Hiệu quả giảm sóng của giải pháp công trình mềm vùng ven biển nhằm bảo vệ bãi và đê biển

Bài báo sẽ trình bày kết quả thực nghiệm trên hệ thống bể sóng triều kết hợp nhằm đánh giá hiệu quả của công trình, từ đó làm luận cứ khoa học về việc bố trí hợp lý công trình đê giảm sóng có kết cấu mềm nhằm bảo vệ bờ biển ứng với điều kiện cụ thể ở khu vực ven biển Việt Nam.

KHOA HỌC CƠNG NGHỆ HI ỆU QUẢ GIẢM SĨNG CỦA GIẢI PHÁP CƠNG TRÌNH MỀM VÙNG VEN BI ỂN NHẰM BẢO VỆ BÃI VÀ ĐÊ BIỂN Doãn Tiến Hà, Mạc Văn Dân Phịng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia Động lực học sơng biển Tóm tắt: Đê giảm sóng dạng kết cấu mềm ngồi chức giảm sóng, chống xói lở, bảo vệ bãi, bờ biển chúng cịn có ưu điểm tận dụng nguồn vật liệu địa phương thân thiện với mơi trường tự nhiên, loại cơng trình ngày nhân rộng áp dụng nhiều vào thực tế Bài báo trình bày kết thực nghiệm hệ thống bể sóng triều kết hợp nhằm đánh giá hiệu cơng trình, từ làm luận khoa học việc bố trí hợp lý cơng trình đê giảm sóng có kết cấu mềm nhằm bảo vệ bờ biển ứng với điều kiện cụ thể khu vực ven biển Việt Nam Từ khóa: Mơ hình vật lý, đê phá sóng, Geotube Summary: Breakwaters form of soft texture in addition to the primary function is to reduce wave erosion prevention, beach, coastline protection, they also have the advantage is take advantage of local materials and sources friendly to the natural environment, this is the kind of works are to be replicated and applied much on reality The article will present experimental results on the tidal wave system combined in order to evaluate the effectiveness of the work, hence the scientific arguments about the logical layout of the dyke structures rising waves of structure software aims to protect the coast in response to specific conditions in the coastal areas of Vietnam Keywords: Physical Models, Breakwaters, Geotube MỞ ĐẦU * Ở nước ta, loại sạt lở kết hợp tác động trực tiếp sóng vào bờ tác dụng xâm thực bãi biển chiếm tỷ trọng đáng kể, gây hậu nghiêm trọng, ảnh đến an toàn phát triển kinh tế - xã hội, nên cần giải pháp để phòng tránh bảo vệ bờ Đê giảm sóng (ĐGS) loại cơng trình ứng dụng phổ biến giới nhằm giảm thiểu tác động sóng biển vào đới ven bờ, bảo vệ bãi bờ biển Ở nước ta, số vùng ven biển như: Hải Phòng, Nam Định, Thừa Thiên Huế, Thành phố Hồ Chí M inh, áp dụng giải pháp vào việc bảo vệ bờ, bãi biển Tuy nhiên, hầu hết giải pháp dạng công trình cứng Ngày nhận bài: 29/4/2016 Ngày thơng qua phản biện: 12/5/2016 Ngày duyệt đăng: 20/6/2016 (đá đổ, ống buy, khối bê tơng đúc sẵn) Bên cạnh đó, cơng trình xây dựng phần đa dựa vào tiêu chuẩn hành, tiêu chuẩn, sổ tay nước khác kinh nghiệm chuyên gia Hầu khơng có nghiên cứu cách trước tiến hành xây dựng Các nghiên cứu liên quan đến dạng cơng trình nước ta cịn ít, đơn lẻ khơng có thống M ột ĐGS kết cấu mềm với tính giảm sóng, bảo vệ bờ biển mà nhiều nước giới đưa vào áp dụng cơng nghệ ống vải địa kĩ thuật (Geotube) Cùng với đời vải địa kỹ thuật sử dụng sợi Polypropylene có khả chịu chọc thủng đạt 2,67kN, tuổi thọ đạt 50 năm Ngoài thực tế loại cơng trình nghiên cứu thiết kế ứng dụng thành công số khu vực như: Refuge - Shallow Welder Bay, Texas, USA; Amwaj Islands, Bahrain; TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Hàn Quốc; Trung Quốc; Trong khoảng 10 năm trở lại đây, số vùng ven biển nước ta có giải pháp mềm đưa vào ứng dụng thay cho cơng trình dạng cứng, như: ven biển Thừa Thiên - Huế, Quảng Nam, Bình Thuận, Bà Rịa -Vũng Tàu, Nhưng đa số giải pháp hệ thống mỏ hàn vuông góc với bờ, với chức ngăn dịng bùn cát, chống xói lở gây bồi, hiệu giảm sóng khơng nhiều M ới đây, đầu năm 2015 ven biển Hội An tiến hành thử nghiệm hệ thống đê giảm sóng mềm ống vải địa kỹ thuật, Tuy nhiên hiệu sở khoa học cho việc bố trí hệ thống cơng trình chưa rõ ràng, khơng có nghiên cứu trước xây dựng - Ngồi cịn số tài liệu khác có liên quan báo khoa học, website, 2.2 Phương pháp, công cụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu thí nghiệm mơ hình vật lý bể sóng triều kết hợp nhằm đánh giá hiệu đê giảm sóng mềm Bể sóng triều kết hợp có kích thước 25m x 34.5m x 1m, khu bể thí nghiệm có kích thước 12m x 24m M áy tạo sóng với 03 modul riêng biệt mơ sóng khơng với dạng phổ điển Jonswap Pierson,… với chiều cao sóng tối đa 0,4m XÂY DỰNG VÀ THIẾT LẬP MƠ HÌNH 3.1 Loại mơ hình tỷ lệ mơ hình Việc nghiên cứu thực nghiệm bể sóng triều kết hợp đánh giá hiệu giảm sóng, bảo vệ bờ biển để từ làm luận khoa học việc bố trí hợp lý cơng trình đê giảm sóng có kết cấu mềm nhằm bảo vệ bờ biển ứng với điều kiện cụ thể khu vực ven biển Việt Nam Đó nghiên cứu có ý nghĩa khoa học đáp ứng đòi hỏi nhu cầu thực tế Loại mơ hình: M hình lịng cứng, thái Việc mơ tương tự thơng số đơn vị độ dài, thời gian, tần số, trọng lượng, diện tích,… thiết lập theo tiêu chuẩn Froude CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.2 Các thơng số thí nghiệm mơ hình 2.1 Cơ sở liệu - Các liệu phục vụ nghiên cứu gồm có tài liệu chun mơn ban hành (sổ tay, tiêu chuẩn, sách) Các báo cáo kết nghiên cứu liên quan đề tài, dự án nước; - Các số liệu phục vụ nghiên cứu: số liệu địa hình (bình đồ tỷ lệ 1/5000 thực đo năm 2010 Hội An, Quảng Nam), số liệu mực nước (tiêu chuẩn TKĐB năm 2012 Bộ NN&PTNT), số liệu sóng (số liệu thống kê từ 2010-2015 vùng nghiên cứu) số liệu tra Tiêu chuẩn TKĐB năm 2012 Bộ NN&PTNT; Căn kích thước chiều dài bể, điều kiện địa hình bãi thực tế dự kiến phương án bố trí cơng trình thí nghiệm, sau phân tích, đánh giá nhiều loại tỷ lệ khác nhau, chọn tỷ lệ mơ hình hình học λL = λh = 30 Các thông số đầu vào thí nghiệm bao gồm địa hình bãi, tham số thủy lực (mực nước, sóng) điều kiện cơng trình a Địa hình truyền sóng Địa hình bãi thực tế khu vực ven biển Hội An, tỉnh Quảng Nam Địa hình đáy biển có độ dốc điển hình khu vực nghiên cứu khoảng i = % Phạm vi mơ địa hình bờ biển L = 600m, tương ứng mơ hình 20m M hình đắp cát đầm chặt trát vữa xi măng cát vàng M 100, dày 2,5cm b Phương án mặt kết cấu đê M ặt phương án cơng trình thí TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC nghiệm theo nội dung sau: - Phương án bãi trạng Hội An - Phương án đánh giá khoảng cách đê ngầm thay đổi: X = 100, 150 200m; - Phương án đánh giá góc cơng trình so với góc sóng tới 75 độ; - Phương án khoảng cách so đường bờ 50m; - Phương án chiều dài đê thay đổi L = 45m 120m; - Phương án bố trí hai đê ngầm với chiều dài 75m, khoảng cách so với bờ 100m, khe hở hai đê 50m CÔNG NGHỆ với đư ờng kính 1.0m; 2.0m 3.0m Chiều dài ống cát biến động từ 45m đến 120m Trong q trình thí nghiệm so sánh hiệu loại kết cấu, có đề xuất ba dạng xếp ống hình c Thơng số mực nước, sóng Thơng số mực nước sóng đầu vào lựa chọn, dựa tiêu chuẩn TCVN 9901:2014 Cơng trình thủy lợi - u cầu thiết kế đê biển, Trung tâm Khoa học Triển khai kỹ thuật thủy lợi biên soạn, Bộ Khoa học Công nghệ công bố Quyết định số 3768/QĐ-BKHCN ngày 31 tháng 12 năm 2014 Đối với mực nước lựa chọn vị trí mặt cắt 0 chọn M C46 (108 24’; 15 52’) Dựa bảng số liệu tần suất kết hợp với chuỗi số liệu mực nước nhiều năm trạm Hội An, lựa chọn 03 mực nước thí nghiệm tương ứng mực nước trung bình nhiều năm, mực nước 10% mực nước 5%, ứng với 03 giá trị d/H 0.6; 0.8 1.0 Hình Kết cấu ống mềm - Phương án thực trạng cơng trình Hội An, Quảng Nam Về kết cấu đê, sử dụng 03 dạng đê ống mềm Thơng số sóng lựa chọn dựa chuỗi sóng thống kê thực đo từ năm 2010 đến 2015 khu vực nghiên cứu Trong lựa chọn hai giá trị sóng đặc trưng sóng trung bình nhiều năm (S1) sóng tần suất 5% (S2) Bảng Điều kiện sóng đầu vào thí nghiệm mơ hình NGUN HÌNH MƠ HÌNH 1/30 S óng S óng N MN MN Hmo (cm) Tp (s) Hmo (cm) Tp (s) 300 11.23 10 2.05 2.5 0.08 100 7.79 3.33 1.42 300 11.23 10 2.05 88.5 2.95 100 7.79 3.33 1.42 300 11.23 10 2.05 106.6 3.55 100 7.79 3.33 1.42 Thời gian thí nghiệm cho 01 kịch 17 phút thỏa mãn yêu cầu số sóng từ 500 đến 1000 tương ứng số sóng thí nghiệm tính tốn 559, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 3.3 Hiệu chỉnh kiểm định bố trí mơ hình M ô hình hiệu chỉnh kiểm định theo thông số yêu cầu hệ thống Các đầu đo sóng vận tốc hiệu chỉnh kiểm định theo yêu cầu nhà sản xuất Sơ đồ bố trí đầu đo sóng đầu đo vận tốc cụ thể hình hai nhóm, nhóm liên quan đến tham số mặt cơng trình, nhóm tham số liên quan đến kết cấu cơng trình Hình Các tham số cơng trình Trong thí nghiệm khảo sát chi tiết tham số liên quan bố trí mặt bao gồm chiều dài cơng trình, hướng cơng trình, vị trí đặt cơng trình mơ tả hình Hình Sơ đồ bố trí đầu đo 4.1.1 Ảnh hưởng tham số vị trí cơng trình (khoảng cách X) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Ảnh hưởng tham số cơng trình tới trường sóng quanh cơng trình Có ba loại cơng trình phổ biến bảo vệ bờ biển tường phá sóng, mỏ hàn chữ T mỏ hàn biển Các tham số chia làm Để đánh giá hiệu cơng trình khoảng cách từ bờ đến cơng trình (X) thay đổi Thí nghiệm lựa chọn giá trị X X = 50m, 100m, 150m 200m Xem xét trường sóng dịng chảy sau cơng trình tương ứng với vị trí cơng trình khác Bảng 2: Chiều cao sóng ứng với trường hợp nghiệm điều kiện khoảng cách cơng trình đường bờ thay đổi từ 100m đến 200m Đi ều k i ện n g trì n h X=2 00 m W0 W0 W0 W0 W0 W0 W0 Kt0 Kt0 Kt0 Kt0 Kt0 Kt0 KtT B 10 34 8.5 8.6 8.6 8.7 7.5 7.6 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.8 9.9 9.9 8.7 8.8 8.7 9.1 8.6 9.3 8.7 9.2 7.6 8.2 7.6 7.9 0.8 0.8 0.8 0.9 0.8 0.9 0.8 0.9 0.7 0.8 0.7 0.8 0.8 0.8 11 23 10 25 7.8 9.0 8.2 9.0 8.0 8.9 7.7 9.3 6.8 7.9 7.7 9.3 0.7 0.8 0.7 0.8 0.7 0.8 0.6 0.9 0.6 0.7 0.6 0.9 0.6 0.8 10 40 10 99 8.9 7.9 9.2 8.0 8.9 7.6 8.7 7.6 8.0 6.8 9.1 7.2 0.8 0.7 0.8 0.7 0.8 0.6 0.8 0.7 0.7 0.6 0.8 0.6 0.8 0.6 d / H=0 11 18 11 21 7.8 8.8 7.9 8.8 7.4 8.9 7.4 8.6 7.0 7.6 7.1 8.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.7 0.6 0.7 0.6 0.6 0.6 0.7 0.6 0.7 d / H=0 10 53 9.2 9.9 9.5 7.6 6.7 7.0 0.8 0.9 0.9 0.7 0.6 0.6 0.7 d / H=0 d / H=0 d / H=0 X=1 50 m X=1 00 m X=5 m d / H=0 d / H=0 Kết nhận thấy quy luật, tường ngầm xa bờ hệ số giảm sóng tăng, đặc trưng phương trình tuyến tính đồ thị Trong y khoảng cách tường ngầm TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC đường bờ, x hệ số giảm sóng Đường thẳng màu xanh nét liền nằm đặc trưng cho trường hợp d/H = 0.6, đường thẳng nét rời màu đen đặc trưng cho trường hợp d/H = 0.8 Khi xem xét kĩ mối quan hệ vị trí đặt tường chiều cao sóng khu vực gần bờ để làm sở cho việc lựa chọn tham số cơng trình Kết tổng hợp phân tích cho thấy Khi cơng trình đặt q xa, xảy tượng khôi phục lượng sóng tang chiều cao sóng gần bờ CƠNG NGHỆ = 0.054 Còn đầu số hệ số tương quan trung bình khoảng R2 = 0.45 Hệ số tương quan nhỏ vậy, chuỗi thí nghiệm chưa đủ độ dài Tuy nhiên, dựa vào phương trình để xác định quy luật chung, tài liệu tra cứu trường hợp thực tế có điều kiện tương đương với điều kiện thí nghiệm Vì vậy, khơng nên đặt cơng trình q xa hiêu giảm sóng kém, mặt khác đặt cơng trình xa bờ, kinh phí thi cơng tăng lên Vì với kết thí nghiệm sóng này, xét khía cạnh đơn chiều cao sóng sát bờ, kiến nghị khoảng cách X khơng nên lớn 150m Hình Quan hệ khoảng cách X với hệ số giảm sóng trung bình d/H = 0.6 d/H = 0.8 Khảo sát chiều cao sóng 03 đầu đo W5, W6 W7 cho thấy khoảng cách X tăng chiều cao sóng 03 đầu đo sát bờ tăng theo với dạng phương trình tuyến tính hình Tuy nhiên, hệ số tương quan chiều cao sóng khoảng cách cơng trình không lớn Trường hợp đầu đo W7 hệ số R Hình Tương quan khoảng cách với chiều cao sóng sát bờ d/H=0.6 d/H=0.8 4.1.2 Ảnh hưởng tham số hướng sóng tới so với cơng trình Bảng Trường sóng hệ số giảm sóng vị trí sau cơng trình điều kiện thay đổi hướng sóng tới hợp với hướng cơng trình từ 600 đến 900 Đi ều k iện ng trì n h W01 W02 W03 W04 W05 W06 W07 Kt01 Kt02 Kt03 Kt04 Kt05 Kt06 KtTB 3.33 3.15 2.97 3.37 3.20 3.07 0.96 3.53 3.21 2.96 3.52 3.26 3.01 0.98 0.91 0.86 0.97 0.89 0.82 0.97 0.92 0.89 0.90 0.83 0.92 0.90 10.99 7.94 8.01 7.60 7.64 6.88 7.28 0.72 11.18 7.85 7.94 7.41 7.49 7.09 7.14 0.70 0.73 0.69 0.70 0.71 0.66 0.67 0.63 0.66 0.63 0.64 0.69 0.67 10.46 6.28 6.27 6.05 6.48 5.74 5.78 0.60 d/H=0.8 4.28 3.44 3.30 2.76 3.36 3.10 2.92 0.80 0.60 0.58 0.62 0.77 0.64 0.79 0.55 0.55 0.72 0.68 0.58 0.73 d/H=0.6 Dir = 90 Dir = 75 d/H=0.8 3.46 3.61 3.42 2.83 2.71 2.47 2.88 2.55 2.61 0.83 0.79 0.72 0.84 0.75 0.76 0.78 3.08 2.98 2.60 2.53 2.82 2.67 2.71 0.97 0.85 0.82 0.92 0.87 0.88 0.88 9.87 6.40 6.32 5.82 6.45 5.82 6.00 0.65 0.64 0.59 0.65 0.59 0.61 0.62 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC Đi ều k iện ng trì n h Dir = 60 CÔNG NGHỆ W01 W02 W03 W04 W05 W06 W07 Kt01 Kt02 Kt03 Kt04 Kt05 Kt06 KtTB d/H=0.6 10.46 8.42 8.48 7.56 8.00 7.13 7.67 0.81 d/H=0.6 11.03 8.56 8.46 7.94 8.17 7.31 7.75 0.78 0.81 0.72 0.76 0.77 0.72 0.74 0.68 0.73 0.75 0.66 0.70 0.73 d/H=0.8 10.66 6.88 6.78 6.46 7.26 6.31 6.50 0.65 0.64 0.61 0.68 0.59 0.61 0.63 hợp điển hình đại diện để xác định quy luật biến đổi hướng sóng tới hiệu giảm sóng cơng trình Kết thí nghiệm cho thấy, hiệu giảm sóng tốt hướng sóng tới vng góc với cơng trình Hư ớng sóng tới lệch so với cơng trình, hiệu giảm sóng Tương quan hình sử dụng M N triều thấp, Hmo>3.0m Hình Quan hệ hệ số giảm sóng góc hợp cơng trình với hướng sóng tới Để đánh giá hiệu giảm sóng cơng trình thay đổi hướng sóng tới, lựa chọn hướng sóng so với hương cơng trình 0 90 , 75 60 Dựa 18 liệt số liệu ứng với biến đổi tham số hướng sóng tới Nhóm nghiên cứu lựa chọn trường 4.1.3 Ảnh hưởng tham số chiều dài cơng trình Chiều dài cơng trình tham số quan trọng ảnh hưởng tới hiệu giảm sóng gây bồi cơng trình Trong thí nghiệm này, tiến hành thí nghiệm với chiều dài cơng trình khác L = 45m, L = 90m L = 120m Kết thu bảng Bảng Trường sóng hệ số giảm sóng sau cơng trình ứng với trường hợp chiều dài tường tay đổi từ 45m đến 120m Đi ều ki ện cơng trìn h W01 W02 W03 W04 W05 W06 W07 Kt01 9.38 5.30 4.93 4.82 5.27 4.33 4.32 0.56 d/H = 1.0 9.68 5.30 4.82 4.87 5.08 4.32 4.36 0.55 L= 6.11 4.85 4.33 3.62 4.90 3.75 3.98 0.79 75m 9.78 7.06 6.42 5.91 6.80 5.49 5.68 0.72 d/H = 0.8 9.68 6.11 5.79 5.56 6.48 5.25 5.72 0.63 3.46 3.33 3.15 2.97 3.37 3.20 3.07 0.96 3.61 3.53 3.21 2.96 3.52 3.26 3.01 0.98 d/H=0.6 10.99 7.94 8.01 7.60 7.64 6.88 7.28 0.72 L= 11.18 7.85 7.94 7.41 7.49 7.09 7.14 0.70 90m 10.46 6.28 6.27 6.05 6.48 5.74 5.78 0.60 d/H=0.8 4.28 3.44 3.30 2.76 3.36 3.10 2.92 0.80 3.42 2.83 2.71 2.47 2.88 2.55 2.61 0.83 9.94 6.49 6.82 5.79 6.30 5.68 5.80 0.65 d/H = 0.8 3.10 2.01 2.31 2.47 2.15 2.04 2.57 0.65 L= 3.74 1.99 2.35 1.55 2.02 1.68 1.58 0.53 120 d/H = 1.0 9.27 4.78 5.11 4.80 4.64 4.07 4.44 0.52 9.63 4.88 5.11 4.65 4.53 4.11 4.42 0.51 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 Kt02 0.53 0.50 0.71 0.66 0.60 0.91 0.89 0.73 0.71 0.60 0.77 0.79 0.69 0.75 0.63 0.55 0.53 Kt03 0.51 0.50 0.59 0.60 0.57 0.86 0.82 0.69 0.66 0.58 0.64 0.72 0.58 0.80 0.41 0.52 0.48 Kt04 0.56 0.53 0.80 0.70 0.67 0.97 0.97 0.70 0.67 0.62 0.79 0.84 0.63 0.69 0.54 0.50 0.47 Kt05 0.46 0.45 0.61 0.56 0.54 0.92 0.90 0.63 0.63 0.55 0.72 0.75 0.57 0.66 0.45 0.44 0.43 Kt06 0.46 0.45 0.65 0.58 0.59 0.89 0.83 0.66 0.64 0.55 0.68 0.76 0.58 0.83 0.42 0.48 0.46 KtT B 0.51 0.50 0.69 0.64 0.60 0.92 0.90 0.69 0.67 0.58 0.73 0.78 0.62 0.73 0.50 0.50 0.48 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ giảm sóng trung bình giảm tức hiệu giảm sóng cơng trình tăng lên Trong điều kiện mực nước d/H = 0.8 d/H = 1.0 ứng với chiều cao sóng từ 2.5 – 3.5m Có thể áp dụng quan hệ lập để tính gần hiệu giảm sóng cơng trình thơng qua tham số chiều dài cơng trình Tuy nhiên, kết nghiên cứu cho thấy, mức độ ảnh hưởng tham số chiều dài tới hệ số giảm sóng khơng lớn thể qua hệ số tương quan R hai trường hợp d/H = 0.8 d/H =1.0 nhỏ Hình Quan hệ chiều dài cơng trình, hệ số giảm sóng trung bình sau cơng trình Xuất phát từ 16 liệt số liệu trên, lựa chọn giá trị đặc trưng cố định tham số mực nước với hai tỉ lệ d/H=0.8 d/H=1.0 4.2 Ảnh hưởng tham số cơng trình tới giá trị vận tốc sau cơng trình 4.2.1 Quy luật biến đổi vận tốc hướng dòng chảy thay đổi tham số cơng trình Rõ ràng, chiều dài cơng trình tăng hệ số Đầu tiên ta xem xét ảnh hưởng tham số vị trí cơng trình (X) tới giá trị vận tốc sau cơng trình Lưu ý, hệ thống đầu đo sóng vận tốc cố định tất trường hợp thí nghiệm Hình Quan hệ vận tốc dịng chảy ven khoảng cách đặt cơng trình Hình Véc tơ vận tốc thay đổi khoảng cách cơng trình Kết thí nghiệm cho thấy, khoảng cách tăng giá trị vận tốc tăng, giống trường hợp xét tới chiều cao sóng sau cơng trình Hướng dịng chảy thay đổi mơ tả hình Về giá trị hướng vận tốc, kết nghiên cứu chưa cho thấy rõ quy luật biến đổi Đối với trường hợp thay đổi tham số hướng sóng tới so với cơng trình, quy luật biến đổi vận tốc, dựa liệt 14 chuỗi số liệu vận tốc chiều cao sóng tương ứng với điều kiện cơng trình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Hình 10 Quan hệ vận tốc dịng chảy hướng sóng tới Đồ thị cho thấy, hướng sóng tới khơng vng góc với cơng trình vận tốc dịng chảy có xu hướng tăng lên Hàm quan hệ có tập xác định X= [00-900] Trong điều kiện sóng lớn 3.0m tỉ lệ d/H > 0.8 Ta áp dụng quan hệ để xác định vận tốc dịng chảy sau cơng trình phụ thuộc vào hướng sóng tới Trong trường hợp thay đổi chiều dài cơng trình, có đầu đo vận tốc, với kết đạt được, chưa thấy rõ quy luật biến đổi giá trị vận tốc thay đổi chiều dài công trình Tuy nhiên, kết thí nghiệm cho thấy, chiều dài cơng trình ngắn 75m, giá trị vận tốc đo điểm cố định lớn trường hợp tường dài 90m 120m khoảng 10% đến 30% Về hướng vận tốc sau cơng trình chưa thể rõ quy luật, với trường hợp tường ngắn, hướng vận tốc có xu hướng song song với đường bờ Còn trường hơp tường dài trường vận tốc sau cơng trình ổn định giá trị độ lớn hướng Khi tăng chiều dài từ 90m lên 120m hướng vận tốc không thay đổi nhiều 4.2.2 Tương quan giá trị chiều cao sóng vận tốc ven bờ khu vực sau cơng trình Xem xét quan hệ chiều cao sóng vận tốc Hình 11 Véc tơ vận tốc thay đổi khoảng cách cơng trình dịng chảy sau cơng trình đầu W6 W3 có kết sau: Kết phản ánh quy luật chung giống trường hợp Hệ số tương quan thu trung bình R2 = 0.65 Hình 12 Tương quan giá trị vận tốc sau cơng trình chiều cao sóng 4.2.3 Biến đổi vận tốc vị trí quanh cơng trình Yếu tố vận tốc tham số thể rõ trình vận chuyển bùn cát quanh cơng trình Trong nghiên cứu này, nhóm thí nghiệm dịch chuyển vị trí đầu đo vận tốc số điểm đặc trưng quanh cơng trình, nhằm xem xét định lượng giá trị vận tốc Phục vụ q trình đánh giá bồi xói xung quanh cơng trình Sơ đồ vị trí khảo sát giá trị vận tốc quanh cơng trình thể sơ đồ bên TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC Gồm ba điểm đặc trưng khu vực chân phía trước cơng trình, khu vực mép cơng trình (thường xảy tượng nước rút theo hướng song song với cơng trình) điểm sau cơng trình CƠNG NGHỆ 4.3 Nghiên cứu trường động lực với trạng cơng trình Hội An, Quảng Nam Tiến hành thí nghiệm với hệ thống cơng trình bố trí thực tế Hội An (Hình 15) Hình 15 Mặt bố trí mơ hình vật lý bế sóng triều kết hợp – hệ cơng trình kè mềm Hội An, Quảng Nam Hình 13 Sơ đồ khảo sát giá trị vận tốc quanh cơng trình Kết thí nghiệm cho thấy, hệ thống cơng trình trạng có khả giảm sóng tốt Trong điều kiện thơng thường, chiều cao sóng sau cơng trình khoảng 0.3m đến 0.5m Trong điều kiện sóng lớn ngồi khơi khoảng 3.0m chiều cao sóng sau cơng trình giảm cịn khoảng 1.0m đến 1.2m Kết cho thấy, vị trí sơ (ở sau cơng trình) vận tốc ổn định, nhỏ Ở vị trí mép cơng trình vận tốc biến đổi bất ổn hơn, giá trị lớn vận tốc khu vực Tại vị trí trước chân cơng trình, vận tốc lớn Do thấy, khu vực dễ bị xói khu vực trước cơng trình, tiếp mép sau cơng trình Cịn khu vực cơng trình khu vực có xu hướng bồi tụ Đồ thị bên thể rõ nét quy luật thơng qua quan hệ chiều cao sóng vận tốc dịng chảy Khi xem xét yếu tố vận tốc trước cơng trình nhận thấy quy luật, sóng nhỏ điều kiện bình thường vận tốc dịng chảy trước chân cơng trình nhỏ từ 0.05m/s đến 0.15m/s Tuy nhiên sóng lớn với Hmo = 3.0m ngồi khơi vận tốc dòng chảy tăng mạnh lên khoảng 0.4m/s đến 0.7m/s Với vận tốc khả xói chân cơng trình lớn Hình 14 Khảo sát tham số vận tốc ba vị trí quanh cơng trình Hình 16 Quan hệ chiều cao sóng vận tốc sóng trước chân cơng trình ứng với cơng trình trạng TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Nhìn chung, với chiều cao sóng nhỏ, hướng vận tốc thường có xu hướng hợp với cơng 0 trình góc khoảng 45 đến 60 Cịn với chiều cao sóng lớn, hướng vận tốc thay đổi, trực diện với cơng trình KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Dựa kết đo sóng dịng chảy phương án mặt cơng trình (tổng hợp khoảng 80 phương án thí nghiệm) rút nhận xét sau: Cả 03 tham số khoảng cách từ cơng trình đến bờ (X), chiều dài cơng trình (L) hướng sóng tới có ảnh hưởng lớn tới hiệu giảm sóng trường động lực sau cơng trình Đối với giá trị X khảo sát tác động khoảng giá trị từ 50m đến 200m, khuyến nghị khu vực nghiên cứu khoảng cách hợp lý từ 80m đến 150m Nếu đặt sát bờ gây tượng xói trước cơng trình nước lớn, đặc biệt bão Nếu đặt q xa cơng trình hiệu giảm sóng khơng lớn, lượng sóng có đủ thời gian chiều dài để tái tạo thành sóng Đối với giá trị L, khuyến nghị áp dụng khoảng từ 75m đến 100m, qua thí nghiệm cho thấy tăng chiều dài lên 120m hiệu giảm sóng tăng trung bình khoảng 5% Hướng cơng trình nên đặt vng góc với hướng sóng phát huy tốt hiệu Trường vận tốc quanh cơng trình tỉ lệ thuận với chiều cao sóng, quan hệ thể rõ thơng qua hàm tương quan lập Trong vị trí quanh cơng trình, khu vực trước cơng trình thường có vận tốc lớn điểm khác Trong sóng 3.0m, vận tốc đạt giá trị 0.75m/s Với vận tốc khả gây xói trước chân cơng trình cao, loại cơng trình mềm, tính ổn định so với địa hình đáy không cao, không ngăn chặn tượng xói trước cơng trình khó đảm bảo thời gian tổn loại cơng trình Vì vậy, ngồi việc sử dụng ống đơn cần có gia cố thêm loại cọc, vật liệu khác để hạn chế tượng ổn định Kết thí nghiệm với cơng trình trạng Hội An, Quảng Nam cho thấy, cơng trình phần phát huy hiệu giảm sóng Ngồi ra, đo đạc vận tốc trước chân cơng trình với bão (sóng khoảng 3.0m) Vận tốc lớn Đây nguy ảnh hưởng trực tiếp tới tuổi thọ công trình 5.2 Kiến nghị Vận tốc quanh cơng trình tham số ảnh hưởng trực tiếp tới xói lở, ngun nhân dẫn đến biến dạng cơng trình mềm, gây phá hủy cơng trình Do vậy, kiến nghị cần có thêm nghiên cứu liên quan đến vận tốc xung quanh cơng trình, làm s cho việc tính tốn bồi xói quanh cơng trình TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 10 Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn (2012), Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đê biển Doãn Tiến Hà (2015), Nghiên cứu diễn biến bãi tác động cơng trình giảm sóng, tạo bồi cho khu vực Hải Hậu-Nam Định, Luận án Tiến sĩ chuyên ngành Hải dương học, Hà Nội Lương Phương Hậu (1999), Công trình bảo vệ bờ biển hải đảo, Tủ sách trường ĐH Xây dựng, Hà Nội Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2003), Lý thuyết thí nghiệm cơng trình thủy, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội Nguyễn Thành Trung (2013), Nghiên cứu thực nghiệm xác định nguyên tắc bố trí khơng gian hợp lý cơng trình ngăn cát, giảm sóng bảo vệ đê biển bờ biển khu vực Bắc Bộ Bắc Trung Bộ, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Hà Nội U.S Amrmy Corp, 1984, Shore Protection M anual (SPM ) U.S Amrmy Corp, 2002, Coastal Engineering M anual (CEM ) Steven A Hughes (1993), Physical M odels and Laboratory Techniques in Coastal Engineering, World Scientific 568pp TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 33 - 2016 ... cứu thực nghiệm bể sóng triều kết hợp đánh giá hiệu giảm sóng, bảo vệ bờ biển để từ làm luận khoa học việc bố trí hợp lý cơng trình đê giảm sóng có kết cấu mềm nhằm bảo vệ bờ biển ứng với điều... biến đổi hướng sóng tới hiệu giảm sóng cơng trình Kết thí nghiệm cho thấy, hiệu giảm sóng tốt hướng sóng tới vng góc với cơng trình Hư ớng sóng tới lệch so với cơng trình, hiệu giảm sóng Tương quan... HỌC CÔNG NGHỆ Hàn Quốc; Trung Quốc; Trong khoảng 10 năm trở lại đây, số vùng ven biển nước ta có giải pháp mềm đưa vào ứng dụng thay cho cơng trình dạng cứng, như: ven biển Thừa Thiên - Huế, Quảng