i. Giải pháp phi công trình
7.3.Tính theo xói theo phương pháp kinh nghiệm
Theo các nguyên tắc cơ bản do Coastal Engineering Manual (2001) đề ra : - Hố xói lớn nhất tại chân một công trình có mái dốc được ước lượng nhỏ hơn một chút so với giá trị tính toán được từ một công trình tường thẳng đứng đặt tại cùng vị trí và trong cùng điều kiện sóng. Do vậy, một cách tính toán xói được ước lượng từ các phương trình tính xói đối với tường thẳng đứng.
- Công trình có độ rỗng lớn hơn sẽ bị xói chân ít hơn.
- Chiều sâu hố xói tăng lên đáng kể nếu các dòng chảy dọc theo công trình có tác động cùng lúc với sóng.
- Các sóng đến chéo góc có thể gây ra xói mạnh hơn sóng thường vì các sóng đỉnh ngắn tăng lên về kích thước dọc theo công trình. Đồng thời sóng chéo còn sinh ra dòng chảy song song với công trình.
Trong thực tế xây dựng người ta chủ yếu dựa vào kích thước sóng và căn cứ vào tình hình tác động của sóng như mức độ phản xạ, vị trí sóng đổ… để điều chỉnh độ sâu và chiều rộng hố xói và cách lấy độ sâu hố xói cũng không giống nhau. Một số công thức dự báo chiều sâu hố xói chân công trình.
Theo công thức kinh nghiệm của Việt Nam
Chiều sâu hố xói được giới hạn như sau:
hS ≤ 1,67.HS (7.1) Trong đó:
- hS : Là chiều sâu hố xói (m).
- HS : Chiều cao sóng thiết kế trước chân công trình, HS = 2,43(m). Thay giá trị HS vào phương trình (5.2) ta được:
hs ≤ 1,67.2,43 = 4,06 (m)
Tính toán chiều sâu hố xói theo phương pháp Xie (1981) cho tường đứng.
1,35 0 0, 4 2. . S S h H h Sinh L π = ÷ (7.2) Trong đó:
- h0 : là độ sâu nước tại chân công trình, h0 =2,75 (m). - L: Chiều dài bước sóng tại chân công trình, L = 42,23 (m). Thay các thông số vào (7.2) ta được:
1,35 0,4 2,43 2. .2,75 42,23 S h Sinh π = ÷ hs = 3,13 (m) Nhận xét về phương pháp Xie:
- Chỉ xét xói chân công trình dạng tường đứng.
- Chưa đề cập đến kích thước hạt, cấp phối hạt bùn cát. - Chưa kể đến thời gian tác động của bão.
Dựa trên nhiều series thí nghiệm mô hình máng sóng tỷ lệ lớn về xói lở đụn cát trong bão, Vellinga (1989) đã đưa ra mặt cắt xói như sau :
Hình 7.16: Mặt cắt xói Vellinga
Mặt cắt xói có gốc 0,0 đặt tại MNTK. Vị trí mặt cắt xói được xác định bằng cách di chuyển cho tới khi cân bằng giữa diện tích xói và bồi. Năng lượng sóng gây xói lở vùng đất phía trong (mặt cắt phía trên mực nước bão với độ dốc 1:1), phần xói lở này sẽ được sóng và dòng chảy mang ra ngoài khơi đến vị trí 0,75Hos và tại vị trí đó có độ dốc là 1: 12,5. Công thức mặt cắt xói: 0,5 0,56 0 1,28 os w 7,6 7, 6 0, 47. 18 2,0 0,0268 S S y x H H = + ÷ − ÷ ÷ ÷ ÷ ÷ Trong đó:
- H0S : Là chiều cao sóng ở nước sâu (m).
- W : Là vận tốc lắng đọng của bùn cát (m/s). - x, y : Là tọa độ các mặt cắt xói.
Thông số đầu vào gồm :
- Mặt cắt 2 (P33), mặt cắt 3 (P49) Phước Thể - Tuy Phong - Bình Thuận.
- Mực nước thiết kế Htk = 2,43(m).
- Chiều cao sóng tới nước sâu H0S=2,43(m).
m
Hình 7.17: Mặt cắt ngang đụn cát sau bão tại MC2
Hình 7.18: Mặt cắt ngang đụn cát sau bão tại MC3
Kết quả thông số đầu ra:
Mặt cắt 2 (P33): (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khoảng cách xói lở tại mực nước bão Re-max= 22 (m)
- Thể tích xói lở trên 1 đơn vị chiều dài đụn cát Ve= 53,887(m3/m)
Mặt cắt 2 (P49):
- Khoảng cách xói lở tại mực nước bão Re-max= 18,5 (m)
- Thể tích xói lở trên 1 đơn vị chiều dài đụn cát Ve= 74,311(m3/m)
Nhận xét:
- Tiết kiệm thời gian tính toán.
- Có đề cập đến kích thước hạt bùn cát, cấp phối hạt.
• Nhược điểm:
- Không đề cập đến chu kỳ sóng.
- Không mô tả tới các quá trình vật lý trong bão do sóng.
- Khái niệm mặt cắt cân bằng ổn định dưới một điều kiện thủy lực không đổi trong một khoảng thời gian đủ dài trên thực tế không phù hợp với sự biến đổi nhanh không ổn định của các quá trình thủy động lực ngắn hạn (mực nước và các tham số sóng trên thực tế thay đổi liên tục trong bão)
Kết Luận: Mô hình kinh nghiệm này không có khả năng dự báo quá trình xói
lở đụn cát theo thời gian vì vậy không thể áp dụng cho trường hợp đụn cát phi điển hình dưới tác động của các điều kiện thủy lực biến đổi bất kỳ nằm ngoài phạm vi áp dụng cho mô hình được phát triển.