Nghiên cứu và đề xuất các dạng mặt cắt đê biển – (Phần 2).[20/09/12]

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÁC DẠNG MẶT CẮT ĐÊ BIỂN - (Phần 2)

 Vũ Minh Cát,

Khoa Kỹ thuật biển, Đại học Thủy lợi

....

II. NGHIÊN CỨU SÓNG TRÀN

Như đã trình bày ở phần trên, trong hướng dẫn thiết kế đê biển hiện đang áp dụng ở nước ta thì cao trình đỉnh đê được thiết kế với tiêu chuẩn sóng leo. Về mặt lý thuyết, khi chọn tiêu chuẩn sóng leo thì nước do sóng gây ra không được phép vượt qua mặt đê. Tuy nhiên, trong thực tế hầu như đê bị tràn nước trong mọi cơn bão kể cả khi tổ hợp với nước triều thấp và thậm chí trong các đợt gió mùa dài ngày do hiện tượng dồn nước cũng gây tràn đê. 

Với thực tế đó, không thể không nghiên cứu và đề xuất các loại đê cho phép sóng tràn thay vì tiếp tục giữ quan điểm thiết kế hiện nay không cho phép sóng nước tràn và vì vậy không thiết kế các giải pháp bảo vệ đê khi chịu sóng tràn và hậu quả là sạt trượt mái đê, hư hỏng cục bộ hoặc hư hỏng hoàn toàn mặt cắt đê sau mỗi trận bão.

Việc nghiên cứu sóng tràn đã được thực hiện rất sớm vào những năm 1950 do các nhà khoa học châu Âu thực hiện và đã có nhiều kết quả rất đáng khích lệ; đã được áp dụng vào thiết kế và xây dựng ở nhiều quốc gia. Ở nước ta, trước khi kiến nghị áp dụng, trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu thực nghiệm về sóng tràn với các điều kiện của Việt Nam. Mô hình và chương trình thí nghiệm được thực hiện trên máng sóng của trường Đại học Thủy lợi. Tổng số 168 thí nghiệm với các kiểu tổ hợp khác nhau về mực nước và điều kiện sóng và sóng ngẫu nhiên có phổ dạng JONSWAP - dạng phổ được xem là phù hợp với điều kiện sóng gió ở khu vực biển Đông nước ta đã được thực hiện. Kết quả thí nghiệm cho chúng ta một số kết luận rất có giá trị sau:

- Các số liệu đo đạc sóng tràn qua đê không tường đỉnh với các điều kiện thủy lực và bãi trước đê khác nhau cho kết quả phù hợp tốt với phương pháp tính toán của TAW (2002).

- Việc sử dụng chu kỳ đặc trưng phổ T_m-1,0 cho kết quả tính toán sóng tràn tốt nhất. Quan hệ T_p = (1.10~1.20) T_m-1,0 cho kết quả đủ tin cậy tính toán sóng tràn qua đê có bãi trước. 

- Phương pháp tính toán của TAW (2002) đánh giá thấp ảnh hưởng của tường đỉnh trên đê đến sóng tràn (thông qua hệ số chiết giảm sóng tràn g_v do tường đỉnh). 

- Khả năng chiết giảm sóng tràn của tường đỉnh phụ thuộc không chỉ các yếu tố thủy lực (sóng) mà còn từ điều kiện hình học đê (chiều cao tường, độ lưu không đỉnh đê). 

- Bãi trước đê có ảnh hưởng đặc biệt quan trọng đến lượng sóng tràn qua đê và do đó đến sự an toàn của công trình. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong cùng một điều kiện tải trọng thiết kế khi có sự gia tăng về độ sâu bãi trước đê thì lượng tràn qua đê sẽ tăng mạnh theo quy luật hàm mũ và để đảm bảo giữ nguyên mức độ an toàn thì cao trình đỉnh đê cũng phải được tăng lên tương xứng với mức độ gia tăng độ lưu không đỉnh đê bằng từ 1 đến 3 lần mức độ gia tăng của chiều sâu bãi trước đê.

- Tường đỉnh trên đê làm tăng mạnh sóng phản xạ, mức độ gia tăng trung bình lên tới từ 30% đến 40%.

Từ các kết quả nghiên cứu, chúng tôi kiến nghị:

- Sử dụng phương pháp tính toán sóng tràn của TAW (2002) trong thiết kế đê biển ở nước ta.

- Sóng tràn qua đê có tường đỉnh trong nghiên cứu hiện tại chỉ giới hạn ở trường hợp tường đỉnh có vách phía biển dốc đứng và chân tường nằm ở sát mép đỉnh đê phía biển (không có hành lang phía bên ngoài tường). Trên thực tế tường đỉnh trên đê có thể có thêm một số đặc điểm khác như: mũi hắt sóng, mái nghiêng và đặc biệt là có hành lang trước tường (S>0). Do vậy, chúng tôi kiến nghị xem xét thêm ảnh hưởng của những đặc điểm hình học này đến sóng tràn ở nghiên cứu tiếp theo.  

- Trong tính toán thiết kế đê biển cần phải xem bãi trước đê là một bộ phận không thể tách rời nhằm đảm bảo tính an toàn và ổn định lâu dài của công trình. Việc dự báo và theo dõi diễn biến hình thái bãi trước đê do vậy cũng cần phải được tiến hành một cách thường xuyên như là một phần của công tác duy tu bảo dưỡng công trình đê điều.

- Về những ảnh hưởng thủy động lực học bất lợi của tường đỉnh (do sự gia tăng sóng phản xạ) đến sự ổn định của đê: Cần có thêm những nghiên cứu cần thiết để đánh giá mức độ ảnh hưởng bất lợi của sự gia tăng sóng phản xạ do tường đỉnh đến điều kiện làm việc của đê, đặc biệt là về ổn định của lớp áo kè khu vực trước chân tường và hố xói trước đê.

 

 

Mời download & xem file đính kèm.