Nghiên cứu khả năng xây dựng và ảnh hưởng của tường ngầm lên biến động thủy động lực và hình thái ven bờ biển nam định

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐHQGHN - Mạc Văn Dân NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XÂY DỰNG VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TƢỜNG NGẦM LÊN BIẾN ĐỘNG THỦY ĐỘNG LỰC VÀ HÌNH THÁI VEN BỜ BIỂN NAM ĐỊNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐHQGHN - Mạc Văn Dân NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XÂY DỰNG VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA TƢỜNG NGẦM LÊN BIẾN ĐỘNG THỦY ĐỘNG LỰC VÀ HÌNH THÁI VEN BỜ BIỂN NAM ĐỊNH Chuyên ngành: Hải dƣơng học Mã số: 60 44 02 28 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC GS.TS Đinh Văn Ƣu Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn “ Nghiên cứu khả xây dựng ảnh hưởng tường ngầm lên biến động thủy động lực hình thái ven bờ biển Nam Đinh” đƣợc học viên Mạc Văn Dân thực dƣới hƣớng dẫn GS.TS Đinh Văn Ƣu Trong trình thực luận văn, tác giả học hỏi nắm bắt đƣợc nhiều lý thuyết nhƣ vấn đề liên quan đến tƣờng phá sóng Tác giả xin chân thành cám ơn phòng Đạo tạo Đại học sau Đại học khoa Khí tƣợng – Thủy văn – Hải Dƣơng Học, trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội tạo điều kiện tốt cho học viên trình học tập nghiên cứu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hƣớng dẫn GS.TS Đinh Văn Ƣu tận tình định hƣớng, hƣớng dẫn tác giả để hoàn thành luận văn Xin chân thành cám ơn thầy môn, anh chị em đồng nghiệp nhiệt tình tham gia, góp ý để tác giả hoàn thành luận văn đạt chất lƣợng tốt Xin trân trọng cám ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Tác giả Mạc Văn Dân LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu trung thực, chƣa đƣợc công bố công trình khoa học nào, thông tin tài liệu phục vụ nghiên cứu đƣợc trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Tác giả Mạc Văn Dân MỤC LỤC MỞ ĐẦU - Chƣơng I: TỔNG QUAN VỀ TƢỜNG PHÁ SÓNGError! Bookmark not defined 1.1 Khái quát chung phân loại TPS Error! Bookmark not defined 1.2 Các tham số TPS Error! Bookmark not defined 1.3 Cấu kiện thƣờng sử dụng với TPS Error! Bookmark not defined Chƣơng II: NGHIÊN CỨU TPS TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝError! Bookmark not defined 2.1 Ảnh hƣởng tham số tƣờng phá sóng đến hệ số giảm sóng Error! Bookmark not defined 2.2 Nghiên cứu hệ số giảm sóng qua TPS Error! Bookmark not defined 2.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng TPS tới hình thái đƣờng bờError! Bookmark not defined CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA TPS TỚI CHẾ ĐỘ ĐỘNG LỰC VÀ DIỄN BIẾN HÌNH THÁI BẰNG MÔ HÌNH TOÁNError! Bookmark not defined 3.1 Ảnh hƣởng TPS tới trƣờng sóng sau công trìnhError! Bookmark not defined 3.2 Ảnh hƣởng TPS diễn biến hình thái đƣờng bờError! Bookmark not defined 3.3 Đánh giá ảnh hƣởng hệ số giảm sóng Kt tới biến động bãi sau TPSError! Bookmark not defined 3.4 Đánh giá sai số hai phƣơng pháp mô hình toán mô hình vật lí (công thức thực nghiệm) - Error! Bookmark not defined CHƢƠNG IV: XÂY DỰNG QUY TRÌNH ỨNG DỤNG VÀ ÁP DỤNG ĐỐI VỚI KHU VỰC BỜ BIỂN NAM ĐỊNH - Error! Bookmark not defined 4.1 Quy trình áp dụng - Error! Bookmark not defined 4.2 Áp dụng cho khu vực ven biển Nam Định - Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAO KHẢO DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1a Xây TPS với mục đích bảo vệ cảng biển Error! Bookmark not defined Hình 1.1b Xây TPS với mục đích bảo vệ bờ biển bị xóiError! Bookmark not defined Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống tƣờng giảm sóng - Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Một số dạng kết cấu tƣờng phá sóng Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Mô tả tham số TPS phá sóng mặt mặt đứngError! Bookmark not defined Hình 1.5 Tổng quan loại cấu kiện kết hợp với TPSError! Bookmark not defined Hình 2.1 Sóng truyền qua TPS Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Quan hệ bề rộng TPS hệ số giảm sóng hai trƣờng hợp độ sâu h =5.8m h = 4.7m - Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Quan hệ thực nghiệm Kt Rc seri thí nghiệm mô hình vật lí với bãi điều kiện thủy lực Nam Định - Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Quan hệ Kt độ dốc sóng tỉ lệ d/h thay đổiError! Bookmark not defined Hình 2.5 Các kết cấu TPS với cấu kiện Error! Bookmark not defined Hình 2.6 Kết cấu TPS có lõi Geotube Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Các trƣờng hợp xếp cấu kiện thí nghiệmError! Bookmark not defined Hình 2.8 Quan hệ độ dốc sóng kt PA xếp cấu kiệnError! Bookmark not defined Hình 2.9 Minh họa hai loại TPS phá sóng với lõi đƣợc làm công nghệ GeoTube lõi đƣợc làm bê tông Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Hệ số giảm sóng hai trƣờng hợp tƣờng thƣờng tƣờng có lõi sử dụng công nghệ Geotube Error! Bookmark not defined Hình 2.11 Hai hình thái điển hình cho diễn biến đƣờng bờ sau TPSError! Bookmark not defined Hình 2.12a Các tham số đánh giá diễn biến hình thái đƣờng bờ sau TPSError! not defined Bookmark Hình 2.12b Ví dụ cho quan hệ tham số hình thái bãi bồi sau tƣờng - Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Lựa chọn mặt cắt dọc bờ vuông góc với bờ lƣới tínhError! Bookmark not defined Hình 3.2a-d Trƣờng sóng trƣờng hợp chiều dài tƣờng thay đổi Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Biến đổi chiều cao sóng quanh tƣờng theo mặt cắt YError! Bookmark not defined Hình 3.4 Quan hệ chiều dài TPS hệ số giảm sóngError! Bookmark not defined Hình 3.5a-d Thay đổi trƣờng sóng thay đổi độ rộng khe tƣờng - Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Biến thiên chiều cao sóng mặt cắt X =1700 trƣờng hợp thay đổi khe rộng tƣờng G Error! Bookmark not defined Hình 3.7a-f Thay đổi trƣờng sóng thay đổi góc sóng tớiError! Bookmark not defined Hình 3.8 Biến thiên chiều cao sóng mặt cắt Y vuông góc với TPS, ứng với hƣớng sóng tới khác khu vực quanh TPS - Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Quan hệ hệ số giảm sóng Kt góc sóng tớiError! Bookmark not defined Hình 3.10a-b Trƣờng sóng hai trƣờng hợp MN = 0.5m MN = 1.5m Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Quan hệ hệ số giảm sóng Kt MNError! Bookmark not defined Hình 3.12a-d: Hình thái đƣờng bờ sau năm ứng với trƣờng hợp Ls khác Error! Bookmark not defined Hình 3.13 So sánh diễn biến hình thái đƣờng bờ 31/12/2017 ứng với trƣờng hợp chiều dài tƣờng khác Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Phân tích xu bồi xói thay đổi Ls (chiều dài tƣờng)Error! Bookmark not defined Hình 3.15a-f Diễn biến hình thái đƣờng bờ sau năm ứng với trƣờng hợp thay đổi khoảng cách X từ TPS đến đƣờng bờ ban đầu - Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Diễn biến hình thái đƣờng bờ sau năm thay đổi xError! Bookmark not defined Hình 3.17 Phân tích xu bồi xói thay đổi khoảng cách x TPS phá sóng đƣờng bờ ban đầu Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Diễn biến hình thái đƣờng bờ sau năm ứng với trƣờng hợp thay đổi khoảng cách G TPS - Error! Bookmark not defined Hình 3.19 Hình thái đƣờng bờ sau năm ứng với trƣờng hợp thay đổi độ rộng khe hở tƣờng từ 25m đến 150m Error! Bookmark not defined Hình 3.20 Phân tích diễn biến bồi xói thay đổi độ rông khe tƣờng từ 25m đến 150m - Error! Bookmark not defined Hình 3.21 Diễn biến bãi sau TPS sau năm ứng với giá trị Kt tƣờng giảm sóng khác Error! Bookmark not defined Hình 3.22 Diện tích bãi bồi sau TPS sau thời gian tính toán năm ứng với giá trị Kt khác Error! Bookmark not defined Hình 3.23 So sánh kết tính toán hệ số giảm sóng Kt hai phƣơng pháp MHT công thức thực nghiệm Error! Bookmark not defined Hình 3.24 So sánh kết tính toán tham số Xoff hai phƣơng pháp MHT công thức thực nghiệm - Error! Bookmark not defined Hình 4.1 Hiện trạng cụm công trình bảo vệ bờ Nam ĐịnhError! Bookmark not defined Hình 4.2 Hiện trạng công trình cụm I – 13 kè chữ T quanh cống Thanh Niên Error! Bookmark not defined Hình 4.3 Hiện trạng cụm công trình II – kè chữ T xã Hải ChínhError! not defined Bookmark Hình 4.4 Hiện trạng cụm công trình III – kè chữ T bãi tắm Thịnh Long Error! Bookmark not defined Hình 4.5 Hiện trạng cụm công trình IV – kè chữ T xã Nghĩa Phúc Error! Bookmark not defined Hình 4.6 Phƣơng án công trình thực trang khu vực Thịnh LongError! Bookmark not defined Hình 4.7 Phƣơng án bố trí TPS bảo vệ khu vực Thịnh LongError! Bookmark not Bookmark not defined Hình 4.8 Kết cấu tƣờng ngầm bảo vệ khu vực Thịnh LongError! defined Hình 4.9 Kết kiểm định mô hình biến động đƣờng bờ 2006-2012 bãi Thịnh Long Error! Bookmark not defined Hình 4.10 Kết tính biến động đƣờng bờ với PA đề xuấtError! Bookmark not Bookmark not Bookmark not defined DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Kết thí nghiệm trình truyền sóng qua TPSError! defined Bảng 2.2 Kết thí nghiệm trình giảm sóng qua TPSError! defined Bảng 2.3 Thống kê thí nghiệm giới Error! Bookmark not defined Bảng 3.1 Kết tính toán Kt trƣờng hợp thay đổi chiều dài L Error! Bookmark not defined Bảng 3.2 Thống kê phƣơng trình quan hệ trƣờng hợp thay đổi tham số liên quan tới hệ số giảm sóng TPS - Error! Bookmark not defined MỞ ĐẦU Tƣờng phá sóng loại công trình bảo vệ bờ đƣợc ứng dụng phổ biến giới lĩnh vực bảo vệ chỉnh trị bờ biển.TPS thƣờng đặt khu vực bờ biển bị xói nhằm hạn chế trình xói lở thay vào hình thành Tombolo đằng sau TPS, tạo hình thái bãi Trên giới có nhiều nghiên cứu mô hình toán nhƣ mô hình vật lí công TPS với thông số chất liệu tƣờng khác nhau.Không thế, hiệu giảm sóng, tạo bãi bồi bảo vệ bờ TPS đƣợc minh chứng qua nhiều công trình thực tế giới nhƣ Việt Nam Tuy nhiên, để lựa chọn đƣợc tham số TPS bao gồm bề rộng tƣờng, chiều dài tƣờng, số lƣợng tƣờng, khe hở tƣờng… giải pháp thi công tƣờng hợp lí, phù hợp với vùng cần thiết phải có quy trình tính toán thử nghiệm để phát huy tối đa công dụng tƣờng Dựa sở tổng hợp kết nghiên cứu giới kết hợp với việc chạy thử nghiệm phƣơng án mô hình động lực mô hình diễn biến hình thái luận văn xây dựng quy trình lựa chọn tham số TPS thích hợp cho khu vực cho phát huy tối đa tác dụng tƣờng Quy trình đƣợc thử nghiệm áp dụng cho việc lựa chọn công trình khu vực bãi biển Nam Định TÀI LIỆU THAO KHẢO Ahrens, J.(1987), "Characteristics of Reef Breakwaters", USAE CERC TR 87-17, Vicksburg Black, K and C.J Andrews.(2001), "Sandy Shoreline Response to Offshore Obstacles", Part I: Salient and tombolo geometry and shape, Part II: Discussion of Formative Mechanisms, Journal of Coastal Research, Special Issue on Surfing 3 D’Angremond, K., Van der Meer, J.W., and de Jong, R.J.(1996), "Wave transmission at low-crested structures", 25th Int Conf on Coastal Eng., Orlando, Florida Hanson, H and Kraus, N.C.(1989) "GENESIS: Generalised model for simulating shoreline change" Report 1: Technical Reference, Tech Rep CERC-89-19, US Army Engr., WES, Vicksburg, MS Hanson, H and Kraus, N.C.(1990), "Shoreline response to a single transmissive detached breakwater", Proc 22nd Coastal Engrg Conf., ASCE, The Hague Ming D and Chiew Y-M.(2000), "Shoreline Changes behind Detached Breakwater", J.Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engng., Vol 126, No.2, March/April Pilarczyk, K.W and Zeidler, R.B.(1996), "Offshore breakwaters and shore evolution control", A.A Balkema, Rotterdam (balkema@balkema.nl) Pilarczyk, K.W.(1999), "Geosynthetics and Geosystems in Hydraulic and Coastal Engineering", A.A Balkema, Rotterdam (balkema@balkema.nl; www.balkema.nl) [...]... công trình bảo vệ bờ đƣợc ứng dụng khá phổ biến trên thế giới trong lĩnh vực bảo vệ và chỉnh trị bờ biển. TPS thƣờng đặt tại các khu vực bờ biển bị xói nhằm hạn chế quá trình xói lở và thay vào đó là sự hình thành các Tombolo đằng sau TPS, tạo hình thái bãi mới Trên thế giới cũng đã có nhiều nghiên cứu trên mô hình toán cũng nhƣ mô hình vật lí về công năng của TPS với các thông số và chất liệu tƣờng... hợp các kết quả đã nghiên cứu trên thế giới kết hợp với việc chạy thử nghiệm các phƣơng án trên mô hình động lực và mô hình diễn biến hình thái luận văn này xây dựng quy trình lựa chọn các tham số TPS thích hợp cho từng khu vực sao cho phát huy tối đa tác dụng của tƣờng Quy trình này đƣợc thử nghiệm áp dụng cho việc lựa chọn công trình tại khu vực bãi biển Nam Định TÀI LIỆU THAO KHẢO 1 Ahrens, J.(1987),... bãi bồi bảo vệ bờ của TPS đã đƣợc minh chứng qua nhiều công trình thực tế trên thế giới cũng nhƣ tại Việt Nam Tuy nhiên, để lựa chọn đƣợc bộ tham số TPS bao gồm bề rộng tƣờng, chiều dài tƣờng, số lƣợng tƣờng, khe hở giữa các tƣờng… và cả giải pháp thi công tƣờng hợp lí, phù hợp với từng vùng rất cần thiết phải có một quy trình tính toán và thử nghiệm để có thể phát huy tối đa công dụng của tƣờng Dựa