Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: 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

Luận án 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 được thực hiện với mục đích 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... Đề tài Hoàn thiện công tác quản trị nhân sự tại Công ty TNHH Mộc Khải Tuyên được nghiên cứu nhằm giúp công ty TNHH Mộc Khải Tuyên làm rõ được thực trạng công tác quản trị nhân sự trong công ty như thế nào từ đó đề ra các giải pháp giúp công ty hoàn thiện công tác quản trị nhân sự tốt hơn trong thời gian tới.

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 SĨNG, ÁP DỤNG CHO CÁC KHU ĐƠ THỊ, DU LỊCH VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình biển Mã số: 958.02.03 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 Công trình hồn thành Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: PGS TS TRẦN THANH TÙNG 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 Hịa - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại: Trường Đại học Thuỷ Lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội; vào lúc 30’, ngày 09 tháng 12 năm 2023 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Tường biển dạng cơng trình bảo vệ bờ biển sử dụng phổ biến khu đô thị, du lịch ven biển vùng duyên hải Bắc Bộ nước ta Sóng tràn xác định nguyên nhân gây hư hỏng nhiều tuyến tường biển Có thể gia tăng cao trình đỉnh tường biển để giảm sóng tràn qua tường cản trở tầm nhìn phía biển, ảnh hưởng tới cảnh quan Một giải pháp giảm sóng tràn khơng làm gia tăng cao trình đỉnh tường xây dựng tường biển có mũi hắt sóng kết hợp với mặt cong để giảm lưu lượng sóng tràn Nhưng biện pháp gia tăng áp lực nước lên thân tường, gây nguy ổn định trượt ngang xói bãi trước cơng trình Để khắc phục nhược điểm này, mặt cắt ngang tường biển hỗn hợp nghiên cứu đề xuất với kết cấu bao gồm khối tường biển bê tông trọng lực đặt bệ mái nghiêng Hiện chưa có nghiên cứu đầy đủ tường biển dạng mặt cong có mũi hắt sóng, chưa có dẫn kỹ thuật dạng cơng trình Do vậy, nghiên cứu ảnh hưởng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ mái nghiêng đến sóng tràn qua đỉnh tường có ý nghĩa khoa học thực tiễn, sở để tính tốn, thiết kế kết cấu tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng cho khu thị, du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ nước ta Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá ảnh hưởng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ mái nghiêng đến sóng tràn qua tường biển từ kết nghiên cứu mơ hình vật lý máng sóng - Đề xuất 01 mặt cắt ngang tường biển phù hợp cho khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ áp dụng cho khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ mái nghiêng, điều kiện sóng không vỡ - Phạm vi nghiên cứu: bờ biển khu đô thị, khu du lịch ven biển vùng duyên hải Bắc Bộ Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 4.1 Cách tiếp cận Tổng hợp, phân tích kết nghiên cứu sóng tràn sóng tràn qua tường biển Nghiên cứu về: trạng tường biển vùng duyên hải Bắc Bộ; ảnh hưởng tường biển mặt cong sóng tràn qua tường biển, từ đề xuất mặt cắt ngang tính tốn cao trình đỉnh tường biển phù hợp với khu vực nghiên cứu 4.2 Phương pháp nghiên cứu Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu tổng quan; Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm; Phương pháp khảo sát, điều tra đo đạc thực địa vùng nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án - Đến nước ta chưa có nhiều nghiên cứu tương tác sóng với tường biển dạng mặt cong, có mũi hắt sóng đặt bệ mái nghiêng đến khả chiết giảm sóng tràn qua tường biển Do vậy, việc nghiên cứu có ý nghĩa mặt khoa học việc bố trí, tính tốn thiết kế tường biển - Hiện chưa có 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 việc sử dụng kết nghiên cứu luận án làm sở để xây dựng dẫn kỹ thuật, phục vụ tính tốn, thiết kế tường biển Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, luận án trình bày chương: Chương 1: Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua tường biển Chương 2: Cơ sở khoa học thiết kế thí nghiệm nghiên cứu sóng tràn qua tường biển có mũi hắt sóng mơ hình vật lý Chương 3: Sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt bệ mái nghiêng Chương 4: Đề xuất mặt cắt ngang tường biển phù hợp cho khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phịng Những đóng góp luận án - Đã làm sáng tỏ tham số chi phối tới lưu lượng sóng tràn qua tường biển hình dạng mặt tường mũi hắt sóng, chiều cao tường tương đối, chiều cao lưu không tương đối chu kỳ sóng - Phát triển cơng thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn - cơng thức (3-10) tích hợp vào cơng thức sóng tràn qua tường biển EurOtop-2018 để tính tốn lưu lượng sóng tràn cho dạng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt bệ mái nghiêng, áp dụng tính tốn 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 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN 1.1 1.1.1 Tổng quan sóng tràn Khái niệm chung sóng tràn lưu lượng sóng tràn trung bình Sóng tràn tượng nước bị đẩy tràn qua đỉnh đê/tường biển động sóng đỉnh cơng trình cịn cao mực nước biển Lưu lượng sóng tràn trung bình lượng sóng tràn lấy trung bình đơn vị thời gian đo l/s/m m3/s/m 1.1.2 Lưu lượng sóng tràn cho phép Lưu lượng sóng tràn cho phép đại lượng đưa dựa việc đánh giá tác động sóng tràn đến thân cơng trình đối tượng cơng trình bảo vệ Đại lượng phụ thuộc vào chất lượng kết cấu cơng trình đê/tường biển, mức độ cho phép ngập khu vực phía sau cơng trình 1.1.3 Các tham số chi phối sóng tràn - Tham số hình học kết cấu cơng trình (kích thước hình học cơng trình, chiều cao lưu khơng, 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 cơng trình, (thềm) phía biển 1.2 Các nghiên cứu sóng tràn qua tường biển giới Việt Nam - Hướng nghiên cứu chính: Định lượng đặc trưng dịng chảy sóng tràn gây nên; xác định tác động sóng tràn gây nên hư hỏng cơng trình - Các phương pháp nghiên cứu (03 phương pháp): Thực nghiệm đo đạc trường, mơ hình vật lý, mơ hình số trị 1.2.1 Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển nước 1.2.1.1 Nghiên cứu thực nghiệm, đo đạc trường Một số nghiên cứu điển hình như: Dự án OPTICREST Ủy ban Châu Âu; Pullen cộng (2008); M Yamashiro cộng (2013) 1.2.1.2 Nghiên cứu mơ hình vật lý sóng tràn qua tường biển a) Sóng tràn qua đê biển mái nghiêng - Nghiên cứu của: Saville (1955); Owen (1980); De Waal Van der Meer (1992) - TAW (2002), EurOtop (2007), EurOtop (2018) xây dựng cơng thức tính tốn sóng tràn qua đê biển Trong EurOtop (2018) xây dựng cơng thức tính tốn sóng tràn qua đê biển cho loại kết cấu hình học đê có xét đến đến ảnh hưởng tường đỉnh đê trường hợp sóng khơng vỡ mái nghiêng (công thức (1 - 2)): q gH m3 c     Rc = a.exp  −  b     H m 0 f    *     (1-2) Trong đó: q lưu lượng sóng tràn trung bình, Rc chiều cao lưu không, g gia tốc trọng trường, giá trị trung bình hệ số a = 0, 09 , b = 1,5 , c = 1,3 ;  f ,   hệ số chiết giảm độ nhám mái góc sóng tới xiên góc,  * hệ số ảnh hưởng kết hợp xác định theo dạng kết cấu cơng trình khác - Nghiên cứu Berkeley-Thorn Roberts (1981) đề xuất kết cấu tường mặt cong với mũi hắt sóng đặt mái nghiêng Nghiên cứu khẳng định hiệu giảm sóng tràn tường mặt cong có mũi hắt sóng Đây sở để nghiên cứu tường mặt cong có mũi hắt sóng luận án b) Sóng tràn qua tường đứng: Nghiên cứu Franco Franco (1999) c) Ảnh hưởng mũi hắt sóng đến sóng tràn qua tường biển: Các thí nghiệm mơ hình vật lý mặt cắt tường biển khác Veale cộng (2012), Talia Schoonees (2014) cho kết quả: tường có mũi hắt sóng có hiệu giảm sóng tràn tốt so với tường khơng có mũi hắt sóng • Nhận xét: Các cơng thức tính tốn sóng tràn qua đê/tường biển chủ yếu áp dụng với đê biển mái nghiêng, đê mái nghiêng có tường đỉnh, tường biển mặt thẳng đứng Mặc dù có trường hợp xét đến ảnh hưởng mũi hắt sóng tường đỉnh/tường biển chưa có cơng thức xét đến ảnh hưởng tường mặt cong đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường 1.2.1.3 Nghiên cứu mơ hình số trị sóng tràn qua tường biển Các mơ hình NLSW có khả tương đối tốt việc tính tốn lưu lượng sóng tràn qua đê có độ dốc nhỏ khơng có tường đỉnh 1.2.2 Nghiên cứu sóng tràn qua đê biển, tường biển Việt Nam - Các nghiên cứu sóng tràn chủ yếu tập trung vào đê biển, đê biển có tường đỉnh, nghiên cứu: Thiều Quang Tuấn cộng (2006, 2009, 2010, 2013); Nguyễn Văn Thìn & nnk (2013); Nguyễn Văn Dũng & nnk (2015) - Kết ghiên cứu sóng tràn qua tường biển mơ hình vật lý Đề tài KHCN Bộ Xây Dựng: tường biển có mũi hắt sóng có hiệu giảm sóng tràn cao tường biển khơng có mũi hắt sóng, tường biển mặt cong có mũi hắt sóng có hiệu giảm sóng tràn tốt so với dạng mặt tường khác Đây sở để tác giả lựa chọn tường mặt cong, có mũi hắt sóng để nghiên cứu luận án 1.3 Hiện trạng tường biển hư hỏng tường biển sóng tràn vùng duyên hải Bắc Bộ Tường biển sử dụng phổ biến làm cơng trình bảo vệ bờ khu đô thị, du lịch, bờ đảo Miền Bắc nước ta như: đảo Trần (tỉnh Quảng Ninh), huyện đảo Cát Hải bán đảo Đồ Sơn (thành phố Hải Phòng) Phần lớn cơng trình chưa đáp ứng đầy đủ yêu cầu phòng chống thiên tai 1.4 Kết luận chương Tường biển cơng trình bảo vệ bờ biển sử dụng phổ biến giới ưu điểm giảm thiểu diện tích đất chiếm chỗ cơng trình, hài hịa với cảnh quan Tường biển sử dụng nhiều khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ nước ta với hình thức kết cấu tương đối đơn giản Tường biển có chiều cao từ 1,5 ÷ 3,0 m, lớn nhiều so với tường đỉnh đê mái nghiêng Hiện số tường biển thiết kế có mũi hắt sóng kết hợp mặt cong chưa đảm bảo điều kiện chống sóng tràn, cơng trình dễ bị sóng tràn làm hư hỏng Nguyên nhân hư hỏng nêu trên: - Các cơng thức tính tốn sóng tràn chủ yếu 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 mũi hắt sóng tường đỉnh/tường biển chưa có công thức xét đến ảnh hưởng dạng mặt tường khác, đặc biệt tường mặt cong đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường - Đến chưa có nhiều nghiên cứu sóng tràn qua tường biển Việt Nam, đặc biệt nghiên cứu tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đặt mái nghiêng, chưa có dẫn kỹ thuật cụ thể dạng cơng trình Trên sở tài liệu thu thập, nghiên cứu sinh thống kê, đánh giá tham số ảnh hưởng tới sóng tràn, tổng hợp nhóm cơng thức tính sóng tràn qua tường biển có giới Từ thiết kế thực thí nghiệm mơ hình vật lý để nghiên cứu ảnh hưởng tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU SĨNG TRÀN QUA TƯỜNG BIỂN CĨ MŨI HẮT SĨNG TRÊN MƠ HÌNH VẬT LÝ 2.1 2.1.1 Cơ sở khoa học nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng Lựa chọn phương pháp nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng Có thể sử dụng phương pháp để nghiên cứu sóng tràn qua tường biển: thực nghiệm trường, mơ hình tốn, mơ hình vật lý Phương pháp nghiên cứu mơ hình vật lý máng sóng lựa chọn để nghiên cứu đề tài 2.1.2 Thiết kế nghiên cứu Thực mô hình vật lý theo giai đoạn để nghiên cứu sóng tràn qua tường biển điều kiện địa hình thủy động lực vùng duyên hải Bắc Bộ (Hình 2.1) - Giai đoạn (nhóm TN 1): thí nghiệm để đánh giá hiệu giảm sóng tràn qua dạng mặt cắt ngang tường biển khác (có khơng có mũi hắt sóng) Từ lựa chọn mặt cắt ngang tường biển có hiệu giảm sóng tràn tốt - Giai đoạn (nhóm TN 2): thí nghiệm sóng tràn qua mặt cắt ngang tường biển lựa chọn nhóm TN với kịch chi tiết để nghiên cứu ảnh hưởng mặt cắt ngang tường đến lưu lượng sóng tràn qua tường Hình 2.1 Sơ đồ bước nghiên cứu sóng tràn mơ hình vật lý máng sóng 2.2 Cơ sở lý thuyết chung mơ hình vật lý Các thơng số thiết kế thí nghiệm thiết lập theo tiêu chuẩn tương tự Froude Từ tìm 04 đại lượng phi thứ nguyên qua phép cân thứ nguyên: R h q 1 = ,  = c ,  = w ,  = sm−1,0 (2-12) H m0 H m0 gH m Hàm số chung biểu thị ảnh hưởng tham số đến lưu lượng sóng tràn qua tường biển là:  q R h F , c , w , sm −1,0  gH H m Rc m0   =0   (2-13) Trong đó: q / gH m3 lưu lượng tràn tương đối; Rc / H m chiều cao lưu không tương đối, hw / Rc chiều cao tường tương đối sm −1,0 độ dốc sóng xác định theo chu kỳ đặc trưng phổ sóng Tm −1,0 Các tham số phi thứ nguyên sở để xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ mái nghiêng 2.3 Thiết kế nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mơ hình vật lý máng sóng - Lựa chọn tỉ lệ mơ hình: Tỷ lệ 1/15 - Xây dựng mơ hình tường biển bố trí thí nghiệm: Độ dốc bãi trước 1/100; Độ dốc mái nghiêng m=2; Chiều cao mơ hình tường biển 15 cm (Hình 2.3) Hình 2.3 Sơ đồ bố trí hạng mục cơng trình đầu đo sóng Hình 2.6 Kích thước tường biển mặt cong có mũi hắt sóng thí nghiệm - Các kịch thí nghiệm: + Nhóm TN 1: 24 kịch thí nghiệm + Nhóm TN 2: 55 kịch thí nghiệm sóng ngẫu nhiên kịch sóng 2.4 Kết luận chương Chương phân tích ưu, nhược điểm phương pháp nghiên cứu sóng tràn qua tường biển Mơ hình vật lý máng sóng với tỉ lệ mơ hình 1/15 lựa chọn phương pháp để nghiên cứu luận án - 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 nhỏ - Chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối tỷ lệ thuận với thời gian trì dịng tràn đỉnh tường biển tương đối - Khi chiều cao chu kỳ sóng nhỏ, đỉnh sóng có độ dốc thoải bề rộng lớn Khi chiều cao sóng chu kỳ sóng tăng, đỉnh sóng tạo góc dốc lớn, bề rộng lưỡi sóng tăng bụng sóng dần biến Khi sóng với chiều cao chu kỳ lớn tới gặp tường biển có mũi hắt sóng, sóng tràn qua mũi hắt lấp đầy khơng gian phía mũi hắt, sóng tới tương tác với tường biển với tường đứng không cịn có mũi hắt bụng cong - Lưu lượng tràn tương đối có mối quan hệ tỷ lệ thuận với thời gian trì dịng tràn đỉnh tường biển tương đối Như vậy, tham số sóng tràn tương đối có tương quan mật thiết phức tạp với với điều kiện biên thủy động lực Phân tích mối liên hệ giúp hiểu rõ tương tác sóng tường biển sở cho nghiên cứu mơ hình hóa sau Xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng 3.3 3.3.1 Lựa chọn dạng công thức thực nghiệm Đến nay, công thức EurOtop (2018) - công thức (1-2) coi công thức tính tốn sóng tràn hồn chỉnh cho đa dạng loại kết cấu hình học đê mái nghiêng có xét đến ảnh hưởng tường đỉnh đê có mũi hắt sóng tới sóng tràn EurOtop (2018) cung cấp hướng dẫn tường đỉnh mái nghiêng thềm trước có khơng có mũi hắt chia thành 04 trường hợp: (1) Trường hợp 1: tường đỉnh có chiều cao tương đối lớn với chân tường bên mực nước tính tốn (2) Trường hợp 2: tường chắn sóng cuối mái nghiêng có độ dốc thoải 1: 11 (3) Trường hợp 3: tường chắn sóng với chân tường mực nước tính tốn, mái nghiêng thềm trước, sóng không vỡ mái nghiêng (4) Trường hợp 4: khu vực lặng sóng vịnh… Hình 3.36 Sơ đồ tính sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng Mơ hình tường biển mặt cong có mũi hắt sóng thí nghiệm nhóm thí nghiệm thứ luận án có đặc điểm: chiều cao tường nhỏ so với chiều cao tổng thể cơng trình ( hw / H t = 0,3 ); mực nước thấp hặc chân tường; hệ số mái nghiêng m = 2; sóng khơng vỡ mái nghiêng → Mơ hình thí nghiệm thỏa mãn trường hợp (3) cơng thức EurOtop-2018 Do đó, kết cấu “Tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ mái nghiêng, sóng khơng vỡ mái nghiêng” lựa chọn để áp dụng cho mơ hình thí nghiệm luận án Sơ đồ tính tốn Hình 3.36 Theo EurOtop-2018, ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn qua tường * biểu diễn thông qua hệ số chiết giảm sóng tràn ảnh hưởng tường  v 3.3.2 Xây dựng công thức thực nghiệm So sánh kết lưu lượng sóng tràn thí nghiệm với kết lưu lượng tràn tính tốn từ cơng thức EurOtop-2018, trường hợp sóng tràn qua đê có tường đỉnh, sóng khơng vỡ (PT (1-2)) cho thấy có tường mặt cong có mũi hắt sóng đỉnh mái nghiêng, sóng tràn suy giảm đáng kể 12 Hình 3.37 So sánh số liệu đo đạc sóng tràn với trường hợp đê có cao trình khơng có tường đỉnh (đê có hệ số mái trước m = 2) Như vậy, ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng cần xét cụ thể để đảm bảo tin cậy tính tốn lưu lượng sóng tràn qua tường biển Qua phân tích từ cơng thức EurOtop (2018), cơng thức tính hệ số chiết giảm sóng tràn tường mặt cong có mũi hắt sóng đặt bệ mái nghiêng có dạng: 1/ c    =  + A / A  q r   *  (3-6)  qref   Rc  đó, Aq = ln   Ar =  b  đại lượng đặc trưng cho lưu  qw   H m0  lượng sóng tràn chiều cao lưu khơng phi thứ nguyên c Hình 3.38 Tương quan hệ số  v* với chiều cao tường tương đối hw / Rc Từ Hình 3.38 cho thấy: quan hệ (  v* hw / Rc ) nghịch biến → chiều cao tường tương đối tăng hệ số chiết giảm nhỏ Hệ số  v* có xu nghịch biến với độ dốc sóng sm −1,0 (đồng biến với chu kỳ sóng Tm −1,0 ) 13 Để thuận tiện cho việc phân tích ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng đến sóng tràn, khái niệm chiều cao tường tương đối  đưa vào = hw Rc sm−1,0 (3-8) với sm −1,0 độ dốc sóng biểu kiến xác định theo chu kỳ Tm −1,0 trước chân cơng trình Hàm tốn học miêu tả quan hệ  v*  đề xuất:  v* = 0,65.tanh ( c1. c ) (3-9) Trong đó: c1 , c2 hệ số xác định dựa phân tích hồi quy phi tuyến với số liệu thực nghiệm Hình 3.41 trình bày kết phân tích hồi quy (PT.3-9) với kết thực nghiệm Hệ số hồi quy sai số dự đoán đánh giá tương đối tốt: R = 0,62 RMSE = 0,069 Hình 3.41 Quan hệ  v* với chiều cao tường tương đối  = hw / Rc sm −1,0 Công thức (3-9) viết lại thành:  v* = 0, 65 ( 0,12. −1,28 ) (3-10) Hình 3.43 biểu đồ sóng tràn tính tốn theo cơng thức EurOtop-2018 (PT.3-10) tương tự Hình 3.37 sau kể tới hệ số chiết giảm sóng tràn ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng  v* HìnhHình 3.43 cho thấy, việc kể đến ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng thơng qua hệ số chiết giảm sóng tràn  v* cải thiện đáng kể mức độ tin cậy tính tốn sóng tràn Trên sở đặc trưng mơ hình vật lý xây dựng, điều kiện áp dụng công thức (3-10) kiến nghị sau: chân tường nằm cao mực nước tính tốn; Hệ số mái nghiêng phía trước m = 2; sóng khơng vỡ 14 mái nghiêng; tỉ số hw / Rc = 0,5  1,0 ; bỏ qua độ nhám mái hướng sóng tới Hình 3.43 Số liệu sóng tràn so sánh với EurOtop-2018 sau xét tới hệ số chiết giảm sóng tràn tường mặt cong có mũi hắt sóng 3.4  v* Kết luận chương Chương tổng hợp phân tích số liệu nhóm thí nghiệm xây dựng thực Chương Kết phân tích số liệu TN nhóm 1: Độ sâu nước trước cơng trình tham số quan trọng ảnh hưởng tới lưu lượng sóng tràn Tường biển có mũi hắt sóng có hiệu giảm sóng tràn tốt so với tường biển khơng có mũi hắt sóng Tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng có hiệu giảm sóng tràn tốt so với tường biển có mũi hắt sóng dạng mặt nghiêng mặt đứng Đây sở để tác giả lựa chọn tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng để thực nghiên cứu bước Qua phân tích video thí nghiệm kịch sóng cho thấy, chu trình tương tác sóng - tường trải qua giai đoạn: (1) sóng leo lên mái nghiêng, (2) sóng va vào thân tường tạo đỉnh sóng, (3) sóng tràn qua đỉnh tường (4) sóng rút Kết phâp tích số liệu TN nhóm 2: Ảnh hưởng tường mặt cong, có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng sóng tràn biểu diễn thơng qua hệ số chiết giảm sóng tràn (  v* ) Quan hệ  v* hw / Rc (chiều cao tường tương đối) nghịch biến Hệ số  v* nghịch biến với độ dốc sóng (đồng biến với chu kỳ sóng) 15 Chương xây dựng công thức (3-10) xác định hệ số chiết giảm sóng tràn ảnh hưởng tường mặt cong, có mũi hắt sóng (trường hợp chân tường khơng nằm mực nước tính tốn, sóng khơng vỡ mái nghiêng) Từ tích hợp vào cơng thức (1-2) EurOtop (2018) để xác định lưu lượng sóng tràn qua tường Đây sở áp dụng tính tốn cao trình đỉnh tường biển Chương CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG TƯỜNG BIỂN PHÙ HỢP CHO KHU DU LỊCH ĐỒ SƠN, THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG 4.1 4.1.1 Lựa chọn địa điểm ứng dụng kết nghiên cứu Vị trí địa lý Nghiên cứu luận án 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 nhất, mực nước từ ÷ 4m Mực nước biển trung bình nhiều năm 1,9 m Mực nước triều lịch sử cao 4,35m - Chế độ gió: Tốc độ lớn >20 m/s theo hướng Nam, Tây Nam, Bắc, Tây Bắc hướng Đơng Hướng gió thịnh hành hướng Đơng - Chế độ sóng: Mùa đơng, hướng sóng thịnh hành Đơng, Đơng Bắc, độ cao trung bình 0,5 ÷ 0,75 m, cực đại đạt 3,0 ÷ 4,0 m Mùa hè, hướng sóng thịnh hành Nam, Đơng Nam, độ cao trung bình đạt 0,5 ÷ 0,75 m, cực đại đạt 3,0 ÷ 3,5 m 4.2 4.2.1 Hiện trạng tường biển Hiện trạng kết cấu tường biển khu du lịch Đồ Sơn Hệ thống tường biển bảo vệ cho khu du lịch Đồ Sơn 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 sóng tràn Tuyến tường biển Đồ Sơn chia thành 10 đoạn Hình 4.3 16 Hình 4.3 Các đoạn tường biển mặt cắt ngang điển hình Theo hình thức kết cấu, tường biển Đồ Sơn chia thành 02 loại: - Tường biển chưa nâng cấp: Gồm đoạn số 1, số 2; đoạn từ số ÷ số 10 Tổng chiều dài 4.817 m Cao trình đỉnh tường từ +3,6 ÷ +7,5 m - Tường biển nâng cấp, có mũi hắt sóng: Gồm đoạn số số Tổng chiều dài 1.431 m Cao trình đỉnh tường từ +4,3 ÷ +5,0 m 4.2.2 Hiện trạng sóng tràn qua số đoạn tường biển Đồ Sơn NCS đo đạc 10 mặt cắt ngang địa hình tường biển tương ứng với 10 đoạn Hình 4.3 để tính tốn lưu lượng sóng tràn tường biển điển hình có Đồ Sơn - Quy mơ cơng trình: Cơng trình cấp IV; Tần suất thiết kế: PTK = 3,33% Sóng tràn qua tường biển xảy điều kiện khơng có gió bão nên ngồi việc tính tốn lưu lượng tràn với tần suất thiết kế 3,33%, tác giả tính tốn lưu lượng tràn qua tường biển ứng với tần suất 2% 5% để đánh giá - Mực nước thiết kế xác định theo Bảng 4.1 Bảng 4.1 Mực nước thiết kế tham số sóng nước sâu ứng với giá trị tần suất thiết kế STT Tần suất P (%) 2% 3.33% 5% Mực nước thiết kế (m) 3,38 3,2 2,73 Chiều cao sóng nước sâu Hs (m) 7,73 7,36 7,02 Chu kỳ sóng đỉnh phổ nước sâu Tp (s) 10,17 10,02 9,88 17 - Lưu lượng sóng tràn qua đoạn tường biển Đồ Sơn tính tốn theo cơng thức Franco Franco (1999) Kết trình bày Bảng 4.3 Bảng 4.3 Lưu lượng tràn trung bình qua đoạn tường biển Đồ Sơn STT 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 q3,33% (l/s/m) 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 D8 có lưu lượng tràn cao Kết tính tốn phù hợp với thực tế, đoạn thường xuyên bị hư hỏng sóng tràn 4.2.3 Đánh giá mức độ ảnh hưởng sóng tràn tới hư hỏng tường biển Đồ Sơn Đối chiếu mức độ ảnh hưởng lưu lượng tràn qua tường biển an tồn cơng trình (theo TCVN 9901: 2014) với kết tính tốn lưu lượng sóng tràn qua cơng trình Bảng 4.3 cho thấy mức đảm bảo an toàn tường biển Đồ Sơn 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 nghiên cứu Đoạn tường D8 có lưu lượng sóng tràn lớn lựa chọn áp dụng kết nghiên cứu để tính tốn Đây đoạn có nhiều cơng trình dân sinh, hạ tầng sát với đường giao thông Điều kiện biên thiết kế: Mực nước thiết kế Z MNTK = 3, ( m ) ; Chiều cao sóng chân cơng trình: H s = 2,625 ( m ) ; Chu kỳ sóng: Tp = 7,397 ( s ) 18 4.3.1 Xác định cao trình đỉnh tường Cao trình đỉnh tường biển thiết kế tính tốn theo công thức (4-2): Z t = Z MNTK + Rc + a ' + b ' (4-2) Trong đó: Z t : cao trình đỉnh tường; Z MNTK : cao trình MNTK; a : chiều cao an ' tồn; b ' : độ dâng cao mực nước biển; Rc : chiều cao lưu không đỉnh tường biển so với MNTK tính tốn cơng thức (4-3): q gH m3 1.3     Rc = 0.1035.exp  −  1.35   H m  f    *       (4-3) Trong đó: H m chiều cao sóng chân cơng trình; Rc độ cao lưu không;  f ,   hệ số chiết giảm sóng tràn độ nhám mái, sóng tới xiên góc;  * =  v* hệ số chiết giảm sóng tràn tường cong có mũi hắt sóng Trong đó:  * = 0,65.tanh ( 0,12. −1,28 ) với  = hw Rc ( gt ) sm −1,0 Sử dụng phương pháp thử dần để tính tốn Rc , từ tính  v* Áp dụng cơng thức (4-2) tính cao trình đỉnh tường, chiều cao tường tính tốn phải mãn điều kiện áp dụng công thức (3-10): hw / Rc = 0,5  1,0 Cao trình đỉnh tường biển Đồ Sơn tính tốn dựa 02 tiêu chí: - Đảm bảo yêu cầu kỹ thuật: lưu lượng sóng tràn cho phép 20 (l/s/m) - Đảm bảo yêu cầu cảnh quan: cao trình đỉnh tường ≤ +6,5 (m) Kết quả: Cao trình đỉnh tường thiết kế Z t = +6,3(m) , chiều cao khối tường biển mặt cong có mũi hắt sóng hw = 2,5( m) , đặt bệ mái nghiêng m = 4.3.2 Đề xuất bố trí mặt cắt ngang tường biển Kết cấu tường biển thiết kế nâng cấp, cải tạo tường biển cũ có Mặt cắt ngang tường biển đề xuất với kết cấu tường mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ đá mái nghiêng 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 khu du lịch, khu đô thị ven biển hạn hẹp Việc thi công bị khống chế thời gian nhằm hạn chế tối đa ảnh hưởng đến hoạt động khu vực Do vậy, tác giả đề xuất sử dụng khối bê tông cốt thép đúc sẵn, lắp ghép thành tuyến tường biển, thay cho tường biển bị hư hỏng * Quy trình nâng cấp, cải tạo tường biển: Gồm bước - Bước 1: Khảo sát, đánh giá trạng cơng trình - Bước 2: Thi công tạo mặt bằng, chuẩn bị lắp dựng kết cấu tường biển đúc sẵn - Bước 3: Lắp dựng modul tường biển (cấu kiện bê tông đúc sẵn) - Bước 4: Hồn thiện việc xây cơng trình theo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật 4.4 Kết luận chương Chương tóm tắt điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu, phân tích trạng hư hỏng tường biển Đồ Sơn Phân tích đặc điểm khí tượng, thủy hải văn sử dụng thiết kế cơng trình Phân tích để lựa chọn cấp cơng trình tính tốn điều kiện biên phục vụ thiết kế cơng trình Tính tốn cao trình đỉnh tường biển thiết kế Z t = +6,3(m) , chiều cao khối tường biển hw = 2,5( m) , đặt bệ mái nghiêng có độ dốc m = Đề xuất bước thực quy trình nâng cấp, cải tạo tường biển 20 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết đạt luận án Nghiên cứu tổng quan Luận án tổng quan tình hình nghiên cứu sóng tràn qua đê biển nghiên cứu sóng tràn qua tường biển Việt Nam giới Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển vấn đề cịn Việt Nam, có ý nghĩa quan trọng bờ biển khu đô thị, khu du lịch ven biển vùng duyên hải Bắc Bộ Luận án nêu trạng dạng hư hỏng thường gặp tường biển vùng duyên hải Bắc Bộ Trong đó, hư hỏng sóng tràn phổ biến Luận án thống kê, phân tích có chọn lọc cơng trình nghiên cứu sóng tràn qua tường biển vấn đề nghiên cứu trước chưa đề cập có đề cập chưa đầy đủ Việc nghiên cứu ảnh hưởng tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng sở quan trọng việc tính tốn cao trình đỉnh tường biển cho khu đô thị, khu du lịch ven biển Nghiên cứu sóng tràn qua tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng mơ hình vật lý máng sóng Luận án làm rõ sở khoa học phân tích, lựa chọn phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn qua tường biển mơ hình vật lý máng sóng Thơng qua phân tích điều kiện địa hình thủy động lực khu vực duyên hải Bắc Bộ nước ta, tác giả xây dựng 02 nhóm thí nghiệm: nhóm thứ (1) - nghiên cứu sóng tràn qua dạng mặt cắt tường biển khác nhau, bao gồm tường có khơng có mũi hắt sóng để đánh giá hiệu giảm sóng tràn tìm dạng mặt cắt ngang tường có hiệu 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 cơng thức thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng tường tới sóng tràn 21 Nghiên cứu ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng đến sóng tràn qua tường biển xây dựng công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn Qua phân tích video thí nghiệm kịch sóng đều, NCS phân tích chu trình tương tác sóng - tường mặt cong có mũi hắt sóng, đặt bệ mái nghiêng trải qua giai đoạn sau: (1) sóng leo lên mái nghiêng, (2) sóng va vào thân tường tạo sóng bắn, (3) sóng tràn qua đỉnh tường (4) sóng rút Trong giai đoạn giai đoạn quan trọng q trình phân tích sóng tràn qua tường biển Giai đoạn mơ tả q trình sóng bắn đạt đến độ cao lớn nhất, tạo lượng nước tràn qua mặt trước, đổ xuống đỉnh tường biển hình thành dịng chảy tràn chảy qua đỉnh tường Kết phân tích cho thấy chiều cao sóng chu kỳ sóng có mối quan hệ đồng biến với chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối Ngồi ra, chu kỳ sóng giảm, chiều dày lớp nước tràn tương đối có xu nhỏ Lưu lượng tràn tương đối có mối quan hệ tỷ lệ thuận với thời gian trì dịng tràn đỉnh tường biển tương đối Từ số liệu thí nghiệm mơ hình vật lý cho tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, tác giả lựa chọn 55 kịch thí nghiệm với sóng ngẫu nhiên để phân tích Ảnh hưởng tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đến sóng tràn qua tường biển biểu diễn thơng qua hệ số chiết giảm sóng tràn ảnh hưởng tường Kết thí nghiệm cho thấy sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng có suy giảm đáng kể Luận án ra: chiều cao tường tương đối tăng lên hệ số chiết giảm sóng tràn nhỏ đi, hệ số chiết giảm sóng tràn tường mặt cong có mũi hắt sóng có xu nghịch biến với độ dốc sóng Kết phân tích số liệu mơ hình vật lý sử dụng để xây dựng cơng thức xác định hệ số chiết giảm sóng tràn ảnh hưởng tường mặt cong có mũi hắt sóng, cơng thức (3-10) Cơng thức tích hợp vào công thức EurOtop-2018 (1-2) để xác định sóng tràn qua tường mặt cong có mũi hắt sóng trường hợp chân tường nằm ngang với mực nước tính tốn sóng khơng vỡ mái nghiêng 22 Ứng dụng kết 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 ứng dụng cơng thức (3-10) để tính tốn cao trình đỉnh tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng đề xuất kết cấu tường biển dạng hỗn hợp cho đoạn bờ biển xung yếu tường biển Đồ Sơn, đảm bảo tiêu chí kỹ thuật (lưu lượng tràn cho phép 20 l/s/m) u cầu cảnh quan (cao trình đỉnh khơng vượt qua +6,5) Đây khu vực đầu tư xây dựng cơng trình dân sinh, hạ tầng quan trọng, nhiên tượng sóng tràn qua tường biển có với lưu lượng lớn tiềm ẩn nhiều nguy an tồn cho cơng trình hạ tầng ven biển hoạt động du lịch Kết cấu tường biển đề xuất nghiên cứu áp dụng để thay cơng trình tường biển khơng cịn đảm bảo an tồn tồn tuyến tường biển khu du lịch Đồ Sơn II Những đóng góp luận án Đã làm sáng tỏ tham số chi phối tới lưu lượng sóng tràn qua tường biển hình dạng mặt tường mũi hắt sóng, chiều cao tường tương đối, chiều cao lưu khơng tương đối chu kỳ sóng; Phát triển công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn, cơng thức (3-10) tích hợp vào cơng thức sóng tràn qua tường biển EurOtop2018 để tính tốn lưu lượng sóng tràn cho dạng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt bệ mái nghiêng, áp dụng tính tốn cao trình đỉnh cho tường biển mặt cong có mũi hắt sóng quận Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng III Tồn hướng phát triển Những tồn - Các nghiên cứu xét đến tường biển nhẵn không thấm nước, chưa xét đến ảnh hưởng độ nhám mái, hướng sóng đến, độ dài ngắn đỉnh sóng - Nghiên cứu xét đến hình dạng mũi hắt sóng mặt cong đến sóng tràn, chưa xét đến ảnh hưởng kích thước hình học mũi hắt sóng 23 - Công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn áp dụng cho tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng, chưa xem xét tới dạng tường biển mặt đứng, tường biển mặt nghiêng mặt bậc thang… - Công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn tường mặt cong có mũi hắt sóng áp dụng điều kiện sóng khơng vỡ mái nghiêng chân tường nằm ngang mực nước tính tốn Hướng phát triển - Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng 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 vùng bờ biển khác nước ta với điều kiện bãi trước, tham số sóng mực nước khác với vùng duyên hải Bắc Bộ IV Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu hồn thiện đóng góp luận án để sớm áp dụng vào đào tạo, tính tốn thiết kế tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng vùng duyên hải Bắc Bộ khu vực có điều kiện địa hình, chế độ thủy hải văn tương tự với khu vực nghiên cứu 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] H T Lê, Tăng Xuân Thọ, N L Nguyễn, and D K Mai, “Nghiên cứu chế tạo 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: 10.15625/18593097/20/3/15064 [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 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 Trần Thanh Tùng, “Đánh giá trạng phân tích nguyên nhân, chế hư hỏng tường biển khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phịng,” Tạp chí Khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường, Số 75, tr 2432, 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 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 25