Ứng dụng công nghệ kết cấu rỗng xây dựng công trình giảm sóng chống xói lở bờ biển tây Cà Mau ứng phó với biến đổi khí hậu

Bài viết Ứng dụng công nghệ kết cấu rỗng xây dựng công trình giảm sóng chống xói lở bờ biển tây Cà Mau ứng phó với biến đổi khí hậu trình bày chi tiết một trường hợp mô phỏng khi cho sóng truyền qua KCR tiết diện hình bán nguyệt có bố trí lỗ tiêu sóng hình chữ nhật nằm ngang kết hợp cọc tre bố trí đối xứng dưới mực nước thấp bằng phần mềm Anys - CFX.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-3869-8 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KẾT CẤU RỖNG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIẢM SĨNG CHỐNG XĨI LỞ BỜ BIỂN TÂY CÀ MAU ỨNG PHĨ VỚI BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Nguyễn Văn Ngọc1, Nguyễn Hoàng1, Nguyễn Xuân Trường2 Trường Đại học Hàng hải, email: ngocnv.ctt@vimaru.edu.vn Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Cơng trình thủy Sơng Hồng 1 TÓM TẮT Trong nhiều năm trở lại đây, đắp đập thủy điện thượng nguồn sông Mê Kông; tình hình khai thác cát chưa kiểm sốt, cộng với ảnh hưởng biến đối khí hậu nước biển dâng (BĐKH&NBD) làm cho tình hình xói lở bờ biển Cà Mau nói chung, bờ biển Tây Cà Mau nói riêng nghiêm trọng Sóng biển tàn phá rừng ngập mặn, uy hiếp cơng trình đê biển Một giải pháp cơng trình có hiệu thực đây, xây dựng cơng trình giảm sóng, nhằm giảm chiều cao sóng đảm bảo rừng ngặp mặn tồn tại, phát triển bảo vệ vững cơng trình bảo vệ bờ biển có Vấn đề đặt nhà khoa học tìm giải pháp cơng nghệ cho phép giảm chi phí xây dựng thấp nhất, song phải giảm chiều cao sóng lớn Cơng nghệ kết cấu rỗng (KCR) làm việc vừa theo nguyên lý móng trọng lực vừa làm theo nguyên lý móng cọc tác giả phát nghiên cứu xây dựng cơng trình giảm sóng bờ biển Tây Cà Mau cho phép tiết kiệm kinh phí xây dựng tới 50% so với cơng trình giảm sóng xây dựng đây; mà cịn giảm chiều cao sóng qua cơng trình tới 84,72%; ứng phó có hiệu BĐKH&NBD tới 50%; với khai thác cát; ảnh hưởng BĐKH&NBD làm cho tình hình xói lở bờ biển đồng sơng Cửu Long nghiêm trọng hình 1, sóng biển tàn phá rừng ngặp mặn hình 2, uy hiếp tới cơng trình bảo vệ bờ hình Hình Tình hình xói lở bờ biển đồng sơng Cửu Long Hình Sóng biển tàn phá rừng ngặp mặn GIỚI THIỆU CHUNG Việc đắp đập thủy điện thượng nguồn sông Mê Kông, lượng bùn cát hạ lưu giảm 144 Hình Sóng biển kết hợp triều cường uy hiếp đê biển Tây Cà Mau Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020 ISBN: 978-604-82-3869-8 Một giải pháp cơng trình chống xói lở bờ biển Tây Cà Mau thực đạt hiệu cao, xây dựng cơng trình giảm sóng bố trí song song với bờ, cách bờ 150 ÷ 200m hình có tác dụng giảm chiều cao sóng qua cơng trình [3] Những đoạn bố trí cơng trình: ngập mặn phát triển bảo vệ vững đê biển có hình Tuy nhiên nhu cầu xây dựng cơng trình chống xói lở Cà Mau nói riêng, nước nói chung lớn; vấn đề đặt nhà khoa học phải tìm cơng nghệ kết cấu xây dựng cơng trình giảm sóng có chi phí xây dựng thấp, song tác dụng giảm chiều cao sóng phải cao nhất, có ứng phó có hiệu với ảnh hưởng BĐKH&NBD nguyệt Với nghiên cứu công nghệ kết cấu vật liệu giá thành xây dựng cơng trình giảm sóng 50% so với cơng trình xây dựng Cà Mau [2], [3], [4] Hình Một số hình thức mặt cắt kết cấu nghiên cứu: a) Hình chữ nhật; b) Hình thang; c) Hỗn hợp; d) Hình bán nguyệt Hình Bố trí mặt cơng trình giảm sóng Hình Các khối sở hình bán nguyệt: a) BTCT (BTCS); b) Vật liệu tre cho móng; c) Một phần thân móng sử dụng vật liệu tre Hình Cây ngập mặn phát triển tốt sau cơng trình giảm sóng PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Muốn giảm giá thành xây dựng cần phải nghiên cứu ba nội dung là: cơng nghệ kết cấu, cơng nghệ vật liệu cơng nghệ thi cơng Trong cơng nghệ kết cấu yếu tố tiên giảm giá thành xây dựng Nhóm tác giả ứng dụng cơng nghệ KCR đưa bốn hình thức mặt cắt hình chữ nhật, hình thang, hỗn hợp hình thang hình chữ nhật hình bán nguyệt hình Về vật liệu, nhóm tác giả nghiên cứu sử dụng vật liệu bê tông cốt thép (BTCT), bê tông cốt sợi composite (BTCS), BTCT BTCS kết hợp vật liệu tre ứng dụng cho bốn hình thức mặt cắt kể nhằm tạo 12 khối sở [1], [4] Trên hình trình bày đại biểu ba khối sở tiết diện hình bán Nghiên cứu giảm chiều cao sóng, nhóm tác giả sử dụng khối có hình thức mặt cắt đê kể trên, bố trí lỗ tiêu sóng kiểu hình trịn, hình vng, hình chữ nhật nằm ngang, hình chữ nhật nằm dọc nhằm tổ hợp thành phương án nghiên cứu [1], [5] Trên sở phương án công nghệ kết cấu, công nghệ vật liệu hình thức bố trí lỗ tiêu sóng khác nhau; nhóm tác giả sử dụng module Ansys - CFX mơ tương tác sóng cơng trình; để từ tìm phương án cho phép giảm chiều cao sóng lớn MƠ PHỎNG SỐ VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thực thí nghiệm Bài báo trình bày chi tiết trường hợp mơ cho sóng truyền qua KCR 145 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-3869-8 tiết diện hình bán nguyệt có bố trí lỗ tiêu sóng hình chữ nhật nằm ngang kết hợp cọc tre bố trí đối xứng mực nước thấp phần mềm Anys - CFX Đây phương án cho phép giảm chiều cao sóng tới 84,72% Hình Mơ kết cấu Hình Sóng phía trước cơng trình KẾT LUẬN Công nghệ KCR giải pháp công nghệ kết cấu vừa làm việc theo nguyên lý móng trọng lực, vừa làm việc theo nguyên lý móng cọc [2], phát huy tất ưu điểm hai loại móng trên, đồng thời khắc phục nhược điểm chúng, cho phép giá thành xây dựng tới 50% so với công nghệ kết cấu thực Tây Cà Mau Với khả giảm chiều cao sóng tới 84,72%, cơng nghệ kết cấu cho phép ứng phó hiệu với ảnh hưởng BĐKH&NBD TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 10 Sóng phía Hình 11 Sóng tương sau cơng trình tác với cơng trình 3.2 Kết thí nghiệm Kết mơ cho 14 trường hợp thể (hình 12) [1] Hình 12 So sánh hiệu giảm chiều cao sóng qua phương án cơng trình khác 3.3 Kiểm nghiệm kết mơ hình số Nhóm tác giả tính tốn hai trường hợp đê truyền thống theo tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho cơng trình củng cố, bảo vệ nâng cấp đê biển 2010, kết tính tốn so với mơ số, sai lệch 4,66% 20% Như khẳng định mơ số tin cậy [1] [1] Nguyễn Văn Ngọc, Nguyễn Hoàng, Nguyễn Xuân Trường; Nghiên cứu đề xuất giải pháp tiêu giảm sóng “tối ưu” kết cấu rỗng phục vụ xây dựng cơng trình chống xói lở, ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng; Đề tài NCKH Cấp Cơ sở; 06/2020; Hải Phòng [2] Nguyễn Văn Ngọc, Trần Thị Chang, Nguyễn Xuân Trường; Đề xuất giải pháp kết cấu chống xói lở bờ sơng, bờ biển ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng Việt Nam; Kỷ yếu diễn đàn Khoa học cơng nghệ phục vụ ứng phó thiên tai Việt Nam, tr 199-212; 22/11/2018; Hà Nội [3] Nguyễn Văn Ngọc, Trần Thị Chang; 2019; Nghiên cứu, đề xuất giải pháp chống xói lở bờ biển Cà Mau; Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải số 58, tr 59-64; Hải Phòng [4] Nguyễn Văn Ngọc, Nguyễn Văn Ninh; 2020; Nghiên cứu sử dụng vật liệu tre cho giải pháp kết cấu rỗng xây dựng cơng trình giảm sóng, chắn sóng, bảo vệ bờ biển; Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải số 61, tr 39-44; Hải Phịng [5] Nguyễn Văn Ngọc, Nguyễn Hồng, Nguyễn Xn Trường, Nguyễn Văn Ninh; Nghiên cứu khả tiêu giảm sóng kết cấu rỗng phục vụ xây dựng cơng trình chống xói lở bờ biển ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng; Kỷ yếu Hội nghị Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 22 tổ chức Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, tr 618-628; 25/07/2019; Hải Phòng 146 ... Ninh; Nghiên cứu khả tiêu giảm sóng kết cấu rỗng phục vụ xây dựng cơng trình chống xói lở bờ biển ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng; Kỷ yếu Hội nghị Cơ học Thủy khí tồn quốc lần thứ 22... pháp cơng trình chống xói lở bờ biển Tây Cà Mau thực đạt hiệu cao, xây dựng cơng trình giảm sóng bố trí song song với bờ, cách bờ 150 ÷ 200m hình có tác dụng giảm chiều cao sóng qua cơng trình [3]... thành xây dựng tới 50% so với công nghệ kết cấu thực Tây Cà Mau Với khả giảm chiều cao sóng tới 84,72%, cơng nghệ kết cấu cho phép ứng phó hiệu với ảnh hưởng BĐKH&NBD TÀI LIỆU THAM KHẢO Hình 10 Sóng