Luận Án Tiến Sĩ Kỹ Thuật: Nghiên Cứu Mặt Cắt Ngang Và Sóng Tràn Qua Đê Biển Có Kết Cấu ¼ Trụ Rỗng Trên Đỉnh

• Tác giả: Phan Đình Tuấn
• Người hướng dẫn: TS. Trần Đình Hòa
• Trường học: Trường Đại học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình biển
• Đề tài: Nghiên cứu đề xuất mặt cắt ngang và sóng tràn qua đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 0.3. Nội dung nghiên cứu
• 0.4. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 0.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 0.6. Cấu trúc của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN VÀ CÁC KẾT CẤU RỖNG TRONG CÔNG TRÌNH BIỂN
• 1.1. Tổng quan nghiên cứu sóng tràn qua đê biển
• 1.1.1. Tổng quan nghiên cứu sóng tràn trên thế giới
• 1.1.2. Tổng quan nghiên cứu sóng tràn ở Việt Nam
• 1.2. Tổng quan kết cấu rỗng trong công trình biển
• 1.2.1. Tổng quan các công trình sử dụng kết cấu rỗng
• 1.2.2. Tổng quan các nghiên cứu kết cấu rỗng
• 1.3. Hiện trạng và tồn tại đê biển khu vực đồng bằng sông Cửu Long
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ DỮ LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu sóng tràn
• 2.2. Các tham số chi phối sóng tràn
• 2.3. Các tham số sóng
• 2.4. Phương pháp tính sóng tràn qua các mặt cắt đặc trưng
• 2.4.1. Phương pháp tính sóng tràn mái nghiêng và mái nghiêng có tường đỉnh
• 2.4.2. Phương pháp tính sóng tràn qua mặt cắt tường biển
• 2.5. Cơ sở lý thuyết về thí nghiệm mô hình vật lý
• 2.5.1. Lý thuyết tương tự và tỷ lệ mô hình
• 2.5.2. Cơ sở lý thuyết về phương pháp phân tích thứ nguyên
• 2.5.3. Phân tích thứ nguyên xác định các tham số chi phối để xây dựng phương trình tổng quát xác định lưu lượng tràn
• 2.5.4. Thiết lập phương trình tổng quát về sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD)
• 2.6. Cơ sở lựa chọn các tham số và kịch bản thí nghiệm
• 2.6.1. Lựa chọn loại mặt cắt nghiên cứu
• 2.6.2. Lựa chọn độ sâu nước và độ dốc bãi thí nghiệm
• 2.6.3. Lựa chọn thông số sóng thí nghiệm
• 2.7. Thiết kế mô hình và bố trí thí nghiệm
• 2.7.1. Thiết bị thí nghiệm và các tham số đo đạc
• 2.7.2. Bố trí thí nghiệm
• 2.8. Các phương án thí nghiệm
• 2.9. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ ĐỀ XUẤT MẶT CẮT NGANG ĐÊ BIỂN CÓ KẾT CẤU ¼ TRỤ RỖNG TRÊN ĐỈNH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA KẾT CẤU ĐẾN SÓNG TRÀN BẰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ MÁNG SÓNG
• 3.1. Cơ sở đề xuất mặt cắt đê biển có kết cấu rỗng trên đỉnh
• 3.1.1. Đánh giá sóng tràn qua các mặt cắt thí nghiệm
• 3.1.2. Đánh giá sóng phản xạ qua các mặt cắt thí nghiệm
• 3.2. Đánh giá xu thế sóng tràn qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) so với phương pháp tính toán sóng tràn qua mặt cắt tường biển hỗn hợp
• 3.3. Đánh giá ảnh hưởng của các tham số chi phối
• 3.3.1. Tương quan độ cao lưu không và lưu lượng tràn
• 3.3.2. Tương quan độ sâu nước, độ dốc sóng và lưu lượng tràn
• 3.3.3. Tương quan hệ số rỗng bề mặt và lưu lượng tràn
• 3.4. Xây dựng công thức thực nghiệm
• 3.5. So sánh kết quả tính với số liệu đo đạc
• 3.6. Phạm vi ứng dụng công thức thực nghiệm của luận án
• 3.7. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN CHO ĐÊ BIỂN NHÀ MÁT TỈNH BẠC LIÊU
• 4.1. Giới thiệu khu vực nghiên cứu
• 4.1.1. Vị trí địa lý và điều kiện địa hình
• 4.1.2. Điều kiện địa chất
• 4.1.3. Điều kiện khí tượng
• 4.1.4. Điều kiện thủy hải văn
• 4.2. Các điều kiện biên thiết kế
• 4.2.1. Cấp công trình và tần suất thiết kế
• 4.2.2. Điều kiện biên
• 4.2.3. Thông số kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh tính toán
• 4.2.4. Tính toán cao trình đỉnh mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD)
• 4.3. Công thức tính toán sóng tràn qua mặt cắt đê có TSD
• 4.4. Kiểm tra tính phù hợp công thức so với điều kiện biên
• 4.5. Thiết lập bảng tính toán sóng tràn
• 4.6. Phương pháp tính
• 4.7. Tính toán lưu lượng tràn qua mặt cắt hiện trạng
• 4.7.1. Thông số mặt cắt, điều kiện biên tính toán
• 4.7.2. Công thức xác định
• 4.8. Phân tích, đánh giá hiệu quả mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh (TSD) so với mặt cắt đê biển hiện trạng
• 4.9. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 0.7. Tồn tại và hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu mặt cắt ngang đê biển

Nghiên cứu mặt cắt ngang đê biển là một phần quan trọng trong việc thiết kế và xây dựng các công trình bảo vệ bờ biển. Luận án tập trung vào việc đề xuất một dạng mặt cắt ngang đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh, nhằm cải thiện hiệu quả giảm sóng tràn và giảm tải trọng lên nền móng. Kết cấu này được thiết kế để phù hợp với điều kiện địa chất mềm yếu và biến đổi khí hậu tại vùng đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL).

1.1. Tổng quan về kết cấu rỗng

Kết cấu rỗng đã được ứng dụng rộng rãi trong các công trình biển, đặc biệt là đê giảm sóng xa bờ. Các nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng kết cấu rỗng có khả năng giảm sóng truyền và sóng phản xạ hiệu quả. Luận án kế thừa và phát triển các nghiên cứu này, đề xuất kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh để áp dụng vào mặt cắt đê biển.

1.2. Đề xuất mặt cắt ngang

Mặt cắt ngang đê biển được đề xuất bao gồm kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh, giúp giảm tải trọng lên nền móng và tăng khả năng chống chịu sóng tràn. Kết cấu này được thiết kế với tỷ lệ lỗ rỗng phù hợp để đảm bảo hiệu quả giảm sóng mà không làm tăng áp lực lên công trình.

II. Sóng tràn qua đê biển

Sóng tràn qua đê biển là hiện tượng nước biển vượt qua đỉnh đê do tác động của sóng lớn. Luận án nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sóng tràn, bao gồm độ cao sóng, độ sâu nước, và độ dốc bãi. Kết quả nghiên cứu giúp xác định lưu lượng sóng tràn và đề xuất các giải pháp thiết kế đê biển hiệu quả.

2.1. Phân tích sóng tràn

Luận án sử dụng phương pháp thí nghiệm mô hình vật lý trong máng sóng để phân tích sóng tràn qua đê biển. Các tham số như độ cao sóng, độ sâu nước, và độ dốc bãi được điều chỉnh để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến lưu lượng sóng tràn.

2.2. Công thức tính toán sóng tràn

Dựa trên kết quả thí nghiệm, luận án xây dựng công thức tính toán lưu lượng sóng tràn trung bình qua mặt cắt đê biển có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh. Công thức này giúp các kỹ sư thiết kế đê biển với độ chính xác cao hơn, đảm bảo an toàn cho công trình.

III. Ứng dụng kết quả nghiên cứu

Luận án ứng dụng kết quả nghiên cứu vào việc tính toán và thiết kế đê biển tại khu vực Nhà Mát, tỉnh Bạc Liêu. Các thông số kỹ thuật của kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh được áp dụng để đánh giá hiệu quả giảm sóng tràn và tối ưu hóa thiết kế đê biển.

3.1. Tính toán cho đê biển Nhà Mát

Luận án tiến hành tính toán lưu lượng sóng tràn qua mặt cắt đê biển hiện trạng và so sánh với mặt cắt đê có kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh. Kết quả cho thấy kết cấu mới giúp giảm đáng kể lưu lượng sóng tràn, đồng thời giảm tải trọng lên nền móng.

3.2. Đánh giá hiệu quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy kết cấu ¼ trụ rỗng trên đỉnh không chỉ giảm sóng tràn mà còn giảm sóng phản xạ, giúp tăng tuổi thọ và độ ổn định của đê biển. Đây là giải pháp tiềm năng cho việc bảo vệ bờ biển tại vùng ĐBSCL.