Microsoft Word 275 Nguyen Thi Phuong Thao doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 774 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ DỐC BÃI BIỂN ĐẾN XÓI LỞ CHÂN KÈ CỦA ĐÊ BIỂN MÁI NGHIÊNG KHÔNG[.]
Trang 11 GIỚI THIỆU CHUNG
Xói lở chân đê kè biển là một trong những
sự cố gây mất ổn định cho hệ thống đê biển,
đặc biệt trong điều kiện ảnh hưởng của bão
Những nghiên cứu về xói lở bãi trước và chân
đê kè cho thấy quá trình phát triển của hố xói
rất phức tạp phụ thuộc vào tổ hợp rất nhiều
yếu tố trong đó phải kể đến chế độ thủy động
lực học như sóng, độ sâu nước, thủy triều,
dòng chảy, đặc điểm địa hình bùn cát khu vực
nghiên cứu và đặc điểm kết cấu công trình
mái đê như vật liệu làm kè, độ dốc mái đê…
Trong các yếu tố đó thì độ dốc của bãi trước
đê đóng vai trò quan trọng, quyết định đến đặc
trưng của sóng đến chân công trình Độ dốc
bãi càng lớn thì xói càng nhiều, tuy nhiên để
định lượng mức độ xói lở do ảnh hưởng của
bãi vẫn là bài toán khó bởi sự phức tạp của
vùng này và gần như không có số liệu đo đạc
thực tế để tính toán Bài viết này trình bày kết
quả nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc bãi
trước đê biển đến xói lở chân kè của đê biển
mái nghiêng trong trường hợp đê cao không
có sóng tràn qua bằng mô hình vật lý tại máng
sóng Trường Đại học Thủy lợi
2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH
Mô hình lòng động với kê cao không tràn được thiết kế và thực hiện như Hình 1 Tỉ lệ
mô hình theo chiều dài và thời gian là NL =
10, NT = N = 3,16 dựa trên cơ sở thiết kế mô
hình và các tiêu chuẩn tương tự áp dụng như
trình bày trong bài (Thảo, 2018) Mái ngoài
của đê biển có độ dốc ¼, bãi biển được làm
bằng cát mịn (kích thước hạt trung bình
120m) với độ dốc bãi được thực hiện cho
hai trường hợp bãi dốc khác nhau Độ dày của lớp cát tại chân đê là 40cm và phía đầu bãi có bố trí mái gỗ chắn cát Sáu đầu đo sóng (WG) được bố trí sao cho để đo được sự biến đổi sóng từ trước khi vào bãi và tương tác giữa sóng với công trình, nên 1 đầu đặt ở vùng trước khi vào bãi, 1 đầu đặt ở giữa bãi
và 4 đầu đo sóng gần công trình Sóng phản
xạ được tính toán từ số liệu của 4 đầu đo sóng gần công trình
Sự thay đổi độ sâu lòng dẫn chân đê được
đo ở ba mặt cắt, 1 ở giữa máng và 2 mặt cắt cách thành máng 10cm Cả ba mặt cắt này được đo 2 lần trước và sau khi chịu tác động của 3000 con sóng theo phổ Jonswap Một đầu
đo dòng chảy (CG) được đặt trước đầu đo sóng đầu tiên về phía chân đê Máy vectrino
đo dòng chảy được gắn trên giá có gắn bánh
xe lăn đồng thời cũng được dùng để đo địa hình Ngoài ra còn có 2 camera để quan sát sóng leo và sự thay đổi bãi sát chân đê phục vụ cho việc đánh giá số liệu đo đạc từ thước đo
Có 8 kịch bản được thực hiện gồm 2 kịch bản độ dốc bãi (1/40 và 1/100), 2 kịch bản mực nước (D=70 và 75 cm) và 2 kịch bản sóng bão (H=17 cm, T=1,56 s) và (H=19 cm
và T=1,65 s)
3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả đo đạc sự biến đổi địa hình bãi trước chân đê sau khi chịu tác động của sóng của 8 kịch bản được thể hiện trên Hình 3 Có thể thấy rằng xu thế thay đổi địa hình của hai kịch bản mái dốc khá giống nhau với các kịch bản mực nước và sóng Từng đoạn xói bồi xen kẽ nhau trong khoảng 2m từ chân đê
Trang 2Hình 1 Mô hình thiết kế
Hình 2 Mô hình thực hiện trong máng sóng
Do sự tương tác giữa sóng và công trình đê
mà kích thước các hố xói và vị trí của đoạn
bồi khác nhau Hình thành hai nhóm, một
nhóm xói ngay sát chân đê và một nhóm bồi
tại chân đê Khi mực nước cao (D75) và sóng
nhỏ (H17T1,56) thì hiện tượng bồi xuất hiện
chân kè đến khoảng cách từ 15 - 22cm mới
bắt đầu xuất hiện xói Trong khi nhóm các
kịch bản còn lại thì xói xuất hiện ngay tại
chân đê đến khoảng cách từ 25 - 40cm mới
xuất hiện bồi, đặc biệt là các kịch bản sóng
cao (H19T1,56) Kịch bản mực nước thấp
D70 cho kết quả độ lớn hố xói lớn nhất lớn
hơn kịch bản mực nước cao D75 Vị trí của
giá trị xói lớn nhất có sự khác nhau giữa hai
kịch bản độ dốc bãi, với mái 1/100 thì hố xói
lớn nhất xuất hiện ngay tại chân đê, trong khi
mái dốc bãi 1/40 lại xuất hiện sau đoạn bồi
cách chân khoảng 1m Điều này có thể lí giải
bởi hiện tượng sóng vỡ ở các vị trí khác
nhau, khi sóng vỡ sẽ tạo ra các nhiễu động
rối làm bùn cát dịch chuyển Đối với bãi dốc
hơn thì sóng vỡ xuất hiện rất nhiều trên bãi
trước khi sóng đến chân đê, trong khi bãi thoải hơn thì đa phần sóng vỡ tại mái đê làm xuất hiện dòng swash kéo bùn cát ra khỏi chân đê
Kết quả so sánh sự khác nhau của chiều sâu hố xói lớn nhất tương đối giữa các kịch bản thủy lực ứng với độ dốc bãi 1/40 và 1/100 được trình bày trên Hình 4 Từ kết quả này cho thấy mức độ xói của bãi có độ dốc 1/40 lớn hơn bãi có độ dốc 1/100, Đặc biệt ở kịch bản mực nước thấp và sóng thấp, độ sâu hố xói lớn nhất tương đối của bãi 1/40 lớn hơn gấp đôi so với bãi 1/100 Còn kịch bản mực nước thấp sóng cao với mực nước cao sóng cao thì sự chênh lệch này không đáng kể
Độ sâu hố xói tương đối lớn nhất của cả hai loại bãi đều xuất hiện ở mực nước thấp, nhưng bãi 1/40 ứng với kịch bản sóng thấp còn bãi 1/100 thì ứng với kịch bản sóng cao Trường hợp mực nước cao và sóng thấp của
cả hai loại bãi đều cho kết quả hố xói lớn nhất tương đối nhỏ hơn
Trang 3
Hình 3 Kết quả thay đổi địa hình bãi
Hình 4 So sánh độ sâu hố xói
tương đối lớn nhất
4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ những nghiên cứu trên có thể đưa ra một số kết luận chính như sau:
+ Hiện tượng xói bồi của bãi trước đê biển phụ thuộc chặt chẽ vào mức độ và vị trí sóng
vỡ Không phải trường hợp nào cũng xói
ngay sát chân đê mà có thể vị trí này còn
được bồi thêm
+ Độ dốc của bãi có vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến các đặc trưng của sóng, đặc
biệt là tạo ra hiện tượng sóng vỡ ở các vị trí
khác nhau dẫn đến vị trí của các vùng xói
khác nhau Với hai kịch bản độ dốc bãi nghiên cứu cho kết quả vị trí hố xói lớn nhất
ở sát chân đê ứng với độ dốc bãi 1/100, còn bãi 1/40 đẩy vị trí hố xói lớn nhất cách xa chân đê một đoạn cỡ khoảng 1m
+ Độ sâu hố xói lớn nhất tương đối của kịch bản độ dốc bãi 1/40 lớn hơn so với kịch bản bãi 1/100, nhưng chế độ sóng khác nhau cũng cho kết quả khác nhau Cả hai độ dốc bãi đều xuất hiện độ sâu hố xói lớn nhất ứng với kịch bản độ sâu nước thấp (D70) Mực nước cao nhưng sóng nhỏ cho kết quả xói ít nhất
Sự tương tác giữa các yếu tố thủy lực với công trình và các yếu tố địa hình, bùn cát rất phức tạp, cần nghiên cứu thêm các kịch bản khác để từ đó rút ra được quy luật theo từng yếu tố
5 TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] N.T.P Thảo, 2018 Ứng dụng mô hình vật
lý nghiên cứu xói lở chân kè của đê biển mái nghiêng trong bão, Hội nghị Khoa học thường niên Trường Đại học Thủy lợi [2] Steven A.Hughes, 2005, Physical models and laboratory techniques in coastal engineering, 3rd ed Singapore: World scientific