Nghiên cứu vận tốc dòng chảy do sóng tại chân kè nông trong thiết kế chân kè đá đổ, áp dụng cho kè đê biển cát hải, hải phòng tt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM VĂN LẬP NGHIÊN CỨU VẬN TỐC DỊNG CHẢY DO SĨNG TẠI CHÂN KÈ NÔNG TRONG THIẾT KẾ CHÂN KÈ ĐÁ ĐỔ, ÁP DỤNG CHO ĐÊ BIỂN CÁT HẢI, HẢI PHÒNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình thủy Mã số chun ngành: 9580202 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NĂM 2019 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Thủy lợi Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Xuân Roanh 1:PGS.TS Lê Xn Roanh GS.TS Ngơ Trí Viềng Phản biện 1: GS.TS Trần Đình Hịa Phản biện 2: PGS.TS Phùng Đăng Hiếu Phản biện 3: PGS.TS Trần Thanh Tùng Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp vào lúc 14:00 giờ, ngày 21 tháng năm 2019 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Thủy lợi MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Việt Nam có đường bờ biển dài, vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa thường xuyên chịu tác động bão Số bão xuất năm từ đến 10 lần đặc biệt năm gần bão xuất vào thời gian sớm muộn với cấp gió lớn Thực tế năm qua tuyến đê, kè biển sau trận bão, kết cấu thân đê kè chân đê kè bị ảnh hưởng dẫn đến kinh phí tu bổ đê kè biển sau bão lớn Chân kè bảo vệ mái phía biển có dạng như: Chân kè nổi, chân kè nông, chân kè sâu Nếu theo hình thức sử dụng vật liệu kể như: chân kè thảm đá, chân kè ống buy bên chèn đá hộc, chân kè cọc bê tông cốt thép, chân kè cừ thép bê tơng… Trong tính tốn kích thước viên đá theo TCVN 9901:2014 sử dụng công thức (1.37) Izobat đề xuất, công thức kể đến yếu tố: chiều cao sóng, độ sâu nước bước sóng, mặt khác sử dụng lý thuyết sóng tuyến tính để tính tốn Thực tế cho thấy: đá hộc rải giáp chân kè bị di chuyển, bị đẩy lên mái, di động dọc bờ, rời phía biển Nổi trội tượng đá trượt lên mái, lúc lên, lúc xuống, ma sát đá mái kè gây mài mòn làm hư hại kết cấu bảo vệ mái Vì lý nêu trên, ảnh hưởng đá mài mòn kè nguy hại đến an tồn mái kè, cần tìm xác vận tốc chân kè để từ xác định khối lượng viên đá cho phù hợp Đề tài “Nghiên cứu vận tốc dịng chảy sóng chân kè nông thiết kế chân kè đá đổ; áp dụng cho đê biển Cát Hải, Hải Phòng” đề xuất để nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Luận án giải hai mục tiêu sau đây: - Làm sáng tỏ ảnh hưởng yếu tố thủy động lực học hình học tới vận tốc dịng chảy sóng chân kè đá đổ; -Xác định cơng thức tính tốn vận tốc dịng chảy lớn chân kè, từ chọn giải pháp thiết kế kết cấu kiện bảo vệ chân kè đá đổ có khơng có mố nhám Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: dịng chảy sóng chân kè; - Phạm vi nghiên cứu: chân kè đê biển Bắc Bộ Việt Nam Nội dung nghiên cứu - Tổng quan ổn định chân kè đê biển đá đổ; - Nghiên cứu vận tốc dòng chảy sóng chân kè nơng mơ hình vật lý; - Mơ hình số nghiên cứu dịng chảy chân kè nông Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu 5.1 Cách tiếp cận Để giải mục tiêu luận án, tác giả lựa chọn cách kế thừa vừa mang tính sáng tạo, phù hợp với điều kiện Việt Nam 5.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tổng quan; - Phương pháp thực nghiệm; - Phương pháp mơ hình số; phương pháp nghiên cứu ứng dụng Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: Luận án đề xuất cơng thức tính đóng góp mang tính khoa học - Ý nghĩa thực tiễn: Tìm vận tốc lớn chân kè sóng mang tới, đề xuất quy trình kiểm tra ổn định viên đá chân kè CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỔN ĐỊNH CHÂN KÈ ĐÊ BIỂN ĐÁ ĐỔ 1.1 Kết cấu bảo vệ chân kè đê biển 1.1.1 Cấu tạo chung đê biển Cấu tạo đê biển thơng thường có phận sau[1],[2],[3],[4]: Thân đê, chân đê, lớp bảo vệ mái phía biển, phận đỉnh đê: mặt đê có tường đặt đỉnh đê, phận bảo vệ mái phía đồng, rãnh tiêu nước sau đê 1.1.2 Khái quát lớp bảo vệ chân kè đê biển Chân kè có nhiệm vụ để giữ cho mái kè kết cấu phía khơng bị di chuyển trượt xuống tác động ngoại lực sóng, dịng chảy, vật trơi tác động khác gây ổn định Chân kè cịn có nhiệm vụ tạo thành kết cấu tổng hợp để bảo vệ thân đê hố xói xuất chân mái kè Vật liệu làm chân kè đá hộc, ống buy, cừ, cọc bê tông vật liệu khác để bảo vệ mái kè Theo đặc trưng hình học chân kè phân thành loại: chân kè nông chân kè sâu 1.1.3 Chân kè nông Tiêu chuẩn phân loại chân kè theo biên thủy lực sau: 𝑑 Chân kè nông: 1,0 < 𝐻 𝑠 < 4,0 𝑚0,0 - Chân kè nông: 𝑑𝑠 𝐻𝑚0,0 0,3 < < 1,0 (1.1) Trong đó: ds độ sâu nước điểm chân kè (m), Hm0,0 chiều cao sóng vùng nước sâu (m) 1.2 Dịng chảy khu vực chân kè nơng 1.2.1 Hình thành dịng chảy khu vực gần chân kè Thơng thường, khu vực ven bờ thường chia thành vùng dựa q trình biến đổi sóng từ nước sâu vào vùng nước nơng, là: vùng nước nơng (shoaling zone), vùng sóng vỡ (breaker zone), vùng sóng xơ bờ (surf zone) vùng sóng vỗ (swash zone) Vùng sát chân kè mái kè vũng sóng vỗ, sóng tới gặp mái kè leo lên tan ra, chảy xuống mà ta quen gọi dòng tiến lên mái dòng rút Dòng gây ảnh hưởng trực tiếp đến vật liệu chân kè 1.2.3 Dịng chảy sóng tác động tới chân kè nơng Khi sóng mang tới tan mái nghiêng, bị ảnh hưởng địa hình hướng gió, xuất dạng dịng chính: dịng ngang bờ, dòng dọc bờ dòng Rip (dòng chảy tập trung hướng biển) Chân kè chịu ảnh hưởng dịng ngang dọc bờ, dịng Rip bị ảnh hưởng a) Dòng ngang bờ Khi khối nước sóng mang tới gần sát bờ tan lượng nước phải quay trở lại phía biển – dịng chảy ngược hướng dịng chảy đáy (undertow) Dịng chảy đáy tương đối mạnh, thường 8-10% √𝑔𝑑𝑠 điểm đo gần đáy Nghiên cứu dòng chảy đáy Longuet-Higgins (1953), Dyhr-Nielsen Sorensen (1970), Dally Dean (1984), Hansen Svendsen (1984), Stive and Wind (1986), Svendsen, Schäffer, Hansen (1987)( EM 2002)[6] (b) Dòng phản hồi undertow tồn bãi biển Khi sóng truyền từ phía biển vào bờ, vận tốc dòng chia làm phần: Vận tốc bề mặt (đầu sóng), vận tốc khối nước bụng sóng vận tốc dịng phản hồi sát đáy (undertow) Hướng vận tốc vùng ngược chiều Hình 1.8: Biểu đồ hướng vận tốc dòng chảy theo Longuet-Higgins (1953) Vận tốc dòng đáy xác định sau: − 𝛾𝐿𝑛 ̅.𝑢𝑛𝑑𝑒𝑟𝑡𝑜𝑤 = 𝑈 (1.20) 0.5 −0.5 𝑘𝑡 cos(𝜛𝑜 −𝐵) 𝑠𝑖𝑛𝛼[1−(4𝜛𝑜 ) 𝑒 ]/2𝜛𝑜 đó: α- độ dốc đáy; Ln- thay đổi mực nước; ϓ- Tiêu chuẩn sóng vỡ; k – hệ số cản 𝑔 sin2 𝛼 𝛾ℎ𝑜 đáy; hệ số đặc trưng: ϖo = √( − 𝑘2 ); t- thời gian tính tốn sóng lan truyền (c) Dịng dọc bờ + Theo Longuet-Higgins(1970)[9],[10] đưa cơng thức tính vận tốc dòng dọc bờ: 5𝜋 tan 𝛽 ∗ 𝞬b 𝐶𝑓 U = 16 √𝑔𝑑𝑠 sin 𝛼 cos 𝛼 (1.21) đó: U- vận tốc dịng dọc bờ; Tanβ*- Góc dốc bãi điều chỉnh sóng tạo thành, Tanβ*= Tanβ /(1+3 𝞬b2/8); Cf – Hệ số ma sát đáy; α- góc dốc bãi; 𝞬b- tiêu chuẩn sóng vỡ (d) Dịng chảy vùng sóng vỗ (swash zone) Vùng sóng vỗ (swash zone) vùng sóng tác động lên vùng bờ dạng dao động mực nước nằm vùng sóng leo sóng rút Vùng sóng vỗ nơi tiếp giáp trực tiếp đất liền biển Sự hình thành vùng swash có liên quan mạnh mẽ đến dịng dâng lên mái sóng đổ xi mái dốc Các dịng tiến lên mái thơng thường mạnh nhiều so với dòng rút (chảy xuống) Theo Ruessink Van Rijn [16], vận tốc sóng trườn lên gần đúng: ub =√𝑔𝑑𝑠 với ds khoảng 0,1m đến 0,2 m, tăng tốc đạt ub khoảng từ 1m/s đến m/s Vận tốc dòng chảy lớn sát đáy quỹ đạo theo nghiên cứu Van Rijn cộng 2018 (lý thuyết sóng tuyến tính) biểu diễn sau[17],[18]: Umax= Hs(Tp)-1sinh-1 (2ds/Ls) (1.23) đó: ds: độ sâu nước (m); Hs chiều cao sóng, Tp chu kỳ sóng, Ls chiều dài bước sóng 1.3 Nghiên cứu ổn định chân kè đá đổ 1.3.1 Nghiên cứu chân kè đá đổ giới a) Nghiên cứu dòng chảy đều, phương nằm ngang ổn định vật rắn Khi xét hạt vật liệu mơi trường có vận tốc dịng, chịu tác động thành phần lực biểu diễn qua hình 1.12[19] Trong FD thành phần kéo hạt dòng chảy tác động, FS lực cắt ứng suất tiếp đáy, FL lực nâng độ cong dòng chảy gây ra, FF lực ma sát hạt gìm giữ di chuyển, W trọng lượng thân hạt Hình 1.12: Lực tác động dịng chảy lên vật thể hạt rời, phương ngang Các lực khác dòng chảy tác dụng lên hạt xác định sau[19]  s - w   g d =  g d uc    w  uc = 1,2 √2𝑔𝑑∆ ( ℎ𝑜ặ𝑐 𝑢𝑐 √∆𝑔𝑑  uc2 = K  g d 𝑢2 = 1,7 ℎ𝑜ặ𝑐 ∆𝑑 = 0,7 2𝑔𝑐 ) (1.26) Khi tính với đá hộc chân kè, khối lượng riêng nước biển lấy γn =1025 kg/m3, khối lượng riêng đá hộc γđ =2400kg/m3, cơng thức (1.26) viết lại: uc = 6,156√𝑑 (1.27) đó: uc - vận tốc giới hạn (m/s); d- đường kính đặc trưng viên đá (m); g- gia tốc trọng trường (m/s2); Trong công thức vận tốc ngang khơng có ảnh hưởng mực nước Thực Izbash không xác định vị trí vận tốc khơng nói rõ xác định đường kính hạt cách nào[19] Cơng thức chủ yếu dùng để ước tính trường hợp biết vận tốc sát đáy tương quan độ sâu dòng chảy chưa xác định, giống dòng tia chảy vào khối nước + Dòng chảy phương tiến lên mái kè Ổn định vật rắn trước dòng tác động hướng lên mái kè thể qua công thức sau (Pilarczyk – 1990) [20], [21],[22] 0.035∗Φ∗𝐾 ∗𝐾 DΔ = 2g∗Ψ∗𝐾𝑇 ℎ Ucr2 (1.31) 𝑠 đó: ( 𝜌 −𝜌 ) Δ= đ 𝑤 = tỷ trọng tương đối vật liệu (-), 𝜌𝑤 D = Chiều dày lớp bảo vệ (m), g- Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2), ucr - Vận tốc dòng chảy trung bình phương hướng lên mái giới hạn (m/s), Φ - Hệ số ổn định(-), Ψ - Hệ số Shields giới hạn (-), KT - Hệ số dòng chảy rối (-), Kh - Hệ số độ sâu dòng chảy (-), Ks - Hệ số độ dốc mái (-) Thay hệ số biết, công thức (1.31) viết lại: Ucr= 1,171√𝐷 (m/s) (1.34) 1.3.2 Nghiên cứu ổn định chân kè Việt Nam 1.3.2.1 Nghiên cứu thử nghiệm lý thuyết Nghiên cứu xói chân kè biển nhiều nhà khoa học Việt Nam quan tâm Theo tác giả Nguyên Văn Mạo (1999)[24], Nguyễn Hoàng Hà & nnk (2003)[25], Vũ Minh Cát & nnk(2008, 2013), Lê Hải Trung & nnk(2008), Thiều Quang Tuấn & nnk (2008)[26],[27],[28],[29] tiến hành nghiên cứu mơ hình vật lý thực Phịng thí nghiệm thuỷ lực tổng hợp- Đại học Thủy lợi mơ hình tốn thực đề tài nghiên cứu cấp Bộ năm 2007 khoa Kỹ thuật biển[4] Ngồi nghiên cứu mơ hình vật lý, cịn có nhiều tác giả nghiên cứu mơ hình tốn, sử dụng chương trình Wadibe-CT[26],[27] Mơ hình số trị Wadibe-CT phát triển Khoa Kỹ thuật Biển, trường đại học Thủy lợi 1.3.2.2 Nghiên cứu ứng dụng Ở Việt Nam cơng trình khoa học cơng bố cịn khiêm tốn Các dạng chân kè chủ yếu dùng ống buy (dạng tròn dạng cạnh đa giác đều), dầm khóa chân kè, rọ đá, thảm phủ bảo vệ nền, tùy thuộc vào điều kiện địa chất biên thủy hải văn thiết kế Các nghiên cứu cán khoa Kỹ thuật biển đóng góp thêm phần lý thuyết lý giải hố xói chân kè có ống buy, độ dốc bãi thay đổi 1.3.3 Những tồn nghiên cứu chân kè - Hiện số cơng trình đá hộc chân kè bị ổn định, đá di chuyển khỏi vị trí ban đầu - Trong tính toán theo quy phạm, chưa đề cập đến giải pháp hạn chế phá hoại vật liệu rắn sóng đẩy lên mái kè chà xát phá hoại mái kè (đặc biệt mố nhám giảm sóng) - Việc tiêu tán lượng sóng mái kè nhà thiết kế tạo mố nhám, độ cao mố nhám khoảng vài cm, tỷ lệ diện tích mố nhám chiếm chỗ diện tích mặt khoảng (20÷ 40)% Cần nghiên cứu ảnh hưởng độ cao mố nhám đến tiêu giảm lượng dòng chảy 1.4 Định hướng vấn đề nghiên cứu luận án Vận tốc lớn chân kè theo TCVN 9901:2014[1] xác định sau:  H sp Umax = (1.37)  Lsp 4 d s g sinh Lsp đó: Umax - vận tốc lớn dòng chảy chân kè (m/s); Lsp- chiều dài sóng thiết kế (m); Hsp- chiều cao sóng thiết kế (m); ds- độ sâu nước trước chân kè (m); g - gia tốc trọng trường (m/s2) So sánh cơng thức (1.37) với cơng thức (1.23) cơng thức (1.23) đề cập thêm yếu tố chu kỳ sóng (Tp) xem xét ảnh đến vận tốc lớn chân kè Tuy nhiên vận tốc chân kè chịu ảnh hưởng yếu tố khác như: độ dốc mái kè (m), độ nhám mái kè (a), độ dốc bãi biển (i), số tương tự sóng vỡ Igrabien () Luận án tập trung nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tìm vận tốc dịng khu sát đáy, từ đề xuất cơng thức tính kiểm tra ổn định viên đá chân kè Nội dung bao gồm: - Làm sáng tỏ chế độ dòng chảy ảnh hưởng tới ổn định chân kè nông đá đổ; - Xây dựng phương pháp tính tốn đề xuất quy trình kiểm tra ổn định chân kè nông đá đổ 1.5 Kết luận chương - Chân kè phận quan trọng kết cấu đê biển, phần chân móng mái kè, giữ cho thân kè, thân đê ổn định tác động sóng dịng chảy Ổn định chân kè nói riêng thân đê nói chung phụ thuộc vào đặc điểm địa chất nền, độ sâu dịng chảy, chiều cao sóng hướng tác động dòng chảy Chân kè đá đổ sử dụng phổ biến thiết kế đê biển với điều kiện tự nhiên phù hợp - Dịng chảy chân kè nằm vùng sóng vỗ, khu vực gần bờ tồn dòng: dòng chảy ngang bờ, dòng chảy dọc bờ dòng Rip, ảnh hưởng trực tiếp đến vận tốc chân kè dòng ven dọc bờ ngang bờ nơi tiếp giáp chân kè - Đã có nhiều nghiên cứu nước quốc tế vận tốc dòng chảy sóng chân kè nơng Các yếu tố ảnh hưởng tới vận tốc dòng chảy Shield, Paintal, De Boer, Lammers, Simons nhiều nhà nghiên cứu khác cơng bố Tuy nhiên cịn có số yếu tố chưa đề cập đến chiều cao mố nhám, độ dốc sóng số tương tự sóng vỡ Luận án cần nghiên cứu làm sáng tỏ yếu tố ảnh hưởng CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH SỐ NGHIÊN CỨU DỊNG CHẢY TẠI CHÂN KÈ NƠNG 2.1 Đặt vấn đề Để mở rộng phạm vi nghiên cứu ảnh hưởng thơng số hình học tới vận tốc dịng chảy chân kè nơng, luận án sử dụng phương pháp mơ hình số MSS-2D để mơ tả vec-tơ vận tốc dịng chảy sóng, phân tích ảnh hưởng tham số thủy lực thông số cơng trình tới chế độ dịng chảy chân kè; đồng thời hỗ trợ nội dung nghiên cứu mô hình vật lý bị hạn chế điều kiện thí nghiệm 2.2 Hướng nghiên cứu dạng mơ hình tốn 2.2.1 Một số phần mềm thơng dụng nghiên cứu sóng vùng ven bờ Có thể kể tên số mơ hình tốn sử dụng hệ phương trình Boussinesq điển hình như: MIKE 21-BW, FUNWAVE, COULWAVE Bên cạnh cịn có số nghiên cứu mơ hình tốn máng sóng số thơng dụng như; IH2 (Tây Ban Nha), SOLA-VOF & DELAWAVE (Mỹ), CADMASURF (Nhật Bản) MSS-2D, WADIBE-CT (Việt Nam)[4] 2.2.2 Máng sóng số 2.2.2.1 Các phương trình sử dụng lý thuyết máng sóng số Hệ phương trình Navier-Stokes biết đến phương trình cho việc mơ tả chuyển động chất lỏng bao gồm tốn chuyển động sóng Song để tiện cho việc áp dụng hệ phương trình đơn giản hố từ hệ phương trình Navier-Stokes đại diện như: Hệ phương trình nước nơng phi tuyến (NSW), Hệ phương trình Boussinesq (BAE) Hệ phương trình dịng phi tuyến đầy đủ (FNPF) + Mơ hình dựa giải trực tiếp hệ phương trình Navier-Stokes dạng khép kín rối khác Trong nghiên cứu luận án quan tâm đến phương trình Navier-Stokes lọc khơng gian sử dụng sơ đồ rối Smagorinsky (Smagorinsky, 1963) Hệ số nhớt rối ( t ) xác định từ ứng xuất biến dạng ( S x, z ) trường dịng chảy Cơng thức tính tốn hệ số nhớt rối cho mơ hình hai chiều sau[42]:  t  Cs 2 (2S x, z S x, z )1 / S x, z (2.1)  u w       z x  (2.2) (2.3)   (xz )1 / Cs tham số mơ hình theo tính tốn nằm khoảng: 0.1  C s  0.2 Tác giả luận án sử dụng lý thuyết máng sóng số tác giả Hiếu Tamnimoto để thực tính tốn [33],[36],[37],[42] Hệ phương trình 2D (theo chiều đứng chiều ngang) Phương trình liên tục viết sau: u w  q x z (2.4) Phương trình bảo toàn động lượng hệ Navier-Stokes (theo phương x z): u uu wu p    u     u w       e     e     Dx u  qu t x z  x x   x  z   z x  (2.5) w uw ww p    w u     w           D z w  g  q w     t x z  z x  e  x z  z  e  z  (2.6) 2.3.3 Kiểm định mơ hình trường hợp mái khơng có mố nhám Bảng 2.4: Kết kiểm định vận tốc ngang lớn (Umax) mơ hình máng sóng số mơ hình vật lý Hs T TT ds(m) UmaxTT(m/s) UmaxTN(m/s) (m) (s) 1,5 0,8 5,06 1,26 1,24 KB1 1,5 6,96 1,84 2,23 KB2 1,5 1,1 6,96 2,26 2,35 KB3 1,0 0,6 5,06 0,99 1,03 KB4 1,0 0,7 5,06 1,15 1,37 KB5 1,0 0,8 5,06 1,27 1,46 KB6 1,5 0,8 5,69 1,58 1,85 KB7 1,5 0,8 6,96 2,03 2,11 KB8 1,5 5,06 1,59 1,66 KB9 1,5 1,1 6,32 2,25 2,23 KB10 1,0 0,7 5,69 1,41 1,45 KB11 1,0 0,8 5,69 1,57 1,62 KB12 2.3.4 Kiểm định mơ hình trường hợp mái có mố nhám Bảng 2.7: Kết kiểm định vận tốc lớn mô hình máng sóng số mơ hình vật lý Cd UmaxTN(m/s) TT kè ds(m) Hs (m) T (s) UmaxTT(m/s) KB1 KB2 KB3 KB4 KB5 KB6 KB7 KB8 KB9 KB10 KB11 KB12 1,5 1,5 1,5 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,5 1,5 1,5 0,8 1,1 0,6 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8 0,8 1,1 5,06 6,96 6,96 5,06 5,06 5,06 5,06 6,96 5,69 5,06 6,96 6,96 2,0 1,0 2,1 2,3 2,3 2,3 2,4 2,3 2,3 2,3 2,3 2,2 1,08 1,96 2,15 0,81 0,94 1,08 1,06 1,64 1,61 1,45 1,97 1,81 2.4 Nghiên cứu khả tiêu giảm lượng có mố nhám 11 1,12 1,86 2,27 1,08 1,23 1,27 1,12 1,68 1,5 1,35 1,78 1,90 Hiệu suất tiêu giảm vận tốc (%) So sánh hai phương án khơng có đặt mố nhám, kết tính tốn thể qua bảng đây: Bảng 2.10: So sánh hai phương án có khơng có mố nhám Umax Umax mố TT ds(m) Hs (m) T (s) N (%) (m/s) (m/s) KB1 1,5 0,8 5,06 1,26 1,08 14,3 KB2 1,5 6,96 1,96 1,84 6,1 KB3 1,5 1,1 6,96 2,26 2,15 4,9 KB4 0,6 5,06 0,99 0,81 18,2 KB5 0,7 5,06 1,15 0,94 18,3 KB6 0,8 5,06 1,27 1,08 15,0 Ghi chú: Hiệu suất tiêu giảm vận tốc ký hiệu bảng No 20.000% 15.000% 10.000% 5.000% 000% KB1 KB2 KB3 KB4 KB5 KB6 HS (%) 14.30 6.100 4.900 18.20 18.30 15.00 Kịch Hình 2.5: Tỷ lệ tiêu giảm vận tốc so sánh có khơng có mố nhám Nhận xét – Nhìn vào bảng 2.10 hình 2.5 cho thấy: hiệu suất tiêu giảm vận tốc qua mố nhám ảnh hưởng từ thơng số chiều cao sóng (Hs), độ sâu nước (ds) chu kỳ sóng (T) -Với độ sâu nước (ds) Hs tăng, T tăng hiệu suất tiêu giảm vận tốc No có xu giảm - Xét độ sâu nước ds Khi Hs T nhau, độ sâu nước nhỏ cho kết hiệu suất tiêu giảm No cao so với độ sâu nước lớn Điều lý giải đầu sóng tiếp xúc với mố nhám dòng rút xuống từ mái kè, chúng bị chà xát vào mố nhám tạo dòng rối, dòng quẩn khu vực xung quanh mố nhám, làm tiêu giảm vận tốc xuyên qua khu vực đặt mố nhám - Hiệu suất No cao đạt đến 18%, trị số thấp 4% 2.5 Mối quan hệ tham số 2.5.1 Phân tích ảnh hưởng chu kỳ (T), chiều cao sóng (Hs) tới vận tốc (U) (a) Ảnh hưởng chiều cao sóng Hs 12 Hình 2.6: Quan hệ vận tốc ngang lớn chiều cao sóng (b) Ảnh hưởng chu kỳ sóng T Hình 2.7: Mối quan hệ vận tốc ngang lớn chu kỳ sóng Từ hình thức biểu diễn mối quan hệ thơng qua hai hình (2.6) (2.7) cho thấy: Vận tốc dòng chảy sát đáy lớn tỷ lệ thuận với chiều cao sóng có ý nghĩa chu kỳ sóng Khi chiều cao sóng có ý nghĩa lớn chu kỳ sóng dài vận tốc dịng chảy sóng sát đáy lớn Trong gia tăng chu kỳ trội so vơi ảnh hưởng chiều cao sóng tới gia tăng vận tốc (c) Nhận dạng đường quan hệ vận tốc đáy lớn tỷ số (ds/L) 13 Hình 2.8: Xu họ đường cong quan hệ vận tốc đáy lớn hàm sinh(2πds/Lop) Từ hình 2.8 cho thấy: Vận tốc dịng chảy sát đáy lớn tỷ lệ nghịch với số sóng Khi số sóng lớn vận tốc dịng chảy sóng sát đáy nhỏ Mối quan hệ có dạng đường cong lõm d.Ảnh hưởng mái dốc tới vận tốc đáy Luận án tiến hành chạy với trường hợp mái dốc khác m = 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 4,5 5,0 Nhận xét: - Khi mái dốc giảm xuống đồng thời vận tốc giảm theo xét biên sóng - Chiều cao Hs lớn vận tốc lớn, chu kỳ dài vận tốc lớn; - Họ bó dịng vận tốc dãn xa cách độ dốc mái nằm khoảng m =3,5 đến m = 4,5 2.6 Kết luận chương Vận tốc ngang lớn chân kè phụ thuộc vào thơng số như: Chu kỳ T, chiều cao sóng Hs, độ sâu nước chân kè ds, độ dốc mái m, độ nhô mố nhám a, độ dốc bãi i, chu kỳ T có ảnh hưởng lớn nhất, sau độ dốc mái m Mái dốc vận tốc lớn, chênh lệch đến lần xét 𝐻 m = m = (phụ lục số 2) Ngồi phụ thuộc lớn vào tỷ số 𝑑𝑠 𝑠 𝐻 , xét với T= 5s tỷ số 𝑑𝑠 = 0,532 0,33 chênh lệch vận tốc đến 2,0 lần 𝑠 Khi có lắp đặt mố nhám vận tốc lớn chân kè giảm rõ rệt Trung bình khả tiêu giảm vận tốc đạt từ 6% đến 18% so sánh điều kiện biên thủy lực có khơng có mố nhám (phụ lục số 2) Ngồi mố nhám cịn có khả cản đá lăn lên mái kè, gây dịng xốy quẩn, hạn chế tập trung dòng chảy theo hướng tiến lên đầu sóng dịng chảy xuống đầu sóng tan mái kè CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU VẬN TỐC DỊNG CHẢY DO SĨNG Ở CHÂN KÈ NƠNG BẰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ 3.1 Đặt vấn đề Vận tốc dòng chảy chân kè bị ảnh hưởng nhiều yếu tố điều kiện biên thủy hải văn, điều kiện địa hình mắt cắt ngang cơng trình Nghiên cứu mơ hình vật lý sử dụng máng sóng đại, với tỷ lệ thu nhỏ mơ hình phù hợp để mơ sóng tiến đến chân kè làm sáng tỏ chế độ dịng chảy với ảnh hưởng yếu tố hình học vùng chân kè có khơng có mố nhám cần thiết giải chương 3.2 Hướng nghiên cứu mô hình vật lý 14 3.2.1 Quá trình phát triển hướng nghiên cứu Bcrtrand người xác định tính chất tượng tương tự đề xuất phương pháp phân tích thứ nguyên Tới năm 1870, W.Froudc tiến hành thí nghiệm ơng đề xuất số Froude tiếng, việc đặt móng cho định luật tương tự trọng lực Tiếp theo vào năm 1885, O.Reynolds người ứng dụng số Froudc tiến hành thí nghiệm mơ hình sơng Mersey,Veron–Harcourt tiến hành thí nghiệm mơ hình cửa sơng Rin Năm 1898, H.Engcls xây dựng thí nghiệm mơ hình sơng Đức, nghiên cứu diễn biến cửa sông thiên nhiên J.R.Freeman xây dựng phịng thí nghiệm thuỷ cơng cục tiêu chuẩn Mỹ Tới có nhiều phịng thí nghiệm thủy lực nghiên cứu mơ hình sóng sử dụng bể sóng máng sóng để thực nhiều thí nghiệm khoa học đưa nhiều công thức bán thực nghiệm 3.2.2 Lý thuyết chuyển đổi thông số tương quan mô hình Thứ nguyên diễn đạt mộl ký hiệu đơn giản (chữ cái) đóng mở ngoặc vuông [] Thứ nguyên thay thứ nguyên khác gọi "thứ nguyên bản" kể như: [L] (độ dài), [M] (khối lượng) [T] (thời gian), [F] (lực) Có tương tự vận dụng nghiên cứu mơ hình là: Tương tự hình học; Tương tự động học; Tương tự động lực học 3.2.3 Giới thiệu mô hình vật lý (a) Máng sóng Máng sóng phận giữ cho hệ thống tạo sóng sóng di động máng Nó máng dẫn có chiều dài theo yêu cầu thí nghiệm đặt (b) Phần mềm điều khiển Phần mềm tạo ra: Sóng đều; Sóng khơng từ phổ (PM, JONSWAP, ITTC, v.v…); Sóng dài; Sóng ngắn với góc lan(CosN, Cos2N v.v…); Sóng tập trung cho mô kiện cực đoan; Sóng hỗn hợp phức tạp với biên động; Mơ sóng đầu bạc (c) thiết bị phịng điều khiển trung tâm Phịng điều khiển trung tâm có lắp đặt, kết nối máy tính có tốc độ cao, quản lý điều khiển hệ thống tạo sóng, thiết bị đo vận tốc dịng, chiều cao sóng, chu kỳ, áp lực, độ đục… 3.3 Cơ sở lựa chọn biên thí nghiệm 3.3.1 Chọn biên thí nghiệm (a) Biên thủy hải văn thiết kế (b) Biên địa hình, cấu tạo mái đê, trình bày mục 2.3.1 3.3.2 Máng sóng thí nghiệm 15 Máng sóng có tổng chiều dài 45m, chiều dài hiệu 42m, chiều cao 1,2m, chiều rộng 1,0m Máy tạo sóng trang bị thiết bị hấp thụ sóng phản xạ chủ động (ARC: Active Reflection Compensation) Máy tạo sóng tạo sóng sóng ngẫu nhiên theo số dạng phổ phổ biến (ví dụ JONSWAP) Chiều cao sóng ngẫu nhiên tối đa tạo máng sóng 0,3m chu kỳ 3,0s +Mơ hình thí nghiệm: Ở chọn đại diện m=3,5 mái trung bình Hình 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm Chiều sâu nước: Thay đổi theo kịch bản; Chu kỳ sóng: sở sóng biển Đơng; Thời gian chạy kịch bản: khoảng 1000 sóng; Sóng sóng ngẫu nhiên + Vật liệu thí nghiệm - Mái kè làm vật liệu không thấm nước; - Cấu kiện bảo vệ mái: loại chân lệch 40x40x35cm tương đương kích thước mơ hình 4x4x3,5cm Chế tạo chiều cao cấu kiện kích thước cạnh lục lăng thay đổi theo c = 23mm, 29mm 35mm, tương ứng chiều cao khối h = 55mm, 60mm 90mm[39] - Đá bảo vệ chân kè: sử dụng đá dăm loại đá 1x2 (cm) tức lọt qua mắt sàng 20mm nằm mắt sàng 10mm (kích thước ngồi thực tế 10x20cm), đá 2x4 tương đương với đường kính kích thước cạnh thực 20x40cm 3.4 Kịch thí nghiệm Tác giả tiên hành thí nghiệm 24 kịch với thông số áp dụng sau: Tỷ lệ mơ hình 1:10; độ sâu nước máng (d): 2,1, 2,6 (m); độ sâu nước chân kè ds(m): 1,0, 1,5(m); Chiều cao sóng Hs (m): 0,8, 1,0, 1,1(m); Chu kỳ (T): 5,06, 6,92, 6,32(s) 3.5 Kết thí nghiệm máng sóng vật lý Bảng 3.1: Kết thí nghiệm đo vận tốc lớn 16 TT ds (m) Hs (m) T (s) Ls (m) UmaxTN m/s) 10 11 12 1,5 1,5 1,5 1 1 1 1,5 1,5 1,5 0,8 1,1 0,6 0,7 0,8 0,6 0,7 0,8 0,8 1,1 5,06 6,96 6,96 5,06 5,06 5,06 5,06 6,96 5,69 5,06 6,96 6,96 19,41 26,69 26,69 15,85 15,85 15,85 15,85 21,79 17,83 19,41 26,69 26,69 1,12 1,86 2,27 1,08 1,23 1,27 1,12 1,68 1,5 1,35 1,78 1,9 Ghi a=50cm, cạnh C= 20cm a=50cm, cạnh C=20cm a=50cm, cạnh C= 20cm a=50cm, cạnh C=20cm a=50cm, cạnh C= 20cm a=50cm, cạnh C= 20cm a=45cm, cạnh C= 20cm a=45cm, cạnh C= 20cm a=45cm, cạnh C= 20cm a=45cm, cạnh C= 20cm a=45cm, cạnh C= 20cm a=45cm, cạnh C= 20cm Bảng 3.2: Kết đo đạc vận tốc lớn chân kè, mái khơng có mố nhám TT ds (m) Hs (m) T (s) Ls (m) UmaxTN(m/s) 1,5 0,8 5,06 19,41 1,24 1,5 6,96 26,69 2,23 1,5 1,1 6,96 26,69 2,35 0,6 5,06 15,85 1,03 0,7 5,06 15,85 1,37 0,8 5,06 15,85 1,46 1,5 0,8 5,69 21,83 1,85 1,5 0,8 6,96 26,69 2,11 1,5 5,06 19,41 1,66 10 1,5 1,1 6,32 24,26 2,23 11 0,7 5,69 17,83 1,45 12 0,8 5,69 17,83 1,62 3.6 Xây dựng công thức thực nghiệm 3.6.1 Cơ sở lập Tác giả chia tham số chi phối đến vận tốc lớn chân kè thành hai nhóm sau đây: -Các tham số thủy động lực: Hs, T, Ls = Lop; Các tham số đặc trưng hình học mặt cắt ngang đê bãi đê: Tham số chi phối chính- Chiều sâu nước chân kè: ds; Tham số chi phối phụ- Độ dốc mái đê: m; Chỉ số Iribarren:  = tanα/(Hs/Lop)0.5; Độ dốc bãi: i (-); Chiều cao mố nhô: a (m) 17 Như hàm vận tốc ngang lớn bao gồm biến sau: Umax = f(Hs, Tp, ds, a, ) (3.5) Luận án xây dựng công thức dựa sở cơng thức tính vận tốc dịng chảy lớn sát đáy quỹ đạo [54]: Umax= Hs(Tp)-1sinh-1 (2ds/Lop) (3.6) chọn Hs Tp làm đơn vị sở với thứ nguyên [L] [T], biểu thức (3.5) viết dạng phiếm hàm: f (π1, π2, π3, π4) = (3.7) 3.6.2 Giải tìm hàm phiếm phụ Giải phiếm hàm cho kết quả: 𝑇 1 π1 = Umax𝐻𝑠; 𝜋2 = 2𝜋𝑎 , π4 =  2𝜋𝑑𝑠 ; 𝜋3 = sinh( 𝐿𝑜𝑝 𝑐𝑜𝑠ℎ( ) 𝐿𝑜𝑝 ) 3.6.3 Bài toán tổng quát Để đưa công thức tổng quát, luận án chọn họ hàm (3.8) 𝑇 𝜋1 = 𝑈𝑚𝑎𝑥( ) 𝐻𝑠 𝜋2 = 𝜋3 = 2𝜋𝑑𝑠 ) 𝐿𝑜𝑝 sinh( (3.8) 𝑐𝑜𝑠ℎ( 2𝜋𝑎 ) 𝐿𝑜𝑝 𝜋4 =  { Phương trình rút ra: y = a*x^b với a=2,752, b=1,231 hay 𝑈𝑚𝑎𝑥 𝑇 = 𝐻𝑠 2,752 [ sinh( 1,231 2𝜋𝑎 2𝜋𝑑𝑠 ) cosh(𝐿𝑜𝑝 ) 𝐿𝑜𝑝 ] với R2 = 0,69 (3.9) Cuối thu được: 𝑈𝑚𝑎𝑥 = 1,231 𝐻𝑠 1 2,752 𝑇 [ 2𝜋𝑎 ] 2𝜋𝑑𝑠 ) sinh( ) cosh( 𝐿0𝑝 (3.10) 𝐿𝑜𝑝 Phương trình (3.10) tính vận tốc ngang lớn thông số xem xét Hs, T, ds, Lop, a  đó: Lop- chiều dài bước sóng tính tốn điểm thiết kế chọn (m); T- chu kỳ sóng điểm thiết kế chọn (s); Hs- chiều cao sóng thiết kế (m); ds- độ sâu nước chân kè (m); a- chiều cao mố (m); : Chỉ số Iribarren:  = tanα/(Hs/Lop)0,5 18 Hình 3.2: So sánh vận tốc dịng chảy lớn cơng thức tổng qt với kết thí nghiệm, cơng thức lý thuyết tuyến tính Van Rijn theo tiêu chuẩn TCVN 9901-2014 Từ hình 3.2, thấy vận tốc dịng chảy lớn sóng điểm đo sát đáy theo TCVN 9901-2014 nhỏ Vận tốc dịng chảy lớn cơng thức tổng qt lớn so với kết tính tốn TCVN 9901-2014 với trị số so sánh trung bình 1,51 lần Cơng thức Van Rijn[23] kết thí nghiệm vật lý có tương quan với vận tốc dịng chảy lớn cơng thức tổng qt Dịng chảy điểm đo sát đáy phụ thuộc các tham số nghiên cứu Hs, T, ds, Lop, a  3.7 Kết luận chương Vận tốc lớn chân kè phụ thuộc vào yếu tố như: chu kỳ sóng (T), chiều cao sóng (Hs), độ sâu nước (ds), chiều dài sóng (Lop), chiều cao mố nhám (a), độ dốc (), chu kỳ có ảnh hưởng mạnh Với T> 6s vận tốc đo đạc lớn 2,0 m/s Công thức (3.10) cách xác định vận tốc ngang lớn xuất chân kè, công thức đề cập đến yếu tố xem xét ảnh hưởng thủy lực hình học mặt cắt tính tốn, mang tính phổ qt cơng thức dùng TCVN9901:2014 đề cập đến yếu tố xem xét Hs, độ sâu nước ds Lop CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN SO SÁNH KHỐI LƯỢNG VIÊN ĐÁ BẢO VỆ CHÂN KÈ ÁP DỤNG CHO ĐÊ BIỂN CÁT HẢI, HẢI PHÒNG 4.1 Giới thiệu chung đê Cát Hải, Hải Phòng 19 Toàn đảo Cát Hải bao tuyến đê từ Gót – Gia Lộc – Hồng Châu – Văn Chấn – Nghĩa Lộ - Đồng Bài - Gót Nhìn chung tồn tuyến kè có tượng đá hộc nằm chân kè di chuyển, cọ xát mái kè, gây tổn hại, mài mòn nghiêm trọng Đã sử dụng nhiều dạng kết cấu mái kè tuyến đê Tuy nhiên tượng đá lăn lên mái kè thường xuyên xảy 4.2 Hiện tượng hư hại mái kè vật rắn chà xát Nguyên đá hộc nằm chân kè khối lượng chưa đủ xác định khối lượng viên đá thiết kế chưa đủ lý Thực tế sau lần động biển, sau trận bão mái kè ln bị mài mịn Hình 4.1: Mái kè hư hại toàn tuyến đá hộc mài mòn 4.3 Thiết kế mố nhám chân kè Luận án tiến hành tính tốn xác định chiều dày bảo vệ mái, thiết kế mố nhám, thực kiểm nghiệm phịng thí nghiệm 4.4 Đề xuất quy trình kiểm tra điều kiện ổn định viên đá chân kè Bước 1: Xác định vận tốc lớn chân kè theo công thức (3.10); Bước 2: Tính tốn lựa chọn khối lượng viên đá thảo mãn điều kiện ổn định Kiểm tra kích thước viên đá theo điều kiện ổn định quy định công thức (1.27) xét vận tốc ngang Uc Khi đường kính viên đá tính theo đường kính: G G=V*ρ= D3*ρ, hay D = √ ρ (4.1) đó: G khối lượng viên đá (kg); V thể tích viên đá (m3), V = Dn3, Dn đường kính quy đổi viên đá, đổ theo lớp(m); ρ khối lượng riêng đá (kg/m3) Sau có D kiểm tra điều kiện sau: Kiểm tra kích thước viên đá theo điều kiện ổn định quy định công thức (1.27) xét vận tốc ngang Uc Nếu xác định vận tốc phương xiên Ucr kiểm tra theo cơng thức (1.34): Như viên đá bị trượt chiều cao ngưỡng cản phải đường kính quy đổi D viên đá có khối lượng G (kg) 20 4.5 Tính tốn lựa chọn cấu kiện bảo vệ 4.5.1 Nhận xét lần sửa chữa nâng cấp gần tuyến đê nghiên cứu - Tuyến kè sử dụng nhiều dạng cấu kiện bảo vệ, chí kiên cố, nhiên tượng đá lăn lên mái kè chưa ngăn chặn - Khi lăn gây mài mòn cấu kiện, làm suy giảm khả ổn định độ bền cấu kiện 4.5.2 Thiết kế chi tiết mố nhám cản đá hình dáng cấu kiện tạo nên mố nhám + Cấu kiện mố nhám thiết kế mặt cắt ngang dạng lục lăng, cạnh mô tả chi tiết sau:  Cạnh lục lăng c = 23cm, cạnh ngang 40cm;  Chiều cao khối h = 70 cm;  Cường độ bê tông thiết kế R = 250kg/cm2;  Chi tiết phục vụ thi công: móc treo d = 10mm, lỗ xuyên ngang để điều chỉnh khối lắp đặt n = 30mm, cách đỉnh 150mm + Cấu kiện chèn chân mố nhám Cấu kiện bảo vệ chèn chân mố nhám có kích thước mặt mố nhám, chiều cao cấu kiện h =50cm 4.6 So sánh tính tốn khối lượng viên đá chân kè Bảng 4.4: Kết so sánh khác công thức (1.37) (3.10) TT KB1 KB2 KB3 KB4 KB5 KB6 Độ sâu nước chân Hs (m) T (s) kè ds(m) 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 g Ls (m) (m/s2) 15,66 18,79 21,92 15,66 18,79 21,92 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 9,81 a 0,0 0,0 0,0 0,5 0,5 0,5  1,26 1,38 1,50 1,26 1,38 1,50 UmaxTQ (m/s) 1,64 1,93 2,21 1,60 1,90 2,18 UmaxTC VN(m/s ) 1,19 1,21 1,22 1,19 1,21 1,22 G theo G theo UmaxTC G tăng TQ Umax VN (%) (kg) (kg) 40 40 48 40 40 47 40 40 40 40 40 40 0% 0% 21% 0% 0% 18% 4.7 Nhận xét chung phương án đề xuất - Phương án đề xuất thỏa mãn yêu cầu tăng cường khả tiêu giảm vận tốc dòng chảy luồn qua mố nhám - Chiều cao ngưỡng mố nhám h= 43cm đủ ngăn cản cấu kiện rời di động qua Kiểu dáng hài hòa với kết cấu chung cơng trình 4.8 Kết luận chương 21 Khi áp dụng công thức (3.10) để tính vận tốc chân kè cho giá trị lớn áp dụng công thức công thức (1.37) TCVN 9001-2014, tương ứng khối lượng tối thiểu viên đá thảm chân kè an toàn Việc ổn định đá thảm chân kè đê biển Cát Hải ngun nhân kích thước tính tốn thiết kế viên đá cịn thiên nhỏ Bố trí mố nhám có tác dụng giảm vận tốc lớn chân kè, làm tăng độ ổn định thảm chân kè làm giảm khối lượng tối thiểu viên đá thảm chân kè Kích thước mố nhám cản đá tham khảo đăng ký độc quyền sáng chế tác giả nhóm nghiên cứu để lựa chọn[40] KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt luận án (a)Nghiên cứu lý thuyết - Khi nghiên cứu chân kè biển nói riêng, thân kè nói chung phụ thuộc nhiều vào đặc điểm địa chất nền, độ sâu dòng chảy, chiều cao sóng, chu kỳ sóng, mái dốc kè hướng tác dụng dịng chảy so với trục kè; ổn định bãi có ảnh hưởng trực tiếp đến chân kè, ổn định mái kè thân đê Việc tính tốn xác định vận tốc lớn thiết kế có xem xét yếu tố ảnh hưởng góp phần làm rõ chế di chuyển đá chân kè - Luận án tổng hợp, phân tích phương pháp nghiên cứu ổn định, ổn định thềm bãi biển vùng sát chân kè, đồng thời nêu ưu nhược điểm dạng kè khác nhau, từ đề xuất phương pháp nghiên cứu phạm vi áp dụng công thức tính vận tốc lớn chân kè để xác định kích thước vật liệu bảo vệ chân kè (b) Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình vật lý mơ hình tốn Để tìm ngun nhân hư hại chân kè, vật liệu di động khỏi chân kè, luận án tiến hành làm thí nghiệm mơ hình vật lý, thực Phòng TNTL tổng hợp, Đại học Thủy lợi, kết rằng: vận tốc đo đạc 24 kịch cho thấy vận tốc thực đo lớn 1,1 đến 1,68 lần (hoặc lớn với chu kỳ T lớn) vận tốc tính tốn theo công thức quy định tiêu chuẩn thiết kế Trên sở kết mơ hình vật lý, tác giả sử dụng mơ hình tốn để mở rộng biên tính tốn Kết cuối thu được: vận tốc dịng chảy sóng mang tới chân kè bị ảnh hưởng yếu tố như: Chiều cao sóng (Hs), chu kỳ sóng (T), chiều dài bước sóng (Lop), độ sâu nước chân kè (ds), độ dốc mái kè (m) Vận tốc phụ thuộc lớn vào chu kỳ sóng-T, Hs, ds, mái dốc số Irribaren Nếu Hs tăng, mái dốc dốc vận tốc tăng Vận tốc ngang lớn chân kè xác định công thức (3.10) (c)Nghiên cứu ứng dụng vào cơng trình thực tế 22 Đê biển số đoạn thuộc bắc bắc trung nói chung đê biển Cát Hải, Hải Phịng nói riêng… cơng trình tồn nhược điểm cấu kiện, đá hộc cơng trình cũ, khối đá xây nằm bãi biển, ln bị sóng vần lên mái kè, gây mài mòn dẫn đến hư hại, giảm yếu chất lượng mái kè Luận án áp dụng cách tính tốn ổn định cấu kiện bảo vệ mái chân kè thiết kế cho cơng trình Hải Phịng Kết tính tốn thiết kế phù hợp với thực tế trạng cơng trình ổn định, bền vững, mỹ thuật từ sáng chế cấp sở hữu trí tuệ[40],[phụ lục số 3] Những đóng góp luận án Luận án đưa đóng góp sau: - Đã xây dựng cơng thức tính vận tốc ngang lớn chân kè xét tổng hợp nhiều yếu tố bao gồm: T, Hs, ds, Lop, tanα, a,  thể công thức (3.10) - Luận án làm sáng tỏ số yếu tố ảnh hưởng đến dịng chảy sóng khu vực chân kè nông Tồn hướng phát triển (a) Những tồn Luận án đề xuất công thức tính tốn vận tốc lớn xuất chân kè sóng tác động Tuy nhiên số kịch thí nghiệm cịn khiêm tốn Luận án nghiên cứu ảnh hưởng mái dốc mơ hình tốn nhiên chưa có kiểm nghiệm mơ hình vật lý cách đầy đủ nên chưa đưa vào công thức tổng quát (b)Hướng phát triển Cần nghiên cứu bổ sung tiếp ảnh hưởng mái dốc công trình độ dốc bãi mơ hình thực nghiệm để xây dựng công thức vận tốc lớn chân kè liên quan đến hai yếu tố Kiến nghị - - - Luận án đưa kết tính tốn vận tốc lớn dịng chảy sóng gây lớn trị số quy định hành Đây sở ban đầu để tham khảo, hiệu chỉnh cơng thức tính tốn vận tốc lớn tiêu chuẩn thiết kế đê biển hành cho phù hợp với thực tế Luận án đề xuất cơng thức tính tốn vận tốc lớn xuất chân kè sóng tác động Tuy nhiên số kịch thí nghiệm cịn khiêm tốn Khi thiết kế mố nhám cản đá cần có thêm thí nghiệm để đo vận tốc mái kè từ có số liệu xác cho việc xây dựng hệ số cản thủy lực Cd Cần nghiên cứu tiêu giảm lượng áp lực sóng tác động lên mái kè xem xét ảnh hưởng đồng thời độ nhám cấu kiện lát mái độ cao mố nhám 23 - Cần nghiên cứu bổ sung tiếp tiêu giảm lượng áp lực sóng tác động lên mái kè xem xét ảnh hưởng đồng thời độ nhám cấu kiện lát mái độ cao mố nhám 24 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Le Xuan Roanh1, Pham Van Lap2, Hoang Duc Thao3 Le Tuan Hai4 “Toe dike- Traditional Structure and needed improvement requirements”, Tạp chí Giao thơng vận tải, số đặc biệt (năm thứ 57), ISSN 2354-0818, Trích đăng tuyển tập hội thảo quốc tế- Sustainability in Civil Engineering (ICSCE 2016), Hanoi 2.Le Xuan Roanh1, Pham Van Lap2,“ Nghiên cứu cải tiến kết cấu bảo vệ mái đê biển ngăn chặn tượng đá trượt mái kè sóng dịng tác động”, Tạp chí Kết cấu & Cơng nghệ xây dựng, số ISSN 1859.3194, 19020/IV-2015, Hà Nội 2015; 3.Pham van Lap, Le Xuan Roanh, Le Tuan Hai, “Study of Rock running and propose solutions agiants concrete plate erosion of embankment on Cathai sea-dike, Haiphong” Proceding of Vietnam-japan Workshop on Estuaries, Coasts and Rivers2015”, Hoian, Vietnam, 2015 4.Phạm Văn Lập, Lê Xuân Roanh, “Nghiên cứu cải tiến kết cấu bảo vệ mái đê biển ngăn chặn tượng đá trượt mái kè sóng dịng tác động” Tuyển tập báo cáo hội nghị KHTN năm 2015, Đại học Thủy lợi, Hà Nội 2015 5.Phạm Văn Lập, Lê Xuân Roanh, “Cơ chế di chuyển viên đá vị trí chân kè” Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học Thủy lợi toàn quốc 2017, Hà Nội 2017 6.Phạm văn Lập, Lê Xuân Roanh (2015), Bằng độc quyền sang chế, Kết cấu mái kè biển, số 17147, QĐ số 43706/QĐ-SHTT Bộ KHCN, Cục SHTT ... lượng viên đá cho phù hợp Đề tài ? ?Nghiên cứu vận tốc dịng chảy sóng chân kè nông thiết kế chân kè đá đổ; áp dụng cho đê biển Cát Hải, Hải Phòng? ?? đề xuất để nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Luận án... vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: dịng chảy sóng chân kè; - Phạm vi nghiên cứu: chân kè đê biển Bắc Bộ Việt Nam Nội dung nghiên cứu - Tổng quan ổn định chân kè đê biển đá đổ; - Nghiên cứu vận. .. tuyến đê, kè biển sau trận bão, kết cấu thân đê kè chân đê kè bị ảnh hưởng dẫn đến kinh phí tu bổ đê kè biển sau bão lớn Chân kè bảo vệ mái phía biển có dạng như: Chân kè nổi, chân kè nông, chân kè