Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu cơ sở khoa học của giải pháp tường đỉnh giảm sóng tràn trên đê biển

• Tác giả: Nguyễn Văn Dũng
• Người hướng dẫn: Lê Xuân Roanh
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu cơ sở khoa học của giải pháp tường đỉnh giảm sóng tràn trên đê biển
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Nội dung nghiên cứu
• 0.5. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 0.7. Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ SÓNG TRÀN QUA ĐÊ BIỂN
• 1.1. Tổng quan về đê biển có tường đỉnh
• 1.1.1. Đê có tường đỉnh ở Hà Tĩnh
• 1.1.2. Đê biển có tường đỉnh ở Thanh Hóa
• 1.1.3. Đê biển có tường đỉnh ở Nam Định
• 1.1.4. Đê biển có tường đỉnh ở Hải Phòng
• 1.2. Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển
• 1.3. Ảnh hưởng của tường đỉnh trên đê đến sóng tràn
• 1.3.1. Nghiên cứu của TAW (2002)
• 1.3.2. Nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn (2009, 2013)
• 1.3.3. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Thìn (2014)
• 1.3.4. Nghiên cứu của Koen Van Doorslear và nnk (2015)
• 1.4. Áp lực sóng lên tường đỉnh trên đê
• 1.4.1. Nghiên cứu áp lực sóng lên tường đỉnh trên thế giới
• 1.4.2. Nghiên cứu áp lực sóng lên tường đỉnh ở Việt Nam
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG SÓNG TRÀN TRUNG BÌNH QUA ĐÊ BIỂN CÓ TƯỜNG ĐỈNH VỚI MŨI HẮT SÓNG BẰNG THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ
• 2.1. Cơ sở lý thuyết chung
• 2.2. Tương tự về hình học
• 2.3. Tương tự về động học
• 2.4. Tương tự về động lực học
• 2.5. Thí nghiệm nghiên cứu sóng tràn qua đê biển
• 2.5.1. Thiết bị thí nghiệm
• 2.5.2. Mô hình đê và các tham số thí nghiệm
• 2.5.3. Trình tự thí nghiệm
• 2.6. Phân tích và đánh giá kết quả thí nghiệm
• 2.7. Kiểm định nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn (2013) trong trường hợp tường đỉnh không có mũi hắt sóng
• 2.8. Ảnh hưởng của các tham số tường đỉnh khi có mũi hắt sóng đến sóng tràn qua đê biển
• 2.9. Xây dựng phương pháp tính toán lưu lượng sóng tràn trung bình qua đê biển có tường đỉnh
• 2.9.1. Cơ sở lý thuyết về hệ số ảnh hưởng thành phần của mũi hắt
• 2.9.2. Mối quan hệ giữa các tham số cơ bản và aβ
• 2.9.3. Xây dựng công thức thực nghiệm
• 2.10. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ÁP LỰC SÓNG LỚN NHẤT LÊN TƯỜNG ĐỈNH BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ MÁNG SÓNG
• 3.1. Giới thiệu về thiết bị đo áp lực sóng
• 3.2. Các kịch bản thí nghiệm và trình tự thí nghiệm
• 3.2.1. Các kịch bản thí nghiệm
• 3.2.2. Công tác chuẩn bị
• 3.2.3. Trình tự thí nghiệm
• 3.3. Phân tích và đánh giá kết quả thí nghiệm
• 3.3.1. Kết quả thí nghiệm
• 3.3.2. Phân tích áp lực lớn nhất
• 3.4. Xây dựng phương pháp tính toán áp lực sóng lên tường đỉnh
• 3.4.1. Áp lực sóng tại vị trí Y = 1 cm
• 3.4.2. Xây dựng biểu đồ đường bao phân bố áp lực sóng lớn nhất
• 3.4.3. Xây dựng biểu đồ phân bố áp lực sóng thực tế lớn nhất
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN HẢI NINH – THANH HÓA
• 4.1. Chọn địa điểm áp dụng
• 4.1.1. Sơ lược về đê Hải Ninh
• 4.1.2. Hiện trạng đê biển Hải Ninh
• 4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu thiết kế mặt cắt ngang đê biển Hải Ninh
• 4.2.1. Cấp công trình và tần suất thiết kế
• 4.2.2. Điều kiện biên thủy lực
• 4.2.3. Xác định cao trình đỉnh đê
• 4.2.4. Đánh giá hiệu quả của phương án thiết kế
• 4.3. Kiểm tra ổn định tường đỉnh theo kết quả nghiên cứu
• 4.3.1. So sánh kết quả xác định áp lực sóng
• 4.3.2. Kiểm tra ổn định tường đỉnh trên đê
• 4.4. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 0.1. Kết quả đạt được của luận án
• 0.2. Nghiên cứu tổng quan
• 0.3. Nghiên cứu thực nghiệm bằng mô hình vật lý
• 0.4. Nghiên cứu ứng dụng vào công trình thực tế
• 0.5. Những đóng góp mới của luận án
• 0.6. Tồn tại và hướng phát triển
• 0.6.1. Những tồn tại
• 0.6.2. Hướng phát triển
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu sóng tràn qua đê biển

Chương này tập trung vào việc tổng hợp các nghiên cứu liên quan đến sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào tường chắn sóng với mặt thẳng đứng, trong khi nghiên cứu về tường đỉnh có mũi hắt sóng còn hạn chế. Nghiên cứu khoa học này nhấn mạnh sự cần thiết của việc hiểu rõ ảnh hưởng của mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn và áp lực sóng lên tường đỉnh. Các nghiên cứu của TAW (2002), Thiều Quang Tuấn (2009, 2013), và Nguyễn Văn Thìn (2014) đã được phân tích để làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo.

1.1. Tổng quan về đê biển có tường đỉnh

Tường đỉnh là một giải pháp hiệu quả để giảm sóng tràn qua đê biển, đặc biệt trong điều kiện không thể nâng cao đỉnh đê. Các dạng tường đỉnh phổ biến bao gồm tường đứng, tường nghiêng, và tường có mũi hắt sóng. Các nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào tường đỉnh với mặt thẳng đứng, trong khi nghiên cứu về mũi hắt sóng còn hạn chế. Nghiên cứu khoa học này nhấn mạnh sự cần thiết của việc hiểu rõ ảnh hưởng của mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn và áp lực sóng lên tường đỉnh.

1.2. Ảnh hưởng của tường đỉnh đến sóng tràn

Tường đỉnh có thể làm thay đổi đáng kể lưu lượng sóng tràn qua đê biển. Các nghiên cứu của TAW (2002) và Thiều Quang Tuấn (2009, 2013) đã chỉ ra rằng tường đỉnh có thể giảm sóng tràn đáng kể, nhưng ảnh hưởng của mũi hắt sóng vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Nghiên cứu khoa học này nhằm bổ sung kiến thức về ảnh hưởng của mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn và áp lực sóng lên tường đỉnh.

II. Nghiên cứu thực nghiệm về sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh

Chương này trình bày các thí nghiệm mô hình vật lý để nghiên cứu ảnh hưởng của tường đỉnh có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn. Các thí nghiệm được thực hiện trong máng sóng với tỷ lệ mô hình phù hợp. Kết quả thí nghiệm cho thấy mũi hắt sóng có thể làm giảm đáng kể lưu lượng sóng tràn so với tường đỉnh không có mũi hắt sóng. Nghiên cứu khoa học này cũng xây dựng phương pháp tính toán lưu lượng sóng tràn dựa trên các tham số của tường đỉnh và mũi hắt sóng.

2.1. Thiết kế thí nghiệm

Các thí nghiệm mô hình vật lý được thiết kế để mô phỏng sóng tràn qua đê biển có tường đỉnh với mũi hắt sóng. Máng sóng được sử dụng để tạo ra các điều kiện sóng khác nhau, và các tham số của tường đỉnh như góc mũi hắt sóng, chiều cao mũi hắt sóng, và bề rộng thềm trước được thay đổi để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến lưu lượng sóng tràn.

2.2. Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy mũi hắt sóng có thể làm giảm đáng kể lưu lượng sóng tràn so với tường đỉnh không có mũi hắt sóng. Các tham số như góc mũi hắt sóng và chiều cao mũi hắt sóng có ảnh hưởng lớn đến lưu lượng sóng tràn. Nghiên cứu khoa học này cũng xây dựng phương pháp tính toán lưu lượng sóng tràn dựa trên các tham số của tường đỉnh và mũi hắt sóng.

III. Nghiên cứu áp lực sóng lên tường đỉnh

Chương này tập trung vào việc nghiên cứu áp lực sóng lớn nhất lên tường đỉnh khi có sóng tràn. Các thí nghiệm mô hình vật lý được thực hiện để đo áp lực sóng tại các vị trí khác nhau trên tường đỉnh. Kết quả thí nghiệm cho thấy áp lực sóng lớn nhất thường xuất hiện ở vị trí gần đỉnh tường đỉnh. Nghiên cứu khoa học này cũng xây dựng phương pháp tính toán áp lực sóng lớn nhất dựa trên các tham số của tường đỉnh và mũi hắt sóng.

3.1. Thiết kế thí nghiệm

Các thí nghiệm mô hình vật lý được thiết kế để đo áp lực sóng tại các vị trí khác nhau trên tường đỉnh. Máng sóng được sử dụng để tạo ra các điều kiện sóng khác nhau, và các tham số của tường đỉnh như góc mũi hắt sóng, chiều cao mũi hắt sóng, và bề rộng thềm trước được thay đổi để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến áp lực sóng.

3.2. Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy áp lực sóng lớn nhất thường xuất hiện ở vị trí gần đỉnh tường đỉnh. Các tham số như góc mũi hắt sóng và chiều cao mũi hắt sóng có ảnh hưởng lớn đến áp lực sóng. Nghiên cứu khoa học này cũng xây dựng phương pháp tính toán áp lực sóng lớn nhất dựa trên các tham số của tường đỉnh và mũi hắt sóng.

IV. Ứng dụng kết quả nghiên cứu trong thiết kế đê biển

Chương này trình bày việc áp dụng các kết quả nghiên cứu vào thiết kế đê biển tại Hải Ninh – Thanh Hóa. Các kết quả nghiên cứu về lưu lượng sóng tràn và áp lực sóng lên tường đỉnh được sử dụng để thiết kế tường đỉnh phù hợp với điều kiện thực tế. Nghiên cứu khoa học này đã đề xuất một phương án thiết kế tường đỉnh có mũi hắt sóng để giảm sóng tràn và đảm bảo ổn định cho đê biển.

4.1. Chọn địa điểm áp dụng

Đê biển Hải Ninh được chọn làm địa điểm áp dụng các kết quả nghiên cứu. Đê biển Hải Ninh là một trong những tuyến đê quan trọng tại Thanh Hóa, và việc thiết kế tường đỉnh phù hợp là rất cần thiết để giảm sóng tràn và đảm bảo ổn định cho đê biển.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu

Các kết quả nghiên cứu về lưu lượng sóng tràn và áp lực sóng lên tường đỉnh được sử dụng để thiết kế tường đỉnh phù hợp với điều kiện thực tế. Nghiên cứu khoa học này đã đề xuất một phương án thiết kế tường đỉnh có mũi hắt sóng để giảm sóng tràn và đảm bảo ổn định cho đê biển.