Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển tại khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng

Bài viết Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển tại khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng 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 và xây dựng mối quan hệ giữa lưu lượng tràn trung bình q và độ cao lưu không Rc của tường biển.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 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 Sở NN&PTNT thành phố Hải Phòng, email: thotangxuan@gmail.com Trường Đại học Thủy lợi GIỚI THIỆU CHUNG Việt Nam quốc gia có đường bờ biển dài, tỷ lệ đường bờ biển so với diện tích lục địa lớn Hệ thống đê biển miền Bắc hình thành từ sớm Bên cạnh đó, yêu cầu bảo vệ cho thành phố, khu dân cư sở hạ tầng ven biển ngày quan tâm Yếu tố mặt thẩm mĩ tường biển khu đô thị ven biển đặt yêu cầu mới, phức tạp Tường biển dần trở nên phổ biến quy hoạch khu dân cư khu du lịch hình thành, quan tâm đảo du lịch Khu du lịch Đồ Sơn, thuộc quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng ví dụ điển hình Tường biển khu du lịch Đồ Sơn xây dựng từ lâu với kết cấu đơn giản Hàng năm, vào mùa mưa bão, tường biển khu du lịch Đồ Sơn lại bị sóng bão làm gãy, đổ, hư hỏng, lượng sóng tràn, sóng bắn tóe lớn ảnh hưởng lớn an toàn đời sống sinh hoạt người dân, hộ kinh doanh du khách tới nghỉ dưỡng khu du lịch Bài báo trình bày kết tính tốn lưu lượng tràn qua số mặt cắt đại diện tuyến tường biển Đồ Sơn với với tần suất khác xây dựng mối quan hệ lưu lượng tràn trung bình q độ cao lưu không Rc tường biển Kết tính tốn lưu lượng sóng tràn sử dụng để đánh giá mức độ hư hỏng đoạn tường với kịch tính tốn Kết phân tích, đánh giá báo sở giúp thành phố Hải Phòng nghiên cứu khắc phục tồn cơng trình tường biển có khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Lựa chọn tần suất thiết kế Do lịch sử để lại từ nhiều năm nay, tuyến cơng trình bảo vệ bờ biển khu vực bán đảo Đồ Sơn không thuộc hệ thống đê điều thành phố Tuy nhiên xét yếu tố địa lý, tuyến tường biển bảo vệ cho bán đảo Đồ Sơn có vị trí nằm hai tuyến đê biển đê biển tuyến đê cấp III Do vậy, xem tuyến tường biển bảo vệ khu du lịch Đồ Sơn có cấp với hệ thống đê biển I, II công trình cấp III Theo TCVN 9901:2014, cơng trình đê biển cấp III có tần suất thiết kế P = 2% Tuy nhiên thực tế, tường biển Đồ Sơn thường xuyên bị nước tràn điều kiện khơng có gió bão lớn Do vậy, ngồi tính tốn lưu lượng tràn ứng qua tường với tần suất thiết kế 2%, tác giả tính tốn thêm lưu lượng tràn ứng với tần suất 5% 20% để đánh giá mức độ tràn qua tường biển Đồ Sơn với tần suất thấp 2.2 Tính tốn tham số sóng, mực nước thiết kế Mực nước thiết kế tính tốn theo phụ lục B Tiêu chuẩn TCVN: 9901-2014 Nghiên cứu lựa chọn MNTK theo tần suất 1%, 2%, 5% 20% tính tốn sẵn cho vị trí MC10 thuộc phường Bàng La quận Đồ Sơn - TP Hải Phịng (có tọa độ 20°42'E; 106°46'E) nơi gần tuyến tường 193 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 biển Đồ Sơn nhất, chọn để tra cứu mực nước thiết kế Các tham số sóng nước sâu khu vực tính tốn tính theo số liệu sóng cực trị nhiều năm thu thập trạm Bạch Long Vỹ Dựa vào đường tần suất Weibull xác định chiều cao sóng vùng nước sâu tương ứng với tần suất Sóng từ vùng nước sâu tính tốn lan truyền đến chân cơng trình phần mềm WADIBE Quan hệ chiều cao chu kỳ sóng tính tốn theo Linh Tuấn (2015) Các tham số sóng nước sâu MNTK thể bảng đây: bãi trước Có loại mặt cắt tường đại diện toàn tuyến tường biển Đồ Sơn xét đến Hình Cơng thức tính tốn có xét tới nhiều yếu tố bất lợi ảnh hưởng bãi trước, lực xung kích sóng va đập vào tường: - TH1: với 0,1 < Rc/Hm0 < 1,35: q gH3m0 - TH2: với Rc/Hm0 ≥ 1,35: q gH 3m Bảng Tham số đầu vào tương ứng với tần suất tính toán 0,5  Hm0  R    0,0155 exp  2,2 c  (2.2)   hS  Hm0   m1,0    H m0  0, 0020   hS  m 1,0    0,5  Rc  H   m0  3 (2.3) P (%) MNTK Hs(m) Tp (s) S0 3.99 5.79 10.35 0.049 3.38 7.02 10.17 0.048 2.72 7.73 9.88 0.046 Trong đó: q: lưu lượng tràn đơn vị (m3/s/m); Hm0: chiều cao sóng mơmen trước cơng trình (m); Rc: chiều cao lưu khơng (m); h: độ sâu nước trước chân cơng trình (m); Sm-1,0: độ dốc sóng ứng với chu kỳ đặc trưng phổ sóng Tm-1,0; g: gia tốc trọng trường (m/s2) 20 1.97 5.58 9.22 0.042 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tính tốn truyền sóng cho đoạn tường biển số 2, 3, 4, 5, với mặt cắt ngang tương ứng Vị trí đoạn tường biển trình bày Hình 3.1 Kết tính tốn sóng tràn cho đoạn tường biển Kết tính tốn lưu lượng tràn cho đoạn tường biển Đồ Sơn theo tần suất (Bảng 2) cho thấy lưu lượng tràn tồn tuyến lớn Trong đoạn tường biển số số hai đoạn có lưu lượng tràn lớn nhất, đoạn tường số có lưu lượng tràn nhỏ Có thể thấy đoạn vị trí có nguy hư hỏng sóng tràn cao hẳn so với đoạn tương biển khác khu vực Đồ Sơn Bảng Kết tính tốn qtràn với tần suất tính tốn cho đoạn tường biển Hình Các mặt cắt tính tốn truyền sóng 2.3 Tính tốn sóng tràn qua tường Sóng tràn qua tường biển Đồ Sơn tính tồn cơng thức EurOtop (2018) cho tường đứng dạng đơn giản cơng thức tính tốn sóng tràn sử dụng phổ biến giới Việt Nam, có độ tin cậy phù hợp Mặt khác cơng thức EurOtop (2018) có xét tới nhiều yếu tố bất lợi ảnh hưởng 194 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 Lưu lượng tràn ứng với tần suất 1% 2% lớn (nhỏ 100 l/s/m), cá biệt có vị trí, lưu lượng tràn lên tới 600 l/s/m Với tần suất 5% lưu lượng tràn trung bình xấp xỉ 50 l/s/m Ngay tần suất tính tốn P = 20% lưu lượng tràn đoạn đạt 30 l/s/m, đoạn lại < 5l/s/m 3.2 Mức độ hư hỏng theo tần suất Mức độ tác động lưu lượng tràn qua tường biển an tồn cơng trình đánh giá theo Bảng D2, Phụ lục D TCVN 9901:2014 trình bày Bảng Bảng Đánh giá ảnh hưởng sóng tràn lên tuyến tường biển Đồ Sơn P% q (l/s/m) Mức ảnh hưởng Cơng trình bị hư hỏng q > 50 tồn gia cố bảo tuyến vệ hoàn chỉnh Đoạn số 5: q > 50 Các đoạn khác: 20 < q < 50 Đoạn số 5: 20 < q < 50 20 Đoạn số 1, 7: < q < 20 Đoạn số 9: q < người phương tiện sau tường thấp Với tần suất 2% tồn tuyến bị hư hỏng, kể gia cố, bảo vệ hoàn chỉnh Các báo cáo đánh giá hư hỏng tường biển Đồ Sơn sau bão đợt gió mùa Đơng Bắc mạnh nhiều năm qua cho thấy, cần xuất bão cấp 9, cấp 10 gió mùa Đơng Bắc mạnh, trung vào thời điểm triều cường tường biển Đồ Sơn bị hư hỏng nghiêm trọng Điều khẳng định rằng, kết cấu tường biển Đồ Sơn chưa đảm bảo an toàn thường xuyên bị hư hỏng kể với tần suất 20% Nghiên cứu xây dựng tương quan chiều cao lưu khơng với lưu lượng sóng tràn cho tường biển Đồ Sơn, thể Hình KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết tính tốn lưu lượng tràn đoạn tường biển khu vực Đồ Sơn với tần suất sóng mực nước 1%, 2%, 5% 20% Kết tính tốn sóng tràn theo cơng thức EurOtop (2018) cho thấy, ứng với tuần suất 1%, 2% 5% đoạn tường biển có lưu lượng tràn > 50 l/s/m có nguy bị hư hỏng cao gia cố, bảo vệ Đối với tần suất 20% đoạn số có lưu lượng tràn > 30 l/s/m Các đoạn tường có nguy hư hỏng cao gia cố, bảo vệ, đoạn lại bị hư hỏng không gia cố, bảo vệ Bài báo cho thấy vai trò độ cao lưu khơng Rc lưu lượng sóng tràn tường biển Đồ Sơn Cơng trình bị hư hỏng gia cố bảo vệ hoàn chỉnh Cơng trình bị hư hỏng mái sau khơng bảo vệ Cơng trình bị hư hỏng mái sau không bảo vệ Bị hư hỏng đỉnh không gia cố Cơng trình khơng bị hư hỏng TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình Tương quan Rc q Kết đánh giá cho thấy, mức độ đảm bảo an toàn tường biển Đồ Sơn cho [1] Đặng Thị Linh Thiều Quang Tuấn, 2015 Xây dựng quan hệ chu kỳ chiều cao sóng gió cho mùa vùng biển Bắc 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 195 ... lượng sóng tràn cho tường biển Đồ Sơn, thể Hình KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết tính toán lưu lượng tràn đoạn tường biển khu vực Đồ Sơn với tần suất sóng mực nước 1%, 2%, 5% 20% Kết tính tốn sóng tràn. .. hỏng sóng tràn cao hẳn so với đoạn tương biển khác khu vực Đồ Sơn Bảng Kết tính tốn qtràn với tần suất tính tốn cho đoạn tường biển Hình Các mặt cắt tính tốn truyền sóng 2.3 Tính tốn sóng tràn qua. .. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tính tốn truyền sóng cho đoạn tường biển số 2, 3, 4, 5, với mặt cắt ngang tương ứng Vị trí đoạn tường biển trình bày Hình 3.1 Kết tính tốn sóng tràn cho đoạn tường biển Kết