Nghiên cứu đề xuất các tham số của công trình giảm sóng, gây bồi đối với khu vực Hải Hậu - Nam Định

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu sự thay đổi các tham số (chiều cao, bề rộng, kích thước dài-ngắn,…) của công trình giảm sóng, gây bồi có ảnh hưởng đến diễn biến các trường thủy thạch động lực khu vực Hải Hậu-Nam Định. Từ các kết quả nghiên cứu sẽ đề xuất được bộ thông số hợp lý về công trình giảm sóng, gây bồi đối với khu vực nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề này, nhóm tác giả đã kết hợp giữa các phương pháp thí nghiệm trên mô hình vật lý và mô phỏng trên mô hình toán.

KHOA HỌC CÔNG NG HỆ NGHIÊN CỨ U Đ Ề XUẤT CÁC THA M SỐ C ỦA CƠNG TRÌNH GIẢ M SÓNG, GÂY BỒI ĐỐ I VỚI KHU VỰC HẢI HẬ U-NA M ĐỊNH ThS Doãn Tiến H à, PGS.TS Trương Văn Bốn Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia ĐLHSB PG S.TS Trần Hồng Thái Trun g tâm Khí tượng thủy văn Quốc gia Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu thay đổi tham số (chiều cao, bề rộng, kích thước dài-ngắn,…) cơng trình giảm sóng, gây bồi có ảnh h ưởng đ ến diễn b iến cá c trường thủy thạch động lực khu vực Hải Hậu- Nam Định Từ kết nghiên cứu đ ề xuấ t thơng số hợp lý cơng trình g iảm sóng, gây bồi khu vực nghiên cứu Để giải vấn đề này, nhóm tác giả kết hợp phương pháp thí nghiệm mơ hình vật lý m m hình tốn Từ khóa: Mơ hình vật lý, mỏ hàn, đê phá sóng Summ ary: This paper p resents research results change the parameters (heigh t, width, size o f long-short, ) o f the structure reduction wave, cau sing damages that affect the evo lution o f aquatic fossils regional dynam ics of Hai Hau-Nam Dinh From the results of the study will propose a rea sonable set of pa ram eters for the reduction wave, cau sing damages to the stud y area To solve th is prob lem , the autho rs have com bined the experim ental m ethods on physica l m odeling and sim ulation on mathem atical m odel Keywo rds: Physical m odels, Groins, Breakwaters I MỞ ĐẦU * Ở Hải Hậu- Nam Định nay, n goài hệ thống đê biển bê tơng hóa kè lát mái phía biển, số nơi sử dụn g hệ thống g trình giảm sóng, gây bồi, như: Hệ thống m ỏ hàn chữ T (MCT) xây dựn g năm 2005 Hải Thịnh, hệ thốn g bẫy cát biển (BCB) xây dựn g năm 2011 khu vực Hải Ch ính Cho đến nay, trườn g hợp sử dụn g MCT cho hiệu chưa lớn, nhưn g nói khả quan Đáng kể cơng trình Hải Thịnh 2, cơng trình có tác dụn g gây bồi theo m ùa tạm thời hạn chế, công trình bị m ột số hư hỏng chịu tác động Người phản bi ện: PGS.TS Nguyễn Th anh Hù ng Ngày nhận bài: 07/ 11/ 2014 Ngày t hông qua phả n bi ện: 10/12/ 2014 Ngày duyệt đăn g: 05/ 02/2015 sóng bão lớn Hiệu gây bồi nhanh chón g thể rõ BCB Hải Chính, sau kh i xây dựn g cơng trình đến nay, bãi bồi cao bình quân từ 0.5-1.6m; ch iều rộn g từ chân đê trở khoản g 50-60m Ngo ài ra, sóng biển qua đê giảm són g (ĐGS) giảm chiều cao, từ giảm chiều cao són g leo tác độn g x ung kích lên m kè Ngồi m ột số hiệu đạt hệ thống công trình xây dựn g Hải Hậu, cịn nhữn g tồn như: Đối với MCT, kích thước m ặt bằn g v ẫn chưa tuân th ủ hoàn toàn theo dẫn 14TCN130-2002 ; Thân chưa v ươn dải són g vỡ, cánh cịn ngắn (Hải Thịnh 2), nên són g v ẫn xơ vào tận bờ gốc MCT, lượn g cát bồ i t ụ ít; Cao trình đỉnh MCT cịn chưa đạt đến mực nước trung bình, hạn chế hiệu n găn cát, giảm sóng mực nước cao sóng lớn; Kết cấu cánh sử dụn g ống buy, hiệu giảm són g r ất hạn chế, đồn g TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CƠ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC CÔNG NG HỆ thời gây hiệu ứn g són g đứng, dẫn đến xó i chân, bất ổn định cơng trình Về g trình hỗn BCB, vị trí đặt ĐGS (thân) q gần bờ cao trình cịn thấp, chưa ph át huy hiệu giảm són g v ngăn cát; Theo dẫn, vị trí từ đường bờ đến tim ĐGS bằn g 1,0-1,5 lần chiều dài són g n ước sâu Do h iệu giảm són g khơn g cao; Chiều dài ĐGS (cánh), theo dẫn lấy bằn g 1,5-3,0 lần khoản g cách bờ- ĐGS; Thiết kế BCB lấy 1,0 lần thiên nhỏ Nhìn chun g, thơng số v ề kích thước ( dài ngắn), cao trình, kho ản g cách cơng trình,… g trình bãi x ây dựng Hải Hậu cịn có nhiều bất cập Từ dẫn đến chưa phát huy tối đa hiệu cơng trình Do vậy, cần có nh ững nghiên cứu để đưa thông số ph ù hợp g trình giảm sóng, gây bồ i nơi II CƠ SỞ LÝ TH UYẾT VÀ PH ƯƠ NG PHÁP NGH IÊN C ỨU 2.1 Ảnh hưởng cơng trình giảm sóng gây bồi tới biến đổi hình thái đường bờ Khi cơng trình giảm són g ( đê n gầm phá sóng ch ẳng hạn) đặt bãi biển, dù loại khôn g n gập nước hay loại ngập n ước có ảnh hưởn g tới diễn biến hình thái đườn g bờ T ùy thuộc vào tham số cơng trình m ảnh hưởng đê đến hình thái đườn g bờ có nh ững nét khác nh au Nhưn g tổn g thể nhữn g thay đổi hình thái chia làm hai loại Tomolo Salient (Bãi nổi) Hình 2.1 Hai hình thái điển hình cho diễn biến đường bờ sau đê ngầm Hình 2.2 Các tham số đánh giá diễn biến hình thái đường bờ sau đê ngầm Điều kiện hình thành Salient hay Tomolo thơng qua tham số trình bày hình 2.2 Các tham số diễn giải cụ thể sau: Ký h iệu Ý nghĩa Ký h iệu Ý nghĩa Ls: C hiề u dài đê ng ầ m ( m ) Dto t: C hiề u dài đư ng b đư ợc b ồi s a u đ ê ngầ m ( m ) X: Kh oản g h từ đê n gầ m tớ i đ n g bờ ( m) A: Diệ n tíc h vù n g b ồi tụ s au đê n gầ m ( m2 ) B: Bề r ộn g đê n gầm (m ) L: C hiề u dài bư c s ó ng đê ng ầ m ( m ) G: Độ r ộn g khe giữ a đê h: C hiề u s âu nư c châ n đê ng ầ m ( m ) X off : Kh oản g h từ mũi S al i ent tớ i đê n gầ m (m ) T: C hu kỳ s ó ng Y off : Kh oản g h từ mũi Slient tớ i đư n g bờ b an đầ u (m ) Ho : C hiề u ca o s ó n g n ớc s â u Các tiêu chí để đưa hình thành dạng hình thái bãi kiểu Tom bolo hay Salient TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC CÔNG NG HỆ m ột số nhà khoa học ngh iên cứu đưa dạn g công thức nh sau: TT Hì nh thái t ạo bãi Tombolo Bãi cát Bãi cát (nhiều ĐGS ) Tombolo Bãi cát Bãi cát (nhiều ĐGS ) Tomolo Bãi cát Tombolo Bãi cát Tombolo Bãi cát Đi ều ki ện Ls/X > (1.0 đến 1.5) Ls/X = (0.5 đến 1.0) GX/ Ls2> 0.5 Tác giả Ghi Harris Herbi ch, Đê chắn sóng loại 1986; Dally khơng bị chìm Pope, 1986 nước Ls/X > (1.0 to 1.5)/(1-Kt ); Pilarczyk & X/Ls < (2/ đến 1)(1Zeidl er (1996) Kt); X/ (1-Kt) < (2/ đến 1)Ls Ls/X< 1/(1-Kt), X/Ls> (1-Kt), X/(1-Kt ) >Ls GX/ Ls2 > 0.5 (1-Kt ) Ls/L ≤ 11 (1-Kt ) Ho/h Ls/L ≤ 48 (1-Kt ) Ho/h Ls/X >0 65 Ls/X 0 60 Ls/X 0.8 Khu vực cát lắng đọng A/X2=-0.348+0.043X/Ls (A) +0.711Ls/ X Tính chi ều dài bãi bồi Y 14.8 X GX exp 2.83 (GX) / Ls2 off Ls  2.2 Phương pháp nghiên cứu m hình vật lý (MHVL) - Đề xuất thêm yếu tố (1-Kt), Kt l hệ số truyền sóng; - Độ rộng khe t hường khoảng L≤G≤0.8Ls; L=T(gh)0 Hanson Krause (1989, 1990) (Bl ack & Mead, Đê 1999), Andrews (1997) Đê ngầm Black Andrews Đê (2001) Đê ngầm Ming C hiew (2000) Dal rymple  Suh (1987) khu vực có cát l ắng đọng (A) Chi ều dài Max bãi bồi sau đê chắn sóng tính t bờ Yoff - Thí nghiệm thực trongm tạo sóng Flander có kích thước: dài 40m, rộng 2m , cao 2m Hệ thống có khả tạo sóng (Sine), sóng khơng với dạng phổ: Pierson Moskowitz, Jonswap, chiều cao sóng từ 1,5cm đến 30cm , chu kỳ sóngtừ 0,5s đến 5s mơ hình - Trong thí nghiệm nhằm tìm thơng số: cao trình đỉnh đê, bề rộn g đỉnh, mái dốc hệ số suy giảm sóng phù hợp với khu v ực Hải Hậu Hệ thống m tạo sóng Flander 2.2.1 Mơ phỏn g tươn g tự giá trị m hình, chọn tỉ lệ mơ hình Mơ hình lựa chọn m hình thái, tỷ lệ TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC CÔNG NG HỆ lựa chọn 1:20 Việc m ô tươn g tự thông số đơn vị độ dài, thời gian, tần số,… thiết lập theo tiêu chuẩn Fro ude Bảng 2.1 Các giá trị tỷ lệ mơ hình - ngun hình Tỷ lệ độ dài, chiều cao són g (m ) Tỷ lệ thời gian, chu kỳ ( s) L = h = a T =  L = a Thực tế khu vực nghiên cứu (tỷ lệ 1/20) 20 4,472 Tỷ lệ tần số (Hz) f  0,2236 C ác đại lượng Tỉ lệ mơ hình/ngun hình Tỷ lệ trọng lượn g (k g) Tỷ lệ diện tích (m ) Tỷ lệ thể tích (m ) T a  L3 = a3 2 s = L = a P = L3 = a3 P = p = a Đơn vị đo áp lực mBar Lưu lượn g (m /s) q =  L = a2,5 Vận tốc v = L = a 8000 400 8000 20 1788,854 4,472 2.2.2 Các điều kiện biên k iểm định mơ hìn h Số liệu địa hình: Bãi đê biển lấy m ặt cắt đại diện cho khu vực cần n ghiên cứu ( Hải Hịa- Hải Hậu, xem hình 2.3) Mặt bãi nghiên cứu từ chân đê cao trình +0.62m trải dài 400m biển, nơi có cao trình -3.2m Hình 2.3 Mặt cắt bãi ven biển Hả i Hậu- Nam Định đ ược mô Điều kiện sóng mực nước thí nghiệm : Bảng 2.2 Các cấp mực nước sóng thí nghiệm TH Các cấp MN thí n ghi ệm Thực tế MH Cấp 1: = 0m (MN=2.2+ND=0.8) 0.150m Cấp 2: = 5m (2.2+1.3) 0.175m Cấp 3: = 0m (2.2+1.8) 0.200m 2.2.3 Kiểm định mơ hình thí ngh iệm Trước thí nghiệm, đầu đo sóng phải hiệu chuẩn kiểm định theo phương pháp dẫn hệ thống thí nghiệm Sau kiểm định sóng đầu vào để phục v ụ thí nghiệm Trong Chi ều cao són g NH MH 2.01m 0.100m 2.70m 0.135m 2.01m 0.100m 2.70m 0.135m 2.01m 0.100m 2.70m 0.135m Chu NH 6.700s 9.973s 6.700s 9.973s 6.700s 9.973s kỳ MH 1.498s 2.230s 1.498s 2.230s 1.498s 2.230s nghiên cứu lấy phổ sóng thực đo Hải Hậu so sánh với hs = 0.0715m (1.43m thực tế) chu kỳ T = 1.43s (5.84s thực tế), m ực nước +15cm (3.0m thực tế) đo đạc hệ thống m tạo sóng TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC Hình 2.4a Phổ sóng đưa vào kiểm định CƠNG NG HỆ Hình 2.4b So sánh phổ sóng kiểm định phổ sóng th ực đo tạ i Hả i Hậu Kết so sánh cho thấy hệ thống tạo sóng phịng thí nghiệm ph ù h ợp với số liệu thực đo, hồn tồn đưa hệ thống vào thí nghiệm 2.2.4 Các phươn g án thí nghiệm - Thí nghiệm với đê ngầm có độ cao thay đổ i khác nhau, tươn g ứn g với 03 cấp mực n uớc: 3.0m, 3.5m, 4.0m - Thí nghiệm với đê ngầm có độ rộng (B) thay đổi từ 5.0m-20.0m (trên mơ hình: 25cm -100cm), ứng với 02 cấp m ực nước: 3.0m 3.5m 2.3 Phương pháp nghiên cứu mơhình tốn 2.3.1 Thiết lập mơ hình tính tốn: Áp dụn g m hình tính biến độn g đườn g bờ biển (GENESI S), sử dụn g lưới v uôn g, bước lưới 5m theo hai trục X Y, lưới quay góc 315 độ so với hướn g Bắc Trong phần thí nghiệm m hình vật lý lựa chọn cao trình đỉnh đê, hệ số suy giảm sóng Kt, mái đê bề rộng đê ngầm Các thông số sử dụn g để đưa vào mơ hình tốn Y X H iệu chỉnh kiểm định m hình: Bằn g cách sử dụng nh iều tổ hợp giá trị K1, K2 so sánh tươn g đồng đườn g bờ tính tốn thực đo (lấy từ đồ đườn g bờ lịch sử), tổ hợp giá trị hệ số hiệu chỉnh xác định với giá trị sau: Đê ngầm - Chọn K1 = 0.56; K2 = 0.45 - Đường kính hạ t d50 = 0.16mm Hình 2.5 Lưới tính tốn khu vực ngh iên cứu Hình v ẽ 2.6 kết tính tốn kiểm định cho khu vực Hải Hậu từ cửa Hà Lạn đến cửa Lạch Giang Các k ết tính tốn kiểm định cho thấy ph ù hợp tốt xu biến độn g đườn g bờ qua thời kỳ 1985-1995, sai số tính tốn thể sau: TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC CÔNG NG HỆ Sai Số trun g bình (m ): 18.739 Sai số cực đại (m ): 50.044 Sai Số cực tiểu (m): 0.055 Hình 2.6 Tính toán kiểm định diễn biến đường bờ tạ i Hả i Hậu g iai đoạn 1985-1995 Điều kiện b iên mực nước sóng: Tính tốn diễn biến đườn g bờ lấy từ giá trị phân tích chuỗi số liệu thống kê sóng, gió nhiều năm trạm đo Bạch Lon g Vĩ Cồn Cỏ để làm đầu vào 2.3.2 Các ph ương án mô tính tốn Đánh giá ảnh hưởng đê ngầm tới diễn biến đườn g bờ - Đánh giá ảnh h ưởn g chiều dài đê n gầm tới diễn biến đường bờ: kịch chiều dài đê (L) thay đổ i L=50m; L=100m L=200m Thời gian tính tốn năm từ n gày 1/1/2012 đến 31/12 /2017 - Đánh giá ảnh hưởng khoảng cách đê n gầm đường bờ ban đầu tới diễn biến hình thái: Tiến hành tính toán với phương án X=50m ; X=80m; X=100m; X=150m X=200m Tính tố n với cụm cơng trình đề xuấ t: Bố trí phương án gồm MCT, kết hợp với đê ngầm phá són g (ĐNP G) với mục đích ngăn cát, giảm sóng gây bồi bãi Hải Hị a (Hình 2.7) Thơng số chi tiết phương án bố trí: - Cánh chữ T đê ngầm bố trí cách bờ khoảng 150-160m độ sâu -0.8m÷-1.0m - Chiều dài thân mỏ chữ T tr un g bình 150m , khoản g cách từ bờ đến đê n gầm ; - Chiều dài cánh mỏ chữ T trun g bình 200m , bằn g chiều dài trun g bình đê n gầm ; - Khoảng cách trung bình 02 đầu cánh MCT, 02 đê ngầm với 110m ; - Cao trình đỉnh đê n gầm , cao trình đỉnh chữ T +1.40m ; Hình 2.7 Bố trí hệ thống cơng trình hỗn hợp khu vực Hải Hậu TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 - Bề rộn g đỉnh đê n gầm, cũn g bề rộn g đỉnh m ỏ chữ T 5.0m KHOA HỌC III KẾT Q UẢ NGH IÊN CỨU TÍNH TO ÁN 3.1 Kết thí nghiệm mơ hình vật lý 3.1.1 Thí nghiệm lựa chọn cao trỉnh đỉnh đê ngầm Thí nghiệm nhằm lựa chọn cao trình đỉnh đê ngầm phù hợp với khu vực nghiên cứu (cả kỹ thuật tính khả thi), tiến hành thí nghiệm CƠNG NG HỆ với đê ngầm làm nhơm (B=2m, MH =10cm) thay đổi độ cao khác Từ kết thí nghiệm đưa đồ thị quan hệ hệ số suy giảm Kt chiều cao tương đối đê ngầm (d/Ht) ứng với m ực nước khác (hình 3.1) Từ kết thí ngh iệm rút m ột số kết luận sau: - Độ cao tươn g đối đê ngầm càn g tăn g tác dụn g giảm són g đê ngầm càn g tăn g - Độ sâu m ực nước tươn g đối giảm tác dụn g giảm són g đê ngầm càn g tăn g Từ đường quan hệ  Muốn đê ngầm phát huy tác dụng thực tế thường phải d lấy  ,5 hệ số Kt đạt 0.7-0.8, tức Ht chiều cao sóng giảm tối thiểu từ20%-30% Hình 3.1 Quan hệ Kt d/Ht mực nước th í nghiệm Dựa v kết thí n ghiệm với cao trình đê thay đổi nhằm lựa chọn cao trình đỉnh đê ph ù h ợp v en biển Hải Hậu, tác giả tính tốn đề x uất cao trình đỉnh đê ngầm ứng với m ực n ước thiết kế tần suất P=5% (h=2.2m), cộng v ới nước dân g 0.8m là: Đê n gầm đặt vị trí có cao trình đáy 1.0m, ta có Ht=2.2+0.8 +1.0 =4.0m, chọn d/Ht=0.6  d=4.0*0.6 =2.40m Vậy, n ếu ký hiệu ∆ cao trình đỉnh đê ngầm ∆ = 2.40-1.0=+1.40m 3.1.2 Lựa chọn tham số bề rộng đ ỉnh đê ngầm Nhằm tìm bề rộng đỉnh đê ngầm ph ù hợp với khu vực n ghiên cứu, tác giả triển khai thí nghiệm với điều kiện biên : m ực nước +2m , chiều cao són g Hs biên từ 1.5÷3.0m , chu kỳ sóng T từ 5.0s ÷10.0 s, cao trình đỉnh đê ngầm +1.40m, hai mái đê :2 Kết thí nghiệm thể tron g hình 3.2 Kết thí nghiệm cho thấy rõ quy luật bề rộn g ( B) tăng hệ số Kt giảm, nghĩa khả giảm sóng đê ngầm tăn g lên Với kết thí n ghiệm thực tế cho thấy, bề rộn g đê 5.0m hệ số giảm sóng trun g bình trường hợp khoảng 0.7 Khi B tăng khả giảm sóng đê ngầm tăn g lên nhưn g khôn g nhiều Do đó, v ới điều kiện kh ả đáp ứn g Hình 3.2 Mối quan h ệ th ực nghiệm đơn giản Việt Nam nên lựa chọn ph ươn g án bề rộn g đê ngầm B=3-5m để thi côn g chiều bề rộng đê ngầm kệ số giảm sóng TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC CÔNG NG HỆ 3.2 Kết nghiên cứu m mơ hình tốn 3.2.2 Đánh giá ảnh hưởng khoảng cách đê đường bờ ban đầu tới diễn biến hình thái 3.2.1 Đánh giá ảnh hưởng chiều dài tường tới d iễn biến hình thá i: Tiến hành tính với X (khoảng cách đườn g bờ v đê giảm sóng) thay đổi X= 50m; X = 80m ; X = 100m ; X = 150m X = 200m Tính tốn với kịch chiều dài đê n gầm L thay đổ i L=50m ; L=100m L=200m Thời gian tính tốn năm từ 1/1/2012 đến 31/12/2017 Số liệu đường bờ trích so sánh vào ngày 31/2/2017 Hình 3.3 Diễn b iến hình thái đ ường bờ với trường hợp đ ê ngầm thay đổi chiều dà i khác (L=50, 100, 200m) Kết tính tốn cho thấy, tăng chiều dài đê, đường bờ có x u hướn g biến độn g ổn định Với trường hợp L= 200m diện tích bồi 2 626.65m , diện tích xói 617.16m diện tích bồi diện tích xói nhỏ so với trường hợp L=100m L=50m Trường hợp L=50m 2 diện tích bồi 680m , diện tích xói 677m lớn ba trường hợp Trong trường hợp, kết tính tốn cán cân bồi xói cho thấy giá trị dương, điều chứng tỏ đê ngầm cho hiệu bảo vệ bờ chống xói Hình 3.4 Biến động đ ường bờ với khoảng cách tới bờ khác đê ngầm TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC Kết tính tốn cho thấy, tăng giá trị X diện tích bồ i xói giảm Điều cho thấy, đê n gầm đặt càn g xa giảm tượng bồi xói cục bộ, nhiên lượng bồi cũn g giảm CƠNG NG HỆ Do đó, cần phải tính tốn hợp lý để lựa chọn kho ản g cách tốt cho khu v ực ngh iên cứu 3.2.3 Đánh giá ảnh h ưởng độ rộng khe ( G) cá c tường tới diễn biến h ình thái: Hình 3.5 Phân tích diễn biến bồi xói thay đổi độ rông khe g iữa tường từ 25m đến 150m Tiến hành tính tốn với kịch thay đổi bề rộng G lần lượt: G=25, G=50, G=80 v G=150m Kết tính tốn cho thấy, tăng độ rộn g khe tườn g diện tích bồi khơn g thay đổi nhưn g diện tích xói tăng lên Chính giá trị cán cân bồi xói giảm độ rộng khe đê tăng 3.2.4 Kết tính tốn biến động đ ường b với cụm cơng trình đ ề xuất: Kết tính tốn cho thấy việc bố trí hệ thống g trình đề x uất gây bồ i tạo cho bãi biển ổn định h ơn (Hình 3.6) Hình 3.6 Tính tốn biến động đ ường bờ khu vực Hải Hậu bã i có cơng trình IV PH ÂN TÍCH LỰA CHỌ N CÁC TH AM SỐ CƠNG TRÌNH PHÙ HỢP DỰA TRÊN C ÁC KẾTQ UẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TO ÁN Nhữn g tham số lựa chọn đê n gầm dựa côn g thức thực n ghiệm so sánh v ới k ết tính tốn mơ hình tốn, cũn g thí ngh iệm m hình vật lý đối Vùn g bãi 4/7 m ỏ hàn chữ T có xu h ướn g bồi mạnh sau g trình Tại hai đê n gầm có hình thành bãi bồi nhẹ Mỏ chữ T kh u vực phía Nam có xu hướng bồi trước bồi m ạnh mỏ ch ữ T phía Bắc Tại hai m ỏ chữ T phía Nam HT6 HT7 bồi t ụ diễn mạnh, phía sau m ỏ chữ T HT7 mức độ bồ i 100m /10 năm Còn HT6 m ức độ bồi giảm khoảng 80m /10 năm Tại mỏ HT5 không xảy h iện tượn g bồi t ụ sau cơng trình với khu vực Hải Hậu để đảm bảo tính hợp lý - Khoảng cá ch đê ngầm đường bờ (X): Từ giá trị đo đạc thực tế cho thấy chiều cao sóng bị vượt lần năm chiều cao sóng trun g bình theo trọng số tươn g ứn g 1.5 m 0.7 m Do ch iều cao són g trung bình năm Hs ước tính: Hs = (1.5 + 0.7) /2 = 1.1 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CƠ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 KHOA HỌC CÔNG NG HỆ m T s = 8.5 s Chiều dài són g v ùn g nước sâu Ls liên quan g T52 1.56  8.52 112.7 m đến Hs: Ls  2 Đê ngầm thường đặt vị trí X = (1÷1.5)Ls ta đặt đê cách bờ đoạn X = 150m - Chiều dài đê ngầm (L): Chiều dài đê ngầm tính theo hai cách: Chiều dài đê n gầm chắn són g L ước định theo tương quan với ch iều dài són g v en bờ: Ls  L  Ls 1.8  112.7 = 202.86 < L < 3.0  112.7 = 338 m Chiều dài đê n gầm chắn són g L ước định theo tương quan với khoản g cách y tính từ đê bảo vệ: 0.8 y < L < 2.5 y  0.8  150 = 120 < L < 2.5  150 = 375 m Chọn chiều dài đê n gầm phá sóng L = 200m đồng thời đáp ứng h yêu cầu tương quan - Khoảng cách G đ ê ngầm : Tương tự vậy, khoảng cách G đê n gầm cũn g tính theo hai cách : Khoản g cách G ước định theo tương quan với khoảng cách X tính từ bờ: 0.7 X < G < 1.8 X  0.7  150 = 105 < G < 1.8  150 = 270 m trình đỉnh đê lựa chọn +1.5m T uy nhiên, dựa v kết thí n ghiệm mơ hình vật lý kh uyến n ghị nên lựa chọn cao trình đỉnh đê n gầm ∆=+1.40m (gần tươn g đươn g nhau) - Bề rộng đê ngầm : Bề rộn g đê n gầm thườn g lấy lớn độ sâu vị trí đặt cơng trình (2,86m) Theo kết thí nghiệm mơ hình vật lý trên, dựa vào tính khả thi điều kiện Việt Nam, nên lựa chọn bề rộn g đê từ B=4.05.0m - Ước tính chiều dài bãi bồi lớn nhất: Chiều dài lớn bãi bồi sau đê phá són g tính từ bờ ys ước tính theo hệ thức Suh v Dalrymple (1987): y s 14 X GX L2   exp  83 (GX ) / L2  148.73 m ys = 148.73 m cho thấy đê n gầm có tác dụn g tạo nên phần bãi bồ i dạng Salient, đê ngầm khơng chặn mà trì dịn g phù sa cho đoạn bờ biển phía Từ tính tốn ta lựa chọn g trình đê ngầm phá són g, gây bồi bãi khu v ực Hải Hậu nh g 3.3 đây: Bảng 3.3 C ác thơng số kỹ thuật đề xuất cơng trình đê ngầm phá sóng khu vự c H ải H ậu Khoản g cách G ước định theo tương quan v ới chiều dài sóng Ls: Các thông số kỹ thuật Giá trị đ ề xuất 0.5 Ls < G < 1.0 Ls  0.5  112.7 = 56.4 < G < 1.0  112.7 =112.7m Khoảng cách t bờ đến đê ngầm (X) 150m Do G chọn G = 110m thỏa mãn hai tiêu chí - Cao trình đỉnh đê ngầm : Tại vị trí cách đườn g bờ 150m, có cao trình đáy khoản g 1.0m Mực nước trun g bình cho tồn khu vực Hải Hậu lấy 1.86m  độ sâu trun g bình vị trí đê n gầm 2.86m Chiều cao sóng trung bình xác định 1.1m nên chiều cao đê ngầm h = 2.86-0.55 =2.11 Vậy cao trình đỉnh đê ngầm +1.31m làm trịn +1.3m Khi tính thêm dự trữ lún 0.2m cao Chiều dài đê ngầm (L) 200m Khoảng cách đê ngầm (G) 110m Bề rộng đỉnh đê ngầm (B) 4.0-5.0m Cao trình đỉnh đê ngầm (∆) +1.40m 10 Hai mái đê ngầm TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 1:2 Ghi ch ú Đê có mái hai phía KHOA HỌC V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGH Ị 5.1 Kết luận: - Kết thí ngh iệm mơ hình vật lý cho thấy với hệ thống đê ngầm phá són g đạt tiêu d chuẩn  0,5 hệ số giảm sóng Kt đạt giá Ht trị 0.7÷0.8 tức chiều cao són g giảm tối thiểu từ 20 % ÷30% Đối với kh u v ực Hải Hậu, tác giả đề x uất lựa chọn d thơng số:  0,6 , cao trình đỉnh đê Ht ∆=+1.40m , bề rộng đỉnh đê 4.0 ÷5.0m, mái đê 1:2 Khi đê n gầm giảm tối thiểu khoảng 25%÷35% chiều cao són g, tùy vào m ực nước cao hay thấp - Kết tính tốn tác động són g lên cơng trình gây bồi bảo vệ bãi (m ỏ hàn, đê ngầm): Đã đưa tranh diễn biến đường bờ, bãi biển có g trình giảm sóng CƠNG NG HỆ bãi theo từn g k ích thước ( dài, n gắn), theo từn g khoảng cách với đườn g bờ (xa, gần) bố trí tổ hợp (khoảng cách khe hở hai g trình) đối v ới bãi biển khu v ực Hải Hậu T có sở lựa chọn kích thước, vị trí để đặt g trình bãi đánh giá hiệu g trình - Các tác giả kết h ợp lý thuyết, thí nghiệm mơ hình vật lý mơ tính tốn m hình số để đưa thơng số cơng trình hợp lý cho kh u v ực cần chỉnh trị 5.2 Kiến nghị Kiến nghị cho ứng dụn g giải pháp cơng trình chỉnh trị ổn định bờ, đê biển Hải Hậu đề xuất cụm cơng trình giảm sóng gây bồi bãi T uy nhiên, lĩnh vực nghiên cứu rộn g v phức tạp, m ột số vấn đề để mở, cần tiếp tục n ghiên cứu để triển kh áp dụn g vào thực tế đạt kết tốt TÀI LIỆU TH AM KHẢO [1] Chi cục PCL BC-QLĐ Nam Định (2006), Đánh giá ổn định cơng trình, tác động gây bồi bảo vệ đê hệ thống kè mỏ hàn Hải Thịnh II (Hải Hậu), Nghĩa Phúc ( Nghĩa Hưng) - Kiến nghị giả i pháp hồn thiện cơng trình, Đề tài n gh iên cứu cấp tỉnh [2] Côn g ty cổ phần tư vấn XD Nông nghiệp & PT NT Nam Định (2008), Hiện trạng, nguyên nhân xói, bồ i chế phá hoại đ ê, kè vùng bờ biển tỉnh Nam Định”, Báo cáo Tham luận hội thảo khoa học 8/2008, Hà Nội [3] Lương Phương Hậu (1999), Cơng trình bảo vệ bờ biển hải đảo, T ủ sách trường ĐH Xây dựn g, Hà Nội [4] Nguyễn Khắc Nghĩa nnk (2010), Theo dõi diễn biến sạt lở vùng cửa sông, ven biển Nam Định, Kết dự án ĐTCB giai đo ạn 2005-2010, Hà Nộ i [5] Nguyễn Khắc Nghĩa nnk (2013), Nghiên cứu sở khoa học đề xuất giải pháp tổn g thể để ổn định vùng bờ biển Nam Định từ cửa Ba Lạ t đến cửa Đáy, Đề tài độc lập cấp Nh nước m ã số ĐT ĐL.2010T /28, Hà Nội [6] Nguyễn Thành Trung, Lương Phương Hậu (2013), Nghiên cứu phân tích hiệu cơng trình bảo vệ bờ sông, bờbiển khu vực Bắc Bộ Bắc Trung Bộ, Dựán Quản lý rủi ro thiên tai WB4, Hà Nội [7] Ahrens J.P (1987), Cha racteristics of reef breakwaters, T echnical report CERC-87-17 [8] Dalrym ple R.A (1985), Physical Modelling in Coa stal Engineering [9] No ble R M (1978), Coastal stru ctures' effects on shorelines, Coastal structures an d related problem s, Part III Chapter 125 [10] Pilarczyk K.W , Zeidler R B (1996), Offsho re breakwa ters and shore evolution control, A.A Balkerma, Rotterdam , The Netherlands [11] USACE ( U.S Army Corps of En gin eers) (1984), Sho re P rotection Manual (SPM) , Washin gton: U S Gov ernment Printing Office, 1088p [12] U S.Arm y Corp (1992), Coastal g roins and nearsho re b rea kwaters, Engineer Manual EM 1110-2-1617 TẠP C HÍ KHOA HỌC VÀ CÔ NG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 25 - 2015 11 ... 2.2.2 Các điều kiện biên k iểm định mô hìn h Số liệu địa hình: Bãi đê biển lấy m ặt cắt đại diện cho khu vực cần n ghiên cứu ( Hải Hòa- Hải Hậu, xem hình 2.3) Mặt bãi nghiên cứu từ chân đê cao trình. .. lựa chọn g trình đê ngầm phá són g, gây bồi bãi khu v ực Hải Hậu nh g 3.3 đây: Bảng 3.3 C ác thông số kỹ thuật đề xuất cơng trình đê ngầm phá sóng khu vự c H ải H ậu Khoản g cách G ước định theo... tốn biến động đ ường bờ khu vực Hải Hậu bã i có cơng trình IV PH ÂN TÍCH LỰA CHỌ N CÁC TH AM SỐ CƠNG TRÌNH PHÙ HỢP DỰA TRÊN C ÁC KẾTQ UẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TO ÁN Nhữn g tham số lựa chọn đê n gầm dựa