CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG MÔ HÌNH SỐ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIẢM SÓNG CỦA ĐÊ NGẦM
4.1.4. Bãi trước đê thay đổi:
Địa hình bãi trước đê biển nước ta rất đa dạng và phức tạp, độ dốc ở một khu vực nào đó tuân theo quy luật ổn định tự nhiên tức là chịu ảnh hưởng chi phối bởi nền địa chất, kích cỡ hạt bùn cát và chế độ sóng ở đó (sóng càng lớn và đường kính hạt bùn cát càng nhỏ thì độ dốc bãi càng nhỏ và ngược lại). Nhìn chung độ dốc bãi biển (bãi cát) là tương đối nhỏ, dao động từ 1/100 đến 1/250.
Chọn bề rộng đỉnh đê B=0.4m ; Chọn độ dốc mái đê m=2 ; độ chìm của đê là 0.2m. Lần lượt mô phỏng các trường hợp với các bãi trước đê có độ dốc khác nhau. ( i=200; i=150; 1=100; i=50; i=30), sóng mô phỏng H20T20.
Bảng 4.6: Hiệu quả giảm sóng khi độ dốc bãi trước đê thay đổi
Độ dốc mái (i) Hs (m) Hs' (m) Ԑ = Hs'/Hs Giảm sóng %
30 0,1889 0,1685 0,8921 10,79 50 0,1895 0,1686 0,8898 11,02 100 0,1903 0,1685 0,8854 11,46 150 0,1909 0,1664 0,8717 12,83 200 0,1917 0,1659 0,8655 13,45 Từ bảng 4.6 ta có biểu đồ
Biểu đồ khả năng giảm sóng có xét đến độ dốc bãi trước đê
10,79 11,02 11,46 12,83 13,45 12,83 13,45 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 50 100 150 200 250
Độ dốc bãi trước đê
G iả m s ón g %
Hình 4.9: Biểu đồ hiệu quả giảm sóng khi độ dốc bãi trước đê thay đổi
Qua phân tích số liệu từ (bảng 4.6) và biểu đồ (hình 4.9) ta nhận thấy ảnh hưởng của độ dốc bãi trước đê rất nhỏ đến hiệu quả giảm sóng của đê ngầm và đê ngầm dặt trên bãi bãi đê càng thoải thì hiệu quả giảm sóng của đê càng nhiều.
4.2. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Tổng hợp lại bài toán hiệu quả giảm sóng của đê ngầm sẽ có 05 tham số chi phối cơ bản (độc lập): Hs, Tp, h, B, SRtkR. Theo định luật Pi-Buckingham (xem Hughes, 1993) chúng ta có thể kết hợp hai nhóm tham số sóng và đăc trưng hình học đê ở trên để đưa ra 02 đại lượng phi thứ nguyên đặc trưng chi phối hiệu quả giảm sóng của đê ngầm.
- Bề rộng tương đối của đê ngầm : B/LRpRvới LRpRlà chu kì đỉnh phổ 2 2 tanh 2 p p p g L T h L π π = (4.1) - Độ ngập sâu tương đối của đê ngầm : SRtkR/HRs
Quan hệ giữa hiệu quả giảm sóng với các tham số chi phối được biểu diễn tổng quát như sau: ( , tk)
p s S B f L H ε = (4.2)
Kết quả của trên 100 kịch bản mô phỏng về hiệu quả giảm sóng của đê ngầm ứng với các điều kiện sóng và đặc trưng hình học mặt cắt ngang đê khác nhau được thể hiện chi tiết trong Phụ lục 4
Phạm vi biến đổi của các tham số trong biểu thức (4.2) thể hiện điều kiện tính toán mô phỏng như sau: ɛ=0,078 – 0,591 (kRtR = 0,099 – 0,041) ; B/LRpR= 0,04 – 1,00 ; SRtkR/HRsR = 0 – 3,36
Dựa trên các kết quả đó, ở phần sau đây sẽ lần lượt xem xét mức độ ảnh hưởng của các tham số hình học và tính chất sóng đến hiệu quả giảm sóng của đê ngầm.
4.2.1. Ảnh hưởng độ ngập nước của đê
Trước hết ta xem xét ảnh hưởng của độ ngập nước tương đối SRtkR/Hs đến hiệu quả giảm sóng của đê ngầm. Từ chuỗi các số liệu mô phỏng (có trong Phụ lục 4) ứng với các trường hợp độ ngập khác nhau, có thể thấy rằng trong cùng một điều kiện bề rộng đê cho trước, độ ngập tương đối của đê càng lớn thì hiệu quả giảm sóng của đê càng bé và ngược lại. Một điều thú vị rằng với độ ngập bằng 0 ( SRtkR= 0, hay đỉnh đê ngang mực nước) độ ngập nước bằng 0 thì hệ số truyền trung bình qua đê đạt khoảng 55% (55% chiều cao sóng truyền qua) hay hiệu quả giảm sóng là 45% (ɛ=45%). Khi độ ngập tăng lên >2Hs thì hiệu quả giảm sóng của đê còn lại rất bé, đê hầu như không còn tác dụng giảm sóng nữa.
4.2.2. Ảnh hưởng của bề rộng đê
Tiếp theo ta xét đến ảnh hưởng của bề rộng tương đối B/Lp đến hiệu quả giảm sóng của đê. Qua các chuỗi số liệu, có thể thấy rằng trong cũng một điều kiện
ngập nước thì bề rộng tương đối của đê càng lớn thì hiệu qua giảm sóng của đê càng lớn hay hệ số truyền sóng qua đê càng nhỏ. Tuy nhiên khi bề rộng tương đối tiếp tục tăng đến một giá trị nào đó (khoảng B/LRpR = 0,50) thì hiệu quả giảm sóng của đê sẽ có xu hướng đi ngang trên biểu đồ và không tăng nữa ứng với một mức độ ngập và tham số sóng đã cho. Nhìn chung ɛ = B/Lp có xu hướng phi tuyến, tỉ lệ thuận. Quan hệ này rõ nét nhất với các trường hợp có mức ngập nước bé (SRtkR = 0,1m). Với các trường hợp có mức độ ngập nước lớn hơn cần phải xem xét đến ảnh hưởng một cách tổng hợp có kể đến tương tác với các tính chất sóng (chiều dài, chu kì sóng).
4.3. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG, PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ