Nghiên cứu tương tác sóng đảo phú quý và đề xuất giải pháp giảm sóng quanh đảo (1)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI MAI QUANG KHOÁT NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC SÓNG - ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SÓNG QUANH ĐẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC SÓNG -ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SÓNG QUANH ĐẢO Chun ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THỦY Mã số: 9580202 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS MAI VĂN CÔNG GS.TS PHẠM NGỌC QUÝ HÀ NỘI, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Mai Quang Khốt i LỜI CÁM ƠN Trong q trình thực luận án tiến sĩ “Nghiên cứu tương tác sóng - đảo Phú Quý đề xuất giải pháp giảm sóng quanh đảo”, tác giả nhận quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện mặt quan, đơn vị, nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới Đảng ủy, Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, Phịng Đào tạo Khoa Cơng trình tạo điều kiện thuận lợi suốt trình thực luận án Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến nhà khoa học góp ý, hỗ trợ bổ sung thơng tin chun mơn hữu ích giúp nâng cao chất lượng luận án Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Mai Văn Công GS.TS Phạm Ngọc Quý tận tình hướng dẫn q trình thực hồn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin ghi nhận cảm ơn gia đình, đồng nghiệp bạn bè ln quan tâm, chia sẻ động viên suốt trình thực luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ xii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận án .4 CHƯƠNG BỜ ĐẢO 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ Tổng quan sóng biển q trình lan truyền sóng 1.1.1 Sự hình thành sóng biển thuật ngữ liên quan 1.1.2 Sóng biên độ nhỏ 1.1.3 Các q trình biến đổi suy giảm lượng sóng 1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu tương tác sóng bờ đảo giới 12 1.3 Tổng quan nghiên cứu sóng tác động lên vùng bờ biển bờ đảo biến động đường bờ đảo Việt Nam công trình bảo vệ bờ biển bờ đảo 18 1.3.1 Các nghiên cứu sóng 18 1.3.2 Nghiên cứu trình giảm sóng tương tác với cơng trình đê phá sóng 20 1.3.3 Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ biển bờ đảo áp dụng Việt Nam 21 1.4 Các nghiên cứu liên quan đến vùng ven bờ đảo Phú Quý 23 1.4.1 Các thống kê thiệt hại sóng gây với đảo Phú Quý 23 1.4.2 Các giải pháp cơng trình bảo vệ bờ biển Phú Q áp dụng 25 1.5 Tổng quan chế tác động trường sóng tới biến động hình thái vùng ven biển, bờ đảo 34 1.5.1 Các chế tương tác thủy động lực ảnh hưởng đến biến động hình thái đường bờ .34 iii 1.5.2 vỡ Các trình tương tác sóng, dịng chảy với địa hình bãi vùng sóng 35 1.5.3 Sự thay đổi đường bờ trạng thái cân đường bờ 37 1.6 Luận giải vấn đề nghiên cứu luận án .39 1.7 Kết luận Chương 40 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG BIẾN ĐỘNG ĐƯỜNG BỜ DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA TRƯỜNG SÓNG QUANH ĐẢO PHÚ QUÝ 41 2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực đảo Phú Quý 41 2.1.1 Vị trí địa lý 41 2.1.2 Điều kiện địa hình .42 2.1.3 Điều kiện địa chất .42 2.1.4 Tài nguyên nước .42 2.1.5 Điều kiện khí tượng, thủy hải văn .43 2.1.6 Ảnh hưởng NBD BĐKH đến tình hình xâm thực xâm thực đảo Phú Quý 45 2.2 Phân tích trạng biến động đường bờ tác động trường sóng quanh đảo Phú Quý 51 2.2.1 Phân chia đường bờ đảo Phú Quý theo tính chất bãi biển hướng tác động sóng thịnh hành theo mùa đặc trưng 51 2.2.2 Phân tích biến động bờ biển đảo Phú Quý phương pháp giải đoán ảnh viễn thám (giai đoạn 2000-2020) 56 2.2.3 Hiện trạng khai thác hoạt động cảng Phú Quý .65 2.3 Phân tích chế biến động hình thái bờ đảo Phú Q tác động trường sóng thơng qua quan trắc .68 2.3.1 Các mặt cắt quan trắc số liệu địa hình bãi 68 2.3.2 Khu vực bờ Tây bờ Nam 69 2.3.3 Khu vực bờ Bắc bờ Đông đảo 72 2.3.4 Phân tích xác định nguyên nhân gây biến động đường bờ đảo Phú Quý 74 2.3.5 Biến động đường bờ tính chất cấu tạo bờ đảo .76 2.3.6 Biến động đường bờ tác động hoạt động dân sinh 77 2.4 Kết luận Chương 79 iv CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC MƠ PHỎNG SĨNG LAN TRUYỀN VÀO VÙNG BỜ ĐẢO VÀ SỰ TƯƠNG TÁC SÓNG VỚI ĐẢO PHÚ QUÝ .80 3.1 Cơ sở lý thuyết lan truyền sóng, khúc xạ, nhiễu xạ phản xạ sóng quanh hịn đảo xa bờ 80 3.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình tốn mơ sóng, sóng tương tác với vật cản .85 3.2.1 Phân loại chung mơ sóng mơ hình tốn 85 3.2.2 Phân tích sở lựa chọn mơ hình tốn mơ sóng lan truyền, sóng tương tác với đảo cơng trình giảm sóng 86 3.3 Cơ sở lý thuyết mơ sóng mơ hình Mike 89 3.3.1 Mơ hình lan truyền sóng MIKE21-SW .89 3.3.2 Mơ hình MIKE21-BW 91 3.4 Cơ sở lý thuyết mô sóng mơ hình X-Beach 99 3.5 Thảo luận lựa chọn mơ hình tốn mơ trường sóng quanh đảo .102 3.6 Thiết lập mơ hình nền, hiệu chỉnh kiểm định mơ hình tốn mơ sóng lan truyền tương tác với đảo Phú Quý 103 3.6.1 Phạm vi sóng thịnh hành dùng mơ sóng lan truyền tương tác với đảo Phú Quý 103 3.6.2 Thiết lập miền tính tốn 105 3.6.3 Mơ lan truyền sóng mơ hình MIKE 21-SW 105 3.6.4 BW Mơ hình thu hẹp mơ chi tiết sóng tương tác với đảo MIKE21108 3.7 Kết luận chương 112 CHƯƠNG MƠ PHỎNG SĨNG TRONG BÃO THIẾT KẾ TƯƠNG TÁC VỚI ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SÓNG PHÙ HỢP 113 4.1 Giới thiệu chung 113 4.2 Mơ sóng trận bão thiết kế tương tác với đảo Phú Quý – Trường hợp trạng-HT00 .114 4.2.1 Sóng trận bão thiết kế theo hướng Đông Bắc (tương đương trận bão xuất 16-18/12/1993) 114 4.2.2 Sóng trận bão thiết kế theo hướng Tây Nam (tương đương với sóng thời tiết cực đoan xuất với tần suất 2%) 117 4.3 Đề xuất giải pháp làm giảm tác động sóng lên vùng bờ đảo Phú Quý 121 v 4.3.1 Mục tiêu, chức năng, quy mơ tiêu thiết kế cơng trình giảm sóng bảo vệ đảo Phú Quý 122 4.3.2 Bố trí tổng thể tuyến đê giảm sóng 123 4.3.3 Phân tích xác định cao trình đỉnh đê giảm sóng .125 4.3.4 Hệ số mái nghiêng đê 126 4.3.5 Chiều rộng đỉnh đê 126 4.3.6 Tính tốn hệ số sóng truyền qua đê giảm sóng .127 4.3.7 Mặt cắt ngang điển hình phương án đê giảm sóng 128 4.3.8 So sánh lựa chọn phương án cao trình đỉnh đê giảm sóng 129 4.4 Kết mơ sóng bão tương tác với đảo Phú Quý có hệ thống đê giảm sóng 131 4.4.1 Kết mơ sóng tương tác với đảo có hệ thống đê ngầm giảm sóng bố trí liên tục - HT01 131 4.4.2 Kết mơ sóng tương tác với đảo có hệ thống đê giảm sóng gián đoạn - HT02 .133 4.4.3 Thảo luận kết mơ sóng tương tác với đảo có hệ thống đê giảm sóng liên tục phân đoạn 135 4.5 Kết luận Chương 140 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .141 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 145 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 PHỤ LỤC KẾT QUẢ ĐO ĐẠC SĨNG KHU VỰC NGỒI KHƠI ĐẢO PHÚ Q 150 PHỤ LỤC 2: SƠ ĐỒ VỊ TRÍ VÀ KẾT QUẢ TRÍCH XUẤT SÓNG QUANH ĐẢO PHÚ QUÝ 161 PHỤ LỤC 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT KẾT CẤU ĐÊ PHÁ SÓNG CÁC PHƯƠNG ÁN SO SÁNH 169 PL3.1 Thiết kế khối phủ bảo vệ mái đê .169 PL3.2 Thiết kế tầng đệm .171 PL3.3 Cao trình chân đê 171 PL3.4 Kích thước cấu kiện bảo vệ chân đê giảm sóng 172 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1: Phạm vi nghiên cứu luận án……………………………………………………………3 Hình 1-1: Sự tạo sóng phân tán sóng biển Hình 1-2: Mơ tả định nghĩa sóng hình sin Hình 1-3: Các trình biến đổi suy giảm sóng Hình 1-4: (a)Mơ tả khúc xạ sóng; (b) Sự thay đổi tốc độ lan truyền sóng góc sóng tới theo độ sâu nước Hình 1-5: Mơ tả sóng đứng Hình 1-6: Sóng đứng quan sát bờ biển 10 Hình 1-7: Sự nhiễu xạ sóng lý tưởng xung quanh đê chắn sóng khơng thấm nước 10 Hình 1-8: Các dạng sóng vỡ 11 Hình 1-9: Hình ảnh sóng vỡ bờ biển (http://www.coastalwiki.org) 12 Hình 1-10: Hình minh họa sóng phản xạ nhiễu xạ đảo 17 Hình 1-11: Sơ họa q trình sóng tương tác với cơng trình đê phá sóng 20 Hình 1-12: Các hình thức bảo vệ bờ biển 23 Hình 1-13 Mặt cắt ngang đại diện kè chống xâm thực ổn định bờ biển Phú Quý – Giai đoạn 26 Hình 1-14: Mặt tổng thể khu neo đậu dự án Kè chống xâm thực ổn định bờ biển Phú Quý – Giai đoạn 28 Hình 1-15: Mặt cắt ngang mẫu tuyến kè - Kè chống xâm thực ổn định bờ biển Phú Quý – Giai đoạn 28 Hình 1-16: Mặt cắt ngang mẫu tuyến đê khu neo đậu – Kè chống xâm thực ổn định bờ biển Phú Quý – Giai đoạn 28 Hình 1-17: Mặt tổng thể dự án - Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá huyện Phú Quý 30 Hình 1-18: Mặt cắt ngang mẫu tuyến đê đoạn gần bờ- Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá huyện Phú Quý 30 Hình 1-19: Mặt cắt ngang mẫu tuyến đê đoạn xa bờ- Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá huyện Phú Quý 31 Hình 1-20: Mặt tổng thể dự án - Cải tạo đê chắn sóng cảng Phú Quý, huyện Phú Quý 32 Hình 1-21: Mặt cắt ngang mẫu tuyến đê- Cải tạo đê chắn sóng cảng Phú Quý, huyện Phú Quý 33 Hình 1-22: Nguyên lý chế tác động hình thái đường bờ [20] 35 Hình 1-23: Dịng ven bờ sóng tạo vùng sóng vỡ [21] 36 Hình 1-24: Phân bố theo phương ngang dịng xoáy [21] 36 Hình 1-25: Phân bố theo phương đứng với dịng phản xạ ( [21], [22]) 37 Hình 1-26: Vận chuyển bùn cát vùng sóng vỡ [23] 37 Hình 1-27: Nguyên nhân gây độ dốc cho vận chuyển cát ven bờ [21] 39 Hình 2-1: Vị trí địa lý huyện đảo Phú Quý 41 Hình 2-2: Phân chia đường bờ đảo Phú Quý theo tính chất bãi biển 52 Hình 2-3: Hình ảnh bờ biển phía Bắc đảo Phú Q 53 Hình 2-4: Hầm ni hải sản cư dân bờ Bắc đảo Phú Quý 53 Hình 2-5: Hình ảnh bờ biển phía Đơng đảo Phú Quý 54 vii Hình 2-6: Hình ảnh bờ biển phía Tây Nam đảo Phú Quý 54 Hình 2-7: Các cơng trình bảo vệ bờ phía Nam đảo Phú Quý 55 Hình 2-8: Bờ biển phía Tây đảo Phú Quý 55 Hình 2-9: Một đoạn cơng trình kè bờ phía Tây đảo 55 Hình 2-10: Số lượng ảnh vệ tinh thu thập qua năm 56 Hình 2-11: Phương pháp phân tích biến động đường bờ đảo Phú Quý phương pháp giải đoán ảnh viễn thám 56 Hình 2-12: Các bước phân tích diễn biến đường bờ sử dụng phần mềm DSAS 58 Hình 2-13: Bản đồ mNDdWI (trái) bề mặt nước trích xuất (giữa) sử dụng ảnh Landsat ngày 28/12/2015; đồ WFI cho năm 2015 (phải) 59 Hình 2-14: Kết phân tích bồi xói đường bờ đảo Phú Quý từ 2000 đến 2020 phần mềm DSAS 60 Hình 2-15: Kết phân tích bồi xói đường bờ đảo Phú Q cho xã 61 Hình 2-16: Tương quan hai số EPR LRR 62 Hình 2-17: Kết phân tích đường bờ xã đảo Phú Quý giai đoạn 2000-2020 65 Hình 2-18: Sai số tiêu chuẩn LRR đường trực giao 219 (trái) khoảng tin cậy 90% (phải) 65 Hình 2-19: Bến cập tàu cảng Phú Quý (trái) khu vực cửa luồng vào cảng Phú Quý (phải) 67 Hình 2-20: Sơ họa vị trí quan trắc mặt cắt ngang bãi biển quanh đảo Phú Quý 68 Hình 2-21: Diễn biến đường bờ mặt cắt 1-1 (năm 2017 2021) 70 Hình 2-22: So sánh độ dốc bãi trung bình mặt cắt thuộc cung bờ Tây 71 Hình 2-23: Hiện trạng đường bờ địa hình bãi phía bờ Nam đảo Phú Quý 71 Hình 2-24: Phân tích trạng diễn biến đường bờ mặt cắt 5-5 (bờ Đơng) 73 Hình 2-25: So sánh độ dốc mặt cắt dọc bờ Đông đảo 73 Hình 2-26: Phân tích trạng biến động bãi biển khu vực bờ Bắc 74 Hình 2-27: Vị trí vùng sóng vỡ (đường màu đỏ) giới hạn không gian vùng nước đặc trưng quanh đảo Phú Quý 76 Hình 2-28: Hồ ni cá mú thơn Đơng Hải, phía Bắc bè ni cá bãi phía Đơng đảo 78 Hình 2-29: Cơng trình Cảng bờ biển phía Nam - cảng Phú Quý 78 Hình 3-1: Sự khúc xạ nhiễu xạ sóng xung quanh đảo hình trịn sóng từ hướng Tây 81 Hình 3-2: Mơ tả đường đỉnh sóng sóng tới, sóng nhiễu xạ (khúc xạ) sóng phản xạ xung quanh đảo hình trịn (Sumer et al., 2006 [38]) 85 Hình 3-3: Giao diện mơ hình MIKE21-BW 91 Hình 3-4: Khái niệm sóng cuộn bề mặt: mặt cắt ngang sóng vỡ giả thiết profile vận tốc chất điểm nước chuyển động theo phương ngang 96 Hình 3-5: Lưới so le không gian x-y 98 Hình 3-6: Sơ hoạ số q trình sóng mơ X-Beach: q trình truyền sóng dài, sóng ngắn, tượng sóng vỡ chuyển động chi phối sóng dài 101 Hình 3-7: Vị trí đo sóng điểm P1 từ 18/12/2012 đến 3/1/2013 103 Hình 3-8: Hoa sóng thống kê từ 1979-2019 (40 năm) 104 Hình 3-9: Chuỗi số liệu sóng thống kê từ 1979-2019 (40 năm) 104 viii Thời gian Thơng số sóng Ngày Giờ Hm0 H10 Hmax 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 31/12/2012 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 00:01 01:01 02:01 03:01 04:01 05:01 06:01 07:01 08:01 09:01 10:01 11:01 12:01 13:01 14:01 15:01 16:01 17:01 18:01 19:01 20:01 21:01 22:01 23:01 00:01 01:01 02:01 03:01 04:01 05:01 06:01 07:01 08:01 09:01 10:01 11:01 12:01 13:01 14:01 15:01 16:01 2,89 3,04 2,88 2,82 2,66 2,72 3,08 3,12 3,01 3,36 3,18 3,34 3,42 3,24 2,91 2,82 3,37 3,06 3,01 2,97 3,04 3,04 2,85 2,59 2,73 2,53 2,55 2,53 2,65 2,57 2,67 2,48 2,54 2,58 2,52 2,55 2,58 2,56 2,47 2,63 2,38 3,67 3,86 3,66 3,59 3,38 3,46 3,91 3,96 3,37 4,27 3,8 4,1 4,1 3,82 3,39 3,38 4,29 3,64 3,42 3,46 3,52 3,64 3,29 3,16 3,06 2,83 2,97 2,93 3,03 3,28 2,9 2,97 2,85 2,94 3,01 3,06 2,93 2,96 2,71 4,82 5,07 4,81 4,71 4,45 4,55 5,15 5,2 4,37 5,61 4,49 5,05 5,04 4,52 4,25 4,16 5,36 4,64 3,94 4,28 4,26 5,25 4,31 3,72 3,54 3,32 3,92 3,86 3,45 4,11 4,1 3,89 3,75 3,66 3,53 3,99 3,8 3,93 3,93 3,46 3,34 Tp Tm02 DirTp SprTp 7,67 8,55 8,27 8,17 8,5 8,81 8,43 8,85 8,57 9,16 8,98 9,17 9,06 8,92 8,84 9,27 8,84 8,7 9,58 7,85 7,62 7,92 8,14 8,06 7,15 7,66 7,4 7,15 7,23 8,06 9,71 9,93 7,11 6,63 9,07 9,14 8,94 7,81 6,85 10,04 5,48 5,58 6,05 5,82 5,89 6,28 6,46 6,17 3,76 5,9 5,73 5,89 5,84 5,67 5,45 5,49 5,86 5,67 5,8 5,78 5,47 5,43 5,63 5,22 5,33 5,29 5,36 5,09 5,36 5,48 5,57 5,38 5,26 5,22 5,07 5,21 5,06 5,27 5,22 5,32 5,22 74 90 60 91 96 88 97 62 76 93 76,77 75,92 78,09 72,36 77,09 73,24 79,45 67,88 79,54 78,15 70,41 69,82 68,56 68,77 72,67 68,94 71,67 58,84 56,9 59,29 75,04 80,52 86,87 76,19 72,09 87 81,24 80,18 71,29 65,84 78,75 18,2 39,96 25 41,6 51,1 36,85 52,83 27 21,72 45,54 29,53 25,35 25,86 22,31 29,82 30,36 20,3 21,35 27,15 22,77 18,02 21,18 20,5 28,15 25,49 27,35 23,71 23,66 23,36 26,49 29,82 31,91 38,9 30,59 27,75 35,66 29,77 34,27 26,53 23,06 33,11 158 Main Dir 77,4 89,1 50,4 92,7 81,9 75,6 83,7 54 76,5 78,3 73,32 71,56 73,62 69,15 69,78 64,45 73,28 62,38 70,08 71,75 68,63 68,09 69,01 60,35 68,66 68,54 69,02 64,94 59,16 59,9 69,1 69,78 70,74 73,63 74,54 76,66 70,52 73,14 72,09 67,55 68,53 Thời gian Thơng số sóng Ngày Giờ Hm0 H10 Hmax 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 01/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 02/01/2013 03/01/2013 03/01/2013 03/01/2013 03/01/2013 03/01/2013 03/01/2013 03/01/2013 17:01 18:01 19:01 20:01 21:01 22:01 23:01 00:01 01:01 02:01 03:01 04:01 05:01 06:01 07:01 08:01 09:01 10:01 11:01 12:01 13:01 14:01 15:01 16:01 17:01 18:01 19:01 20:01 21:01 22:01 23:01 00:01 01:01 02:01 03:01 04:01 05:01 06:01 2,6 2,43 2,3 2,34 2,55 2,43 2,33 2,34 2,39 2,37 2,41 2,36 2,34 2,37 2,39 2,43 2,28 2,28 2,56 2,65 2,31 2,2 2,41 2,34 2,25 2,38 2,24 2,27 2,2 2,17 2,19 1,91 1,97 1,89 2,04 1,98 1,94 1,92 3,06 2,85 2,64 2,67 3,01 2,78 2,64 2,75 2,82 2,82 2,7 2,74 2,7 2,83 2,76 2,79 2,68 2,66 3,01 3,03 2,69 2,64 2,86 2,72 2,58 2,97 2,56 2,74 2,58 2,53 2,62 2,27 2,18 2,26 2,32 2,24 2,3 2,27 3,99 3,5 3,09 3,4 4,39 4,05 3,01 3,87 3,43 3,79 3,2 3,62 3,06 3,77 3,18 3,75 3,7 3,66 3,75 3,57 3,26 3,28 3,55 3,23 3,77 3,58 3,35 3,47 3,78 3,08 3,3 2,74 2,59 2,81 3,82 3,07 2,78 2,82 Tp Tm02 DirTp SprTp 7,1 6,56 7,15 9,35 7,05 7,71 9,64 7,11 10,54 6,9 8,41 10 9,78 10,09 9,89 9,73 6,98 9,18 9,56 9,92 8,21 9,22 8,79 9,13 9,22 8,9 9,12 8,89 8,82 8,88 8,66 8,47 8,14 8,62 8,57 7,74 8,18 5,94 5,31 5,28 5,13 5,21 5,39 5,18 4,98 4,97 5,31 5,2 5,29 5,17 5,29 5,25 5,28 5,17 4,97 4,91 5,26 5,33 4,86 4,87 5,19 5,17 5,2 5,32 5,22 5,12 5,13 4,92 4,98 4,61 4,63 4,63 5,01 4,88 4,7 4,71 64,19 70,39 62,89 80,66 65,84 70,67 86,4 65,34 90,14 57,35 67,48 84,96 77,62 90,35 85,91 89,57 68,47 85,74 88,67 89,12 85 79,46 80,2 79,35 80,18 80,62 85,89 85,44 74,89 81,28 78,57 73,46 83,32 81,12 77,85 74,72 79,14 56,38 27,21 31,08 28,84 29,22 22,48 30,04 31,28 30,12 31,83 25,36 28,79 31,47 32,37 35,57 33,37 37,97 24,08 35 34,82 33,3 33,15 33,77 31,61 33,8 31,94 32,39 33,38 36,7 33,26 37,36 26,2 33,86 36,79 29,3 29,77 30 36,04 20,98 159 Main Dir 66,65 71,19 63,43 69,08 67,03 67,08 67,44 67,81 71,56 61,06 63,17 67,84 66,17 69,78 69,87 71,51 67,52 70,68 73,02 78,08 69,67 69,31 69,15 68,83 69,85 68,96 70,27 71,96 64,17 67,31 67,15 64,63 65,81 64,61 66,55 63,23 61,77 61,73 Hình PL- 1: Đường tần suất mực nước lớn trạm Phú Quý (So với cao độ trạm) Hình PL- 2: Đường tần suất mực nước nhỏ trạm Phú Quý (So với cao độ trạm) Hình PL- 3: Đường tần suất mực nước trung bình trạm Phú Quý (So với cao độ trạm) 160 PHỤ LỤC 2: SƠ ĐỒ VỊ TRÍ VÀ KẾT QUẢ TRÍCH XUẤT SĨNG QUANH ĐẢO PHÚ Q Hình PL- 4: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC1 đến MC6 Hình PL- 5: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC7 đến MC8 161 Hình PL- 6: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC9 đến M11 Hình PL- 7: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC12 đến MC15 162 Hình PL- 8: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC16 đến MC17 Hình PL- 9: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC18 đến MC20 163 Hình PL- 10: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC21 đến MC22 Hình PL- 11: Vị trí điểm trích xuất sóng mặt cắt MC23 đến MC24 164 Hình PL- 12: Tổng hợp vị trí điểm trích xuất sóng 24 mặt cắt quanh đảo Bảng PL-2: Bảng thống kê thơng số sóng trước sau có cơng trình đê giảm sóng Điểm P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 HT01 2.16 2.22 2.03 0.80 0.62 1.87 2.25 2.19 0.61 0.57 1.11 1.51 0.82 0.34 0.27 2.46 Hs (m) HT02 HT00 2.10 1.32 2.13 1.46 2.02 1.46 0.80 1.53 1.06 1.30 1.56 1.82 1.88 1.67 1.38 1.68 1.53 2.00 1.58 1.57 1.18 0.85 1.51 1.10 0.90 0.63 0.88 1.34 0.88 0.95 2.30 2.01 SW 0.23 0.28 0.38 0.45 0.24 0.26 0.23 0.32 0.31 0.29 0.33 0.27 0.46 0.38 0.24 0.22 165 HT01 7.88 7.39 6.29 5.17 2.35 7.72 7.57 6.77 4.12 2.18 7.88 7.73 7.10 4.11 2.07 7.87 Tp (s) HT02 7.88 7.64 7.24 6.80 3.06 7.90 7.90 7.67 7.32 7.45 7.88 7.73 7.15 4.42 2.07 7.87 HT00 7.88 7.90 7.94 7.98 7.88 7.90 7.90 7.94 8.06 8.22 7.88 7.89 7.91 7.99 8.01 7.87 Điểm P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P28 P29 P30 P31 P32 P33 P34 P35 P36 P37 P38 P39 P40 P41 P42 P43 P44 P45 P47 P48 P49 P50 P51 P52 P53 P54 P55 P56 P58 P59 P60 P61 P62 P63 HT01 2.34 2.15 1.11 0.97 0.60 0.96 1.02 1.22 1.72 1.99 1.23 0.61 0.71 0.96 1.53 0.98 1.25 1.02 2.74 2.36 2.04 0.55 0.79 0.74 1.86 1.93 1.77 0.65 0.64 0.61 1.25 1.53 1.60 0.30 0.67 0.47 1.45 1.90 0.27 0.48 0.39 0.39 0.43 0.34 Hs (m) HT02 HT00 2.22 2.54 2.08 1.90 0.96 1.28 0.95 1.28 1.25 1.48 0.91 0.67 0.92 1.04 1.44 1.58 1.75 1.80 2.07 1.35 1.12 1.27 0.82 1.18 0.78 0.97 0.89 1.12 1.54 1.40 1.15 1.04 1.34 1.45 1.12 1.13 2.63 3.34 2.39 2.38 1.96 1.48 0.50 1.34 0.73 1.58 0.73 1.93 1.86 1.71 1.94 2.02 1.81 2.14 0.53 1.35 0.59 1.20 0.45 0.91 1.29 1.14 1.43 1.28 1.59 1.61 0.50 1.41 0.74 2.01 0.53 1.07 1.50 1.82 1.85 1.68 1.33 1.50 2.28 2.21 1.49 1.59 0.78 1.66 0.39 3.06 0.35 2.34 SW 0.20 0.15 0.19 0.39 0.44 0.13 0.10 0.14 0.19 0.14 0.23 0.18 0.20 0.15 0.20 0.15 0.18 0.25 0.16 0.16 0.25 0.27 0.16 0.23 0.10 0.12 0.16 0.34 0.25 0.31 0.09 0.09 0.16 0.18 0.12 0.22 0.18 0.13 0.14 0.14 0.14 0.13 0.17 0.13 166 HT01 7.88 7.88 7.11 6.47 3.95 7.87 7.87 7.87 7.87 6.98 3.24 2.03 7.87 7.91 7.78 8.10 7.00 6.51 7.90 7.50 6.84 2.48 2.99 3.72 7.88 7.89 7.60 6.94 5.96 4.96 7.87 7.87 7.56 6.86 5.85 3.85 7.88 7.58 6.89 5.90 3.91 3.94 5.91 6.90 Tp (s) HT02 7.88 7.89 7.91 7.94 6.78 7.87 7.87 7.87 7.88 7.00 3.54 2.02 7.87 7.91 7.78 7.99 7.40 5.57 7.90 7.50 6.84 2.48 2.99 3.09 7.88 7.89 7.60 6.94 5.96 4.96 7.87 7.87 7.56 6.86 5.86 3.88 7.88 7.88 7.87 7.86 7.87 3.89 5.91 6.90 HT00 7.88 7.89 7.93 7.97 8.00 7.87 7.87 7.87 7.87 7.83 7.16 3.02 7.87 7.91 7.98 8.02 7.59 5.40 7.90 7.91 7.98 7.62 8.00 6.80 7.88 7.89 7.90 7.91 7.79 7.23 7.87 7.87 7.88 7.88 7.88 7.88 7.88 7.88 7.88 7.87 7.87 7.91 7.87 7.87 Điểm P64 P65 P66 P67 P68 P69 P70 P71 P72 P73 P74 P75 P76 P77 P78 P79 P80 P81 P82 P83 P84 P85 P86 P87 P88 P89 P90 P91 P92 P93 P94 P95 P96 P97 P98 P99 P100 P101 P102 P103 P104 P105 P106 P107 HT01 2.33 2.34 1.61 1.85 0.39 0.25 0.25 0.29 1.49 1.85 1.44 2.00 0.33 0.53 0.29 2.40 1.97 1.89 1.48 0.40 0.47 0.21 0.43 1.75 2.03 2.45 3.22 0.23 0.66 0.34 1.38 1.66 1.61 0.87 0.87 2.03 1.58 1.72 0.76 1.89 2.12 2.59 0.54 0.71 Hs (m) HT02 HT00 2.35 3.14 2.29 2.03 1.67 1.61 1.87 1.70 1.49 1.56 1.36 1.48 1.32 1.44 1.48 1.17 1.67 1.60 1.75 1.96 1.64 1.93 2.09 2.20 0.82 1.44 0.63 1.18 0.52 1.73 2.42 2.59 1.98 1.56 1.85 1.95 1.47 1.41 2.25 2.28 1.73 1.83 1.40 1.38 2.06 2.14 1.78 1.93 2.18 2.45 2.27 2.09 3.03 3.42 0.47 1.24 0.95 1.19 0.73 2.10 1.45 1.68 1.66 1.49 1.55 1.51 0.77 2.77 0.50 1.81 2.21 2.40 1.57 2.17 1.73 1.61 0.66 1.51 1.91 1.75 2.11 2.21 2.58 2.21 0.55 0.56 0.69 0.59 SW 0.16 0.13 0.10 0.17 0.14 0.13 0.09 0.09 0.08 0.10 0.10 0.10 0.15 0.10 0.11 0.07 0.11 0.12 0.12 0.13 0.09 0.10 0.14 0.13 0.14 0.15 0.13 0.19 0.16 0.14 0.15 0.08 0.07 0.24 0.12 0.22 0.15 0.22 0.41 0.41 0.22 0.33 0.47 0.58 167 HT01 7.49 7.89 7.88 7.88 3.90 5.89 6.88 7.07 7.37 7.87 7.87 7.87 3.89 5.88 6.87 7.36 7.86 7.86 7.86 3.89 5.88 6.88 7.37 7.57 7.86 7.86 7.87 3.89 5.90 6.90 7.47 7.87 7.87 3.93 5.91 7.39 7.88 7.87 6.39 7.51 7.88 7.88 8.07 8.11 Tp (s) HT02 7.49 7.89 7.88 7.88 7.88 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 3.88 5.88 6.88 7.36 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.87 3.85 5.87 6.88 7.47 7.87 7.87 3.93 5.91 7.39 7.88 7.87 6.39 7.51 7.88 7.88 8.07 8.11 HT00 7.88 7.88 7.88 7.88 7.88 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.87 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.86 7.87 7.86 7.86 7.86 7.87 7.87 7.87 8.13 7.92 7.88 7.88 7.87 8.02 7.90 7.88 7.88 8.07 8.11 Điểm P108 P109 P110 P111 P112 P113 P114 P115 P116 P117 P118 P119 P120 P121 P122 P123 P124 P125 P126 P127 P128 P129 P130 P131 P132 P133 P134 P135 P136 P137 P138 P139 P140 P141 P142 P143 P144 P145 P146 P147 HT01 0.70 0.49 0.66 0.72 0.29 0.18 0.29 0.22 0.26 0.23 0.17 0.17 0.25 0.33 0.44 0.31 0.26 0.24 0.35 0.33 0.31 0.40 0.56 0.93 0.63 0.34 0.37 0.54 0.88 0.46 0.81 0.78 0.96 0.85 1.52 1.48 2.21 1.99 2.28 1.65 Hs (m) HT02 HT00 0.70 0.85 0.50 0.42 0.67 0.57 0.71 0.49 0.29 0.25 0.18 0.16 0.28 0.32 0.22 0.21 0.27 0.29 0.23 0.20 0.17 0.17 0.17 0.19 0.24 0.25 0.34 0.33 0.45 0.49 0.31 0.31 0.26 0.24 0.24 0.22 0.36 0.35 0.35 0.35 0.32 0.26 0.40 0.39 0.56 0.59 0.93 0.94 0.62 0.63 0.33 0.33 0.37 0.36 0.55 0.54 0.81 0.77 0.47 0.53 0.83 0.88 0.75 0.72 0.91 0.88 0.91 0.93 1.46 1.28 1.66 1.69 2.16 2.03 2.03 2.14 2.23 2.24 1.71 1.79 SW 0.29 0.37 0.40 0.53 0.27 0.40 0.38 0.22 0.43 0.63 0.39 0.52 0.41 0.42 0.60 0.70 0.63 0.78 0.79 0.71 0.48 0.73 0.94 0.95 0.92 0.82 0.84 1.01 1.31 1.00 1.06 0.86 0.93 1.24 0.71 0.64 0.72 0.56 0.71 0.52 168 HT01 8.15 8.19 8.23 8.29 8.39 8.41 8.42 8.45 8.47 8.50 8.27 8.29 8.33 8.36 8.39 8.41 8.09 8.12 8.16 8.18 8.20 8.23 7.95 7.99 8.04 8.10 8.16 8.20 7.81 7.83 7.84 7.86 7.89 7.92 7.83 7.84 7.85 7.86 7.88 7.90 Tp (s) HT02 8.15 8.19 8.23 8.29 8.39 8.41 8.42 8.45 8.47 8.50 8.27 8.29 8.33 8.36 8.39 8.41 8.09 8.12 8.16 8.18 8.20 8.23 7.95 7.99 8.04 8.10 8.16 8.20 7.81 7.83 7.84 7.86 7.89 7.92 7.83 7.84 7.85 7.86 7.88 7.90 HT00 8.15 8.19 8.23 8.29 8.39 8.41 8.42 8.45 8.47 8.50 8.27 8.29 8.33 8.36 8.39 8.41 8.09 8.12 8.16 8.18 8.20 8.23 7.95 7.99 8.04 8.10 8.16 8.20 7.81 7.83 7.84 7.86 7.89 7.92 7.83 7.84 7.85 7.86 7.88 7.90 PHỤ LỤC 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHI TIẾT KẾT CẤU ĐÊ PHÁ SÓNG CÁC PHƯƠNG ÁN SO SÁNH PL3.1 Thiết kế khối phủ bảo vệ mái đê Trọng lượng khối phủ mặt đê tính tốn theo cơng thức Hudson: 𝑀= g, G- (PL3.1) g T- V , %>W XF2 O g/ Trong đó: gr : Khối lượng riêng vật liệu làm khối phủ (T/m3); gw: Khối lượng riêng nước biển (T/m3); KD: Hệ số ổn định, phụ thuộc vào loại khối; HD: Chiều cao sóng thiết kế chọn H1/10 (m) Bảng PL-3: Khối lượng khối phủ bảo vệ mái đê giảm sóng Ký hiệu Đơn vị Giá trị Đá đổ Tetrapod Haro 3,42 3,42 3,42 4,34 4,34 4,34 STT Thông số Chiều cao sóng có ý nghĩa lớn Chiều cao sóng thiết kế chân cơng trình Hs H1/10 m m Khối lượng riêng vật liệu làm khối T/m3 2,650 2,350 2,350 1,025 1,025 1,025 Khối lượng riêng nước biển gr gw Hệ số ổn định khối phủ KD (-) 12 Hệ số mái đê m = cota Khối lượng khối phủ m M (-) T 9,1 7,4 3,7 T/m Theo kết tính tốn cho thấy yêu cầu khối lượng khối phủ đá đổ lớn 9,1T, khối Tetrapod yêu cầu khối lượng khối 7,4T khối phủ Haro có khối lượng yêu cầu nhỏ (3,7T) 03 loại khối phủ tính tốn so sánh tron nghiên cứu Xét phương diện tính kinh tế (khối lượng khối phủ yêu cầu nhỏ nhất) tính kỹ thuật (khối phủ Haro có hệ số ổn định lớn nhất, KD = 12) khối phủ Haro có ưu điểm đá đổ khối Tetrapod Trong thực tế khối phủ Haro sử dụng để làm khối phủ mái đê giảm sóng số dự án bảo vệ bờ biển nước ta cụm công trình thuộc cửa Lạch Giang, hệ thống cơng tình cải tạo cửa sông Ninh Cơ Nam Định hệ thống đê giảm sóng bảo vệ bờ biển Cửa Đại, thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam Do đó, nghiên cứu kiến nghị sử dụng khối phủ Haro để bảo vệ 169 mái đê giảm sóng bảo vệ bờ phía Đơng đảo Phú Q Để tăng ổn định hệ thơng cơng trình đê giảm sóng bảo vệ bờ đảo, kiến nghị tăng khối lượng khối phủ Haro lên 5,0T Với khối Haro có trọng lượng M50 = 5,0 T, ta có đường kính danh nghĩ khối phủ Haro là: Dn50 = (M50/rs)1/3 = 1,29 m Thể tích khối Haro xác định cơng thức: V=0,757b^3 với b chiều rộng danh định khối phủ Do đó, b = 1,4 m Các kích thước khối phủ Haro thể Hình PL- 13: Hình PL- 13: Hình dạng kích thước khối Haro Bảng PL-4: Các kích thước khối phủ Haro STT Ký hiệu b a c d e h Đơn vị m m m m m m 170 Giá trị 1,40 1,54 1,86 0,56 0,70 1,12 PL3.2 Thiết kế tầng đệm Kích thước đá tầng đệm quy định TCVN 12261-2018 Bảng PL-3 sau đây: Bảng PL-5: Bảng quy định kích thước đá lớp đệm Thơng thường, đê thiết kế với với lớp vật liệu, nghiên cứu kiến nghị sử dụng đê với lớp lớp phủ, lớp đệm lớp lõi đê Các kích thước đá lớp đệm lớp đê thể bảng sau Bảng PL-6: Kích thước lớp đê STT Lớp Phủ Lớp đệm Lớp lõi Khối lượng (kg) 5000 572 55 Tỷ lệ đường kính tương đương 2.15 2,7 Đường kính Cấp phối đá lựa chọn (m) 1,26 Khối phủ Haro 0.6 Đá 300-700 kg 0,48 Đá 10-100kg PL3.3 Cao trình chân đê Trong nghiên cứu này, chân đê thiết kế bố trí đê để tăng tính ổn định cơng trình Cao trình chân đê xác định theo công thức: 0,40 < ht/hm < 0,9 (PL3.2) Trong đó: ht độ sâu nước phía đê; hm độ sâu nước trước chân cơng trình 171 ht hm Bt 0,4 < ht /h m < 0,9 Kích thước cơ: Bề rộng B t = (3-5)D n 50 Chiều dày d t = (2-3)D n 50 Hình PL- 14: Sơ đồ xác định cao trình đỉnh chân đê giảm sóng Do đó, cao trình đỉnh chân đê (Zcđ) là: -5,27 m < Zcđ < -0,84 m tùy thuộc vào điều kiện địa hình dọc tuyến đê giảm sóng PL3.4 Kích thước cấu kiện bảo vệ chân đê giảm sóng Theo TCVN 12261-2018, kích thước cấu kiện bảo vệ chân đê giảm sóng xác định theo cơng thức sau đây: (PL3.3) Bảng PL-7: Giá trị đường kính viên đá bảo vệ chân đê STT Thông số Ký hiệu Hs hm ht Đơn vị Giá trị m m m 3,42 9,27 6,27 Chiều cao sóng thiết kế Độ sâu nước đến chân đê Độ sâu nước đến đỉnh chân Khối lượng riêng đá Wr kg/m3 2650 Khối lượng riêng nước biển Ww kg/m3 1025 Chỉ số hư hỏng (TCVN 12261-2018) Đường kính viên đá bảo vệ chân Nod Dn50 m 0,60 Vậy đường kính viên đá làm lớp bảo vệ chân Dn50 = 0,6m Khối lượng viên đá làm lớp bảo vệ chân G = 300 - 700 kg 172 ... đảo tương tác sóng với đảo Phú Q Chương 4: Mơ sóng bão thiết kế tương tác với đảo Phú Quý đề xuất giải pháp giảm sóng phù hợp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA SÓNG VÀ BỜ ĐẢO 1.1 Tổng... phương Do đó, đề tài ? ?Nghiên cứu tương tác sóng - đảo Phú Quý đề xuất giải pháp giảm sóng quanh đảo? ?? có tính cấp thiết, mang ý nghĩa khoa học thực tiễn Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu luận... TRONG BÃO THIẾT KẾ TƯƠNG TÁC VỚI ĐẢO PHÚ QUÝ VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM SÓNG PHÙ HỢP 113 4.1 Giới thiệu chung 113 4.2 Mơ sóng trận bão thiết kế tương tác với đảo Phú Quý – Trường hợp