BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI
TĂNG XUÂN THỌ NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN MẶT CONG CÓ MŨI HẮT SÓNG, ÁP DỤNG CHO CÁC KHU ĐÔ THỊ, DU LỊCH VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ
Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình biển Mã số: 958.02.03
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. TRẦN THANH TÙNG 2. GS. TS. PHẠM NGỌC QUÝ
Phản biện 1: GS.TS. Thiều Quang Tuấn - Trường Đại học Thủy lợi.
Phản biện 2: GS.TS. Vũ Minh Cát - Hội Thủy lợi Việt Nam.
Phản biện 3: GS.TS. Trần Đình Hòa - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam.
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại: Trường Đại học Thuỷ Lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội; vào lúc 8 giờ 30’, ngày 09 tháng 12 năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Tường biển là một dạng công trình bảo vệ bờ biển được sử dụng phổ biến tại các khu đô thị, du lịch ven biển vùng duyên hải Bắc Bộ nước ta. Sóng tràn được xác định là nguyên nhân cơ bản gây ra hư hỏng trên nhiều tuyến tường biển. Có thể gia tăng cao trình đỉnh tường biển để giảm sóng tràn qua tường nhưng sẽ cản trở tầm nhìn ra phía biển, ảnh hưởng tới cảnh quan. Một giải pháp giảm sóng tràn nhưng không làm gia tăng cao trình đỉnh tường là xây dựng tường biển có mũi hắt sóng kết hợp với mặt cong để giảm lưu lượng sóng tràn. Nhưng biện pháp này sẽ gia tăng áp lực nước lên thân tường, gây nguy cơ mất ổn định do trượt ngang và xói bãi trước công trình. Để khắc phục nhược điểm này, một mặt cắt ngang tường biển hỗn hợp được nghiên cứu đề xuất với kết cấu bao gồm một khối tường biển bằng bê tông trọng lực đặt trên bệ mái nghiêng.
Hiện nay chưa có nghiên cứu đầy đủ về tường biển dạng mặt cong có mũi hắt sóng, cũng như chưa có chỉ dẫn kỹ thuật đối với dạng công trình này. Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng của tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng đến sóng tràn qua đỉnh tường có ý nghĩa khoa học và thực tiễn, là cơ sở để tính toán, thiết kế kết cấu tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng cho các khu đô thị, du lịch ở vùng duyên hải Bắc Bộ của nước ta.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Đánh giá ảnh hưởng của tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng đến sóng tràn qua tường biển từ kết quả nghiên cứu trên mô hình vật lý máng sóng.
- Đề xuất được 01 mặt cắt ngang tường biển phù hợp cho khu đô thị, khu du lịch ở vùng duyên hải Bắc Bộ và áp dụng cho khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng, trong điều kiện sóng không vỡ.
- Phạm vi nghiên cứu: bờ biển tại các khu đô thị, khu du lịch ven biển vùng duyên hải Bắc Bộ.
1
4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
4.1 Cách tiếp cận
Tổng hợp, phân tích các kết quả nghiên cứu về sóng tràn và sóng tràn qua tường biển. Nghiên cứu về: hiện trạng tường biển vùng duyên hải Bắc Bộ; ảnh hưởng của tường biển mặt cong đối với sóng tràn qua tường biển, từ đó đề xuất mặt cắt ngang và tính toán cao trình đỉnh tường biển phù hợp với khu vực nghiên cứu.
4.2 Phương pháp nghiên cứu
Luận án sử dụng các phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu tổng quan; Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm; Phương pháp khảo sát, điều tra và đo đạc thực địa tại vùng nghiên cứu.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- Đến nay ở nước ta chưa có nhiều nghiên cứu về tương tác của sóng với tường biển dạng mặt cong, có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng đến khả năng chiết giảm sóng tràn qua tường biển. Do vậy, việc nghiên cứu có ý nghĩa về mặt khoa học trong việc bố trí, tính toán thiết kế tường biển.
- Hiện nay chưa có các chỉ dẫn kỹ thuật phục vụ cho việc xây dựng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng. Do vậy, việc nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn trong việc sử dụng các kết quả nghiên cứu trong luận án làm cơ sở để xây dựng các chỉ dẫn kỹ thuật, phục vụ tính toán, thiết kế tường biển.
6. Cấu trúc luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, luận án được trình bày trong 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu sóng tràn qua tường biển.
Chương 2: Cơ sở khoa học và thiết kế thí nghiệm nghiên cứu sóng tràn qua tường biển có mũi hắt sóng trên mô hình vật lý.
Chương 3: Sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng.
Chương 4: Đề xuất mặt cắt ngang tường biển phù hợp cho khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng.
2
7. Những đóng góp mới của luận án
- Đã làm sáng tỏ được các tham số chi phối tới lưu lượng sóng tràn qua tường
biển như hình dạng mặt tường và mũi hắt sóng, chiều cao tường tương đối, chiều
cao lưu không tương đối và chu kỳ sóng.
- Phát triển được công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn - công
thức (3-10) tích hợp vào công thức sóng tràn qua tường biển của EurOtop-2018 để
tính toán lưu lượng sóng tràn cho dạng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt
trên bệ mái nghiêng, áp dụng tính toán cao trình đỉnh cho tường biển mặt cong có
mũi hắt sóng cho tường biển khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng.
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN
1.1 Tổng quan về sóng tràn
1.1.1. Khái niệm chung về sóng tràn và lưu lượng sóng tràn trung bình
Sóng tràn là hiện tượng nước bị đẩy tràn qua đỉnh của đê/tường biển do động
năng của sóng trong khi đỉnh công trình vẫn còn cao hơn mực nước biển. Lưu
lượng sóng tràn trung bình là lượng sóng tràn được lấy trung bình trong một đơn vị thời gian và được đo bằng l/s/m hoặc m3/s/m.
1.1.2. Lưu lượng sóng tràn cho phép
Lưu lượng sóng tràn cho phép là đại lượng được đưa ra dựa trên việc đánh giá
các tác động của sóng tràn đến bản thân công trình và đối tượng được công trình
bảo vệ. Đại lượng này phụ thuộc vào chất lượng kết cấu công trình đê/tường biển,
mức độ cho phép ngập khu vực phía sau công trình.
1.1.3. Các tham số chi phối sóng tràn
- Tham số hình học kết cấu công trình (kích thước hình học của công trình, chiều
cao lưu không, độ dốc mái đê…), tham số sóng (chiều cao sóng ý nghĩa, đặc
trưng phổ sóng, chiều dài sóng nước sâu, hệ số sóng vỡ Iribarren…).
- Bãi trước công trình, cơ (thềm) phía biển.
3
1.2 Các nghiên cứu về sóng tràn qua tường biển trên thế giới và Việt Nam
- Hướng nghiên cứu chính: Định lượng và đặc trưng dòng chảy do sóng tràn gây
nên; xác định các tác động do sóng tràn gây nên hư hỏng công trình.
- Các phương pháp trong nghiên cứu cơ bản (03 phương pháp): Thực nghiệm đo
đạc hiện trường, mô hình vật lý, mô hình số trị.
1.2.1. Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển ở nước ngoài
1.2.1.1. Nghiên cứu thực nghiệm, đo đạc tại hiện trường
Một số nghiên cứu điển hình như: Dự án OPTICREST của Ủy ban Châu Âu;
Pullen và cộng sự (2008); M. Yamashiro và cộng sự (2013).
1.2.1.2. Nghiên cứu trên mô hình vật lý về sóng tràn qua tường biển
a) Sóng tràn qua đê biển mái nghiêng
- Nghiên cứu của: Saville (1955); Owen (1980); De Waal và Van der Meer (1992).
- TAW (2002), EurOtop (2007), EurOtop (2018) đã xây dựng các công thức tính
toán sóng tràn qua đê biển. Trong đó EurOtop (2018) đã xây dựng các công thức
tính toán sóng tràn qua đê biển cho các loại kết cấu hình học đê và có xét đến đến
ảnh hưởng của tường đỉnh trên đê trong trường hợp sóng không vỡ trên mái
nghiêng (công thức (1 - 2)):
(1-2)
là chiều cao lưu không,
là lưu lượng sóng tràn trung bình, Trong đó: gia tốc trọng trường, giá trị trung bình các hệ số , , ; là ,
lần lượt là hệ số chiết giảm do độ nhám mái và do góc sóng tới xiên góc, là
hệ số ảnh hưởng kết hợp xác định theo từng dạng kết cấu công trình khác nhau.
- Nghiên cứu của Berkeley-Thorn và Roberts (1981) đã đề xuất một kết cấu tường
mặt cong với mũi hắt sóng được đặt trên mái nghiêng. Nghiên cứu đã khẳng định
hiệu quả giảm sóng tràn của tường mặt cong có mũi hắt sóng. Đây là cơ sở để
nghiên cứu về tường mặt cong có mũi hắt sóng của luận án.
4
b) Sóng tràn qua tường đứng: Nghiên cứu của Franco và Franco (1999).
c) Ảnh hưởng của mũi hắt sóng đến sóng tràn qua tường biển: Các thí nghiệm mô hình vật lý đối với các mặt cắt tường biển khác nhau của Veale và cộng sự (2012), Talia Schoonees (2014) đều cho kết quả: tường có mũi hắt sóng có hiệu quả giảm sóng tràn tốt hơn so với tường không có mũi hắt sóng.
• Nhận xét: Các công thức tính toán sóng tràn qua đê/tường biển hiện nay chủ yếu được áp dụng với đê biển mái nghiêng, đê mái nghiêng có tường đỉnh, tường biển mặt thẳng đứng. Mặc dù đã có trường hợp xét đến ảnh hưởng của mũi hắt sóng ở tường đỉnh/tường biển nhưng chưa có công thức nào xét đến ảnh hưởng của tường mặt cong đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường.
1.2.1.3. Nghiên cứu trên mô hình số trị về sóng tràn qua tường biển
Các mô hình NLSW có khả năng tương đối tốt trong việc tính toán lưu lượng sóng tràn qua đê có độ dốc nhỏ và không có tường đỉnh.
1.2.2. Nghiên cứu sóng tràn qua đê biển, tường biển ở Việt Nam
- Các nghiên cứu về sóng tràn hiện nay chủ yếu tập trung vào đê biển, đê biển có tường đỉnh, như các nghiên cứu: Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2006, 2009, 2010, 2013); Nguyễn Văn Thìn & nnk (2013); Nguyễn Văn Dũng & nnk (2015).
- Kết quả ghiên cứu sóng tràn qua tường biển bằng mô hình vật lý của Đề tài KHCN Bộ Xây Dựng: tường biển có mũi hắt sóng có hiệu quả giảm sóng tràn cao hơn tường biển không có mũi hắt sóng, tường biển mặt cong có mũi hắt sóng có hiệu quả giảm sóng tràn tốt hơn so với các dạng mặt tường khác. Đây là cơ sở để tác giả lựa chọn tường mặt cong, có mũi hắt sóng để nghiên cứu của luận án.
1.3 Hiện trạng tường biển và hư hỏng tường biển do sóng tràn ở vùng
duyên hải Bắc Bộ
Tường biển được sử dụng phổ biến làm công trình bảo vệ bờ tại các khu đô thị, du lịch, các bờ đảo tại Miền Bắc nước ta như: đảo Trần (tỉnh Quảng Ninh), huyện đảo Cát Hải và bán đảo Đồ Sơn (thành phố Hải Phòng). Phần lớn các công trình này đều chưa đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về phòng chống thiên tai.
1.4 Kết luận chương 1
Tường biển là công trình bảo vệ bờ biển được sử dụng phổ biến trên thế giới do ưu điểm về giảm thiểu diện tích đất chiếm chỗ của công trình, hài hòa với cảnh
5
quan. Tường biển được sử dụng nhiều tại các khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ nước ta với hình thức và kết cấu tương đối đơn giản. Tường biển có chiều cao từ 1,5 ÷ 3,0 m, lớn hơn nhiều so với tường đỉnh trên đê mái nghiêng.
Hiện nay một số tường biển đã được thiết kế có mũi hắt sóng hoặc kết hợp mặt cong nhưng chưa đảm bảo các điều kiện về chống sóng tràn, công trình dễ bị sóng tràn làm hư hỏng. Nguyên nhân cơ bản của các hư hỏng nêu trên:
- Các công thức tính toán sóng tràn hiện nay chủ yếu được áp dụng cho đê biển mái nghiêng, đê mái nghiêng có tường đỉnh, tường biển mặt thẳng đứng. Đã có trường hợp xét đến ảnh hưởng của mũi hắt sóng ở tường đỉnh/tường biển nhưng chưa có công thức nào xét đến ảnh hưởng của các dạng mặt tường khác, đặc biệt là tường mặt cong đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường.
- Đến nay chưa có nhiều nghiên cứu về sóng tràn qua tường biển ở Việt Nam, đặc biệt là nghiên cứu về tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đặt trên mái nghiêng, chưa có chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể đối với dạng công trình này.
Trên cơ sở tài liệu thu thập, nghiên cứu sinh đã thống kê, đánh giá các tham số ảnh hưởng tới sóng tràn, tổng hợp các nhóm công thức tính sóng tràn qua tường biển hiện có trên thế giới. Từ đó sẽ thiết kế và thực hiện thí nghiệm mô hình vật lý để nghiên cứu ảnh hưởng của tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường.
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN CÓ MŨI HẮT SÓNG TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ
2.1 Cơ sở khoa học nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng
2.1.1. Lựa chọn phương pháp nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng
Có thể sử dụng các phương pháp để nghiên cứu sóng tràn qua tường biển: thực
nghiệm tại hiện trường, mô hình toán, mô hình vật lý. Phương pháp nghiên cứu
trên mô hình vật lý máng sóng được lựa chọn để nghiên cứu trong đề tài.
2.1.2. Thiết kế nghiên cứu
Thực hiện mô hình vật lý theo 2 giai đoạn để nghiên cứu sóng tràn qua tường biển
6
trong điều kiện địa hình và thủy động lực vùng duyên hải Bắc Bộ (Hình 2.1).
- Giai đoạn 1 (nhóm TN 1): thí nghiệm để đánh giá hiệu quả giảm sóng tràn qua
các dạng mặt cắt ngang tường biển khác nhau (có và không có mũi hắt sóng). Từ
đó lựa chọn ra mặt cắt ngang tường biển có hiệu quả giảm sóng tràn tốt nhất.
- Giai đoạn 2 (nhóm TN 2): thí nghiệm sóng tràn qua mặt cắt ngang tường biển
đã được lựa chọn tại nhóm TN 1 với các kịch bản chi tiết để nghiên cứu ảnh
hưởng của mặt cắt ngang tường đến lưu lượng sóng tràn qua tường.
Hình 2.1 Sơ đồ các bước nghiên cứu sóng tràn trên mô hình vật lý máng sóng
2.2 Cơ sở lý thuyết chung về mô hình vật lý
Các thông số thiết kế thí nghiệm được thiết lập theo tiêu chuẩn tương tự Froude.
Từ đó tìm được 04 đại lượng phi thứ nguyên qua phép cân bằng thứ nguyên:
(2-12)
Hàm số chung biểu thị sự ảnh hưởng của các tham số đến lưu lượng sóng tràn qua tường biển sẽ là:
(2-13)
Trong đó: là lưu lượng tràn tương đối; là chiều cao lưu
không tương đối, là chiều cao tường tương đối và là độ dốc sóng
xác định theo chu kỳ đặc trưng phổ sóng . Các tham số phi thứ nguyên này
7
là cơ sở để xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn do tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng.
2.3 Thiết kế nghiên cứu sóng tràn qua tường biển trên mô hình vật lý máng sóng
- Lựa chọn tỉ lệ mô hình: Tỷ lệ 1/15. - Xây dựng mô hình tường biển và bố trí thí nghiệm: Độ dốc bãi trước 1/100; Độ dốc mái nghiêng m=2; Chiều cao mô hình tường biển 15 cm (Hình 2.3).
Hình 2.3 Sơ đồ bố trí các hạng mục công trình và đầu đo sóng
Hình 2.6 Kích thước tường biển mặt cong có mũi hắt sóng được thí nghiệm
- Các kịch bản thí nghiệm:
+ Nhóm TN 1: 24 kịch bản thí nghiệm.
+ Nhóm TN 2: 55 kịch bản thí nghiệm sóng ngẫu nhiên và 7 kịch bản sóng đều.
2.4 Kết luận chương 2 Chương 2 đã phân tích ưu, nhược điểm của các phương pháp nghiên cứu sóng
tràn qua tường biển. Mô hình vật lý máng sóng với tỉ lệ mô hình 1/15 đã được
lựa chọn là phương pháp để nghiên cứu trong luận án.
8
Thực hiện 02 nhóm thí nghiệm với 86 kịch bản nhằm đánh giá hiệu quả giảm
sóng tràn của các dạng mặt cắt ngang tường biển khác nhau, từ đó lựa chọn được
dạng MCN tường biển có hiệu quả giảm sóng tràn tốt nhất.
Phân tích thứ nguyên PI-Buckingham để xác định hàm số biểu thị ảnh hưởng của các tham số đến lưu lượng sóng tràn qua tường biển PT. (2-13) với tham số: lưu lượng tràn tương đối; chiều cao lưu không tương đối, chiều cao tường tương đối, độ dốc sóng. Đây là cơ sở để xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn tại Chương 3.
CHƯƠNG 3 SÓNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN MẶT CONG CÓ MŨI HẮT SÓNG ĐẶT TRÊN BỆ MÁI NGHIÊNG
3.1 Ảnh hưởng của mũi hắt sóng và hình dạng mặt tường đến lưu lượng
sóng tràn
Thí nghiệm mô hình vật lý để xác định dạng MCN tường cho hiệu quả giảm sóng tràn tốt nhất. Từ bộ số liệu Nhóm thí nghiệm 1 (24 kịch bản, 06 dạng MCN tường biển), tác giả so sánh lưu lượng tràn phi thứ nguyên qua từng loại MCN tường biển. Phân tích ảnh hưởng của hình dạng mặt tường và mũi hắt sóng đến sóng tràn qua tường, từ đó xác định được dạng MCN tường có hiệu quả giảm sóng tràn tốt nhất để thực hiện bước 2 của nghiên cứu.
Dạng mặt đứng Dạng mặt nghiêng Dạng mặt cong
Không có mũi hắt sóng
Có mũi hắt sóng
- Ảnh hưởng của mũi hắt sóng đến lưu lượng tràn: Kết quả thì nghiệm cho thấy tường biển có mũi hắt sóng có hiệu quả giảm sóng tràn tốt hơn tường không có mũi hắt sóng tại tất cả các kịch bản.
- Ảnh hưởng của hình dạng mặt tường đến lưu lượng tràn I (với trường hợp tường có mũi hắt sóng): so với tường biển mặt đứng và mặt nghiêng, tường biển mặt
9
cong có mũi hắt sóng (TM3) có hiệu quả giảm sóng tràn tốt nhất .
3.2 Phân tích tương tác sóng - tường biển biển mặt cong có mũi hắt sóng bằng hệ thống video - camera
Xử lý các hình ảnh bằng hệ thống video-camera trong quá trình thí nghiệm với 7
kịch bản sóng đều để phân tích chi tiết tương tác giữa sóng và tường biển mặt
cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng. Chương trình phân tích ảnh được
viết bằng ngôn ngữ lập trình Matlab để phân tích các tham số sóng tràn: lớp nước
tràn trên đỉnh lớn nhất, chiều cao đỉnh lưỡi sóng lớn nhất, thời gian duy trì dòng
chảy sóng tràn trên đỉnh tường được trích xuất từ ma trận hình ảnh.
Chu trình tương tác sóng - tường trải qua 4 giai đoạn: (1) sóng leo lên mái
nghiêng, (2) sóng va vào thân tường tạo sóng bắn, (3) sóng tràn qua đỉnh tường
và (4) sóng rút. Trong đó, giai đoạn 3 là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình
tương tác sóng - tường: mô tả quá trình sóng bắn đạt đến độ cao lớn nhất, tạo ra
lượng nước tràn qua mặt trước, đổ xuống đỉnh của tường biển và hình thành dòng
chảy tràn chảy qua đỉnh tường.
Ảnh hưởng của chiều cao sóng, chu kỳ sóng tới chiều cao sóng đỉnh lưỡi sóng
lớn nhất, bề dày dòng chảy sóng tràn và thời gian sóng tràn duy trì trên đỉnh
tường ở giai đoạn 3 được phân tích như sau:
- Khi chiều cao sóng tăng, chiều cao đỉnh lưỡi sóng cũng tăng theo Hình 3.27.
Hình 3.27 Chiều cao đỉnh lưỡi sóng lớn nhất tổng hợp các kịch bản sóng đều
- Chiều cao lưu không tương đối tỷ lệ nghịch với chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương
đối. Sự tương quan này cũng thể hiện sự biến đổi của độ dốc đỉnh lưỡi sóng tương
đối dựa trên thay đổi của chiều cao sóng và chu kỳ sóng.
10
- Chiều cao lưu không tương đối tỷ lệ nghịch với độ dốc lớp nước tràn tương đối.
Khi chu kỳ sóng ngắn hơn, chiều dày lớp tràn tương đối có xu thế nhỏ hơn.
- Chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối tỷ lệ thuận với thời gian duy trì dòng tràn
đỉnh tường biển tương đối.
- Khi chiều cao và chu kỳ sóng nhỏ, đỉnh sóng có độ dốc thoải và bề rộng lớn.
Khi chiều cao sóng và chu kỳ sóng tăng, đỉnh sóng tạo ra góc dốc lớn, bề rộng
của lưỡi sóng tăng và bụng sóng dần biến mất. Khi sóng với chiều cao và chu kỳ
lớn tới và gặp tường biển có mũi hắt sóng, sóng có thể tràn qua mũi hắt và lấp
đầy không gian phía dưới mũi hắt, các con sóng tới tiếp theo sẽ tương tác với
tường biển như với tường đứng không còn có mũi hắt và bụng cong.
- Lưu lượng tràn tương đối có mối quan hệ tỷ lệ thuận với thời gian duy trì dòng
tràn đỉnh tường biển tương đối.
Như vậy, các tham số sóng tràn tương đối có tương quan mật thiết nhưng phức
tạp với nhau và với các điều kiện biên thủy động lực. Phân tích mối liên hệ này
sẽ giúp hiểu rõ hơn về tương tác giữa sóng và tường biển và là cơ sở cho các
nghiên cứu mô hình hóa sau này.
3.3 Xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn do ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng
3.3.1. Lựa chọn dạng công thức thực nghiệm
Đến nay, công thức EurOtop (2018) - công thức (1-2) được coi là công thức tính
toán sóng tràn hoàn chỉnh nhất cho đa dạng các loại kết cấu hình học đê mái
nghiêng trong đó có xét đến ảnh hưởng của tường đỉnh trên đê có mũi hắt sóng
tới sóng tràn.
EurOtop (2018) cung cấp hướng dẫn về tường đỉnh trên mái nghiêng hoặc trên
thềm trước có hoặc không có mũi hắt và được chia thành 04 trường hợp:
(1) Trường hợp 1: tường đỉnh có chiều cao tương đối lớn với chân tường bên
dưới mực nước tính toán.
(2) Trường hợp 2: tường chắn sóng ở cuối mái nghiêng có độ dốc thoải 1: 6
11
(3) Trường hợp 3: tường chắn sóng với chân tường ở trên mực nước tính toán,
trên mái nghiêng hoặc thềm trước, sóng không vỡ trên mái nghiêng.
(4) Trường hợp 4: trong khu vực lặng sóng như các vịnh…
Hình 3.36 Sơ đồ tính sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng
Mô hình tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đã được thí nghiệm tại nhóm thí
nghiệm thứ 2 của luận án có các đặc điểm: chiều cao tường nhỏ hơn so với ); mực nước thấp hơn hặc chiều cao tổng thể của công trình (
bằng chân tường; hệ số mái nghiêng m = 2; sóng không vỡ trên mái nghiêng →
Mô hình thí nghiệm thỏa mãn trường hợp (3) của công thức EurOtop-2018.
Do đó, kết cấu “Tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng,
sóng không vỡ trên mái nghiêng” được lựa chọn để áp dụng cho mô hình thí
nghiệm của luận án. Sơ đồ tính toán như Hình 3.36. Theo EurOtop-2018, ảnh
hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn qua tường được biểu diễn thông qua hệ số chiết giảm sóng tràn do ảnh hưởng của tường
3.3.2. Xây dựng công thức thực nghiệm
So sánh kết quả lưu lượng sóng tràn thí nghiệm với kết quả lưu lượng tràn tính
toán từ công thức EurOtop-2018, trường hợp sóng tràn qua đê có tường đỉnh,
sóng không vỡ (PT. (1-2)) cho thấy khi có tường mặt cong có mũi hắt sóng trên
đỉnh mái nghiêng, sóng tràn đã suy giảm đi đáng kể.
12
Hình 3.37 So sánh số liệu đo đạc sóng tràn với trường hợp đê có cùng cao trình và không có tường đỉnh (đê có hệ số mái trước m = 2)
Như vậy, ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng cần được xét cụ thể
hơn để đảm bảo sự tin cậy khi tính toán lưu lượng sóng tràn qua tường biển.
Qua các phân tích từ công thức EurOtop (2018), công thức tính hệ số chiết giảm sóng tràn do tường mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng có dạng:
(3-6)
trong đó, và là các đại lượng đặc trưng cho lưu
lượng sóng tràn và chiều cao lưu không phi thứ nguyên.
Hình 3.38 Tương quan của hệ số với chiều cao tường tương đối
Từ Hình 3.38 cho thấy: quan hệ là nghịch biến → khi chiều cao
tường tương đối tăng thì hệ số chiết giảm nhỏ đi. Hệ số có xu thế nghịch biến
với độ dốc sóng (đồng biến với chu kỳ sóng )
13
Để thuận tiện cho việc phân tích ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng đến sóng tràn, khái niệm mới về chiều cao tường tương đối được đưa vào.
(3-8)
với là độ dốc sóng biểu kiến xác định theo chu kỳ trước chân công trình.
Hàm toán học miêu tả quan hệ được đề xuất:
(3-9)
Trong đó: , là các hệ số được xác định dựa trên phân tích hồi quy phi
tuyến với các số liệu thực nghiệm. Hình 3.41 trình bày kết quả phân tích hồi
quy (PT.3-9) với các kết quả thực nghiệm. Hệ số hồi quy và sai số dự đoán được đánh giá là tương đối tốt: và .
Hình 3.41 Quan hệ với chiều cao tường tương đối
Công thức (3-9) được viết lại thành:
(3-10)
Hình 3.43 là biểu đồ sóng tràn tính toán theo công thức EurOtop-2018 (PT.3-10) tương tự Hình 3.37 sau khi đã kể tới hệ số chiết giảm sóng tràn do ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng .
HìnhHình 3.43 cho thấy, việc kể đến ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt
sóng thông qua hệ số chiết giảm sóng tràn đã cải thiện đáng kể mức độ tin
cậy trong tính toán sóng tràn.
Trên cơ sở các đặc trưng mô hình vật lý đã xây dựng, điều kiện áp dụng công
thức (3-10) được kiến nghị như sau: chân tường luôn nằm cao hơn hoặc bằng
mực nước tính toán; Hệ số mái nghiêng phía trước m = 2; sóng không vỡ trên
14
mái nghiêng; tỉ số ; bỏ qua độ nhám mái và hướng sóng tới.
Hình 3.43 Số liệu sóng tràn so sánh với EurOtop-2018 sau khi đã xét tới hệ số
chiết giảm sóng tràn do tường mặt cong có mũi hắt sóng
3.4 Kết luận chương 3
Chương 3 đã tổng hợp và phân tích số liệu của các nhóm thí nghiệm đã được xây
dựng và thực hiện trong Chương 2.
Kết quả phân tích số liệu TN nhóm 1: Độ sâu nước trước công trình là tham số
quan trọng ảnh hưởng tới lưu lượng sóng tràn. Tường biển có mũi hắt sóng có
hiệu quả giảm sóng tràn tốt hơn so với tường biển không có mũi hắt sóng. Tường
biển mặt cong, có mũi hắt sóng có hiệu quả giảm sóng tràn tốt hơn so với tường
biển có mũi hắt sóng dạng mặt nghiêng và mặt đứng. Đây là cơ sở để tác giả lựa
chọn tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng để thực hiện nghiên cứu bước 2.
Qua phân tích video thí nghiệm của 7 kịch bản sóng đều cho thấy, chu trình tương
tác sóng - tường trải qua 4 giai đoạn: (1) sóng leo lên mái nghiêng, (2) sóng va vào
thân tường tạo đỉnh sóng, (3) sóng tràn qua đỉnh tường và (4) sóng rút.
Kết quả phâp tích số liệu TN nhóm 2: Ảnh hưởng của tường mặt cong, có mũi
hắt sóng đến lưu lượng sóng sóng tràn được biểu diễn thông qua hệ số chiết giảm
sóng tràn ( ). Quan hệ giữa và (chiều cao tường tương đối) là nghịch
biến. Hệ số nghịch biến với độ dốc sóng (đồng biến với chu kỳ sóng).
15
Chương 3 đã xây dựng công thức (3-10) xác định hệ số chiết giảm sóng tràn do
ảnh hưởng của tường mặt cong, có mũi hắt sóng (trường hợp chân tường không
nằm dưới mực nước tính toán, sóng không vỡ trên mái nghiêng). Từ đó tích hợp
vào công thức (1-2) của EurOtop (2018) để xác định lưu lượng sóng tràn qua
tường. Đây là cơ sở áp dụng tính toán cao trình đỉnh tường biển trong Chương 4.
CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG TƯỜNG BIỂN PHÙ HỢP CHO KHU DU LỊCH ĐỒ SƠN, THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG
4.1 Lựa chọn địa điểm ứng dụng kết quả nghiên cứu
4.1.1. Vị trí địa lý
Nghiên cứu trong luận án đã lựa chọn bờ biển khu du lịch Đồ Sơn làm vị trí để
áp dụng kết cấu tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng.
4.1.2. Điều kiện tự nhiên
- Thủy triều: Chế độ nhật triều thuần nhất, mực nước từ 3 ÷ 4m. Mực nước biển
trung bình nhiều năm 1,9 m. Mực nước triều lịch sử cao nhất 4,35m.
- Chế độ gió: Tốc độ lớn nhất >20 m/s theo các hướng Nam, Tây Nam, Bắc, Tây
Bắc và hướng Đông. Hướng gió thịnh hành nhất là hướng Đông.
- Chế độ sóng: Mùa đông, hướng sóng thịnh hành là Đông, Đông Bắc, độ cao
trung bình 0,5 ÷ 0,75 m, cực đại đạt 3,0 ÷ 4,0 m. Mùa hè, hướng sóng thịnh hành
là Nam, Đông Nam, độ cao trung bình đạt 0,5 ÷ 0,75 m, cực đại đạt 3,0 ÷ 3,5 m.
4.2 Hiện trạng tường biển
4.2.1. Hiện trạng kết cấu tường biển tại khu du lịch Đồ Sơn
Hệ thống tường biển bảo vệ cho khu du lịch Đồ Sơn được xây dựng, tu bổ, nâng
cấp qua nhiều thời kỳ với tổng chiều dài 6.250 m. Hình thức kết cấu đa dạng (đá
xây, gạch xây, bê tông), tường biển thường xuyên bị hư hỏng do sóng tràn. Tuyến
tường biển Đồ Sơn được chia thành 10 đoạn như Hình 4.3.
16
Hình 4.3 Các đoạn tường biển và các mặt cắt ngang điển hình.
Theo hình thức kết cấu, tường biển Đồ Sơn được chia thành 02 loại:
- Tường biển chưa được nâng cấp: Gồm các đoạn số 1, số 2; các đoạn từ số 5 ÷
số 10. Tổng chiều dài 4.817 m. Cao trình đỉnh tường từ +3,6 ÷ +7,5 m.
- Tường biển đã được nâng cấp, có mũi hắt sóng: Gồm các đoạn số 3 và số 4.
Tổng chiều dài 1.431 m. Cao trình đỉnh tường từ +4,3 ÷ +5,0 m.
4.2.2. Hiện trạng sóng tràn qua một số đoạn tường biển tại Đồ Sơn
NCS đã đo đạc 10 mặt cắt ngang địa hình tường biển tương ứng với 10 đoạn ở Hình 4.3 để tính toán lưu lượng sóng tràn tường biển điển hình hiện có tại Đồ Sơn.
- Quy mô công trình: Công trình cấp IV; Tần suất thiết kế: .
Sóng tràn qua tường biển xảy ra ngay cả trong điều kiện không có gió bão nên
ngoài việc tính toán lưu lượng tràn với tần suất thiết kế 3,33%, tác giả đã tính
toán lưu lượng tràn qua tường biển ứng với các tần suất 2% và 5% để đánh giá.
- Mực nước thiết kế được xác định theo Bảng 4.1.
Bảng 4.1 Mực nước thiết kế và tham số sóng tại nước sâu ứng với các giá trị tần suất thiết kế
STT Tần suất P (%) 2% 3.33% 5%
1 Mực nước thiết kế (m) 3,38 3,2 2,73
2 7,73 7,36 7,02 Chiều cao sóng nước sâu Hs (m)
3 10,17 10,02 9,88 Chu kỳ sóng đỉnh phổ tại nước sâu Tp (s)
17
- Lưu lượng sóng tràn qua các đoạn tường biển Đồ Sơn được tính toán theo công
thức Franco và Franco (1999). Kết quả trình bày tại Bảng 4.3.
Bảng 4.3 Lưu lượng tràn trung bình qua các đoạn tường biển tại Đồ Sơn
q3,33% (l/s/m)
STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Mặt cắt D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 q2% (l/s/m) 151,2 19,8 20,9 101,0 300,5 54,1 132,6 290,5 29,8 27,3 90,1 8,7 10,8 63,2 206,3 34,6 77,7 206,3 15,8 16,1 q5% (l/s/m) 18,4 0,4 1,4 16,2 67,9 9,2 13,6 77,6 2,2 3,5
Nhận xét: Các đoạn D1, D5 và D8 có lưu lượng tràn cao nhất. Kết quả tính toán
phù hợp với thực tế, đây là những đoạn thường xuyên bị hư hỏng do sóng tràn.
4.2.3. Đánh giá mức độ ảnh hưởng của sóng tràn tới hư hỏng tường biển tại Đồ Sơn
Đối chiếu mức độ ảnh hưởng của lưu lượng tràn qua tường biển đối với sự an
toàn của công trình (theo TCVN 9901: 2014) với kết quả tính toán lưu lượng
sóng tràn qua công trình tại Bảng 4.3 cho thấy mức đảm bảo an toàn của tường
biển Đồ Sơn là rất thấp. Do vậy, NCS đề xuất giải pháp thiết kế tường biển mặt
cong có mũi hắt sóng nhằm giảm lưu lượng sóng tràn qua tường biển Đồ Sơn.
4.3 Ứng dụng kết quả nghiên cứu
Đoạn tường D8 có lưu lượng sóng tràn lớn nhất được lựa chọn áp dụng kết quả
nghiên cứu để tính toán. Đây là đoạn có nhiều công trình dân sinh, hạ tầng và
sát với đường giao thông.
Điều kiện biên thiết kế: Mực nước thiết kế ; Chiều cao sóng tại
chân công trình: ; Chu kỳ sóng: .
18
4.3.1. Xác định cao trình đỉnh tường
Cao trình đỉnh tường biển thiết kế được tính toán theo công thức (4-2):
(4-2)
Trong đó: : cao trình đỉnh tường; : cao trình MNTK; : chiều cao an
toàn; : độ dâng cao của mực nước biển; : chiều cao lưu không của đỉnh
tường biển so với MNTK được tính toán bằng công thức (4-3):
(4-3)
Trong đó: là chiều cao sóng tại chân công trình; là độ cao lưu không;
, là hệ số chiết giảm sóng tràn do độ nhám mái, sóng tới xiên góc;
là hệ số chiết giảm sóng tràn do tường cong có mũi hắt sóng.
Trong đó:
với
Sử dụng phương pháp thử dần để tính toán , từ đó tính được .
Áp dụng công thức (4-2) tính cao trình đỉnh tường, chiều cao tường tính toán phải mãn điều kiện áp dụng của công thức (3-10): .
Cao trình đỉnh tường biển Đồ Sơn được tính toán dựa trên 02 tiêu chí:
- Đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật: lưu lượng sóng tràn cho phép là 20 (l/s/m).
- Đảm bảo yêu cầu về cảnh quan: cao trình đỉnh tường ≤ +6,5 (m).
Kết quả: Cao trình đỉnh tường thiết kế , chiều cao khối tường biển
mặt cong có mũi hắt sóng là , đặt trên bệ mái nghiêng m = 2.
4.3.2. Đề xuất bố trí mặt cắt ngang tường biển
Kết cấu tường biển mới được thiết kế nâng cấp, cải tạo trên nền tường biển cũ
hiện có. Mặt cắt ngang tường biển đề xuất với kết cấu tường mặt cong có mũi hắt
sóng, đặt trên bệ đá mái nghiêng như Hình 4.11.
19
Hình 4.11 Mặt cắt ngang tường biển đề xuất áp dụng cho KDL Đồ Sơn
4.3.3. Đề xuất quy trình nâng cấp, cải tạo tường biển
* Mục đích, yêu cầu: Do quỹ đất tại các khu du lịch, khu đô thị ven biển hạn hẹp. Việc thi công bị khống chế về thời gian nhằm hạn chế tối đa các ảnh hưởng đến các hoạt động trong khu vực. Do vậy, tác giả đề xuất sử dụng các khối bê tông cốt thép đúc sẵn, lắp ghép thành tuyến tường biển, thay thế cho tường biển đang bị hư hỏng.
* Quy trình nâng cấp, cải tạo tường biển: Gồm 4 bước
- Bước 1: Khảo sát, đánh giá hiện trạng công trình.
- Bước 2: Thi công tạo mặt bằng, chuẩn bị lắp dựng kết cấu tường biển đúc sẵn.
- Bước 3: Lắp dựng các modul tường biển (cấu kiện bê tông đúc sẵn).
- Bước 4: Hoàn thiện việc xây công trình theo các yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật.
4.4 Kết luận chương 4
Chương 4 đã tóm tắt các điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu, phân tích hiện trạng và các hư hỏng của tường biển Đồ Sơn. Phân tích các đặc điểm khí tượng, thủy hải văn được sử dụng trong thiết kế công trình. Phân tích để lựa chọn cấp công trình và tính toán các điều kiện biên phục vụ thiết kế công trình.
, chiều cao khối tường
Tính toán cao trình đỉnh tường biển thiết kế biển , được đặt trên bệ mái nghiêng có độ dốc .
Đề xuất các bước thực hiện chính trong quy trình nâng cấp, cải tạo tường biển.
20
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I. Kết quả đạt được của luận án
1. Nghiên cứu tổng quan
Luận án đã tổng quan được tình hình nghiên cứu sóng tràn qua đê biển và các
nghiên cứu về sóng tràn qua tường biển tại Việt Nam và trên thế giới. Nghiên
cứu sóng tràn qua tường biển là vấn đề còn mới ở Việt Nam, có ý nghĩa quan
trọng đối với bờ biển các khu đô thị, các khu du lịch ven biển vùng duyên hải
Bắc Bộ.
Luận án đã nêu được hiện trạng và các dạng hư hỏng thường gặp của tường biển
tại vùng duyên hải Bắc Bộ. Trong đó, hư hỏng do sóng tràn là phổ biến nhất.
Luận án đã thống kê, phân tích có chọn lọc các công trình nghiên cứu về sóng
tràn qua tường biển và chỉ ra những vấn đề các nghiên cứu trước đây chưa đề cập
hoặc có đề cập nhưng chưa đầy đủ. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của tường biển
mặt cong, có mũi hắt sóng là cơ sở quan trọng trong việc tính toán cao trình đỉnh
tường biển cho các khu đô thị, khu du lịch ven biển.
2. Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng bằng mô
hình vật lý máng sóng
Luận án đã làm rõ cơ sở khoa học và phân tích, lựa chọn được phương pháp
nghiên cứu ảnh hưởng của tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đến lưu lượng
sóng tràn qua tường biển trên mô hình vật lý máng sóng. Thông qua phân tích
điều kiện địa hình và thủy động lực khu vực duyên hải Bắc Bộ nước ta, tác giả
đã xây dựng được 02 nhóm thí nghiệm: nhóm thứ (1) - nghiên cứu sóng tràn qua
các dạng mặt cắt tường biển khác nhau, bao gồm tường có và không có mũi hắt
sóng để đánh giá hiệu quả giảm sóng tràn và tìm ra dạng mặt cắt ngang tường có
hiệu quả giảm sóng tràn tốt nhất; nhóm thứ (2) - nghiên cứu chi tiết sóng tràn qua
tường mặt cong có mũi hắt sóng, nhằm xây dựng công thức thực nghiệm đánh
giá ảnh hưởng của tường tới sóng tràn.
21
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng đến sóng tràn
qua tường biển và xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm
sóng tràn
Qua phân tích video thí nghiệm của 7 kịch bản sóng đều, NCS đã phân tích chu
trình tương tác sóng - tường mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng
có thể trải qua 4 giai đoạn như sau: (1) sóng leo lên mái nghiêng, (2) sóng va vào
thân tường tạo sóng bắn, (3) sóng tràn qua đỉnh tường và (4) sóng rút. Trong đó
giai đoạn 3 là giai đoạn quan trọng nhất của quá trình phân tích sóng tràn qua
tường biển. Giai đoạn này mô tả quá trình sóng bắn đạt đến độ cao lớn nhất, tạo
ra lượng nước tràn qua mặt trước, đổ xuống đỉnh của tường biển và hình thành
dòng chảy tràn chảy qua đỉnh tường. Kết quả phân tích cho thấy chiều cao sóng
và chu kỳ sóng có mối quan hệ đồng biến với chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối.
Ngoài ra, khi chu kỳ sóng giảm, chiều dày lớp nước tràn tương đối có xu thế nhỏ
hơn. Lưu lượng tràn tương đối có mối quan hệ tỷ lệ thuận với thời gian duy trì
dòng tràn đỉnh tường biển tương đối.
Từ bộ số liệu thí nghiệm trên mô hình vật lý cho tường biển mặt cong có mũi hắt
sóng, tác giả đã lựa chọn 55 kịch bản thí nghiệm với sóng ngẫu nhiên để phân
tích. Ảnh hưởng của tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đến sóng tràn qua
tường biển được biểu diễn thông qua hệ số chiết giảm sóng tràn do ảnh hưởng
của tường. Kết quả thí nghiệm cho thấy sóng tràn qua tường biển mặt cong có
mũi hắt sóng có sự suy giảm đi đáng kể. Luận án đã chỉ ra: khi chiều cao tường
tương đối tăng lên thì hệ số chiết giảm sóng tràn nhỏ đi, hệ số chiết giảm sóng
tràn do tường mặt cong có mũi hắt sóng có xu thế nghịch biến với độ dốc sóng.
Kết quả phân tích bộ số liệu mô hình vật lý đã được sử dụng để xây dựng được
công thức xác định hệ số chiết giảm sóng tràn do ảnh hưởng của tường mặt cong
có mũi hắt sóng, công thức (3-10). Công thức này có thể tích hợp vào công thức
của EurOtop-2018 (1-2) để xác định sóng tràn qua tường mặt cong có mũi hắt
sóng trong trường hợp chân tường nằm trên hoặc ngang với mực nước tính toán
và sóng không vỡ trên mái nghiêng.
22
4. Ứng dụng kết quả nghiên cứu đề xuất kết cấu tường biển phù hợp cho khu
du lịch Đồ Sơn, quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng
Tác giả đã ứng dụng công thức (3-10) để tính toán cao trình đỉnh tường biển mặt
cong, có mũi hắt sóng và đề xuất kết cấu tường biển dạng hỗn hợp cho một trong
những đoạn bờ biển xung yếu nhất của tường biển Đồ Sơn, đảm bảo tiêu chí kỹ
thuật (lưu lượng tràn cho phép là 20 l/s/m) và yêu cầu cảnh quan (cao trình đỉnh
không vượt qua +6,5). Đây là khu vực đã được đầu tư xây dựng các công trình
dân sinh, và hạ tầng quan trọng, tuy nhiên hiện tượng sóng tràn qua tường biển
hiện có với lưu lượng lớn tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn cho các công trình
hạ tầng ven biển và hoạt động du lịch. Kết cấu tường biển được đề xuất của
nghiên cứu có thể áp dụng để thay thế các công trình tường biển hiện không còn
đảm bảo an toàn trên toàn tuyến tường biển tại khu du lịch Đồ Sơn.
II. Những đóng góp mới của luận án
1. Đã làm sáng tỏ được các tham số chi phối tới lưu lượng sóng tràn qua tường
biển như hình dạng mặt tường và mũi hắt sóng, chiều cao tường tương đối, chiều
cao lưu không tương đối và chu kỳ sóng;
2. Phát triển được công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn,
công thức (3-10) tích hợp vào công thức sóng tràn qua tường biển của EurOtop-
2018 để tính toán lưu lượng sóng tràn cho dạng tường biển mặt cong có mũi hắt
sóng đặt trên bệ mái nghiêng, áp dụng tính toán cao trình đỉnh cho tường biển
mặt cong có mũi hắt sóng ở quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng.
III. Tồn tại và hướng phát triển
1. Những tồn tại
- Các nghiên cứu mới xét đến tường biển nhẵn không thấm nước, chưa xét đến
ảnh hưởng của độ nhám mái, hướng sóng đến, độ dài ngắn của đỉnh sóng.
- Nghiên cứu chỉ mới xét đến hình dạng mũi hắt sóng mặt cong đến sóng tràn,
chưa xét đến ảnh hưởng của kích thước hình học mũi hắt sóng.
23
- Công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn mới chỉ áp dụng
cho tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng, chưa xem xét tới các dạng tường biển
mặt đứng, tường biển mặt nghiêng hoặc mặt bậc thang…
- Công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn do tường mặt cong
có mũi hắt sóng chỉ được áp dụng trong điều kiện sóng không vỡ trên mái nghiêng
và chân tường nằm ngang hoặc trên mực nước tính toán.
2. Hướng phát triển
- Tiếp tục nghiên cứu về ảnh hưởng của kích thước hình học mũi hắt sóng, hình
dạng măt tường biển (dạng thẳng đứng, nghiêng, bậc thang) đến sóng tràn qua
tường biển.
- Nghiên cứu mở rộng phạm vi áp dụng cho các vùng bờ biển khác ở nước ta
với các điều kiện bãi trước, tham số sóng và mực nước khác với vùng duyên
hải Bắc Bộ.
IV. Kiến nghị
Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện các đóng góp mới của luận án để sớm được áp
dụng vào trong đào tạo, tính toán thiết kế tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng
ở vùng duyên hải Bắc Bộ và các khu vực có điều kiện địa hình, chế độ thủy hải
văn tương tự với khu vực nghiên cứu.
24
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
[1] H. T. Lê, Tăng Xuân Thọ, N. L. Nguyễn, and D. K. Mai, “Nghiên cứu chế tạo và lắp đặt thử nghiệm cấu kiện tường biển bảo vệ khu du lịch Hòn Dấu resort,” Tạp chí Tài nguyên nước, Số 1, tr. 29–35, Tháng 1/2020.
[2] H. T. Le, T. L. Dang, Tăng Xuân Thọ, T. D. Nguyen, and T. T. Tran, “Wave overtopping and splash-up at seawalls with bullnose,” Vietnam Journal of Marine Science and Technology, vol. 20, pp. 333–342, Jul. 2020, doi: 10.15625/1859- 3097/20/3/15064.
[3] Tăng Xuân Thọ, H. T. Le, T. L. Dang, T. D. Nguyen, and T. T. Tran, “Wave overtopping on seawall with bullnose measurements compared to design guidelines,” presented at the 3rd International Conference on Sustainability in Civil Engineering, Nov. 2020.
[4] Tăng Xuân Thọ, H. T. Le, T. L. Dang, T. D. Nguyen, and T. T. Tran, “Wave overtopping at seawalls with bullnose,” presented at the 8th International Conference on the Application of Physical Modelling in Coastal and Port Engineering and Science, Zhoushan, China, Zhoushan, China, Dec. 2020, pp. 249–256.
[5] Tăng Xuân Thọ, Trần Thanh Tùng, and D. K. Mai, “Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển tại khu du lịch đồ sơn, thành phố hải phòng,”. Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021, Đại học Thủy lợi, Hà Nội, 2021, tr. 193–195.
[6] Tăng Xuân Thọ và Trần Thanh Tùng, “Đánh giá hiện trạng và phân tích nguyên nhân, cơ chế hư hỏng các tường biển tại khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng,” Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, Số 75, tr. 24- 32, T9/2021.
[7] H. T. Le, Tăng Xuân Thọ, T.T.Trần, T. L. Dang, and T. D. Nguyen, “Experimental Measurements of Wave Overtopping at Seawalls,” presented at the 6th International Electronic Conference on Water Sciences (ECWS-6), Nov. 2021.
[8] Tăng Xuân Thọ và Trần Thanh Tùng, “Đề xuất mặt cắt ngang tường biển phù hợp cho khu du lịch đồ sơn, thành phố hải phòng” Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023, Đại học Thủy lợi, Hà Nội, 2023, tr. 176-178.
