp (s)

H1/3 (m) 0.130 0.143 0.138 0.132

122

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.736 1.746 1.730 1.625 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.243 0.230 0.242 0.230

2.526 1.153 2.826 0.817 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.081 0.077 0.120

2.095 6.633 6.633 2.843 Tp (s)

H1/3 (m) 0.129 0.131 0.126 0.129 10 TRH125T66D20E10 0.624 0.169 1.981 1.861 1.902 2.015 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.206 0.234 0.210 0.203

2.604 1.749 3.208 2.155 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.134 0.131 0.130

1.780 1.695 2.094 1.978 Tp (s)

H1/3 (m) 0.128 0.135 0.135 0.133 11 TRH125T54D25E10 0.606 0.161 1.656 1.673 1.662 1.730 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.235 0.233 0.229 0.234

1.268 1.849 2.197 2.243 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.124 0.121 0.124

2.150 2.150 2.048 1.792 Tp (s)

H1/3 (m) 0.124 0.126 0.122 0.124 12 TRH125T66D25E10 0.619 0.229

T1/3 (s) 2.009 2.061 2.037 2.152 Hmax(m) 0.216 0.225 0.198 0.217

2.632 3.923 4.090 2.294 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.135 0.134 0.136

1.618 1.548 1.978 1.874 Tp (s)

13 TRH125T54D30E10 0.543 0.576 H1/3 (m) 0.126 0.136 0.135 0.135

1.593 1.574 1.597 1.621 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.257 0.268 0.234 0.270

123

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.639 2.130 2.035 1.388 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.131 0.122 0.130

2.076 1.982 1.896 2.565 Tp (s)

H1/3 (m) 0.125 0.133 0.124 0.131 14 TRH125T66D30E10 0.598 0.580 2.160 2.243 2.225 2.148 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.215 0.217 0.200 0.219

2.089 1.658 2.079 3.187 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.149 0.137 0.131 0.130

1.695 2.543 2.543 2.094 Tp (s)

H1/3 (m) 0.153 0.146 0.146 0.135 15 TRH150T54D20E10 0.605 0.161 1.760 1.694 1.709 1.645 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.251 0.244 0.221 0.239

2.163 2.054 2.321 2.000 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.149 0.145 0.097 0.134

2.076 2.422 6.229 2.907 Tp (s)

H1/3 (m) 0.160 0.153 0.146 0.148 16 TRH150T66D20E10 0.610 0.289 2.025 2.050 1.979 2.039 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.250 0.223 0.231 0.266

3.230 1.651 2.636 1.998 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.159 0.157 0.151

1.740 1.740 1.513 1.933 Tp (s)

H1/3 (m) 0.151 0.160 0.161 0.154 17 TRH150T54D25E10 0.603 0.518 1.699 1.824 1.784 1.781 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.278 0.247 0.302 0.290

1.804 1.792 0.986 1.379 Tmax(s)

18 TRH150T66D25E10 Hm0 (m) 0.150 0.151 0.143 0.151 0.611 0.650

124

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

2.180 2.180 2.725 2.725 Tp (s)

H1/3 (m) 0.153 0.156 0.148 0.156

2.014 1.991 1.990 2.115 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.277 0.248 0.265 0.255

2.450 1.609 2.101 2.951 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.149 0.158 0.159 0.156

1.842 1.522 2.059 1.842 Tp (s)

H1/3 (m) 0.148 0.159 0.162 0.159 19 TRH150T54D30E10 0.560 1.137 1.678 1.584 1.614 1.699 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.258 0.284 0.295 0.252

1.569 2.096 1.410 1.801 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.152 0.161 0.152 0.159

2.086 2.086 2.576 2.576 Tp (s)

H1/3 (m) 0.151 0.164 0.152 0.157 20 TRH150T66D30E10 0.607 1.222 2.129 2.165 2.194 2.159 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.243 0.277 0.291 0.267

2.803 2.093 3.002 2.040 Tmax(s)

Phụ lục 3.4 Kết quả thí nghiệm mặt cắt TSD lỗ rỗng bề mặt 15%

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

Hm0 (m) 0.100 0.097 0.101 0.103 1 TRH100T41D20E15 0.549 0.013 1.314 1.310 1.196 1.528 Tp (s)

125

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

H1/3 (m) 0.101 0.098 0.101 0.103

1.219 1.220 1.231 1.275 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.159 0.156 0.163 0.168

1.288 1.714 1.683 1.673 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.099 0.103 0.104

1.710 1.795 1.710 1.994 Tp (s)

H1/3 (m) 0.101 0.100 0.104 0.106 2 TRH100T54D20E15 0.597 0.022 1.618 1.640 1.572 1.617 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.178 0.163 0.169 0.201

1.534 2.081 2.217 1.883 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.099 0.100 0.100 0.101

1.314 1.255 1.200 1.380 Tp (s)

H1/3 (m) 0.100 0.101 0.100 0.102 3 TRH100T41D25E15 0.479 0.026 1.180 1.223 1.238 1.267 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.173 0.157 0.183 0.160

1.292 1.074 1.481 1.308 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.100 0.098 0.103

1.710 1.710 1.561 1.889 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.100 0.097 0.103 4 TRH100T54D25E15 0.537 0.025 1.681 1.760 1.698 1.770 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.203 0.162 0.173 0.162

1.433 1.511 1.715 1.648 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.093 0.096 0.100

1.280 1.173 1.407 1.340 Tp (s) 5 0.414 0.121 H1/3 (m) 0.099 0.092 0.096 0.102

1.189 1.210 1.212 1.263 T1/3 (s) TRH100T41D30E15

126

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

Hmax(m) 0.164 0.147 0.149 0.153

1.066 1.282 1.153 1.262 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.098 0.101 1.668

1.643 1.572 2.008 1.903 Tp (s)

H1/3 (m) 0.097 0.096 0.099 0.105 6 TRH100T54D30E15 0.478 0.101 1.630 1.622 1.644 1.733 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.183 0.165 0.158 0.191

1.668 2.037 1.668 2.007 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.124 0.069 0.077 0.096

1.714 6.000 5.143 2.400 Tp (s)

H1/3 (m) 0.130 0.110 0.112 0.106 7 TRH125T54D15E15 0.638 0.007 1.765 1.740 1.773 1.751 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.192 0.207 0.181 0.187

2.075 1.283 1.227 1.947 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.067 0.099 0.102

2.095 7.333 3.667 2.933 Tp (s)

H1/3 (m) 0.136 0.125 0.120 0.115 8 TRH125T66D15E15 0.603 0.010 1.977 1.868 1.850 1.934 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.225 0.199 0.188 0.188

3.143 1.175 1.219 2.395 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.124 0.128 0.098

1.731 1.818 1.652 4.039 Tp (s)

H1/3 (m) 0.131 0.131 0.134 0.128 9 TRH125T54D20E15 0.589 0.104 1.728 1.723 1.710 1.612 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.209 0.198 0.220 0.208

2.140 2.236 2.646 2.424 Tmax(s)

127

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

Hm0 (m) 0.125 0.127 0.090 0.093

2.081 2.300 5.463 5.463 Tp (s)

H1/3 (m) 0.130 0.133 0.126 0.131 10 TRH125T66D20E15 0.598 0.169 1.980 1.921 1.914 1.996 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.226 0.240 0.224 0.234

1.972 3.101 2.830 3.026 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.122 0.122 0.122

1.596 2.294 2.294 1.932 Tp (s)

H1/3 (m) 0.125 0.123 0.125 0.126 11 TRH125T54D25E15 0.546 0.164 1.673 1.700 1.665 1.699 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.210 0.220 0.248 0.199

1.356 2.316 2.133 1.648 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.068 0.069 0.079

2.150 7.167 7.167 6.143 Tp (s)

H1/3 (m) 0.137 0.122 0.115 0.117 12 TRH125T66D25E15 0.563 0.276

T1/3 (s) 1.991 1.739 1.796 2.006 Hmax(m) 0.201 0.187 0.198 0.191

2.384 1.216 2.987 2.226 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.124 0.122 0.124 0.130

1.676 1.530 1.530 1.853 Tp (s)

H1/3 (m) 0.124 0.122 0.123 0.130 13 TRH125T54D30E15 0.499 0.463 1.676 1.687 1.719 1.718 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.236 0.248 0.226 0.225

1.541 1.612 2.066 1.771 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.133 0.127 0.132 14 TRH125T66D30E15 0.558 0.549 2.081 2.081 2.571 2.571 Tp (s)

128

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

H1/3 (m) 0.129 0.135 0.127 0.132

2.141 2.248 2.255 2.224 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.222 0.217 0.207 0.217

2.485 2.163 2.696 3.362 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.130 0.127 0.108

1.705 2.387 2.387 3.580 Tp (s)

H1/3 (m) 0.155 0.139 0.136 0.134 15 TRH150T54D20E15 0.580 0.159 1.788 1.812 1.796 1.778 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.219 0.239 0.202 0.194

1.664 2.853 3.488 2.090 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.150 0.131 0.135

2.090 2.311 3.136 2.927 Tp (s)

H1/3 (m) 0.159 0.580 0.145 0.146 16 TRH150T66D20E15 0.579 0.264 2.064 2.092 2.084 2.181 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.247 0.269 0.238 0.228

2.211 1.500 1.262 3.805 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.146 0.147 0.150

1.787 2.234 2.234 1.986 Tp (s)

H1/3 (m) 0.156 0.149 0.152 0.155 17 TRH150T54D25E15 0.561 0.468 1.729 1.846 1.860 1.799 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.247 0.235 0.247 0.241

2.474 2.527 2.156 2.007 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.154 0.096 0.147

2.083 2.187 6.250 1.750 Tp (s) 18 TRH150T66D25E15 0.559 0.612 H1/3 (m) 0.155 0.159 0.148 0.156

2.044 1.974 2.051 2.154 T1/3 (s)

129

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

Hmax(m) 0.252 0.270 0.248 0.301

2.537 2.125 1.239 3.627 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.149 0.143 0.146 0.149

1.680 1.676 1.956 1.956 Tp (s)

H1/3 (m) 0.149 0.139 0.145 0.148 19 TRH150T54D30E15 0.518 0.871 1.689 1.757 1.714 1.749 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.251 0.288 0.241 0.222

1.607 1.441 2.723 1.596 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.158 0.150 0.154

2.081 2.185 2.731 2.300 Tp (s)

H1/3 (m) 0.155 0.160 0.151 0.154 20 TRH150T66D30E15 0.559 1.113 2.155 2.141 2.159 2.147 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.252 0.272 0.267 0.252

3.431 1.696 3.324 2.655 Tmax(s)

Phụ lục 3.5 Kết quả thí nghiệm mặt cắt TSD lỗ rỗng bề mặt 20%

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

Hm0 (m) 0.100 0.096 0.097 0.099

1.314 1.314 1.314 1.104 Tp (s)

1 TRH100T41D20E20 0.506 0.007 H1/3 (m) 0.101 0.098 0.098 0.102

1.205 1.233 1.199 1.248 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.162 0.146 0.164 0.168

130

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.249 1.270 1.076 1.700 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.101 0.104 0.104

1.673 1.840 1.673 2.044 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.102 0.105 0.108 2 TRH100T54D20E20 0.578 0.018 1.601 1.609 1.552 1.567 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.168 0.172 0.184 0.210

1.755 2.461 1.821 1.986 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.099 0.095 0.096 0.098

1.305 1.245 1.191 1.370 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.098 0.098 0.100 3 TRH100T41D25E20 0.445 0.041 1.196 1.218 1.212 1.265 T1/3 (s)

Hmax(m) 1.196 0.167 0.160 0.173

1.262 1.086 1.075 1.137 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.099 0.102 0.100 0.107

1.726 1.648 1.576 1.908 Tp (s)

H1/3 (m) 0.098 0.101 0.100 0.108 4 TRH100T54D25E20 0.496 0.018 1.584 1.635 1.588 1.622 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.193 0.183 0.160 0.172

1.398 1.420 1.578 1.454 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.100 0.093 0.094 0.100

1.314 1.150 1.453 1.314 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.095 0.097 0.102 5 0.371 0.097 1.196 1.233 1.231 1.256 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.179 0.157 0.161 0.165

1.085 1.300 1.280 1.140 Tmax(s) TRH100T41D30E20

6 TRH100T54D30E20 Hm0 (m) 0.100 0.099 0.101 0.110 0.451 0.077

131

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.661 1.661 1.523 1.828 Tp (s)

H1/3 (m) 0.099 0.097 0.099 0.111

1.628 1.603 1.609 1.713 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.177 0.178 0.157 0.188

1.576 1.948 2.303 1.998 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.098 0.075 0.071

1.721 3.012 5.164 5.164 Tp (s)

H1/3 (m) 0.131 0.116 0.114 0.109 7 TRH125T54D15E20 0.635 0.005 1.742 1.699 1.696 1.719 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.231 0.185 0.185 0.194

1.124 1.041 2.487 0.917 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.095 0.101 0.107

2.038 3.567 3.567 2.140 Tp (s)

H1/3 (m) 0.135 0.117 0.120 0.115 8 TRH125T66D15E20 0.605 0.007 2.037 1.805 1.869 1.873 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.210 0.185 0.183 0.191

2.322 0.842 2.781 3.326 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.079 0.126 0.100

1.718 5.725 1.636 4.294 Tp (s)

H1/3 (m) 0.128 0.129 0.132 0.135 9 TRH125T54D20E20 0.558 0.086 1.676 1.707 1.720 1.704 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.203 0.186 0.215 0.204

3.315 2.642 2.702 1.581 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.126 0.122 0.122 0.121

10 TRH125T66D20E20 2.088 2.436 2.192 2.923 0.587 0.142 Tp (s)

H1/3 (m) 0.130 0.128 0.131 0.133

132

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.948 1.920 2.006 2.035 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.204 0.336 0.210 0.199

2.772 1.135 3.754 1.835 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.126 0.125 0.132

1.733 1.650 1.575 1.925 Tp (s)

H1/3 (m) 0.128 0.126 0.127 0.133 11 TRH125T54D25E20 0.516 0.122 1.689 1.720 1.732 1.638 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.224 0.208 0.231 0.214

1.797 2.103 1.960 1.925 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.121 0.123 0.125

2.030 2.126 2.126 2.791 Tp (s)

H1/3 (m) 0.128 0.123 0.125 0.130 12 TRH125T66D25E20 0.539 0.231

2.003 2.048 2.016 2.138 T1/3 (s) Hmax(m) 0.224 0.215 0.229 0.276

2.702 2.960 3.687 2.795 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.122 0.124 0.139

1.681 1.535 1.535 1.858 Tp (s)

H1/3 (m) 0.124 0.120 0.123 0.139 13 TRH125T54D30E20 0.471 0.348 1.644 1.650 1.664 1.700 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.235 0.243 0.231 0.250

1.742 2.136 2.135 2.089 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.125 0.123 0.124 0.124

2.018 2.018 1.930 1.644 Tp (s)

14 TRH125T66D30E20 0.536 0.394 H1/3 (m) 0.126 0.120 0.125 0.126

2.080 2.075 2.160 2.195 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.234 0.222 0.197 0.215

133

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

2.289 2.346 3.071 2.305 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.149 0.128 0.094 0.109

1.705 2.557 5.114 3.978 Tp (s)

H1/3 (m) 0.153 0.138 0.136 0.139 15 TRH150T54D20E20 0.561 0.123 1.801 1.766 1.779 1.884 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.223 0.211 0.222 0.222

3.175 4.006 1.942 1.830 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.149 0.133 0.104 0.133

2.074 2.419 5.444 2.903 Tp (s)

H1/3 (m) 0.158 0.143 0.146 0.146 16 TRH150T66D20E20 0.563 0.229 2.080 2.074 2.032 2.163 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.235 0.214 0.225 0.220

3.629 2.795 2.961 3.228 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.145 0.143 0.155

1.740 1.657 2.320 1.933 Tp (s)

H1/3 (m) 0.155 0.146 0.147 0.159 17 TRH150T54D25E20 0.512 0.378 1.726 1.826 1.824 1.783 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.221 0.239 0.232 0.223

1.838 2.481 1.994 2.544 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.145 0.148 0.151

2.105 2.009 2.009 2.456 Tp (s)

H1/3 (m) 0.156 0.150 0.154 0.159 18 TRH150T66D25E20 0.553 0.527 2.026 2.057 2.104 2.228 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.310 0.264 0.253 0.241

2.339 1.934 1.781 2.776 Tmax(s)

19 TRH150T54D30E20 Hm0 (m) 0.150 0.148 0.145 0.157 0.494 0.845

134

Kết quả thí nghiệm

TT Phương án

Thông số sóng W1 (m) W2 (m) W3 (m) W4 (m)

Lưu lượng tràn (l/s/m) Hệ số phản xạ (Kr)

1.705 1.705 1.989 1.884 Tp (s)

H1/3 (m) 0.154 0.147 0.144 0.159

1.701 1.750 1.752 1.766 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.238 0.225 0.264 0.262

1.398 1.680 1.308 1.325 Tmax(s)

Hm0 (m) 0.150 0.143 0.150 0.155

2.086 2.086 2.738 2.576 Tp (s)

H1/3 (m) 0.153 0.148 0.151 0.155 20 TRH150T66D30E20 0.547 0.986 2.133 2.246 2.237 2.137 T1/3 (s)

Hmax(m) 0.268 0.254 0.303 0.232

2.650 2.223 3.083 2.328 Tmax(s)

135