Thiết lập bảng tớnh toỏn súng tràn

7. Cấu trỳc của luận ỏn

4.4 Tớnh toỏn cao trỡnh đỉnh mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh (TSD)

4.4.3 Thiết lập bảng tớnh toỏn súng tràn

Thiết lập thụng số đõ̀u vào tớnh toỏn lưu lượng tràn đơn vị qua mặt cắt cú kết cấu TSD

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị

1 Mực nước tớnh toỏn Ztk m

97

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị

3 Chu kỳ đỉnh phổ TP s

4 Chiều cao súng tại chõn đờ Hm0 m

5 Cao độ bói trước chõn đờ Zb m

6 Cao trỡnh đặt cấu kiện Zđck m

7 Chiều cao cấu kiện hw m

8 Bề rộng cấu kiện Bw m

9 Độ rỗng bề mặt cấu kiện  %

10 Bỏn kớnh cong cấu kiện Rw m

11 Cao trỡnh đỉnh Zđ m

12 Bề rộng thềm Bc m

13 Cao trỡnh đỉnh lớp gia cố Zc m

Thiết lập thụng số trung gian tớnh toỏn lưu lượng tràn đơn vị qua mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh.

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị

1 Chu kỳ phổ súng đặc trưng Tm-1,0 1,0 1,15 P m T T − = Tm-1,0 s

2 Chiều dài súng nước sõu

2 0 2 p gT L  = L0 m

98 1,0 0 0 1,0 2 0 0 1 0.36 0.36 2 m m p d d gd T Khi L L L gT d L Khi L  − −    −        =   =   

4 Độ sõu nước tại chõn đờ h m

5 Độ sõu nước tại buồng cấu kiện TSD d m 6 Độ dốc súng 0 1,0 1,0 m m m H S L − − = sm-1,0 m 4.4.4 Phương phỏp tớnh

Đờ biển Nhà Mỏt bảo vệ khu vực dõn cư với lưu lượng tràn cho phộp hiện trạng [q] =

10 l/s/m.

Trỡnh tự tớnh toỏn theo cỏc bước như sau:

Bước 1: Giả thiết cao trỡnh đỉnh đờ (Zđ) và chiều cao kết cấu (hw).

Cao trỡnh đỉnh đờ giả thiết = mực nước thiết kế + Chiều cao súng thiết kế: Zđ=Ztk + Hm0

Bước 2: Ứng dụng cụng thức thực nghiệm xỏc định lưu lượng tràn trung bỡnh qua mặt

cắt.

Bước 3: Kiểm tra lưu lượng tràn tớnh toỏn so với lưu lượng tràn cho phộp.

Nếu đảm bảo thỡ giảm dõ̀n cao trỡnh đỉnh và tớnh tiếp tới khi Zđ, min. Nếu khụng đảm bảo thỡ chuyển qua bước 4.

Bước 4: Tăng chiều cao đỉnh và tớnh lại bước 2 và 3.

99

Bảng 4.8: Kết quả tớnh toỏn lưu lượng tràn qua mặt cắt với cỏc cao trỡnh đỉnh khỏc nhau

Zđ Rc (m) d (m) L0 (m) L0m (m) d/h Rc/Hm0 Hm0/(h*S0m) q (l/s/m) 3.000 0.700 2.450 31.61 18.69 0.821 0.824 6.676 19.05 3.100 0.800 2.350 31.61 18.69 0.821 0.941 6.676 15.17 3.200 0.900 2.250 31.61 18.69 0.804 1.059 6.676 11.95 3.300 1.000 2.150 31.61 18.69 0.768 1.176 6.676 9.31 3.400 1.100 2.050 31.61 18.69 0.732 1.294 6.676 7.24 3.500 1.200 1.950 31.61 18.69 0.696 1.412 6.676 5.62 3.600 1.300 1.850 31.61 18.69 0.661 1.529 6.676 4.36 3.700 1.400 1.750 31.61 18.69 0.625 1.647 6.676 3.38 3.800 1.500 1.650 31.61 18.69 0.589 1.765 6.676 2.61 3.900 1.600 1.550 31.61 18.69 0.554 1.882 6.676 2.02 4.000 1.700 1.450 31.61 18.69 0.518 2.000 6.676 1.55 Với hiện trạng đờ biển Nhà Mỏt cấp III, tõ̀n suất 2% cú hệ thống thu nước tràn, tra bảng D1 Phu lục D – TCVN 9901 lưu lượng tràn cho phộp thiết kế là [q] = 10 l/s/m.

Từ kết quả tớnh toỏn Bảng 4.8 để đảm bảo lưu lượng tràn qua đờ nhỏ hơn lưu lượng tràn cho phộp cao trỡnh đỉnh cõ̀n + 3.3 m. Cao trỡnh đỉnh khi triển khai thực tế cõ̀n cộng thờm độ gia cao an toàn lỳn và biến đổi khớ hậu nước biển dõng.

4.5 Tớnh toỏn lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng

4.5.1 Thụng số mặt cắt, điều kiện biờn tớnh toỏn

Dự trờn hồ sơ thiết kế mặt cắt đờ hiện trạng, thụng số mặt cắt và điều kiện biờn tớnh toỏn tổng hợp lại như bảng 4.9.

100

Bảng 4.9: Tổng hợp thụng số mặt cắt hiện trạng

TT Tham số Ký hiệu Đơn vị Giỏ trị

1 Mực nước tớnh toỏn Ztk m 2.3

2 Chiều cao súng tại chõn đờ Hm0 m 0.85

3 Chu kỳ thiết kế Tp s 4.5

4 Cao trỡnh đỉnh đờ Zđ m +3.50

5 Chiều cao tường hv m 0.9

6 Hệ số mỏi đờ m 3

7 Cao độ bói trước chõn đờ Zb m -0.5

Hỡnh 4.11: Mặt cắt đờ biển hiện trạng tại Nhà Mỏt, tỉnh Bạc Liờu

4.5.2 Cụng thức xỏc định

Mặt cắt đờ biển hiện trạng tại Nhà Mỏt là đờ mỏi nghiờng cú tường đỉnh, là mặt cắt truyền thống và lưu lượng tràn qua mặt cắt được xỏc định theo phụ lục D TCVN 9901 – 2014 như sau: b.o  2.0 : 3 .Hs g q = 0.67 tan  b o  .exp 1 4.3 c . s o b f v R H        −       (4.2) -0.50 mặt đất bình quân Cọc BTCT

Cấu kiện P.Đ.TAC-178 dày 25cm Đá 1x2 dày 20 cm

Vải địa kỹ thuật

m=3

MNTK (P=2%): +2.30m

Cọc BTCT +3.50

101 2.0 < b.o  7.0 : 3 .Hs g q = 0.2.exp 1 2.3 c . s f R H     −       (4.3) o > 7,0 : 3 .Hs g q = 0.21.exp (0.33 0.022 c f s o R H          +    (4.4) trong đú:

q Là lưu lượng tràn đơn vị, l/(s.m);

Rc Chiều cao lưu khụng đỉnh đờ trờn mực nước thiết kế tớnh theo súng tràn, m;

v Là hệ số chiết giảm súng tràn do tường đỉnh; b Là hệ số chiết giảm súng tràn do cơ đờ;

f Là hệ số chiết giảm độ nhỏm mỏi đờ;

 Là hệ số chiết giảm do súng tới xiờn gúc;  Là gúc của mỏi đờ.

Ứng dụng cụng cụ tớnh toỏn Wave runup and overtopping trong phõ̀n mềm Wadibe của Cỏn bộ giảng viờn Kỹ thuật cụng trỡnh biển -Trường đại học Thủy lợi xõy dựng. Kết quả tớnh toỏn được thể hiện Hỡnh 4.12 và Hỡnh 4.13, lưu lượng tràn trung bỡnh qua mặt cắt là 8.48 l/s/m đảm bảo nhỏ hơn lưu lượng tràn cho phộp [q] = 10 l/s/m.

102

Hỡnh 4.13: Kết quả tớnh toỏn

Bảng 4.10: Kết quả tớnh toỏn lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng

Zđ (m) Rc (m) Hm0 (m) Tp (s) Hệ số mỏi

m W (m) v r q

(l/s/m)

+3.5 1.2 0.85 31.61 3 0.821 0.65 0.68 8.48

4.6 Phõn tớch, đỏnh giỏ hiệu quả mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh (TSD) so với mặt cắt đờ biển hiện trạng (TSD) so với mặt cắt đờ biển hiện trạng

Xột trờn yờu cõ̀u đảm bảo lưu lượng tràn trung bỡnh qua mặt cắt [q] < 10l/s.m, cú thể thấy mặt cắt hiện trạng và mặt cắt đờ xuất đều đảm bảo.

Với cùng cao trỡnh đỉnh Zđ = +3.5m lưu lượng tràn qua mặt cắt cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh là 5.62 l/s/m nhỏ hơn giỏ trị 8.48l/s/m với mặt cắt để biển hiện trạng, đõy chớnh là ưu điểm đỏng kể của mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh (TSD) đề xuất. Chớnh vỡ vậy, với hiệu quả giảm lưu lượng tràn thỡ đồng nghĩa cú thể giảm cao trỡnh đỉnh, hoặc tăng độ an toàn của đờ với hỡnh dạng mặt cắt đờ biển hiện trạng cú cùng cao độ đỉnh. Với phõn tớch trờn thiờn về an toàn và đồng bộ với hiện trạng lựa chọn cao trỡnh đỉnh mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh thử nghiệm +3.5m (Hỡnh 4.14 và Hỡnh 4.15).

103

Hỡnh 4.14: Mặt cắt ngang đờ cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh thử nghiệm

Hỡnh 4.15: Mặt bằng đờ cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh thử nghiệm

4.7 Kết luận chương 4

Luận ỏn đó trỡnh bày quy trỡnh tớnh toỏn và ỏp dụng cụng thức thực nghiệm trong thiết kế mặt cắt đờ biờn cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh (TSD). Kết quả tớnh toỏn mặt cắt đờ biển cú kết cấu TSD tại Nhà Mỏt (Bảng 4.8) cú cao trỡnh đỉnh tương đương với mặt cắt đờ biển cú kết cấu tường đỉnh hiện trạng sẽ cú lưu lượng tràn nhỏ hơn 5.62 l/s/m so với 8.48 l/s/m. Việc đặt cao trỡnh chõn cấu kiện gõ̀n mực nước thiết kế (độ ngập nhỏ nhất d=0) là điều kiện tối ưu với mặt cắt đờ biển cú TSD. Cú thể thấy, kết cấu TSD thay thế toàn bộ phõ̀n mỏi trờn cơ như mặt cắt đờ biển hỗn hợp cú cơ và do đú nhiệm vụ cụng trỡnh đảm bảo điều kiện về súng tràn so với tiờu chuẩn, giảm súng phản xạ, giảm chiều cao đắp đờ và tương đối phù hợp với điều kiện địa chất đất nền mềm yếu.

104

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

I. Kết luận

Sạt lở bờ biển và suy thoỏi rừng ngập mặn đó và đang diễn biến hết sức nghiờm trọng

và khú lường trờn phạm vi cả nước núi chung và tại cỏc tỉnh ven biển ĐBSCL núi riờng. Luận ỏn thống kờ, tổng quan cỏc giải phỏp giảm súng tràn ở Đồng bằng sụng Cửu Long hiện nay và phõn tớch thấy rằng cỏc giải phỏp hiện trạng như (1) nõng cao trỡnh đỉnh đờ, (2) gia cố kết cấu chõn và mỏi cụng trỡnh, (3) xõy dựng cỏc cụng trỡnh giảm súng xa bờ, tuy đó phỏt huy hiệu quả nhất định nhưng còn nhiều vấn đề cõ̀n được tiếp tục cải tiến nghiờn cứu và khắc phục những hạn chế. Đặc biệt hạn chế bởi điều kiện địa chất nền mềm yếu và khú khăn khi cõ̀n cú khối đắp cao cùng tải trọng lớn. Tỏc giả đó định hướng nghiờn cứu súng tràn qua mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh (TSD) – là giải phỏp cú diện tớch và tải trọng bản thõn nhỏ, phù hợp với địa chất nền. Tuy nhiờn, để ứng dụng vào cụng trỡnh đờ biển – một giải phỏp ngăn nước và tiờu chớ thiết kế hàng đõ̀u là đỏnh giỏ đỳng súng tràn qua cụng trỡnh. Vỡ vậy, mục đớch nghiờn cứu đặt ra cho luận ỏn là nghiờn cứu súng tràn qua mặt cắt đờ biển cú kết cấu TSD để từ đú xõy dựng được cơ sở lý thuyết trong thiết kế ứng dụng kết cấu TSD trong cụng trỡnh đờ biển. Qua tổng hợp và đỏnh giỏ một số giải phỏp kết cấu cụng trỡnh đờ giảm súng bảo vệ bờ đang ỏp dụng tại vùng ĐBSCL hiện nay, tỏc giả đó nghiờn cứu cơ sở đề xuất được mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh phù hợp với điều kiện địa hỡnh, địa chất của vùng ĐBSCL cũng như cỏc vùng khỏc cú tớnh chất tương tự. Từ mặt cắt cú kết cấu mới đề xuất, tỏc giả đó xõy dựng kịch bản và thực hiện thớ nghiệm súng tràn qua 3 dạng mặt cắt (mỏi nghiờng, mỏi nghiờng cú tường đỉnh, kết cấu TSD) tại Phòng Thớ nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sụng biển để thiết lập cụng thức tớnh toỏn súng tràn qua đờ. Luận ỏn đó cú 2 đúng gúp mới:

(1) Nghiờn cứu phõn tớch và đề xuất được dạng mặt cắt mới cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh đờ biển cho ứng dụng thực tiễn ở khu vực biển cú nền đất yếu. Thụng qua phõn tớch cỏc kết quả thớ nghiệm vật lý đó cho thấy vai trò của ẳ trụ rỗng trờn đỉnh đờ trong việc giảm súng tràn và súng phản xạ từ tường đỉnh, qua đú cung cấp kiến thức để hiểu rừ hơn về tỏc dụng của khối rỗng dạng cung tròn trong tiờu súng, giảm tràn.

105

(2) Xõy dựng được cụng thức thực nghiệm (3.8) tớnh toỏn súng tràn cho mặt cắt đờ mỏi nghiờng cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh và ứng dụng tớnh toỏn thành cụng cho khu vực đờ biển Nhà Mỏt, Bạc Liờu.

Luận ỏn đó thực hiện 79 phương ỏn thớ nghiệm súng ngẫu nhiờn trong điều kiện tự nhiờn khu vực đồng bằng sụng Cửu Long. Kết quả thớ nghiệm cho thấy lưu lượng tràn qua mặt cắt cú kết cấu 1/4 trụ rỗng nhỏ hơn so với 2 mặt cắt còn lại. Trờn cơ sở phõn tớch số liệu thớ nghiệm và đỏnh giỏ lựa chọn cỏc đường lý luận về súng tràn qua 3 dạng mặt cắt phổ biến (mỏi nghiờng, mỏi nghiờng cú tường đỉnh, tường biển), luận ỏn đó xỏc định được đường cong lý luận súng tràn qua tường biển hỗn hợp với Rc/Hm0 ≤ 1.35 là phù hợp làm nền tảng để xõy dựng cụng thức thực nghiệm. Từ đú bằng phương phỏp hồi quy, luận ỏn đó xõy dựng được cụng thức thực nghiệm (3. 8) tớnh toỏn súng tràn qua mặt cắt đờ biển cú kết cấu 1/4 trụ rỗng trờn đỉnh. Tuy nhiờn, do cụng thức được xõy dựng từ kết quả thớ nghiệm nờn phạm vi ỏp dụng nằm trong cỏc giới hạn thớ nghiệm đó được trỡnh bày. Đối với cỏc khu vực khỏc khụng thuộc đồng bằng sụng Cửu Long nếu thỏa món cỏc điều kiện về tham số phi thứ nguyờn thỡ cú thể tham khảo ỏp dụng cụng thức để tớnh toỏn.

Từ kết quả nghiờn cứu đó đạt được, luận ỏn đó ỏp dụng tớnh toỏn, thiết kế mặt cắt đờ biờn cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh cho đờ biển Nhà Mỏt, tỉnh Bạc Liờu và đạt kết quả tương đối phù hợp với điều kiện địa chất đất nền mềm yếu.

II. Tồn tại và hướng phỏt triển

Với cỏc kịch bản thớ nghiệm, luận ỏn cú một số hạn chế về kịch bản thớ nghiệm như

chưa xột tới cỏc yếu tố sau:

+ Cao trỡnh, bề rộng thềm đặt kết cấu 1/4 trụ rỗng. + Độ dốc bói phớa trước.

+ Kết cấu 1/4 trụ rỗng cú mũi hắt ở đỉnh. + Cỏc chiều cao kết cấu khỏc nhau.

106

Do điều kiện thớ nghiệm hạn chế về chiều dài mỏng súng và thiết bị quan trắc. Nờn việc mụ phỏng bói thoải dài còn hạn chế. Bờn cạnh đú, việc quan trắc súng leo và dòng chảy tràn còn chưa được đỏnh giỏ.

Tiếp tục nghiờn cứu ứng dụng mặt cắt cú kết cấu 1/4 trụ rỗng vào giải phỏp đờ biển ở ĐBSCL núi riờng và Việt Nam núi chung.

III. Kiến nghị

- Kết quả nghiờn cứu của luận ỏn hoàn toàn cú thể hồn thiện để ứng dụng rộng rói thực tế.

- Tiếp tục nghiờn cứu phõn tớch lực súng tỏc dụng mặt cắt đờ biển cú kết cấu 1/4 trụ rỗng trờn đỉnh.

- Tiếp tục nghiờn cứu tối ưu kết cấu ẳ trụ rỗng (TSD).

- Tiếp tục nghiờn cứu bổ sung thờm cỏc tham số ảnh hưởng khỏc của mặt cắt đờ biển cú kết cấu 1/4 trụ rỗng như: (1) Cao trỡnh, bề rộng thềm đặt kết cấu 1/4 trụ rỗng; (2) Độ dốc bói phớa trước; (3) Kết cấu 1/4 trụ rỗng cú mũi hắt trờn đỉnh; (4) Kết cấu TSD với tỷ lệ lỗ rỗng>20%; (5) Chu kỳ súng ngoài phạm vi đó thớ nghiệm, chiều cao súng lớn hơn 1,5m như đó làm thớ nghiệm.

- Nghiờn cứu bổ sung về dạng lỗ thoỏng trờn mặt cú hỡnh dạng khụng phải hỡnh tròn, tỷ lệ độ lỗ rỗng khỏc ngồi trị số đó đề xuất.

107

DANH MỤC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ

1. Phan Đình Tuấn, Trõ̀n Đỡnh Hòa (2022) Cơ sở khoa học đề xuất mặt cắt đờ biển

cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh ỏp dụng đờ biển đồng bằng sụng Cửu Long. Tạp chớ khoa học và cụng nghệ Thủy Lợi, Viện khoa học Thủy Lợi Việt Nam. Số 73 ISSN:1859-4255, 08-2022.

2. Phan Đình Tuấn, Trõ̀n Đỡnh Hòa (2021) Nghiờn cứu súng tràn qua mặt cắt tường

biển cú kết cấu rỗng trong mỏng súng mụ hỡnh vật lý. Tạp chớ khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Mụi trường, Trường Đại học Thủy lợi, số đặc biệt, ISSN:1859-3941, 12-2021, trang 141.

3. Phan Đình Tuấn (2021) Đỏnh giỏ lưu lượng tràn qua cỏc mặt cắt đờ biển bằng thớ

nghiệm mụ hỡnh vật lý. Tạp chớ khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Mụi trường, Trường

Đại học Thủy lợi, số 75 ISSN:1859-3941, 09-2021, trang 137;

4. Phan Đình Tuấn (2021) Mụ hỡnh vật lý kiểm nghiệm khả năng ứng dụng kết cấu tiờu súng cho tường biển ở Nha Trang. Tạp chớ khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Mụi trường, Trường Đại học Thủy lợi, số 75 ISSN:1859-3941, 09-2021, trang 65-72;

5. Phan Đình Tuấn (2021) Kết cấu bờ tụng lắp ghộp khối rỗng trong xõy dựng cụng

trỡnh bảo vệ bờ biển Việt Nam. Tạp chớ khoa học và cụng nghệ Thủy Lợi, Viện khoa

học Thủy Lợi Việt Nam, số 67 ISSN:1859-4255, 08-2021, trang 74-82;

6. Phan Đình Tuấn (2021) Nghiờn cứu đặc tớnh phản xạ của kết cấu tiờu súng đặt tại

đỉnh đờ biển trờn mụ hỡnh vật lý. Tạp chớ khoa học và cụng nghệ Thủy Lợi, Viện khoa

học Thủy Lợi Việt Nam. Số 65 ISSN:1859-4255, 04-2021, trang 8-15;