TT Thụng số tớnh Trị số Ghi chỳ
1 Chiều cao súng Hs= 3,16 (m)
2 Chu kỳ súng T= 5,3 s
3 Chiều sõu nước d= 3,41 (m)
4 Mỏi dốc m= 3,0 - 5 Hệ số mũ b = 0,67 [độ nhẵn trung bỡnh] 6 P = 0,1 [đờ biển] 7 N = 3000 (con súng) 8 S = 2 [bắt đầu hư hỏng] 9 L0 = 236,01 (m) 10 sop = 0,044 - 11 ζbp = 1,37 - 12 cosα = 0,962 -
13 Ψu = 3 [Giỏ trị chuẩn - hư hỏng tối đa]
14 Ψu = 2 [cấu kiện chất lượng cao]
15 Chiều dày bảo vệ Dmin = 0,43 (m)
Hỡnh 4.6 : Mặt cắt đứng bố trớ mố nhỏm cản đỏ
(a) (b) Hỡnh 4.8: Chi tiết cấu tạo cấu kiện chốn chõn mố nhỏm (h =50cm)
(a) Hỡnh chiếu bằng khối chõn gỡm cạnh hàng rào, (b) Cắt đứng khối chốn (h = 50cm)
(a) (b) ( c)
Hỡnh 4.9: Chi tiờt cấu kiện bảo vệ mỏi kố
(a) Hỡnh chiều bằng cấu kiện mố nhỏm, (b) cắt đững (h = 70cm), ( c) Khối chốn bự
4.5.3 Kết quả quan trắc mố nhỏm thiết kế
Qua một số năm đưa cụng trỡnh vào sử dụng, kết quả cho thấy:
- Khu vực thiết kế sửa chữa đó làm việc ổn định, cỏc cấu kiện vẫn giữ được hỡnh dạng chế tạo ban đầu. Khụng cú hiện tượng mài mũn trờn bề mặt do đỏ lăn như cỏc đoạn khỏc chưa được sửa chữa, khụng cú hiện tượng xụ lệch khối xếp.
- Đó cú những viờn đỏ to, khối xõy, cấu kiện bờ tụng cũ do nơi khỏc mang tới, khi súng đưa lờn mỏi thỡ bị giữ lại ngay trờn vị trớ cỏc mố nhỏm.
- Chỉ cần 3 mố nhỏm ngăn cản (tớnh từ dưới chõn kố lờn trờn mỏi kố). Hầu như đỏ chỉ mắc lại tại sau hàng mố nhỏm thứ nhất.
- Mặt bói trước mố nhỏm cú cao độ đồng đều theo trục dọc, khụng cú hiện tượng xuất hiện hố xúi cục bộ trước chõn kố.
- Kiểm tra cao độ mố nhỏm khụng thấy xuất hiện lỳn cục bộ. Cú thể nguyờn do nhà thầu thi cụng đó đầm, chốn chặt khi lắp đặt cấu kiện. Điều này cũng chứng tỏ là vật liệu đệm dưới cấu kiện (mố nhỏm và cấu kiện bảo vệ mỏi khụng bị rửa trụi).
(a) Toàn cảnh mỏi kố và mố nhỏm cản đỏ (b) Cận cảnh mố nhỏm cản đỏ Hỡnh 4.11: Ảnh chụp đoạn kố sửa chữa thực tế thỏng 6 năm 2016
4.6 So sỏnh tớnh toỏn khối lượng viờn đỏ tại chõn kố
Tỏc giả luận ỏn đó sử dụng cụng thức (3.10) để tớnh vận tốc dũng chảy lướn nhất tại chõn kố, so sỏnh trị số tớnh toỏn với cựng điều kiện khi ỏp dụng cụng thức (1.37) cho thấy hai trị số này khỏc nhau. Trị số tớnh thưo cụng thức (3.10) cú giỏ trị trung bỡnh khoảng 1,5 lần so với cụng thức (1.37). Kết quả so sỏnh được thể hiện qua bảng 4.4.
- Khối lượng viờn đỏ bảo vệ chõn tăng đỏng kể tới 21% ứng với kịch bản 3 khi sử dụng cụng thức tớnh vận tốc theo phương ngang lớn nhất giỏp chõn theo cụng thức (3.10) và cụng thức (1.37) của TCVN 9001-2014.
- Khi vận tốc dũng < 2,0 m/s thỡ cho phộp lấy khối lượng viờn đỏ 40kg để đảm bảo an toàn và tiện cho thi cụng. Tuy nhiờn khi ỏp dụng cụng thức (1.37) thỡ cú 2 trường hợp vận tốc cựng điều kiện như nhau song khi tớnh theo cụng thức (3.10) cho vận tốc lớn hơn 2,0m/s. Như vậy kớch thước viờn đỏ sẽ tăng lờn trờn 40 kg.
- Nhiều kịch bản cú vận tốc xấp xỉ 2,0 m/s trong khi đú khi ỏp dụng cụng thức (1.37) thỡ trị số này khỏ nhỏ.
Bảng 4.4: Kết quả so sỏnh sự khỏc nhau giữa cụng thức (1.37) và (3.10)
TT Độ sõu nước chõn kố ds(m) Hs (m) T (s) Ls (m) g (m/s2) a Umax T Q (m/s) UmaxT CVN(m /s) G theo UmaxT Q (kg) G theo UmaxT CVN (kg) G tăng (%) KB1 1 0,8 5 15,66 9,81 0,0 1,26 1,64 1,19 40 40 0% KB2 1 0,8 6 18,79 9,81 0,0 1,38 1,93 1,21 40 40 0% KB3 1 0,8 7 21,92 9,81 0,0 1,50 2,21 1,22 48 40 21% KB4 1 0,8 5 15,66 9,81 0,5 1,26 1,60 1,19 40 40 0% KB5 1 0,8 6 18,79 9,81 0,5 1,38 1,90 1,21 40 40 0% KB6 1 0,8 7 21,92 9,81 0,5 1,50 2,18 1,22 47 40 18%
4.7 Nhận xột chung về phương ỏn đề xuất
- Phương ỏn đề xuất đó thỏa món yờu cầu về tăng cường khả năng tiờu giảm vận tốc dũng khi chảy luồn qua cỏc mố nhỏm.
- Chiều cao ngưỡng mố nhỏm h= 43cm đủ ngăn cản cỏc cấu kiện rời khi di động qua. - Kiểu dỏng hài hũa với kết cấu chung của cụng trỡnh.
Khi ỏp dụng cụng thức (3.10) để tớnh vận tốc chõn kố sẽ cho giỏ trị lớn hơn khi ỏp dụng cụng thức cụng thức (1.37) của TCVN 9001-2014, tương ứng khối lượng tối thiểu của viờn đỏ thảm chõn kố sẽ an toàn hơn. Việc mất ổn định của đỏ thảm chõn kố đờ biển Cỏt Hải hiện nay rất cú thể do nguyờn nhõn kớch thước tớnh toỏn thiết kế viờn đỏ cũn thiờn nhỏ.
Bố trớ cỏc mố nhỏm cú tỏc dụng giảm vận tốc lớn nhất tại chõn kố, làm tăng độ ổn định của thảm chõn kố hoặc làm giảm khối lượng tối thiểu viờn đỏ thảm chõn kố. Kớch thước mố nhỏm cản đỏ cú thể tham khảo bản đăng ký độc quyền sang chế của tỏc giả và nhúm nghiờn cứu để lựa chọn[40].
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết quả đạt được của luận ỏn
(a) Nghiờn cứu lý thuyết
- Khi nghiờn cứu chõn kố biển núi riờng, thõn kố núi chung nú phụ thuộc nhiều vào đặc điểm địa chất nền, độ sõu dũng chảy, chiều cao súng, chu kỳ súng, mỏi dốc kố và hướng tỏc dụng của dũng chảy so với trục chớnh của kố; ổn định của nền bói cú ảnh hưởng trực tiếp đến chõn kố, ổn định của mỏi kố và thõn đờ. Việc tớnh toỏn xỏc định vận tốc lớn nhất thiết kế cú xem xột cỏc yếu tố ảnh hưởng trờn đó gúp phần làm rừ cơ chế di chuyển đỏ tại chõn kố.
- Luận ỏn đó tổng hợp, phõn tớch cỏc phương phỏp nghiờn cứu về ổn định, mất ổn định của thềm bói biển vựng sỏt chõn kố, đồng thời nờu được ưu nhược điểm cỏc dạng kố khỏc nhau, từ đú đó đề xuất cỏc phương phỏp nghiờn cứu và phạm vi ỏp dụng cụng thức tớnh vận tốc lớn nhất tại chõn kố để xỏc định kớch thước vật liệu bảo vệ chõn kố.
(b)Nghiờn cứu thực nghiệm bằng mụ hỡnh vật lý và mụ hỡnh toỏn
Để tỡm ra nguyờn nhõn hư hại chõn kố, vật liệu di động khỏi chõn kố, luận ỏn đó tiến hành làm thớ nghiệm mụ hỡnh vật lý, thực hiện tại Phũng TNTL tổng hợp, Đại học Thủy lợi, kết quả chỉ ra rằng: vận tốc đo đạc của 24 kịch bản cho thấy vận tốc thực đo lớn hơn 1,1 đến 1,68 lần (hoặc lớn hơn với chu kỳ T lớn) vận tốc tớnh toỏn theo cụng thức quy định trong tiờu chuẩn thiết kế hiện nay.
Trờn cơ sở kết quả của mụ hỡnh vật lý, tỏc giả đó sử dụng mụ hỡnh toỏn để mở rộng cỏc biờn tớnh toỏn. Kết quả cuối cựng thu được: vận tốc dũng chảy do súng mang tới chõn kố bị ảnh hưởng của cỏc yếu tố như: Chiều cao súng (Hs), chu kỳ súng (T), chiều dài bước súng (Ls), độ sõu nước tại chõn kố (ds), độ dốc mỏi kố (m). Vận tốc này đó phụ thuộc rất lớn vào chu kỳ súng, Hs, ds, mỏi dốc và chỉ số Irribaren. Nếu Hs tăng, mỏi dốc dốc hơn thỡ vận tốc càng tăng. Vận tốc ngang lớn nhất tại chõn kố được xỏc định tại cụng thức (3.10)
(c) Nghiờn cứu ứng dụng vào cụng trỡnh thực tế
Đờ biển một số đoạn thuộc bắc bộ và bắc trung bộ núi chung cũng như đờ biển Cỏt Hải, Hải Phũng núi riờng… cỏc cụng trỡnh này đều tồn tại nhược điểm là cỏc cấu kiện, đỏ hộc của cụng trỡnh cũ, khối đỏ xõy nằm trờn bói biển, nú luụn bị súng vần lờn mỏi kố, gõy mài mũn và dẫn đến hư hại, giảm yếu chất lượng mỏi kố.
Luận ỏn đó ỏp dụng cỏch tớnh toỏn ổn định của cấu kiện bảo vệ mỏi và chõn kố khi thiết kế cho một cụng trỡnh tại Hải Phũng. Đề xuất quy trỡnh kiểm tra 2 bước và lựa chọn khối lượng viờn đỏ bảo vệ chõn kố.
Kết quả tớnh toỏn thiết kế phự hợp với thực tế và hiện trạng cụng trỡnh đang ổn định, bền vững, mỹ thuật từ khi sỏng chế được cấp bằng sở hữu trớ tuệ[40],[phụ lục số 3].
2. Những đúng gúp mới của luận ỏn
Luận ỏn đó đưa ra được những đúng gúp chớnh sau:
- Đó xõy dựng cụng thức tớnh vận tốc ngang lớn nhất tại chõn kố khi xột tổng hợp nhiều yếu tố bao gồm: T, Hs, ds, L, tanα, a, như đó thể hiện tại cụng thức (3.10).
- Luận ỏn đó làm sỏng tỏ được một số yếu tố ảnh hưởng đến dũng chảy do súng ở khu vực chõn kố nụng.
3. Tồn tại và hướng phỏt triển
(a) Những tồn tại
Luận ỏn đó đề xuất cụng thức tớnh toỏn vận tốc lớn nhất xuất hiện tại chõn kố khi súng tỏc động. Tuy nhiờn số kịch bản thớ nghiệm cũn khiờm tốn.
Luận ỏn đó nghiờn cứu ảnh hưởng của mỏi dốc bằng mụ hỡnh toỏn tuy nhiờn chưa cú kiểm nghiệm bằng mụ hỡnh vật lý một cỏch đầy đủ nờn chưa được đưa vào cụng thức tổng quỏt.
(b)Hướng phỏt triển
Cần nghiờn cứu bổ sung tiếp về ảnh hưởng của mỏi dốc cụng trỡnh và độ dốc bói bằng cỏc mụ hỡnh thực nghiệm để xõy dựng cỏc cụng thức vận tốc lớn nhất tại chõn kố liờn quan đến hai yếu tố này.
4. Kiến nghị
Luận ỏn đó đưa ra kết quả tớnh toỏn vận tốc lớn nhất của dũng chảy do súng gõy ra lớn hơn trị số quy định hiện hành. Đõy là cơ sở ban đầu để tham khảo, hiệu chỉnh cụng thức tớnh toỏn vận tốc lớn nhất trong tiờu chuẩn thiết kế đờ biển hiện hành cho phự hợp với thực tế hơn.
DANH MỤC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ
1) Le Xuan Roanh1, Pham Van Lap2, Hoang Duc Thao3. Le Tuan Hai4 “Toe dike- Traditional Structure and needed improvement requirements”, Tạp chớ Giao thụng vận tải, số đặc biệt (năm thứ 57), ISSN 2354-0818, Trớch đăng tuyển tập hội thảo quốc tế- Sustainability in Civil Engineering (ICSCE 2016), Hanoi.
2) Le Xuan Roanh1, Pham Van Lap2,“ Nghiờn cứu cải tiến kết cấu bảo vệ mỏi đờ biển ngăn chặn hiện tượng đỏ trượt trờn mỏi kố do súng và dũng tỏc động”, Tạp chớ Kết cấu &
Cụng nghệ xõy dựng, số ISSN 1859.3194, 19020/IV-2015, Hà Nội 2015;
3) Le Xuan Roanh1, Pham Van Lap2, 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, Lờ Xuõn Roanh, “Nghiờn cứu cải tiến kết cấu bảo vệ mỏi đờ biển
ngăn chặn hiện tượng đỏ trượt trờn mỏi kố do súng và dũng tỏc động” Tuyển tập bỏo cỏo
hội nghị KHTN năm 2015, Đại học Thủy lợi, Hà Nội. 2015
5) Phạm Văn Lập, Lờ Xuõn Roanh, “Cơ chế di chuyển viờn đỏ tại vị trớ chõn kố” Tuyển
tập bỏo cỏo Hội nghị Khoa học Thủy lợi toàn quốc 2017, Hà Nội 2017.
6) Phạm văn Lập, Lờ Xuõn Roanh (2015), Bằng độc quyền sang chế, Kết cấu mỏi kố
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1) TCVN 9901:2014 – Cụng trỡnh thủy lợi. Yờu cầu thiết kế đờ biển.
2) TCVN 11736:2017- Cụng trỡnh thủy lợi. Kết cấu bảo vệ bờ biển- Thiết kế, thi cụng và nghiệm thu.
3) Lờ Xuõn Roanh và nnk (2008), Chuyờn đề nghiờn cứu xúi chõn kố biển, Đề tài NCKH cấp bộ “Nghiờn cứu, đề xuất mặt cắt ngang đờ biển hợp lý với từng loại đờ và phự hợp với điều kiện từng vựng từ Quảng Ninh đến Quảng Nam”, chương trỡnh NCKH đờ biển giai đoạn I. Bộ NN&PTNT.
4) Vũ Minh Cỏt (2008), “Nghiờn cứu, đề xuất mặt cắt ngang đờ biển hợp lý với từng loại đờ và phự hợp với điều kiện từng vựng từ Quảng Ninh đến Quảng Nam”, đề tài NCKH cấp bộ, giai đoạn I: 2007 – 2008.
5) Nguyễn Thị Phương Thảo, Nguyễn Văn Lai (2015), Giỏo trỡnh Mực nước và dũng chảy, NXB Bỏch khoa Hà Nội.
6) Thomass Peter Murray (2014), Surf zone circulation and transient rif currents on a microtidal and wave dominated open coast beach , Gold Coast , Australia, PhD Thesess. 7) EM 1110-2-1100- Chapter 4: SURF ZONE HYDRODYNAMICS, 2003.
8) Hubert Chanson, Hydraulics of Open Channel Flow, 2nd Edition, Butterworth- Heinemann 2004.
9) Longuet-Higgins 1970a, Longuet-Higgins, M. S. 1970a. “Longshore Currents Generated by Obliquely Incident Sea Waves, 1,”Journal of Geophysical Research, Vol 75, No. 33, pp 6778-6789.
10) Longuet-Higgins, M. S. 1970b. “Longshore Currents Generated by Obliquely Incident Sea Waves, 2,” Journal of Geophysical Research, Vol 75, No. 33, pp 6790-6801.
11) Vu Thanh Ca (2005). Súng giú, Bài giảng khoa kỹ thuật biển, ĐHTL.
12) Phạm Văn Giỏp &nnk (2004), Súng biển đối với cảng biển, NXB Xõy dựng.
13) . Valipour at all (2015), Study of undertow oscilations using an analytical model and some numerical simulations . India Journal of Geo-Marine Science, Vol. 46(10) Oct, 2015, Pp 1622-1629
14) Longest-Higgins, MS, Wave set-up, Percolation and undertow in suf zone. Proc.R.London 1983.
15) L.C van Rijn, March 2013, Irosion of gravel - Shingle beach and Barries, Cúncience, www.leovanrijn-sediment.com.
16) Ruessink, G.B. and Van Rijn, L.C., 2010. Skewness and asymmetry of nearshore waves (in preparation).
17) Van Rijn, (1993). Principles of Sediment Transport in Rivers, Estuaries and Coastal Seas. Formulas for Sediment Transport. Aqua publication, The Netherlands.
18) Van Rijn, (2018), Stability and movement of coarse materials. The Van Rijn Method. The Technic Civilization Saga 1. Author: lmpp.co.uk.
19) Gerrit, J. S., 2001. Introduction to Bed, bank and shore protection. Delft University Press, Delft, the Netherlands.
20) Van Rijn, L.C., 1993. Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas. Aqua Publications, Amsterdam, the Netherlands
21) Pilarczyk, K.W. (ed.), 1990, Design of seawalls and dikes - Including overview of revetments, In: Coastal Protection, A.A. Balkema Publisher.
22) Pilarczyk, K. (editor), 1998, Dikes and Revetments, A.A. Balkema Publisher.
23) Izbash, S.V. and K.Y. Khaldre, 1970. Hydraulics of River Channel Closure. Butterworth, London.
24) Nguyễn Văn Mạo & nnk (2009). Nghiờn cứu cơ sở khoa học và cỏc giải phỏp kĩ thuật đảm bảo an toàn cụng trỡnh xõy dựng trong điều kiện thiờn tai bất thường Miền Trung. Đề tài cấp Nhà Nước: 2009- 2011.
25) Ha, Ng. H., 2003. A physical model study on toe protection for sea dikes and revetments in Vietnam. Master of Science Thesis, Unesco IHE, Delft, the Netherlands.
26) Thieu Quang Tuan, Nguyen Quang Luong, Le Ngoc Anh, Modelling sea dike toe erosion during storms, Journal of Water Resources and Environmental Engineering, No. 23, November 2008.
27) Lờ Xuan Roanh, Le Hai Trung, Nguyen Quang Luong, Thieu Quang Tuan (2008), “Research on scour of sea dyke with physical model”; Tạp chớ thủy lợi mụi trường, số đặc biệt, 11-2008.
28) Vellinga, P., 1986. Beach and dune erosion during storm surges, Doctoral dissertation, Delft Hydraulics communication report No. 372, Delft, the Netherlands, 169 p.
30) Bosboom, J., Aarninkhof, S.G.J., Reniers, A.J.H.M., Roelvink, J.A. and Walstra, D.J.R., 2000. UNIBEST-TC 2.0 - Overview of model formulations. WL | Delft Hydraulics, Rep. H2305.42, Delft, the Netherlands.
31) Tuấn, T. Q., và cỏc cộng sự, 2008. Chuyờn đề “Nghiờn cứu trờn mụ hỡnh vật lý mỏng súng súng tràn qua đờ biển Việt Nam”, Đề tài “Nghiờn cứu, đề xuất mặt cắt ngang đờ biển hợp lý với từng loại đờ và phự hợp với điều kiện từng vựng từ Quảng Ninh đến Quảng Nam”, Giai đoạn I: 2007 – 2008.
32) Nguyễn Thế Duy (2002), “Một mụ hỡnh số cho vựng súng vỡ trong giú bao gồm cả lớp biờn đỏy và vựng súng tràn”.
33) Phung Dang Hieu, Katsutoshi (2005), Verfication of a VOF – base two phase flow model for wawe breaking and wawe – structure interactions;
34) Hieu P.D and Vinh P.N. “Numerical study of wave overtopping of a seawall supported by porous structures”. Applied Mathematical Modeling, ELSEVIER, ISSN 0307-904X, Vol.36, No. 6, pp. 2803- 2813.
35) Phung Dang Hieu, Phan Ngoc Vinh, Du Van Toan and Nguyen Thanh Son (2014). “Study of ware- wind interaction at a seawall using a numerical wave channel”. Applied Mathematical Modelling, ELSEVIER, Vol. 38, pp. 5149- 5159.
36) Phựng Đăng Hiếu và nnk (2012), ứng dụng mỏng súng số nghiờn cứu súng tương tỏc với đờ chắn súng, Tạp chớ Khoa học và Cụng nghệ Biển; Tập 13, Số 3; 2013: 227-233- ISSN: 1859-3097.
37) Phựng Đăng Hiếu, Nghiờn cứu mụ phỏng súng tràn qua cụng trỡnh sử dụng mỏng súng số MSS-2D.
38) Nguyễn Văn Dũng (2014) Nghiờn cứu cơ sở khoa học của giải phỏp tường đỉnh giảm