Sơ đồ tớnh toỏn lưu lượng tràn qua mặt cắt tường biển

Hỡnh 1 : Phối cảnh khụng gian đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh

Hỡnh 1.5 Sơ đồ tớnh toỏn lưu lượng tràn qua mặt cắt tường biển

1.1.2 Tổng quan nghiờn cứu súng tràn ở Việt Nam

Hiện nay, trỡnh độ nghiờn cứu chuyờn sõu và cỏc cụng nghệ thiết kế thi cụng đờ biển ở Việt Nam đó dõ̀n tiếp cận với trỡnh độ khu vực và thế giới. Đặc biệt, trong những năm vừa qua, nhà nước đó đõ̀u tư mạnh mẽ cho việc nghiờn cứu đờ biển như: nghiờn cứu xỏc định mặt cắt ngang đờ biển hợp lý, nghiờn cứu cụng nghệ vật liệu xõy dựng đờ biển... Tuy nhiờn vẫn còn thiếu nhiều lĩnh vực nghiờn cứu chuyờn sõu về cỏc tham số ảnh hưởng đến quy mụ, ổn định của đờ biển. Vỡ thế nghiờn cứu tham số súng tràn qua đờ biển cõ̀n được tiếp tục mở rộng với cỏc mặt cắt, hỡnh dạng kết cấu khỏc nhau để làm phong phỳ và hiệu quả hơn trong cụng trỡnh đờ biển. Trong phạm vi của nghiờn cứu này tỏc giả chỉ giới thiệu cỏc nghiờn cứu trong nước cú liờn quan đến mục tiờu của luận ỏn;

Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2006 [15], 2009 [16], 2010 [17], 2013 [18]) đó tiến

hành thớ nghiệm mụ hỡnh vật lý kết hợp với phõn tớch lý thuyết cho cỏc kịch bản khỏc nhau, cú điều kiện biờn sỏt với thực tế của đờ biển Việt Nam. Cỏc nghiờn cứu này đó

đỏnh giỏ độ tin cậy của TAW (2002) và xõy dựng được cỏc cơ sở khoa học quan trọng cho việc tớnh toỏn súng tràn qua đờ biển ở Việt Nam.

Cỏc thớ nghiệm được tiến hành với cỏc điều kiện biờn thiết kế phổ biến nhất ở nước ta về mặt thủy động lực (súng và mực nước), hỡnh học kết cấu (chiều cao đờ, mỏi đờ, tường đỉnh trờn đờ) và bói trước đờ. Việc xem xột ảnh hưởng của tường đỉnh chỉ mới giới hạn ở dạng tường đỉnh cú vỏch dốc đứng phớa biển, tường nằm sỏt mộp đỉnh đờ phớa biển, khụng cú thềm trước. Qua phõn tớch cỏc số liệu thực nghiệm thấy rằng γv giảm (khả năng chiết giảm súng tràn tăng) khi tỷ số W/(W+ Rc) tăng. Với W là chiều cao tường, Rc là độ cao lưu khụng từ mực nước thiết kế tớnh đến đỉnh của tường. Nhiều dạng phối hợp khỏc nhau giữa cỏc tham số đó được thử nghiệm để tỡm ra được một tương quan tốt nhất với γv. Cỏc liờn hệ sau đó được tỡm thấy cho sự phù hợp tốt nhất giữa cỏc số liệu thực nghiệm: 1 2 W W v om c c c R  = +  + khi súng vỡ om 2.0 (1.10) 1 2 W W v c c c R  = + + khi súng khụng vỡ om 2.0 (1.11) Trong đú: cỏc hệ số khụng thứ nguyờn c1 và c2 được xỏc định thụng qua cỏc phõn tớch hồi quy tuyến tớnh từ cỏc số liệu thực nghiệm cho từng trường hợp súng vỡ và khụng vỡ.

Nghiờn cứu đó chỉ ra rằng: phương phỏp tớnh toỏn của TAW (2002) nhỡn chung đỏnh giỏ thấp ảnh hưởng của tường đỉnh trờn đờ đến súng tràn (thụng qua hệ số chiết giảm súng tràn γv do tường đỉnh). Độ dốc mỏi quy đổi khi cú tường theo phương phỏp này làm gia tăng đỏng kể chỉ số Iribarren và như vậy tạo ra điều kiện súng vỡ giả trong tớnh toỏn súng tràn. Ngoài ra, theo TAW (2002) tường đỉnh khụng cú ảnh hưởng đến lưu lượng súng tràn trong trường hợp súng khụng vỡ, tuy nhiờn cỏc số liệu thực nghiệm của nghiờn cứu hiện tại cho thấy điều ngược lại. Phương phỏp mới kể đến ảnh hưởng tường đỉnh thấp trờn đờ của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009) đó đi sõu hơn về bản chất vật lý của tương tỏc súng và tường đỉnh. Khả năng chiết giảm súng tràn của tường đỉnh đó được xột đến với ảnh hưởng khụng chỉ từ cỏc yếu tố súng mà còn từ điều kiện hỡnh học đờ (chiều cao tường, độ lưu khụng). Phương phỏp mới đó tỏ ra cú độ tin cậy cao

hơn, cú thể dễ dàng tớch hợp với phương phỏp của TAW (2002) trong việc tớnh toỏn lưu lượng súng tràn trung bỡnh qua đờ cú tường đỉnh.

Tiếp tục phỏt triển hướng nghiờn cứu của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009), Thiều Quang Tuấn (2013) tiếp tục thực hiện cỏc thớ nghiệm bổ sung với mục tiờu: đỏnh giỏ hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường đỉnh γv đối với lưu lượng súng tràn trung bỡnh qua đờ cú chiều cao tường thay đổi và cú thềm trước tường. Với 225 thớ nghiệm súng ngẫu nhiờn đó được thực hiện với cỏc kịch bản khỏc nhau nhằm tạo điều kiện đỏnh giỏ ảnh hưởng của tường đỉnh (W) và thềm trước (S) một cỏch thuận lợi nhất. Bằng số liệu thực nghiệm khỏ phong phỳ và phõn tớch một cỏch khoa học, kết quả nghiờn cứu đó đưa ra được cụng thức xỏc định hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường:

w 1 W 1 1 1.6 c om R  = +  (1.12) s 1 1 S 1 1 8 Hmo om  = +  (1.13) v w s 1 1 1 W 1 1 S 1 . 1 1.6 . 1 8 c om mo om R H          = = +   +      (1.14)

Kết quả phõn tớch thớ nghiệm cho thấy, hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường là tớch của cỏc hệ số ảnh hưởng thành phõ̀n do chiều cao tường, bề rộng thềm trước tường đem lại và cú thể dùng chung cho cả súng vỡ và súng khụng vỡ. Phương phỏp mới cú thể tớch hợp một cỏch tường minh vào cỏc cụng thức tớnh toỏn sẵn cú của TAW (2002) gúp phõ̀n nõng cao độ tin cậy trong tớnh toỏn lưu lượng súng tràn trung bỡnh qua đờ biển cú tường đỉnh đặc thù ở nước ta.

Nguyễn Văn Thìn (2014) [19] đó tiến hành thớ nghiệm trờn mụ hỡnh vật lý mỏng súng.

Qua đú đó làm sỏng tỏ bản chất ảnh hưởng của tường đỉnh đến cỏc đặc trưng súng tràn, chứng minh được tớnh ưu việt của thềm trước thụng qua việc đi sõu phõn tớch quỏ trỡnh tương tỏc súng - tường và xõy dựng được cụng thức thực nghiệm xỏc định hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường đỉnh thấp trờn đờ đến lưu lượng súng tràn trung bỡnh cho trường hợp súng đều (cụng thức (1.15)):

v w s 1 1 1 W 1 S 1 . 1 1.26 . 1 1.44 c om mo om R H          = = +   +      (1.15)

Qua trờn ta thấy, cả nghiờn cứu của Thiều Quang Tuấn (2013) và Nguyễn Văn Thỡn (2014) mới dừng lại ở dạng tường đỉnh thẳng đứng, chưa xột đến ảnh hưởng tường đỉnh cú mũi hắt súng đến súng tràn qua đờ.

Nguyễn Văn Dũng (2017) [20] Nghiờn cứu ảnh hưởng của tường đỉnh cú mũi hắt đến

khả năng chiết giảm súng tràn qua đờ biển bằng mụ hỡnh vật lý mỏng súng. Đối tượng nghiờn cứu là súng tràn qua đờ biển cú tường đỉnh với mũi hắt súng, mặt trước dốc đứng. Kết quả nghiờn cứu đó xõy dựng được cụng thức thực nghiệm xỏc định lực tỏc động lờn tường đỉnh và một cụng thức tớnh toỏn chiết giảm tường đỉnh tới súng tràn.

Phựng Đăng Hiếu, Phan Ngọc Vinh (2012) [21] Nghiờn cứu ảnh hưởng của thềm cơ

và lớp bảo vệ mỏi dạng xốp tới súng tràn qua cụng trỡnh tường chắn súng bằng mụ hỡnh số VOF. Kết quả nghiờn cứu khẳng định giỏ trị độ xốp tối ưu giảm lưu lượng tràn của kết cấu mỏi nghiờng là (25 ữ 70) %, đối với thềm cơ là (40 ữ 65) %. Đồng thời, nghiờn cứu cũng đưa ra quan điểm lưu lượng tràn liờn quan chặt chẽ đến sự tiờu tỏn năng lượng của kết cấu xốp của mỏi nghiờng và thềm cơ trước tường.

Qua tổng quan cỏc nghiờn cứu tràn trờn thế giới và Việt Nam đó đưa ra được một bức tranh chung về quỏ trỡnh nghiờn cứu và kết quả đạt được về giải phỏp đờ biển hiện nay. Nhỡn chung, về hỡnh dạng mặt cắt xu hướng làm cỏc tường đỉnh trờn đờ mỏi nghiờng vỡ giải phỏp này giảm chiều cao đắp mà vẫn đảm bảo điều kiện giảm súng tràn. Về kết cấu đang hướng tới cỏc kết cấu bảo vệ mỏi, cú độ nhỏm, xốp, thềm rộng để giảm súng tràn. Đồng thời đi cùng phỏt triển về giải phỏp là mặt lý luận, phương phỏp tớnh, cỏc nghiờn cứu xõy dựng cụng thức dự tớnh súng tràn qua mặt cắt đờ biển với cỏc hỡnh dạng và kết cấu khỏc nhau. Qua cỏc phương phỏp, cụng thức tớnh cú thể nhận thấy cỏc tham số đặc biệt quan trọng khi nghiờn cứu súng tràn qua đờ biển là Rc/Hs (gọi lại độ cao lưu khụng phi thứ nguyờn), 3

s

q gH lưu lượng tràn phi thứ nguyờn, hệ số chiết giảm súng tràn của kết cấu mỏi, kết cấu tường, thềm cơ đờ… (được xỏc định từ ảnh hưởng tham số hỡnh học kết cấu tới lưu lượng tràn thụng qua thớ nghiệm mụ hỡnh vật lý).

Kế thừa cỏc nghiờn cứu trước, tỏc giả định hỡnh hướng nghiờn cứu phõn tớch về súng tràn qua mặt cắt đờ biển cú kết cấu ẳ trụ rỗng trờn đỉnh thụng qua thớ nghiệm mụ hỡnh vật lý, đỏnh giỏ ảnh hưởng kết cấu ẳ trụ rỗng (lỗ rỗng bề mặt…) tới súng tràn. Cùng với đú là xỏc định tham số cơ bản khi xõy dựng cụng thức thực nghiệm xỏc định lưu lượng súng tràn qua mặt cắt nghiờn cứu.

1.2 Tổng quan kết cấu rỗng trong cụng trình biển

1.2.1 Tổng quan cỏc cụng trỡnh sử dụng kết cấu rỗng

í tưởng về kết cấu rỗng được Jarlan [22] đề xuất vào năm 1961. Từ năm 1969 ở Nhật Bản đó xõy dựng một số cụng trỡnh với kết cấu này (Hỡnh 1.6). Kết cấu rỗng với khụng gian rỗng hay còn gọi là buồng tiờu súng (BTS), ngoài việc tiờu năng lượng súng, BTS trước thùng chỡm còn kết hợp nuụi cỏ và làm nhà mỏy phỏt điện để lợi dụng năng lượng súng cho hiệu quả tốt.

Những năm gõ̀n đõy, cỏc kết cấu lỗ rỗng bề mặt và cú buồng tiờu súng ngày càng được nghiờn cứu và ứng dụng nhiều trong cụng trỡnh giảm súng xa bờ ở Đồng bằng sụng Cửu Long. Năm 2017, Viện Thủy Cụng thuộc Viện KHTL Việt Nam đó ứng dụng cấu kiện trụ rỗng, với mặt cắt ngang là nửa hỡnh tròn, 5 hàng lỗ, mỗi hàng 4 lỗ phớa tiếp xỳc với súng biển, 2 hàng lỗ, mỗi hàng 4 lỗ, phớa mặt trụ rỗng hướng vào phớa trong bờ. Đường kớnh mỗi lỗ 30 cm, cú khả năng giảm súng, trao đổi mụi trường, gõy bồi tốt (Hỡnh 1.9 và Hỡnh 1.10). Cùng với đú là cấu kiện rỗng bờ tụng cốt phi kim đỳc sẵn của Cụng ty Busadco được ứng dụng ở biển Tõy tỉnh Cà Mau (Hỡnh 1.11và Hỡnh 1.12).