Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
193
NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN
TẠI KHU DU LỊCH ĐỒ SƠN, THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
Tăng Xuân Thọ1, Trần Thanh Tùng2, Mai Duy Khánh2
1Sở NN&PTNT thành phố Hải Phòng, email: thotangxuan@gmail.com
2Trường Đại học Thủy lợi
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Việt Nam là quốc gia có đường bờ biển rất
dài, tỷ lệ giữa đường bờ biển so với diện tích
lục địa rất lớn. Hệ thống đê biển miền
Bắc cũng đã hình thành từ rất sớm. Bên cạnh
đó, yêu cầu bảo vệ cho các thành phố, c
khu dân cơ sở hạ tầng ven biển ngày
càng được quan tâm. Yếu tố mặt bằng
thẩm mĩ đối với các ờng biển tại các khu
đô thị ven biển cũng đặt ra những yêu cầu
mới, phức tạp hơn. ờng biển dần trở nên
phổ biến trong quy hoạch các khu dân
khu du lịch mới hình thành, cũng rất được
quan tâm ở các đảo du lịch.
Khu du lịch Đồ Sơn, thuộc quận Đồ Sơn,
thành phố Hải Phòng một dụ điển hình.
ờng biển ở khu du lịch Đồ Sơn đã được xây
dựng t khá lâu với kết cấu đơn giản. Hàng
năm, cứ vào mùa a bão, ờng biển khu
du lịch Đồ Sơn lại bị ng o làm y, đổ,
hỏng, ợng sóng tràn, sóng bắn tóe lớn ảnh
hưởng rất lớn sự an toàn đời sống sinh hoạt
của người dân, các hộ kinh doanh du khách
tới nghỉ dưỡng tại khu du lịch này.
Bài báo trình bày kết quả tính toán lưu
lượng tràn qua một số mặt cắt đại diện của
tuyến tường biển Đồ Sơn với với các tần suất
khác nhau xây dựng mối quan hệ giữa lưu
lượng tràn trung nh q và độ cao lưu không
Rc của tường biển. Kết quả tính toán lưu
lượng sóng tràn được sử dụng để đánh giá
mức độ hỏng của các đoạn tường với các
kịch bản tính toán. Kết quả phân tích, đánh
giá của bài báo sẽ sở giúp thành phố
Hải Phòng nghiên cứu khắc phục những tồn
tại của công trình tường biển hiện tại khu
du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Lựa chọn tần suất thiết kế
Do lịch sử để lại từ nhiều năm nay, tuyến
công trình bảo vệ bờ biển khu vực bán đảo
Đồ Sơn hiện nay không thuộc hệ thống đê
điều của thành phố. Tuy nhiên xét về yếu tố
địa lý, tuyến tường biển bảo vệ cho bán đảo
Đồ Sơn có vị trí nằm giữa hai tuyến đê biển 1
đê biển 2 các tuyến đê cấp III. Do vậy,
thể xem như tuyến tường biển bảo vệ khu
du lịch Đồ Sơn cùng cấp với hệ thống đê
biển I, II công trình cấp III. Theo
TCVN 9901:2014, công trình đê biển cấp III
tần suất thiết kế P = 2%. Tuy nhiên trong
thực tế, tường biển tại Đ n thường xuyên
bị nước tràn ngay cả trong điều kiện không
gió bão lớn. Do vậy, ngoài tính toán lưu
lượng tràn ứng qua tường với tần suất thiết kế
2%, tác giả sẽ tính toán thêm lưu lượng tràn
ứng với các tần suất 5% 20% để đánh giá
mức độ tràn qua tường biển ở Đồ Sơn với các
tần suất thấp hơn.
2.2. Tính toán các tham s sóng, mực
nước thiết kế
Mực nước thiết kế được tính toán theo phụ
lục B của Tiêu chuẩn TCVN: 9901-2014.
Nghiên cứu đã lựa chọn MNTK theo các tần
suất 1%, 2%, 5% 20% được tính toán sẵn
cho v trí MC10 thuộc phường Bàng La -
quận Đồ Sơn - TP. Hải Phòng ( tọa độ
20°42'E; 106°46'E) nơi gần tuyến tường
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
194
biển Đồ Sơn nhất, được chọn để tra cứu mực
nước thiết kế.
c tham số sóng ớc u khu vực tính
tn được tính theo c số liệu ng cực trị
nhiều năm thu thập tại trạm Bạch Long Vỹ.
Dựa vào đường tần suất Weibull xác định được
chiều cao ng tại ng nước sâu tương ứng
với c tần suất. ng từ ng ớc sâu được
tính toán lan truyền đến chân công trình bằng
phần mềm WADIBE. Quan hệ giữa chiều cao
và chu kỳ ng được tính toán theo Linh và
Tuấn (2015). c tham s sóng nước u
MNTK được thhiện trong bảng dưới đây:
Bảng 1. Tham số đầu vào tương ứng
với từng tần suất tính toán
P (%)
MNTK Hs(m) Tp (s) S0
1 3.99 5.79 10.35 0.049
2 3.38 7.02 10.17 0.048
5 2.72 7.73 9.88 0.046
20 1.97 5.58 9.22 0.042
Tính toán truyền sóng cho các đoạn tường
biển số 2, 3, 4, 5, 7 9 với mặt cắt ngang
tương ứng. Vị trí của các đoạn tường biển
được trình bày tại Hình 1.
Hình 1. Các mặt cắt tính toán truyền sóng
2.3. Tính toán sóng tràn qua tường
Sóng tràn qua tường biển Đồ Sơn tính toàn
bằng công thức EurOtop (2018) cho tường
đứng dạng đơn giản vì đây công thức tính
toán sóng tràn được sử dụng khá phổ biến
trên thế giới và tại Việt Nam, và có độ tin cậy
phù hợp. Mặt khác công thức EurOtop (2018)
xét tới nhiều yếu tố bất lợi như ảnh hưởng
của bãi trước. 4 loại mặt cắt tường đại
diện trên toàn tuyến tường biển Đồ Sơn được
xét đến như trong Hình 1. Công thức nh
toán xét tới nhiều yếu t bất lợi như ảnh
hưởng của bãi trước, lực xung kích của sóng
khi va đập vào tường:
- TH1: với 0,1 < R
c
/H
m0
< 1,35:
0
0
0
0,5
mc
3m 1,0 m
m
HR
q0,0155 exp 2,2
hS H
gH
(2.2)
- TH2: với Rc/Hm0 ≥ 1,35:
0
0
0
0,5
3
mc
3m 1,0 m
m
HR
q0,0020 hS H
gH
(2.3)
Trong đó: q: lưu lượng tràn đơn vị (m3/s/m);
Hm0: chiều cao ng mômen 0 trước công tnh
(m); Rc: chiều cao lưu kng (m); h: đ sâu
nước trước chân ng trình (m); Sm-1,0: đdốc
sóng ứng với chu kỳ đặc trưng phổ sóng Tm-1,0;
g: gia tc trọng trường (m/s2).
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Kết quả tính toán sóng tràn cho các
đoạn tường biển
Kết quả tính toán lưu ợng tràn cho các
đoạn tường biển Đồ Sơn theo tần suất (Bảng
2) cho thấy lưu lượng tràn trên toàn tuyến
rất lớn. Trong đó đoạn tường biển số 4 số
5 là hai đoạn có lưu lượng tràn lớn nhất, đoạn
tường số 2 9 u lượng tràn nhỏ nhất.
thể thấy đoạn 4 5 các vị trí nguy
hỏng do sóng tràn cao hơn hẳn so với
các đoạn tương biển khác ở khu vực Đồ Sơn.
Bảng 2. Kết quả tính toán qtràn với các tần
suất tính toán cho các đoạn tường biển
Mặt
cắt
q1%
(l/s/m)
q2%
(l/s/m)
q5%
(l/s/m)
q20%
(l/s/m)
D2 328.2 124.7 29.2 2.1
D3 306.4 137.4 44.3 7.8
D4 528.3 278.3 119.8 31.2
D5 689.8 359.1 152.5 39.4
D7 458.7 183.1 47.8 3.1
D9 262.1 103.8 25.9 1.6
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0
195
Lưu lượng tràn ứng với các tần suất 1% và
2% đều rất lớn (nhỏ nhất 100 l/s/m),
biệt những vị trí, lưu lượng tràn lên tới
trên 600 l/s/m. Với tần suất 5% thì lưu lượng
tràn trung bình cũng xấp xỉ 50 l/s/m. Ngay cả
khi tần suất tính toán P = 20% thì lưu lượng
tràn tại đoạn 4 5 cũng đạt trên 30 l/s/m,
trong khi các đoạn còn lại đều < 5l/s/m.
3.2. Mức độ hư hỏng theo tần suất
Mức độ tác động của lưu lượng tràn qua
tường biển đối với sự an toàn của công trình
được đánh giá theo Bảng D2, Phụ lục D -
TCVN 9901:2014 và trình bày tại Bảng 3.
Bảng 3. Đánh giá ảnh hưởng của sóng
tràn lên tuyến tường biển Đồ Sơn
P%
q (l/s/m) Mức ảnh hưởng
2 q > 50 trên toàn
tuyến
Công trình bị h
mặc dù được gia c
vệ hoàn chỉnh
5
Đoạn 4 và số 5:
q > 50
Công trình bị h
mặc dù đư
vệ hoàn chỉnh
Các đoạn khác:
20 < q < 50
Công trình bị h
n
được bảo vệ
20
Đoạn số 4 và 5:
20 < q < 50
Công trình bị h
nếu mái sau kh
được bảo vệ
Đoạn số 1, 2
7: 2 < q < 20
Bị h
không được gia cố
Đoạn số 9: q < 2
Công trình không bị h
hỏng
Hình 2. Tương quan giữa Rc và q
Kết quả đánh giá cho thấy, mức độ đảm
bảo an toàn của tường biển tại Đồ Sơn cho
người phương tiện sau tường hiện tại
khá thấp. Với tần suất 2% thì toàn tuyến sẽ bị
hỏng, kể cả được gia cố, bảo vệ hoàn
chỉnh. Các báo cáo đánh giá hỏng tường
biển tại Đồ Sơn sau bão các đợt gió mùa
Đông Bắc mạnh trong nhiều năm qua cho
thấy, chỉ cần xuất hiện bão cấp 9, cấp 10
hoặc gió mùa Đông Bắc mạnh, trung vào thời
điểm triều cường là tường biển tại Đồ Sơn đã
bị hư hỏng nghiêm trọng. Điều đó khẳng định
rằng, kết cấu tường biển hiện tại Đồ n
chưa đảm bảo an toàn thường xuyên bị
hỏng kể cả với tần suất 20%.
Nghiên cứu cũng đã xây dựng tương quan
giữa chiều cao lưu không với lưu lượng sóng
tràn cho các tường biển Đồ Sơn, thể hiện
Hình 2.
4. KẾT LUẬN
Bài báo đã trình y kết quả tính toán lưu
lượng tràn tại các đoạn tường biển khu vực
Đồ Sơn với các tần suất sóng mực nước
1%, 2%, 5% 20%. Kết quả tính toán sóng
tràn theo công thức EurOtop (2018) cho thấy,
ứng với tuần suất 1%, 2% 5% thì hầu như
các đoạn ờng biển đều lưu lượng tràn
> 50 l/s/m nguy bị hỏng rất cao
ngay cả khi đã được gia cố, bảo vệ. Đối với
tần suất 20% thì đoạn số 4 5 lưu lượng
tràn > 30 l/s/m. Các đoạn tường này nguy
hỏng cao ngay cả khi được gia cố, bảo
vệ, các đoạn còn lại sẽ bị hỏng nếu không
được gia cố, bảo vệ. Bài báo cũng cho thấy
vai trò của độ cao lưu không Rc đối với lưu
lượng sóng tràn của tường biển tại Đồ Sơn.
5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đặng Th Linh và Thiều Quang Tuấn, 2015.
Xây dựng quan hệ chu kỳ và chiều cao
của sóng gió cho mùa vùng biển Bắc và Bắc
Trung Bộ nước ta. Hội nghị KHTN
2015, Đại học Thủy lợi, Hà Nội, 407 - 409.
[2] EurOtop, 2018. Manual on wave overtopping
of sea defences and related structures. Second
Edition.
[3] Tiêu chuẩn quốc gia, 2014. TCVN
9901:2014 Công trình Thủy lợi - Yêu cầu
thiết kế đê biển.