Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu mô phỏng tính ổn định và hiệu quả của đê chắn sóng sử dụng kết cấu bê tông rỗng Nghiên cứu mô phỏng tính ổn định và hiệu quả của đê chắn sóng sử dụng kết cấu bê tông rỗng Nghiên cứu mô phỏng tính ổn định và hiệu quả của đê chắn sóng sử dụng kết cấu bê tông rỗng
MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.2 Đê chắn sóng Việt Nam 1.1.3 Đê chắn sóng rỗng .10 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi .11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 12 1.2.3 Khảo sát thực nghiệm hiệu giảm sóng BUSADCO 14 1.3 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu 18 1.4 Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 18 1.5 Ý nghĩa đề tài 19 1.5.1 Ý nghĩa thực tiễn .19 1.5.2 Ý nghĩa khoa học .19 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT .20 2.1 Sóng yếu tố chi phối đến sóng 20 2.2 Năng lượng sóng 21 2.3 Lý thuyết sóng 22 2.3.1 Dạng sóng biển 22 2.3.2 Lý thuyết sóng điều hịa 24 2.4 Hiệu giảm sóng 33 2.4.1 Hệ số truyền sóng 33 2.5 Chiều cao không lưu đỉnh đê 34 2.6 Lý thuyết mô 35 2.6.1 Động lực học chất lỏng tính tốn (CFD) 35 2.6.2 Phần mềm mô 36 2.6.3 Phương trình Navier-Stokes 37 2.6.4 Mơ hình dịng chảy rối 38 2.6.5 Phương pháp thể tích chất lỏng (VOF) .41 viii 2.6.6 Phương pháp thể tích chứa vật cản (FAVOR) 42 2.6.7 Điều kiện biên 46 2.6.8 Điều kiện ban đầu 47 Chương MÔ PHỎNG SỐ 48 3.1 Trình tự mơ tính tốn FLOW-3D 48 3.2 Kích thước đê chắn sóng 49 3.3 Giới hạn biên mô 51 3.4 Kịch mô 54 3.4.1 Kịch khảo sát hội tụ mô .54 3.4.2 Kịch so sánh với thực nghiệm 55 3.4.3 Kịch khảo sát lựa chọn vị trí bố trí đê chắn sóng .55 3.4.4 Kịch khảo sát ảnh hưởng chu kỳ sóng 56 Chương PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 58 4.1 Ảnh hưởng kích thước lưới đến kết mơ 58 4.2 Đánh giá hiệu giảm sóng mơ thực nghiệm .61 4.2.1 Kết mô .61 4.2.2 So sánh kết mô thực nghiệm .65 4.3 Mức độ tiêu tán lượng dòng chảy rối .68 4.4 Sự ảnh hưởng chu kỳ sóng đến hiệu giảm sóng 70 4.5 Sự ảnh hưởng độ ngập thân đê chiều cao không lưu đỉnh đê .71 4.6 Kết luận chương .73 Chương PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH KẾT CẤU ĐÊ CHẮN SĨNG 74 5.1 Áp lực sóng tác dụng lên bề mặt kết cấu đê 74 5.1.1 Áp lực sóng theo công thức Sainflou 74 5.1.2 Áp lực sóng phân tích động phần mềm FLOW-3D 75 5.1.3 So sánh áp lực sóng mơ cơng thức Sainflou .77 5.2 Mô ứng xử kết cấu 78 5.2.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm Abaqus 78 5.2.2 Mơ hình phân tích 79 5.2.3 Thông số đầu vào 81 5.2.4 Kết mô .82 ix 5.3 Kiểm tra điều kiện ổn định lật trượt kết cấu .84 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 6.1 Kết luận 85 6.2 Kiến nghị 86 x DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cơng trình dân sinh chịu ảnh hưởng trực tiếp sóng [2] .1 Hình 1.2: Đường hồi quy bờ biển giai đoạn từ năm 1904 đến năm 2014 [3] Hình 1.3: Các cơng trình bị hư hại cho chịu ảnh hưởng trực tiếp sóng [4] Hình 1.4: Cấu trúc RNM – Các yếu tố ảnh hưởng đến suy giảm sóng [7] Hình 1.5: Kè chắn sóng cừ tràm Cà Mau [3] .6 Hình 1.6: Hàng rào tre bảo vệ vành đai rừng ngập mặn non Cà Mau [8] Hình 1.7: Đê bê tơng đổ đá bờ biển phía Tây Cà Mau Hình 1.8: Kè rọ đá bờ biển Cà Mau (Nguồn: Baomoi.com) Hình 1.9: Đê chắn sóng Geotube Gị Cơng, Tiền Giang (Nguồn:Internet) Hình 1.10: Một đoạn trụ rỗng thử nghiệm biển Bạc Liêu [3] 10 Hình 1.11 Sơ đồ bố trí vị trí đo sóng, mực nước trước sau đê chắn sóng [1] 16 Hình 1.12 Hình ảnh quan trắc chiều cao sóng vị trí xây dựng cơng trình [1] 16 Hình 1.13 Hình ảnh sóng trước sau đoạn đê chắn sóng thực nghiệm [1] 17 Hình 1.14 Hình ảnh sóng sau qua đê chắn sóng bờ [1] .17 Hình 2.1: Sơ đồ phân bố lượng sóng [24] .22 Hình 2.2: Hồ sơ sóng điều hịa 23 Hình 2.3: Mơ hình phổ sóng khơng điều hịa 24 Hình 2.4: Vùng áp dụng loại lý thuyết sóng [34] .25 Hình 2.5: So sánh sóng Stokes bậc (tuyến tính) sóng Stokes bậc 27 Hình 2.6: Lời giải cho thơng số lý thuyết sóng cnoidal ( hiệu chỉnh Wiegel, 1964) [37] 30 Hình 2.7:Hồ sơ bề mặt sóng theo lý thuyết cnoidal (Hiệu chỉnh U.S Army Coastal Engineering Research Centar, 1984) [38] 31 Hình 2.8: Hồ sơ bề mặt sóng thành phần hạt cho sóng Solitary [34] 31 Hình 2.9: Phác họa sóng truyền qua đê giảm sóng [40] 33 Hình 2.10 Độ ngập thân đê d chiều cao không lưu đỉnh đê Rc 35 Hình 2.11: Bề mặt tiếp xúc pha nước pha khí .42 Hình 2.12 Đối tượng gốc đối tượng tạo nhận dạng hình học 43 xi Hình 2.13 Khảo sát độ nhạy lưới hình học theo phương pháp FAVOR 45 Hình 2.14 Định nghĩa biên tạo sóng giá trị đặt biên tạo sóng (FLOW-3D Manual) 46 Hình 3.1 Lưu đồ trình tự thực mơ FLOW-3D 48 Hình 3.2 Kích thước mặt mặt cắt đê chắn sóng [1] .49 Hình 3.3 Kích thước mặt cắt ngang [1] 50 Hình 3.4 Chi tiết chắn [1] 50 Hình 3.5 Phối cảnh 3D mặt cắt kết cấu đê chắn sóng BWS01 51 Hình 3.6 Kích thước bố trí mơ .52 Hình 3.7 Mơ hình mơ điều kiện biên FLOW-3D .53 Hình 3.8 Sự phân chia ô lưới FLOW-3D 53 Hình 3.9 Sơ đồ chia lưới mơ tính tốn FLOW-3D .53 Hình 3.10 Độ ngập thân đê d (m) chiều cao không lưu đỉnh đê Rc (m) tương ứng 56 Hình 4.1 Chiều cao sóng đầu đo WG 01 (trước đê 15m) ứng với kích thước lưới khác 58 Hình 4.2 Chiều cao sóng đầu đo WG 02 (trước đê 15m) ứng với kích thước lưới khác 59 Hình 4.3 Áp lực nước vị trí chân đê chắn sóng ứng với trường hợp kích thước lưới khác 60 Hình 4.4 Chiều cao sóng thay đổi theo thời gian trường hợp Solitary 61 Hình 4.5 Biểu đồ chiều cao sóng đầu đo trước (WG 01) sau đê (WG 02) kịch BWS-CN-TN05 62 Hình 4.6 Sự thay đổi chiều cao sóng theo thời gian trường hợp sóng Linear 63 Hình 4.7 Biểu đồ chiều cao sóng đầu đo trước (WG 01) sau đê (WG 02) kịch BWS-CN-TN04 63 Hình 4.8 Sự thay đổi chiều cao sóng theo thời gian trường hợp sóng Cnoidal.64 Hình 4.9 Biểu đồ chiều cao sóng đầu đo trước đê (WG 01) sau đê (WG 02) kịch BWS-CN-TN07 64 xii Hình 4.10 Hệ số truyền sóng mô thực nghiệm 67 Hình 4.11 Biểu đồ mối quan hệ tỷ số Rc/Hs,i hệ số truyền sóng Kt 67 Hình 4.12 Năng lượng sóng trước sau đê trường hợp sóng Cnoidal 68 Hình 4.13 Năng lượng dịng rối (TKE) tiêu tán đê trường hợp sóng Cnoidal 69 Hình 4.14 Ảnh hưởng chu kỳ sóng đến hệ số truyền sóng 70 Hình 4.15 Biểu đồ mối quan hệ hệ số truyền sóng tỷ số Rc/Hs,i ứng với độ ngập thân đê khác .71 Hình 5.1 Áp lực sóng tác dụng lên tường đứng theo Sainflou [1] 74 Hình 5.2 Vị trí đầu đo áp lực sóng mơ hình FLOW-3D 75 Hình 5.3 Sơ đồ xác định áp lực sóng tác dụng lên kết cấu đê chắn sóng 76 Hình 5.4 Biểu đồ thể thay đổi áp lực sóng phụ thuộc độ sâu nước 76 Hình 5.5 Áp lực tác dụng lên bề mặt kết cấu đê chắn sóng 77 Hình 5.6Mơ hình độ cứng chịu kéo bê tơng (Abaqus Manual 2008) [47] 80 Hình 5.7Mơ hình đường cong quan hệ ứng suất biến dạng [47] .81 Hình 5.8 Mơ hình kết cấu chia lưới tính tốn Abaqus .82 Hình 5.9 Mơ hình kết cấu, điều kiện biên tải trọng Abaqus .82 Hình 5.10 Ứng suất Vonmise bề mặt trước đê chắn sóng 83 Hình 5.11 Ứng suất Vonsime bề mặt phía sau thân đê chắn sóng 83 Hình 5.12 Biến dạng bề mặt kết cấu 84 xiii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1 Bảng ghi chép liệu đo sóng, mực nước tháng 5/2019 [1] 17 Bảng 2-1 Các yêu tố ảnh hưởng đến sóng biển 20 Bảng 2-2 Điều kiện biên ứng với ranh giới biên mô .47 Bảng 3-1 Kịch khảo sát hội tụ độ nhạy kích thước lưới 54 Bảng 3-2 Kịch đánh hiệu giảm sóng mơ so với thực nghiệm 55 Bảng 3-3 Kịch mô xác định ảnh hưởng độ ngập thân đê 56 Bảng 3-4 Kịch xác định ảnh hưởng chu kỳ sóng chiều cao sóng 57 Bảng 4-1 Bảng kết chiều cao sóng tới, chiều cao sóng truyền hệ số truyền sóng ứng với kịch kích thước lưới khác .59 Bảng 4-2 Bảng tổng hợp kết đo chiều cao sóng đầu đo sóng WG01 WG02 FLOW-3D 65 Bảng 4-3 Sự chênh lệch kết hệ số truyền sóng mơ (CFD) thực nghiệm (Exp.) .66 Bảng 4-4 Bảng tổng hợp kết hệ số truyền sóng Kt ứng với thơng sóng có chu kỳ sóng khác .70 Bảng 4-5 Hệ số truyền sóng ứng với trường hợp độ ngập thân đê khác 72 Bảng 5-1 Kết tính tốn áp lực sóng tác dụng theo cơng thức Sainflou .75 Bảng 5-2 Tổng hợp áp lực tính tốn theo giải tích mơ .77 Bảng 5-3 Bảng tổng hợp áp lực động sóng lên mặt đê chắn sóng 78 xiv DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT 1) Danh mục từ viết tắt BUSADCO Công ty cổ phần Khoa học Công nghệ Việt Nam ĐBSCL Đồng sông Cửu Long SIWRR Viện khoa học thủy lợi Miền Nam RNM Rừng ngập mặn BĐKH Biến đổi khí hậu MNT Mực nước tĩnh CFD Computational Fluid Dynamics – Động lực học chất lỏng tính tốn FVM Finite Volume Method – Phương pháp thể tích hữu hạn SPH Smooth Partical Dynamic – Phương pháp thủy động lực họ chất lỏng MPM Material point method RANS Reynolds Averaged Navier Stokes - Phương trình họ RANS DNS Direct Numerical Simulation LES Large Eddy Simulation VOF Volume of Fluid – Mặt thoáng BC Boundary condition – Điều kiện biên FAVOR FAVOR - Fractional Area Volume Obstacle Representation – Phương pháp thể tích chứa vật cản RNG Re-Normalisation Group - Nhóm chuẩn hóa lại 2) Danh mục ký hiệu Tp Chu kỳ sóng (giây) L Chiều dài sóng (m) Hs,i Chiều cao sóng tới (m) Ht,i Chiều cao sóng truyền (m) Kt Hệ số truyền sóng Rc Chiều cao khơng lưu đỉnh đê (m) d Độ ngập thân đê (m) xv Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Tính cấp thiết đề tài Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới gió mùa, thường xuyên chịu ảnh hưởng bão, biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn… Các rừng phi lao, rừng ngập mặn ven bờ bị tàn phá để xây dựng resort, nuôi trồng thủy hải sản làm thay đổi hình thái tự nhiên bờ biển, kết hợp với biến đổi khí hậu, ảnh hưởng mưa bão làm sạt lở nghiêm trọng bờ biển khu vực miền Trung mũi Cà Mau Hình 1.1 Cơng trình dân sinh chịu ảnh hưởng trực tiếp sóng [2] Qua khảo sát thực tế so sánh thực tế so sánh đồ địa hình xuất vào năm khác nhau, đáng ý đồ UTM tỷ lệ 1/50.000 xuất năm 1965 loại ảnh viễn thám thấy rằng, khoảng từ năm 1990 đến số đoạn bờ biển bị xói lở tăng lên nhanh chóng thường với cường độ mạnh khoảng thời gian đầu Dựa đồ lịch sử từ tài liệu lưu trữ bờ biển quốc gia Pháp (1904-1993), đồ phục vụ quân đội Mỹ ( Bản đồ số L7014, 1965-1993), quan sát hình ảnh vệ tinh (Landsat, 1988-2017) định vị GPS Với thu thập trên, ta nhận thấy thay đổi rõ rệt đường bờ biển đồng sông Cửu Long giai đoạn từ năm 1903 đến năm 2017 Hình 1.2: Đường hồi quy bờ biển giai đoạn từ năm 1904 đến năm 2014 [3] Hệ thống cơng trình bảo vệ bở biển nước ta có đê biển đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ an toàn cho hàng chục triệu dân cư với đất đai vùng ven biển Tuy nhiên, cơng trình bảo vệ bờ biển phần lớn dạng cơng trình kè kè kết hợp với đê biển Đây dạng cơng trình bảo vệ truyền thống mang tính thụ động với tải trọng, chịu tồn tải trọng sóng, vấn đề an tồn cơng trình đê điều xâm thực từ phía biển ngày gia tăng với mức độ nghiêm trọng nhiều địa phương địi hỏi phải có giải pháp khắc chế hiệu Ngoài ra, điều kiện biến đổi khó hậu nước biển dâng việc nâng cấp củng cố dạng cơng trình bảo vệ truyền thống nhằm thích ứng với điều kiện tải trọng sóng gặp nhiều trở ngại tốn [35] Cauchy, Augustin L., " Mémoire sur les intégrales définies," Oeuvres complètes Ser., vol 1, pp 319-506, 1814 [36] Nguyễn Mạnh Hùng, Dương Công Điển cộng sự, "Năng lượng sóng biển khu vực Biển Đơng vùng biển Việt Nam," Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 2009 [37] R Wiegel, "Prentice-Hall, Englewood Cliffs," in Oceanographical Engineering, New Jork, 1964 [38] U.S Army Coastal Engineering Research Center, Shore Protection Manual, Washington, DC.: U.S Government Printing OYce, 1984 [39] Russell, J Scott, "Report on Waves," Report of the fourteenth meeting of the British Association for the Advancement of Science, pp 311-390, September 1844 [40] Thieu Quang Tuan, Dinh Cong San, Dano Roelvink, Holger Schuttrumpf, "2D laboratory study on protection measures for LWD," Southern Water Resources Research Institute (SIWRR), Ho Chi Minh, November 2017 [41] Doug McLEAN, Understanding Aerodynamics Arguing from the Real Physics, 2012 [42] Đỗ Xuân Khánh, Lê Thị Thu Nga, Hồ Việt Hùng, "Ứng dụng phần mềm FLOW3D tính tốn vận tốc áp suất đập tràn thực dụng mặt cắt hình cong," Khoa học kỹ thuật Thủy Lợi Môi Trường, số 61, tr 99-106, 6/2018 [43] Victor Yakhot and Steven A Orszag, "Renormalization Group Analysis of Turbulence I Basic Theory," Journal of Scientific Computing, vol 1, no 1, pp 3-51, 1986 [44] C W HIRT AND B D NICHOLS, "Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries," JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, Vols 201-225, p 39, 1981 92 [45] Bùi Phạm Đức Tường, Phan Đức Huynh, Nguyễn Đăng Khôi, Nguyễn Thái Dương, "Điều khiển dao động kết cấu hệ bể chứa chất lỏng đa tần,"trong Hội nghị kỹ thuật toàn quốc , Hà Nội, 2019 [46] Fábio M Marques Machado, António M Gameiro Lopes∗, Almerindo D Ferreira, "Numerical simulation of regular waves: Optimization of a numerical wave tank," Ocean Engineering, vol 170, pp 89-99, 2018 [47] N T Thành, "Khảo sát mơ hình phá hoại dẻo dầm bê tơng xỉ cốt thép thí nghiệm uốn ba điểm", Luận văn thạc sĩ, Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh, 2015 [48] Abaqus Inc., "Abaqus Theory Manual Version 6.13," 2013, pp 398-420 93 ISSN 2734-9888 NĂM THỨ 60 60Th Year 04-2021 SỐ 635 - THÁNG 04-2021 ISSN 2734-9888 04.2021 MỤC LỤC CONTENT TRẦN NGỌC CHÍNH 12 ĐỖ THANH TÙNG HỒ CHÍ QUANG NGUYỄN TẤT THẮNG PHẠM THANH TÙNG 15 18 22 24 KIẾN TRÚC VIỆT NAM TRONG BỐI CẢNH MỚI Nhận diện vấn đề định hướng phát triển kiến trúc Việt Nam phù hợp với bối cảnh Kế thừa hiệu giá trị kiến trúc truyền thống Chuyển đổi số định hướng phát triển kiến trúc Việt Nam Văn hóa kiến trúc dịng chảy văn hóa Việt Nam Đơi điều kiến trúc Việt Nam AN NHIÊN 27 GIỚI THIỆU SÁCH MỚI Quy trình pháp lý đầu tư phát triển dự án nhà thương mại LÊ VĂN LAN TRẦN ĐỨC HẠ LƯƠNG PHONG THANH KHUÊ NGUYỄN HOÀNG LINH BÙI VĂN DOANH 28 30 32 36 37 40 GĨC NHÌN TỪ THỰC TIỄN Câu chuyện lịch sử dịng sơng Tơ Lịch Giải pháp cải tạo, khơi phục dịng sơng Tơ Lịch Khơi phục sống cho sông Tô Lịch Hãy cư xử cách nhân văn với dịng sơng! Có thể giải cứu “con sông thối” Hà Nội? Từ “sốt đất” đến câu chuyện số phận Cung Thiếu nhi Hà Nội QUỲNH CHI HOÀNG HÀ THANH UYÊN 42 44 46 KỲ ANH BINH PHAM, KHOA PHAM 48 53 DOANH NGHIỆP KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Đất Việt xanh tươi Hạn chế tiếng ồn đô thị, điều cấp bách cần làm NGUYỄN MINH HÙNG, PHẠM THÀNH HIỆP, NGUYỄN VIẾT HÙNG, VÕ THANH HÙNG, NGUYỄN KẾ TƯỜNG, PHÚ THỊ TUYẾT NGA, NGUYỄN THỊ HẰNG DO THI MY DUNG, LAM THANH QUANG KHAI NGÔ VĂN THUYẾT 56 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Sức chịu tải cọc dạng nêm theo cường độ đất HỘI ĐỒNG KHOA HỌC: TS Lê Quang Hùng (Chủ tịch hội đồng) PGS.TS Vũ Ngọc Anh (Thường trực Hội đồng) GS.TS Nguyễn Việt Anh GS.TS.KTS Nguyễn Quốc Thông GS.TS.KTS Nguyễn Tố Lăng GS.TS Trịnh Minh Thụ GS TS Phan Quang Minh PGS.TS Lê Trung Thành TS Nguyễn Đại Minh TS Lê Văn Cư PHÓ TỔNG BIÊN TẬP PHỤ TRÁCH: Nguyễn Thái Bình TỊA SOẠN: 37 LÊ ĐẠI HÀNH, Q.HAI BÀ TRƯNG, HÀ NỘI Ban biên tập (tiếp nhận bài): 024.39740744 Email: banbientaptcxd.bxd@gmail.com Giấy phép xuất bản: Số 372/GP-BTTTT ngày 05/7/2016 ISSN: 2734-9888 Tài khoản: 113000001172 Ngân hàng Thương mại Cổ phần Công thương Việt Nam Chi nhánh Hai Bà Trưng, Hà Nội Thiết kế: Thạc Cường In tại: Công ty TNHH In Quang Minh Địa chỉ: 418 Bạch Mai - Hai Bà Trưng - Hà Nội Ảnh bìa 1: 46 năm sau ngày đất nước thống nhất, TP Hồ Chí Minh có bước phát triển nhanh bền vững Giá 35.000 đồng 04.2021 QUẢN LÝ NGÀNH Chính sách phát triển quản lý nhà xã hội Rút ngắn thời gian thực nâng cao hiệu đầu tư dự án TRÂM ANH LƯƠNG PHONG ISSN 2734-9888 THỊ TRƯỜNG BẤT ĐỘNG SẢN Theo chân nhà đầu tư tìm hiểu giá trị thực À La Carte Halong Bay Thuận An tiếp tục đón “sóng” bất động sản Biệt thự biển có thương hiệu Mũi Né - Phan Thiết “được lòng” nhà đầu tư? Nonlinear analysis of multi-layer steel fiber reinforced concrete beams So sánh ứng xử ngang gối cách chấn đàn hồi cốt sợi khơng liên kết hình khối hộp hình trụ trịn có diện tích mặt cắt ngang phân tích mơ hình số TRẦN VĂN TIẾNG, NGUYỄN VIỆT KHÁNH, 68 Nghiên cứu hiệu giảm sóng kết cấu đê chắn sóng rỗng phương pháp mơ số NGUYỄN PHƯƠNG DUNG PHÚ THỊ TUYẾT NGA, NGUYỄN MINH HÙNG, 76 Các phương pháp xác định sức chịu tải cọc đất theo TCVN 10304:2014 NGUYỄN VIẾT HÙNG, NGUYỄN KẾ TƯỜNG PHẠM THỊ TRANG 79 Đề xuất giải pháp giảm thiểu rủi ro triển khai dự án đầu tư xây dựng sở hạ tầng kỹ thuật theo hình thức đối tác cơng tư (PPP) Đà Nẵng LÊ THANH PHONG, LÊ ANH THẮNG, 86 Ứng xử uốn dầm bê tông sợi thép cấp độ bền B25: thí nghiệm mơ hình NGUYỄN QUANG TÙNG PHẠM TUẤN ANH, GIÁP VĂN LỢI 89 Tính tốn kết cấu cơng trình chịu tải trọng động đất theo phương pháp lịch sử thời gian, có xét đến tương tác phi tuyến kết cấu đất NGUYỄN THẾ QUÂN, NGUYỄN THỊ THANH NHÀN, 94 Chi phí dự phịng số phương pháp xác định chi phí dự phịng dự án đầu tư xây dựng THIỀU THỊ THANH THÚY LÂM NGỌC QUÍ, BÙI TRƯỜNG SƠN 101 Đặc điểm độ lún đất theo phương pháp khác TRẦN VĂN TIẾNG, LÊ ÍCH TRỌNG 106 Nghiên cứu ứng dụng mạng nơ-ron nhân tạo để dự đoán ứng xử bê tơng thí nghiệm nén trục PHẠM ĐỨC THIỆN, PHAN ĐỨC HÙNG, 113 Ảnh hưởng số phế phẩm công nghiệp đến cường độ chịu nén bê tông Geopolymer NGUYỄN TRỌNG NAM 58 64 04.2021 11.2020 TRAM ANH LUONG PHONG TRAN NGOC CHINH 12 DO THANH TUNG HO CHI QUANG 15 18 NGUYEN TAT THÂNG PHAM THANH TUNG 22 24 AN NHIEN 27 LE VAN LAN TRAN DUC HA LUONG PHONG THANH KHUE NGUYEN HOANG LINH BUI VAN DOANH 28 30 32 36 37 40 QUYNH CHI HOANG HA THANH UYEN KY ANH BINH PHAM, KHOA PHAM 42 44 46 48 53 INDUSTRY MANAGEMENT New policy on development and management of social housing Shorten implementation time and improve project investment efficiency SCIENTIFIC COMMISSION: Le Quang Hung, Ph.D (Chairman of Scientific Board) Ass.Prof Vu Ngoc Anh, Ph.D (Standing Committee) Prof Nguyen Viet Anh, Ph.D Prof Nguyen Quoc Thong, Ph.D Prof Nguyen To Lang, Ph.D Prof Trinh Minh Thu, Ph.D Prof Phan Quang Minh, Ph.D Ass.Prof Le Trung Thanh, Ph.D Nguyen Dai Minh, Ph.D Le Van Cu, PhD VIETNAMESE ARCHITECTURE IN A NEW CONTEXT Identify problems in Vietnam’s architectural development orientation suitable to the new context Effectively inherit traditional architectural values Digital transformation and development orientation of Vietnamese architecture Architectural culture in the flow of Vietnamese culture A few things about Vietnamese architecture INTRODUCING NEW BOOKS The legal process for investment and development of commercial housing projects PERSPECTIVE FROM PRACTICE Historical story about To Lich river Solutions to renovate and restore To Lich river Restore life to To Lich river Behaving humanely with the rivers! Is it possible to rescue the “rotten rivers” of Hanoi? From “land fever” to the story of the fate of Hanoi Children’s Palace REAL ESTATE MARKET Follow investors to learn the real value of À La Carte Halong Bay Thuan An continues to welcome real estate “waves” Were branded sea villas in Mui Ne - Phan Thiet “satisfied” by investors? DEPUTY EDITOR-IN-CHIEF: Nguyen Thai Binh OFFICE: 37 LE DAI HANH, HAI BA TRUNG, HANOI Editorial Board: 024.39740744 Email: banbientaptcxd.bxd@gmail.com Publication: No: 372/GP-BTTTT date 5th, July/2016 SCIENCE AND TECHNOLOGY ENTERPRISE Vietnamese Land is forever green Limiting urban noise, urgent things to ISSN: 2734-9888 NGUYEN MINH HUNG, PHAM THANH HIEP, NGUYEN VIET HUNG, VO THANH HUNG, NGUYEN KE TUONG, PHU THI TUYET NGA, NGUYEN THI HANG DO THI MY DUNG, LAM THANH QUANG KHAI NGO VAN THUYET 56 58 64 SCIENTIFIC RESEARCH Determining the load capacity of the wedge piles according to the soil strength method Nonlinear analysis of multi-layer steel fiber reinforced concrete beams Comparison of horizontal response of square and circular – unbonded fiber reinforced elastomeric isolators with same crosssectional area by finite element analysis TRAN VAN TIENG, NGUYEN VIET KHANH, 68 Studying the wave reduction efficiency of hollow breakwater NGUYEN PHUONG DUNG using numerical simulation method PHU THI TUYET NGA, NGUYEN MINH HUNG, 76 Methods of determining the load resistance of pile in the NGUYEN VIET HUNG, NGUYEN KE TUONG foundation by TCVN 10304: 2014 PHAM THI TRANG 79 Offer the risk reduction solution in technical infrastructure investment projects under the form of public private partnership (PPP) in Da Nang LE THANH PHONG, LE ANH THANG, 86 Flexural behavior of steel fiber concrete beam specimen graded NGUYEN QUANG TUNG B25: experiment and model PHAM TUAN ANH, GIAP VAN LOI 89 Analysis of structures under seismic load by the time history method taking into account the nonlinear interaction of soil – structure NGUYEN THE QUAN, NGUYEN THI THANH NHAN, 94 Cost contingencies and cost contingency estimation methods in THIEU THI THANH THUY construction investment projects LAM NGOC QUI, BUI TRUONG SON 101 Feature of ground settlement according to diffenrent methods TRAN VAN TIENG, LE ICH TRONG 106 Research on application of the artificial neural network to prediction behaviour of concrete subjected to uniaxial compression PHAM DUC THIEN, PHAN DUC HUNG, 113 Effects of some industrial wastes on compression strength of NGUYEN TRONG NAM geopolymer concrete Account: 113000001172 Joint Stock Commercial Bank of Vietnam Industrial and Commercial Branch, Hai Ba Trung, Hanoi Designed by: Thac Cuong Printed at Quang Minh Company Limited Address: 418 Bach Mai - Hai Ba Trung - Hanoi ISSN 2734-9888 04.2021 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 26/02/2021 nNgày sửa bài: 18/03/2021 nNgày chấp nhận đăng: 12/04/2021 Nghiên cứu hiệu giảm sóng kết cấu đê chắn sóng rỗng phương pháp mơ số Studying the wave reduction efficiency of hollow breakwater using numerical simulation method > TRẦN VĂN TIẾNG 1, NGUYỄN VIỆT KHÁNH 1*, NGUYỄN PHƯƠNG DUNG Khoa Xây dựng, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM Điện thoại: 0906 792 527 Email: tiengtv@hcmute.edu.vn Khoa cơng trình, Đại học Thủy Lợi Hà Nội tiengtv@hcmute.edu.vn, nguyenvietkhanh1797@gmail.com TÓM TẮT Hiện nay, việc phân tích, đánh giá hiệu giảm sóng loại đê có kết cấu đặc biệt dạng hình học phức tạp thường thực thí nghiệm mơ hình thí nghiệm vật lý quan trắc cơng trình sau xây dựng Tuy nhiên việc thực mơ hình vật lý phức tạp, tốn thời gian lẫn chi phí cần số lượng mơ hình thí nghiệm lớn Bài báo xây dựng mơ hình số để nghiên cứu hiệu suất thủy động lực học kết cấu đê chắn sóng rỗng dựa cơng cụ mơ động lực học chất lỏng (CFD) Mơ hình số ứng dụng để phân tích hiệu giảm sóng mức độ tiêu tán lượng sóng đê chắn sóng kết cấu rỗng với nhiều dạng sóng khác Kết mô sở cho việc tính tốn thiết kế ứng dụng loại kết cấu đê vào thực tế Từ khóa: Động lực học chất lỏng (CFD), Hiệu giảm sóng, Tiêu tán lượng sóng, Đê chắn sóng rỗng, Mơ số ABSTRACT Currently, the analysis and evaluation of the wave reduction efficiency of breakwater with special structures and complex geometries are often done by experiments on physical models or monitoring at the project after construction However, the implementation of these physical models is very complicated, time consuming and costly and requires a large number of experimental models This paper builds a numerical model to study the hydrodynamic efficiency of the hollow breakwater based on the liquid dynamics (CFD) simulation tool The numerical model will be used to analyze the wave reduction efficiency and wave energy dissipation of the hollow structural breakwaters with different waves type The simulation results will be the basis for the design calculation and application of this type of dike structure in practice Keywords: Computational fluid dynamics (CFD), Wave reduction efficiency, Wave energy dissipation, Hollow breakwater, Numerical simulation Giới thiệu Việt Nam quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề biến đổi khí hậu nước biển dâng, tượng xói mịn xâm nhập mặn Hệ thống cơng trình bảo vệ bờ biển khu vực Đồng Bằng Sơng Cửu Long có đến 54.9 % cơng trình giảm sóng xa bờ [1] hàng rào tre, đê giảm sóng geotube đê giảm sóng dạng rỗng (cọc ly tâm, đê trụ rỗng, đê giảm sóng BUSADCO) Tuy nhiên tính bền vững tuổi thọ loại đê tương đối thấp, giải pháp đê chắn sóng bê tơng có kết cấu rỗng khắc 68 04.2021 ISSN 2734-9888 phục nhiều khuyết điểm loại đê chắn sóng truyền thống trước hiệu giảm sóng, tính ổn định, cơng nghệ thi cơng Việc đánh giá hiệu suất thủy động lực học loại đê chắn sóng rỗng thường thực thí nghiệm mơ hình vật lý thực nghiệm, nhiên để thực thí nghiệm cần số lượng lớn mơ hình vật lý việc thực mơ hình vật lý phức tạp tốn Để tăng khả tính tốn phân tích khả giảm sóng đê chắn sóng kết cấu rỗng, mơ hình số dựa phương pháp tính tốn động lực học chất lỏng xây dựng nghiên cứu này, mô hình số thực tảng phần mềm FLOW-3D [2] Hiệu giảm sóng mơ hình mơ số so sánh với hiệu giảm sóng thực nghiệm thực BUSADCO ĐBSCL [3] Bên cạnh đó, yếu tố ảnh hưởng đến hiệu giảm sóng tính kinh tế đê giảm sóng như: ảnh hưởng chu kỳ sóng Tp (s) , độ ngập thân đê d (m), Chiều cao không lưu đỉnh đê Rc (m) tỷ số Rc/Hs,i phân tích thơng qua mơ hình số Hiệu làm việc cấu kiện đê chắn sóng kết cấu rỗng nghiên cứu nhà khoa học giới, đó: Hee Min The Vengatesan Venugopal [4] nghiên cứu thí nghiệm thực nghiệm mơ hình kết cấu đê chắn sóng hình bán nguyệt rỗng với tỷ lệ phần trăm lỗ rỗng thân đê khác nhau, nghiên cứu cho thấy đê chắn sóng bán nguyệt hoạt động rào cản giúp giảm thiểu lượng sóng phản xạ bảo vệ sở hạ tầng ven biển G Dhinakaran cộng [5] thực thí nghiệm thực nghiệm xác định ảnh hưởng chiều cao bố trí đê chắn sóng tỷ lệ lỗ rỗng thân kết cấu đê chắn sóng hình bán nguyệt, nghiên cứu thực với kết cấu đê chắn sóng hình bán nguyệt không đục lỗ, kết cấu đê bán nguyệt đục lỗ mặt với tỷ lệ lỗ rỗng khác K Gunaydin M.S Kabdash [6] sử dụng máng tạo sóng thí nghiệm khả tiêu tán lượng sóng lên kết cấu đê chắn sóng chữ U đặc có đục lỗ Nghiên cứu đánh giá đặc trưng tính truyền sóng tiêu tán lượng qua hai hệ số truyền sóng hệ số tiêu tán lượng Kết cho thấy khả tiêu tán lượng kết cấu tường chữ U cao kết cấu tường đặc loại Ana Gomes cộng [7] đề xuất phương pháp sử dụng mô số động lực học chất lỏng (CFD) nghiên cứu ổn định kết cấu đê chắn sóng trụ rỗng đặt đổ đá Nghiên cứu phức tạp mô hình vật lý thí nghiệm thực nghiệm sóng có chi phí thời gian chuẩn bị lâu cần thời gian thí nghiệm dài, từ tác giả đề xuất mơ hình tốn phương pháp mô số so sánh kết với kết thực nghiệm Karim Badr Husein M.I Ibrahim [8] nghiên cứu khảo sát khả tiêu tán lượng sóng tường đơi có đục lỗ không đục lỗ kết hợp mô số thực nghiệm Nguyễn Hải Hà cộng [9] nghiên cứu khả tiêu tán lượng sóng đê chắn sóng hình trụ rỗng bảo vệ bờ biển phía tây Cà Mau Việt Nam Thiều Quang Tuấn cộng [10] với đề tài với đề tài “Nghiên cứu hiệu giảm sóng đê kết cấu rỗng mơ hình máng sóng” cho thấy q trình truyền sóng qua đê giảm sóng kết cấu rỗng bị ảnh hưởng hai yếu tố quan trọng chiều cao không tương đối đỉnh đê Rc/Hm0 số sóng vỡ mái cơng trình Lý thuyết phương pháp mô FLOW-3D phần mềm hỗ trợ mô tốn động lực học chất lỏng tính toán CFD (Computarional fluid dynamics) Tương tự phần mềm mô CFD khác, FLOW 3D sử dụng phương pháp thể tích hữu hạn (FVM) lấy phương trình hệ phương trình Navier – Stokes làm phương trình chủ đạo kết hợp phương pháp thể tích chất lỏng VOF, phù hợp cho mơ hình dịng chảy có bề mặt thống 2.1 Phương trình Navier - Stokes Các mơ số thực dựa phương trình NavierStokes [11], sử dụng để mô tả chuyển động chất lỏng, giả sử chất lỏng nén được; phương trình mơ sau: u v w x y z u i u p u i uj i v x i t x j x j x j (2) Trong đó: u, v w thành phần vận tốc theo trục x, y, z , khối lượng, độ nhớt chất lỏng, áp ực, g gia tốc trọng trường, t thời gian Trong thực tế, dòng chảy tác dụng lên cơng trình thủy lợi hầu hết dòng chảy rối, đặc biệt dòng chảy sóng Để giải hệ phương trình Navier – Stoke hệ (1) (2) mơ hình dịng chảy rối phát triển để mô tả thành phần ứng suất rối Reynolds Mơ hình dịng chảy rối RANS sử dụng phổ biết mơ hình dịng chảy rối hai phương trình K 2.2 Mơ hình dịng chảy rối Mơ hình chảy rối phương trình đối lưu dùng để mơ tả tính chảy rối dịng chảy Thơng thường biến đối lưu động chảy rối K, biến đối lưu thứ hai phụ thuộc vào kiểu mơ hình hai phương trình Lựa chọn phổ biến mức độ tiêu tán lượng rối t C k2 (3) Phương trình K: v t k k u i k u i v u 'i u ' j t x i x i x j x i (4) Phương trình : k u i k t x i x i v t k u i 2 (5) C 2 v C 1 u 'i u ' j x j k k x i k 1.0; 1.3; C 0.09; C1 1.44; C 2 1.92 Trong đó: Mơ hình RNG (Re-Normalisation Group) mơ hình dịng chảy rối sử dụng phương trình tương tự phương trình cho mơ hình K - Tuy nhiên, số tìm thấy theo kinh nghiệm mơ hình tiêu chuẩn dẫn xuất rõ ràng mơ hình RNG Nhìn chung, mơ hình RNG có khả ứng dụng rộng rãi so với mơ hình K - Đặc biệt, mơ hình RNG khuyến khích sử dụng FLOW-3D có độ xác cao mô tả tốt mơ hình dịng chảy rối khác nhau, mơ hình sử dụng mơ 2.3 Phương pháp thể tích chất lỏng (VOF) Dịng chảy sóng thực tế dịng chảy đa pha gồm pha lỏng phí khí, để mơ tả dịng chảy người ta sử dụng phương pháp thể tích chất lỏng VOF Phương pháp thể tích chất lỏng kỹ thuật mô bề mặt chất lỏng tự công bố lần đầu Hirt Nichols [12] , kỹ thuật sử dụng phương pháp Eulerian đa pha (Multiphase), mơ hình có hai pha khơng đồng (inhomogenerous) đồng (homogenerous) Phương pháp xác định phần khối lượng pha (khí nước) tồn cấu trúc, phương trình tuân theo định luật bảo toàn khối lượng [13] (6) V t Bề mặt tiếp xúc pha nước pha khí xác định theo hệ số phần thể tích: (7) 0 (1) ISSN 2734-9888 04.2021 69 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC sóng Stokes [17] để khảo sát hiệu giảm sóng kết cấu đê chắn sóng đặt vùng nước nơng Hình Bề mặt tiếp xúc pha nước pha khí [13] Trong đó: V véc tơ đại diện cho phần khối lượng nước, mật độ khối lượng hỗn hợp tính tốn dựa phần khối lượng sau: p w (1 ) (8) v w (1 )v đó: w mật độ khơng khí nước v v w độ nhớt động học khơng khí nước Khối lượng thể tích xác định theo cơng thức sau: (u i ) (1 )u ir (9) t x i x i Trong đó: u ir biểu thị vận tốc tương đối khơng khí nước khu vực giao thoa Tác dụng sức căng bề mặt không đáng kể 2.4 Lý thuyết sóng Nghiên cứu khảo sát khả giảm sóng tiêu tán lượng sóng lý thuyết sóng thơng dụng hỗ trợ phần mềm FLOW-3D Dựa vào vùng áp dụng lý thuyết sóng (hình 2), tiến hành chọn loại sóng phù hợp với vùng nước nơng như: sóng Cnoidal [14], lý thuyết sóng Solitary [15], lý thuyết sóng tuyến tính [16] Hình Vùng áp dụng loại lý thuyết sóng [15] 2.5 Hệ số truyền sóng Mức độ giảm sóng đánh giá dựa thay đổi chiều cao sóng trước sau qua thân đê,và đánh giá trực tiếp qua qua hệ số truyền sóng Kt Kt H s ,i H t ,i 100% Trong : Hs,i (m) chiều cao sóng tới Ht,i (m) chiều cao sóng truyền Thiết lập mơ 3.1 Trình tự mơ Hình Lưu đồ trình tự thực mô phần mềm FLOW-3D 70 04.2021 ISSN 2734-9888 (10) 3.2 Mơ hình mơ Kích thước đê chắn sóng sử dụng theo thiết kế đê chắn sóng BUSADCO [3] Một mơ hình máng sóng số mô theo tỷ lệ 1:1 so với thực tế với kích thước biên mơ theo phương x,y,z 56x1.5x6 (m), kích thước module đê chắn sóng có bề rộng 1.5 (m), chiều cao (m) dài 4.1 (m) Hình Mơ hình mơ số 3.3 Điều kiện biên chia lưới mơ Hình Các điều kiện biên phân chia lưới mơ hình mơ Các điều kiện biên phù hợp với toán gán biên giới hạn mơ hình mơ (hình 5) thống kê cụ thể theo (Bảng 1) Bảng Điều kiện biên mơ hình mơ Vị trí ranh giới Điều kiện biên Xmin Symmetry (S) Xmax Symmetry (S) Ymin Waves (WG) Wave Absorber (O) Ymax Zmin Wall (W) Zmax Symmetry (S) Dựa vào đặc trưng tốn kích thước lưới phù hợp với mơ hình mơ phỏng, khối lưới áp dụng cho tồn miền tính tốn Khối lưới 1, sử dụng cho khu vực khơng có đê có kích thước x =y=z =0.12 với số lượng ô lưới 1522221 ô 57358 Khối lưới khu vực đê chắn sóng có kích thước lưới x =y=z=0.03 (m) với 1507215 ô lưới Tổng số khối lưới mơ hình mơ 8598362 lưới 3.4 Kịch mô Kịch mô xây dựng theo bốn bài toán khảo sát nghiên cứu sau: Bảng Kịch khảo sát ảnh hưởng kích thước lưới đến kết mơ S i t Khối Kịch Số ô lưới lưới (m) (h) (Gb) 01 0.1 4428581 BWS-Me01 72 39.43 02 0.02 4033026 BWS-Me02 BWS-Me03 BWS-Me04 BWS-Me05 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 01 02 03 0.1 0.12 0.03 0.12 0.12 0.04 0.12 0.15 0.05 0.15 0.18 0.06 0.18 136755 1522221 1507215 57358 810469 802325 31750 248139 244669 11712 248139 244669 11712 Bảng Kịch so sánh mô với thực nghiệm d Rc Hs,i Tp Tên (m) (m) (m) (s) CN-TN01 2.8 1.2 4.78 CN-TN02 2.8 1.2 0.9 4.78 CN-TN03 2.8 1.2 0.8 4.78 CN-TN04 2.8 1.2 0.7 4.78 CN-TN05 2.8 1.2 0.7 LN-TN06 2.8 1.2 4.78 LN-TN07 2.8 1.2 0.9 4.78 LN-TN08 2.8 1.2 0.8 4.78 LN-TN09 2.8 1.2 0.7 4.78 ISSN 2734-9888 12 13 Rc/Hs,i (-) 1.11 1.25 1.43 1.43 1.11 1.25 1.43 04.2021 BC (-) Cnoidal Cnoidal Cnoidal Cnoidal Solitary Cnoidal Cnoidal Cnoidal Cnoidal 71 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình Chiều cao sóng đầu đo WG 01 (trước đê 15m) ứng với kích thước lưới khác Kết chiều cao sóng đầu đo WG 01 (hình 19) bố trí trước đê 15m cho thấy kết chiều cao sóng ứng với kịch khác có chênh lệch khơng lớn thay đổi kích thước lưới Sự chênh lệch chiều cao sóng 3.25% ứng với trường hợp kích thước (mesh size = 0.02) (mesh size = 0.06).Khi thay đổi lưới mịn, ta thấy đường thể chiều cao sóng có phần gấp khúc cong nhiều so với đường lại thể độ mịn lưới phản ánh xác chuyển động nước z w (m) Độ ngập thân đê d (m) chiều cao không lưu đỉnh đê thay đổi ứng với trường hợp đê đê chìm (Hình 6) để khảo sát ảnh hưởng chúng hệ số truyền sóng Kt z w (m) Bảng Kịch khảo sát ảnh hưởng chu kỳ sóng đến hiệu giảm sóng d Rc Hs,i Tp Rc/Hs,i BC Tên (m) (m) (m) (s) (-) (-) 09-TP1 0.9 4.78 1.11 Linear 09-TP2 0.9 3.78 1.11 Linear 09-TP3 0.9 2.78 1.11 Linear 08-TP1 0.8 4.78 1.25 Linear 08-TP2 0.8 3.78 1.25 Linear 08-TP3 0.8 2.78 1.25 Linear 07-TP1 0.7 4.78 1.43 Linear 07-TP2 0.7 3.78 1.43 Linear 07-TP3 0.7 2.78 1.43 Linear 07-TP1 0.6 4.78 1.67 Linear 07-TP2 0.6 3.78 1.67 Linear 07-TP3 0.6 2.78 1.67 Linear Hình Chiều cao sóng đầu đo WG 02 (sau đê 15m) ứng với kích thước lưới khác Hình Các trường hợp độ ngập thân đê chiều cao không lưu đỉnh đê khác Bảng Kịch khảo sát ảnh hưởng độ ngập thân đê đến hiệu giảm sóng d Rc Hs,i Tp BC Tên (m) (m) (m) (s) (-) RC20-H1~5 2 0.6~1 3.78 Linear RC25-H1~5 2.5 1.5 0.6~1 3.78 Linear RC27-H1~5 2.7 1.3 0.6~1 3.78 Linear RC30-H1~5 0.6~1 3.78 Linear RC35-H1~5 3.5 0.5 0.6~1 3.78 Linear RC40-H1~5 0.6~1 3.78 Linear RC45-H1~5 4.5 -0.5 0.6~1 3.78 Linear Kết tính tốn 4.1 Ảnh hưởng kích thước lưới mesh 72 04.2021 ISSN 2734-9888 Kết chiều cao sóng truyền đầu đo WG 02 (hình 8) sau thân đê 15m cho thấy kết chiều cao sóng ứng với kịch khác có khác biệt rõ rệt Sự chênh lệch chiều cao sóng lớn 15% ứng với trường hợp kích thước lưới mesh (mesh size = 0.02 mesh size = 0.04) Điều cho thấy kích thước lưới mesh ảnh hưởng lớn tới kết truyền sóng sau thân đê, đặc biệt kết cấu đê rỗng chia lưới tính tốn mịn, hệ số truyền sóng có xu hướng giảm mơ tả ứng xử thực tế đê chắn sóng Dựa vào kết khảo sát, chọn kích thước lưới x =y=z=0.03m cho toán nghiên cứu để đem lại hiệu tính tốn tin cậy tiết kiệm dung lượng 4.2 Hiệu giảm sóng tiêu tán lượng sóng Hiệu giảm sóng đánh giá trực tiếp qua thay đổi chiều cao sóng trước sau đê chắn sóng Có thể đánh giá dạng trực quan quan sát bề mặt chất lỏng tự dạng biểu đồ đo sóng đầu đo Free water elevation (m) Hình 10 Biểu đồ chiều cao sóng đầu đo WG 01 WG02 trường hợp sóng Linear Free water elevation (m) Hình Chiều cao sóng thay đổi trước sau qua thân đê trường hợp sóng Linear Hình 14 Biểu đồ chiều cao sóng đầu đo WG 01 WG02 trường hợp sóng Solitary Hình biểu đồ hình 10 cho thấy đặc trưng sóng Linear có đỉnh bụng nhọn Chiều cao sóng có xu hướng giảm dần xuất sóng phản xạ sóng tương tác với kết cấu đê Quan sát hình 11 biểu đồ hình 12, cho thấy đặc trưng sóng cnoidal có đỉnh bụng sóng bằng, phù hợp với dạng sóng đổ vùng nước nơng gần bờ Hình 13 biểu đồ hình 14 cho thấy biểu đồ sóng Solitary có đỉnh sóng nhất, khơng có chu kỳ sóng tần số Dựa vào biểu đồ hình 10, hình 12 hình 14 cho thấy kết trực quan chiều cao sóng sóng áp lực giảm rõ rệt qua thân đê cho thấy hiệu giảm sóng rõ rệt kết cấu đê 4.3 Mức độ tiêu tán lượng sóng Free water elevation (m) Hình 11 Chiều cao sóng trước sau đê trường hợp sóng Cnoidal Hình 15 Năng lượng dịng chảy rối (TKE) sóng trước sau thân đê Hình 15 thể rõ phân bố lượng chảy rối sinh mặt nước gợn sóng, phần lượng chảy rối tập trung lớn phần đỉnh sóng, lượng chảy rối giảm qua thân đê Hình 12 Biểu đồ chiều cao sóng đầu đo WG 01 WG02 trường hợp sóng Cnoidal Hình 13 Chiều cao sóng trước sau đê trường hợp sóng trường hợp sóng Solitary Hình 16 Tiêu tán lượng hỗn loạn sóng trước sau qua thân đê ISSN 2734-9888 04.2021 73 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình 16 thể tiêu tán lượng dịng chảy rối vị trí sóng tiếp xúc qua thân đê, phần lượng sóng lớn phần đỉnh sóng với giá trị lớn 0.15 (J/kg), tiếp xúc với bề mặt thân đê, phần rối qua lỗ rỗng thân đề tiêu tán thân đê, thấy lượng rối sóng hầu hết tiêu tán cịn phía thân đê 4.4 So sánh kết mô thực nghiệm Bảng Bảng so sánh hệ số truyền sóng mơ thực nghiệm Kt d Rc Rc/Hs,i (m) (m) (m) CFD Exp (%) CN-TN01 1.00 0.44 0.40 9.43 CN-TN02 1.11 0.44 0.39 11.98 CN-TN03 1.25 0.41 0.38 8.78 CN-TN04 1.43 0.43 0.43 0.77 CN-TN05 1.43 0.37 0.43 12.68 LN-TN06 1.00 0.43 0.40 6.70 LN-TN07 1.11 0.42 0.39 8.81 LN-TN08 1.25 0.38 0.38 1.18 LN-TN09 1.43 0.44 0.43 1.90 Kịch 0.50 Kt Kt 0.40 0.30 0.20 0.90 Hs,i (m) CFD-Cnoidal Exp 0.80 0.70 CFD-Linear Hình 17 Hệ số truyền sóng mơ thực nghiệm Bảng biểu đồ hình 17 cho thấy chênh lệch kết hệ số truyền sóng thực nghiệm mơ tương đối nhỏ, độ chênh lệch lớn kịch SL-TN-05, Kt =12.68 % Điều cho thấy độ tin cậy mơ hình mơ toán tương tác chất lỏng kết cấu Hệ số truyền sóng cho thấy hiệu giảm sóng kết cấu đê chắn sóng tốt, lớn 50% tất kịch sóng Ảnh hưởng chu kỳ sóng đến hệ số truyền sóng Kt Hs = 0.9 (m) Hs = 0.8 (m) Hs = 0.7 (m) Hs = 0.6 (m) 0.5 -0.5 2.5 Hệ số truyền sóng mơ thực nghiệm 1.00 Biểu đồ thể hình 18 cho thấy tỷ số Rc/Hs,i nhỏ, tức chiều cao sóng lớn độ chênh lệch kết mơ thực nghiệm lớn Chênh lệch lớn 12.68 % tượng sóng vỡ tràn qua thân đê 4.5 Ảnh hưởng chu kỳ đến hiệu giảm sóng Chu kỳ sóng Tp (s) yếu tố định đến cường độ, tần suất sóng tác dụng vào kết cấu ảnh hưởng trực tiếp tới hệ số truyền sóng khả giảm sóng kết cấu đê 3.5 T p (s) 4.5 Hình 19 Ảnh hưởng chu kỳ sóng hệ số truyền sóng Kt Hệ số truyền sóng giảm chu kỳ sóng giảm, tức độ dài sóng nhỏ dần hệ số truyền sóng giảm dần (hình 19) Tuy nhiên, trường hợp chiều cao sóng giảm dần trường hợp Hs = 0.6 (m) Hs = 0.7 (m), hệ số giảm sóng có xu hướng giảm chu kỳ Tp=4.78 (s) chu kỳ Tp=3.78 (s) có dấu hiệu tăng hệ số giảm sóng (tức hiệu giảm sóng giảm) chu kỳ Tp=2.78 (s) Điều thể chiều dài sóng ngắn tần suất tác dụng đê liên tục, sóng phản xạ sóng trước chưa hồn tồn qua lỗ rỗng thân đê, phần sóng phản xạ lại khiến hiệu giảm sóng cấu kiện bị giảm Từ cần khảo sát đánh giá chu kỳ chiều cao sóng vị trí bố trí cơng trình, đê chắn sóng có hiệu giảm sóng tốt khoảng chu kỳ sóng từ đến giây 4.6 Ảnh hưởng độ ngập thân đê d tỷ số Rc/Hs,i Kt Biểu đồ quan hệ Rc/Hs,i Kt thực nghiệm mô K t (-) 0.58 0.54 0.50 0.46 0.42 0.38 0.34 0.30 0.90 1.10 CFD-Cnoidal 1.30 Rc/Hs,i Exp 1.50 CFD-Linear Hình 18 Biểu đồ mối quan hệ tỷ số Rc/Hs,i hệ số truyền sóng Kt 74 04.2021 ISSN 2734-9888 Hình 20 Biểu đồ mối quan hệ hệ số truyền sóng Kt tỷ số Rc/Hs,i ứng với độ ngập thân đê khác Biểu đồ hình 18 cho thấy hệ số truyền sóng bị ảnh hưởng độ ngập thân đê Đối với trường hợp đê chìm Rc= -0.5 (m) mặt nước Rc = 0.0 (m) có hệ số truyền sóng tương đối lớn, Kt có giá trị từ 0.55 đến 0.7, hiệu giảm sóng nhỏ 50% Các trường hợp đê chìm Rc > +0.000 cho thấy hiệu giảm sóng cao so với bố trí Đối với trường hợp Rc = có hệ số giảm sóng nhỏ nhất, nhiên trường hợp độ ngập thân đê nhỏ sóng khơng tràn hết thân đê, từ đánh giá phương án bố trí khơng kinh tế Hiệu giảm sóng tốt chiều cao đỉnh đê Rc = -1.5 (m) ứng với độ ngập d = 2.5~3 (m) đem lại hiệu giảm sóng tốt nhất, Kt = 0.4 - 0.5, ứng với hiệu giảm sóng 50% Dựa vào tỷ số (Rc / Hs, i) cho thấy tỷ số (Rc/Hs,i) khoảng từ 1.5 đến 2.5 đem lại hiệu giảm sóng tốt nhất, điều cho thấy đê chắn sóng làm việc hiệu sóng truyền tồn qua thân đê khơng tràn qua đỉnh đê, chiều cao sóng lớn thân đê (Rc/Hs,i) < hiệu giảm sóng giảm rõ rệt Kết luận Hiệu giảm sóng kết cấu đê chắn sóng cốt phi kim BUSADCO hiệu suất giảm sóng lớn 50% ứng với hệ số truyền sóng Kt < 0.5 Dựa vào kết khảo sát so sánh kết mô số liệu đo thực tế cho thấy phương pháp mô số đem lại kết tốt đáng tin cậy vấn đề phân tích hiệu giảm sóng kết cấu đê chắn sóng rỗng có kết cấu phức tạp vấn đề toán động học chất lỏng khác Qua khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến hiệu giảm sóng cho thấy: Độ ngập thân đê d (m) tỷ số Rc/Hs,I ảnh hưởng lớn đến hiệu giảm sóng đê, đặc biệt kết cấu đê chắn sóng rỗng Chiều cao không lưu đỉnh đê Rc > ứng với trường hợp đê đem lại hiệu giảm sóng tốt so với đê chìm Tỷ số Rc/Hs,i phản ánh khả làm việc kết cấu đê sóng tiêu tán tồn thân đê sóng tràn qua thân đê [9] Hai Ha Nguyen, Van Thai Tran, Duc Hung Pham, Duy Ngoc Nguyen, and Thanh Tam Nguyen, “Hollow Cylinder Breakwater for Dissipation of Wave Energy to Protect the West Coast of Ca Mau Province in Vietnam,” Proceedings of the 1st Vietnam Symposium on Advances in Offshore Engineering,vol 18, pp 599-605, 2019 [10] Thiều Quang Tuấn, Đinh Công Sản, Lê Xuân Tú, Đỗ Văn Dương, “Nghiên cứu hiệu giảm sóng đê kết cấu rỗng mơ hình máng sóng,” Tạp chí khoa học công nghệ Thủy Lợi, số 49, pp 1-8, 2018 [11] Doug McLEAN, Understanding Aerodynamics Arguing from the Real Physics, 2012 [12] C W HIRT AND B D NICHOLS, “Volume of Fluid (VOF) Method for the Dynamics of Free Boundaries,” JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS,vol 39, pp 2201-225, 1981 [13] Bùi Phạm Đức Tường, Phan Đức Huynh, Nguyễn Đăng Khôi, Nguyễn Thái Dương, “Điều khiển dao động kết cấu hệ bể chứa chất lỏng đa tần,” Hội nghị kỹ thuật toàn quốc , Hà Nội, 2019 [14] Korteweg, D.J and G de Vries, “On the Change of Form of Long Waves Advancing in a Rectangular Canal and on a New Type of Long Stationary,” Phil Mag., Ser, vol 39, pp 422-443, 1895 [15] J Kamphuis, Introduction To Coastal Engineering And Management, vol 16, Queen's University: Advanced Series on Ocean Engineering, 2000 [16] Cauchy, Augustin L., “ Mémoire sur les intégrales définies,” Oeuvres complètes Ser.,vol 1, pp 319-506, 1814 [17] Stoke, G.G, “On the Theory of Oscillatory Wave,” Mathematical and Physical Papers, vol 1, pp 314-326, 1847 [18] Lê Xuân Tú, Đỗ Văn Dương, “Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến q trình truyền sóng đê giảm sóng kết cấu rỗng mơ hình máng sóng,” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy Lợi, số 57, pp 103-109, 2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Xuân Tú, Đỗ Văn Dương, “Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến q trình truyền sóng đê giảm sóng kết cấu rỗng mơ hình máng sóng,” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Thủy Lợi, số 57, pp 103-109, 2019 [2] “Https://www.flow3d.com/,” FLOW Science, 2020-2021 [3] Công ty cổ phần Khoa học Công Nghệ Việt Nam, “Báo cáo tổng hợp: Ứng dụng giải pháp bê tông cốt phi kim nhằm tăng cường tính bền vững cho cơng trình kè chắn sóng ven biển khu vực đồng sông Cửu Long tác dụng biến đổi khí hậu,” Bà Rịa - Vũng Tàu, 2020 [4] Hee Min Teh, Vengatesan Venugopal, “Performance evaluation of a semicircular breakwater with truncated wave screens”, Ocean Engineering, vol 70, pp 160-176, 2013 [5] G Dhinakaran, V Sundar, R Sundaravadivelu, K.U Graw, “Effect of perforations and rubble mound height on wave transformation characteristics of surface piercing semicircular breakwaters,” Ocean Engineering, vol 36, pp 1182-1198, 2009 [6] K Hunaydin, M.S Kabdash, “Performance of solid and perforated U-type breakwaters under regular and irregular waves,” Ocean Engineering, vol 31, pp 1377-1405, 2004 [7] Ana Gomes, José L S Pinho, Tiago Valente, José S Antunes Carmo and Arkal V Hegde, “Performance Assessment of a Semi-Circular Breakwater through CFD Modelling,” Journal of Marine Science and Engineering, vol 8, pp 1-16, 2020 [8] Karim Badr Hussein, M.I Ibrahim, “Wave Interaction with Vertical Slotted Breakwaters,” International Journal of Engineering Research & Technology (JRERT),vol 8, pp 589-598, 07 July 2019 ISSN 2734-9888 04.2021 75 ... loại đê chắn sóng chia làm hai nhóm bao gồm đê chắn sóng kết cấu cứng ( Tường bê tông, Tường bê tông đổ đá hộc, kè bê tông cọc bê tông, đống đá, cấu kiện Tetrapod…) loại đê chắn sóng kết cấu mềm... 1.1.3 Đê chắn sóng rỗng Đê chắn sóng rỗng loại đê chắn sóng cứng, loại đê có tên gọi khác đê thấm loại đê tiêu tán lượng sóng qua thân đê Trong năm gần loại đê tập trung nghiên cứu đưa vào công... trí đê chắn sóng tỷ lệ lỗ rỗng thân kết cấu đê chắn sóng hình bán nguyệt Nghiên cứu thực với kết cấu đê chắn sóng hình bán nguyệt không đục lỗ, kết cấu đê bán nguyệt đục lỗ mặt với tỷ lệ lỗ rỗng