Thạc Sĩ Nghiên cứu sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh ở Bắc bộ

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH .vi
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ ix
MỞ ĐẦU .1
1. Tính cấp thiết của đề tài .1
2. Mục tiêu nghiên cứu 1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2
4. Nội dung nghiên cứu .2
5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu 2
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .3
7. Những đóng góp mới của luận án .3
8. Cấu trúc của luận án 4
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN QUA ĐÊ BIỂN CÓ
TƯỜNG ĐỈNH THẤP 5
Tổng quan về nghiên cứu sóng tràn qua đê biển .5
Tổng quan nghiên cứu sóng tràn trên thế giới 5
Tổng quan nghiên cứu sóng tràn ở Việt Nam .6
Nguyên nhân, cơ chế phá hoại đê biển và giải pháp giảm thiểu 8
Nguyên nhân hư hỏng đê biển 8
Cơ chế phá hoại đê biển do sóng tràn .9
Giải pháp giảm thiểu sóng tràn cho đê biển Bắc bộ 12
Tổng quan về đê biển có tường đỉnh thấp ở Miền Bắc 12
Khái quát chung 12
Đê biển có tường đỉnh thấp ở Hà Tĩnh 14
Đê biển có tường đỉnh thấp ở Thanh Hóa .16
Đê biển có tường đỉnh thấp ở Nam Định 16
Đê biển có tường đỉnh thấp ở Hải Phòng 18
Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh thấp .18
Ở trên thế giới .18
Ở Việt Nam .20iv
Kết luận chương 1 26
CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH VẬT LÝ MÁNG SÓNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA TƯỜNG ĐỈNH THẤP ĐẾN SÓNG TRÀN QUA ĐÊ BIỂN .28
Mục đích nghiên cứu 28
Cơ sở lý thuyết về tương tự 28
Tương tự về hình học 28
Tương tự về động học .29
Tương tự về động lực học. 29
Mô tả thí nghiệm sóng đều .29
Máng sóng .29
Mô hình đê và các tham số thí nghiệm .31
Chương trình thí nghiệm .32
Trình tự thí nghiệm và các tham số đo đạc .34
Phân tích kết quả thí nghiệm 37
Ảnh hưởng của tường đỉnh đến lưu lượng sóng tràn trung bình .37
Ảnh hưởng của tường đến chiều cao sóng bắn .40
Kết luận chương 2 42
CHƯƠNG 3 TƯƠNG TÁC SÓNG – TƯỜNG VÀ DÒNG CHẢY SÓNG TRÀN
QUA ĐÊ BIỂN CÓ TƯỜNG ĐỈNH THẤP .43
Đặt vấn đề 43
Mô hình NLSW (Tuấn và Oumeraci, 2010) 46
Hệ phương trình cơ bản .46
Sóng tràn đối với sóng ngẫu nhiên 47
Mô hình RANS-VOF (COBRAS-UC, máng sóng số) 52
Giới thiệu máng sóng số 52
Hệ phương trình cơ bản .54
Sóng tràn đối với sóng ngẫu nhiên 55
Sóng tràn đối với sóng đều 57
Kết luận chương 3 72
CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN SÓNG TRÀN
QUA ĐÊ BIỂN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH 74
Giới thiệu công trình 74v
Tính toán sóng tràn 75
Các công thức cơ bản 75
Thiết lập bảng tính toán sóng tràn .75
Xây dựng phần mềm tính toán sóng tràn 79
Kết quả tính toán sóng tràn và đề xuất mặt cắt ngang đê biển 81
Kết quả tính sóng tràn qua đê biển Giao Thủy, tỉnh Nam Định .81
Đề xuất mặt cắt ngang đê biển 83
Phạm vi áp dụng 83
Kết luận chương 4 85
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .86
I. Kết quả đạt được của luận án 86
II. Những đóng góp mới của luận án .88
III. Tồn tại và hướng phát triển .89
IV. Kiến nghị .89
DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO .91
PHỤ LỤC 99vi
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Đê biển ở vịnh Isahaya, Nagasaki, Nhật bản 5
Hình 1.2 Sóng tràn gây phá hoại đê biển Nam Định [1] .7
Hình 1.3 Sóng tràn qua đê biển Nam Định trong bão số 7/2005[1] 9
Hình 1.4 Thí nghiệm ở CHLB Đức .10
Hình 1.5 Thí nghiệm ở Viện KHTL Việt Nam .10
Hình 1.6 Đê biển Hậu Lộc, Thanh Hóa sau cơn bão số 7/2005 11
Hình 1.7 Cây sự cố hư hỏng đê biển [1] 11
Hình 1.8 Công trình giảm sóng trước đê Giao Thủy, Nam Định (3/2014) .12
Hình 1.9 Một số hình dạng tường đỉnh thấp ở Việt Nam 13
Hình 1.10 Đê biển Hội Thống, Nghi Xuân, Hà Tĩnh [3] 15
Hình 1.11 Đê biển Phúc Long Nhượng, Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh [3] .15
Hình 1.12 Đê biển Hậu Lộc, Thanh Hóa [7] .16
Hình 1.13 Đê biển Giao Thủy, Nam Định .17
Hình 1.14 Đê biển Quất Lâm, Nam Định 17
Hình 1.15 Đê biển Cát Hải, Hải Phòng .18
Hình 1.16 Xác định độ dốc mái đê quy đổi khi có tường đỉnh thấp [9] 19
Hình 1.17 Ảnh hưởng của tường đỉnh thấp trên đê và các tham số chi phối [56] 21
Hình 1.18 Thí nghiệm sóng tràn qua đê biển trong nghiên cứu [56] 21
Hình 1.19 Chiết giảm sóng tràn do tường đỉnh thấp: sóng vỡ [56] .22
Hình 1.20 Chiết giảm sóng tràn do tường đỉnh thấp: sóng không vỡ [56] 22
Hình 1.21 Sơ đồ thí nghiệm sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh thấp [58] 24
Hình 1.22 Các tham số đê và tường trong tính toán sóng tràn [58] 24
Hình 1.23 Hệ số ảnh hưởng của chiều cao tường w [58] .25
Hình 1.24 Hệ số ảnh hưởng của chiều rộng thềm trước tường s [58] 25
Hình 2.1 Toàn cảnh máng sóng sử dụng thí nghiệm .30
Hình 2.2 Máy tạo sóng 30
Hình 2.3 Máng sóng 31
Hình 2.4 Khu vực điều khiển máy tạo sóng 31
Hình 2.5 Mô hình thí nghiệm sóng đều .32
Hình 2.6 Xử lý chống thấm qua đê trong thí nghiệm 33
Hình 2.7 Máy tính, thiết bị nhận và lưu trữ tín hiệu 34
Hình 2.8 Kiểm tra các đầu đo sóng tại chân đê .35
Hình 2.9 Mô hình xác định lưu lượng sóng tràn .36
Hình 2.10 Mô hình xác định chiều cao sóng bắn 36
Hình 2.11 Mô hình xác định chiều sâu dòng chảy tràn .36
Hình 2.12 Hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường đỉnh thấp v (đo đạc - tính toán) .38
Hình 2.13 Biểu đồ quan hệ giữa (Hb/H) với (S.H/g.W.T2
) .40
Hình 3.1 Mô tả tường thẳng đứng qua mái nghiêng (TAW-2002) – PA1 48vii
Hình 3.2 Mô tả tường bằng chiều cao lưu không tương đương – PA2 .49
Hình 3.3 Kết quả tính toán sóng tràn bằng mô hình NLSW (PA1) 51
Hình 3.4 Kết quả tính toán sóng tràn bằng mô hình NLSW (PA2) 52
Hình 3.5 Sóng tràn qua đê trong (MH vật lý) .53
Hình 3.6 Sóng tràn qua đê (MH máng sóng số) 53
Hình 3.7 Lưu lượng sóng tràn trung bình (Sóng ngẫu nhiên, COBRAS-UC) 57
Hình 3.8 Lưu lượng sóng tràn trung bình (Sóng đều, COBRAS-UC) 59
Hình 3.9 Sóng bắn khi sóng va vào tường (MH Vật lý) .61
Hình 3.10 Sóng đổ lên đỉnh tường và mặt đê (MH Vật lý) .61
Hình 3.11 Sóng chảy thành dòng (MH Vật lý) .62
Hình 3.12 Sóng rút (MH Vật lý) .62
Hình 3.13 Sóng bắn khi sóng va vào tường t= 27.1s ( MH vật lý) 63
Hình 3.14 Sóng đổ lên đỉnh tường và mặt đê t=27.3s ( MH vật lý) 63
Hình 3.15 Sóng chảy thành dòng t = 27.5s ( MH vật lý) .64
Hình 3.16 Sóng rút t=27.8s ( MH vật lý) .64
Hình 3.17 Chiều cao sóng bắn lớn nhất (đặc MH toán, rỗng MH vật lý) .65
Hình 3.18 Chiều sâu chảy tràn lớn nhất trên đỉnh tường 67
Hình 3.19 Ảnh hưởng của chiều rộng thềm đến chiều cao sóng bắn 70
Hình 3.20 Phân bố áp lực sóng lên tường xung quanh thời điểm t* .71
Hình 3.21 Lực sóng tác dụng lên tường 71
Hình 4.1 Đê biển Giao Thủy tỉnh Nam Định 74
Hình 4.2 Giao diện chính phầm mềm 79
Hình 4.3 Giao diện nhập các tham số thiết kế .80
Hình 4.4 Giao diện tính toán các tham số sóng thiết kế 80
Hình 4.5 Giao diện tính toán sóng tràn qua đê 81
Hình 4.6 Kết quả tính toán cho các kịch bản (W,S) khác nhau .83
Hình 4.7 Mặt cắt ngang đê biển theo dự thảo TCVN-2013 [4] .84
Hình 4.8 Mặt cắt ngang đê biển có tưởng đỉnh thấp và thềm trước 84viii
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Tổng hợp đê có tường đỉnh thấp ở Hà Tĩnh [3] .14
Bảng 1.2 Tổng hợp chương trình thí nghiệm sóng ngẫu nhiên .23
Bảng 2.1 Tổng hợp chương trình thí nghiệm sóng đều .33
Bảng 2.2 Kết quả thí nghiệm xác định hệ số ảnh hưởng tổng hợp của tường 39
Bảng 2.3 Kết quả thí nghiệm xác định chiều cao sóng bắn .41
Bảng 3.1 Kết quả đo đạc và tính toán sóng tràn cho các trường hợp điển hình sóng
ngẫu nhiên 56
Bảng 3.2 Kết quả đo đạc và tính toán lưu lượng sóng tràn trung bình của sóng đều 58
Bảng 3.3 Kết quả đo đạc và tính toán chiều cao sóng bắn lớn nhất 66
Bảng 3.4 Kết quả đo đạc và tính toán chiều sâu dòng chảy tràn lớn nhất .68
Bảng 4.1 Thiết lập các thông số đầu vào .75
Bảng 4.2 Tính toán các tham số sóng thiết kế .77
Bảng 4.3 Tính toán lưu lượng sóng tràn trung bình 77
Bảng 4.4 Lưu lượng sóng tràn trung bình và chiều cao sóng bắn cho đê biển Giao
Thủy, tỉnh Nam Định với các kịch bản (W,S) khác nhau .82