Nghiên cứu cơ sở khoa học và đề xuất các giải pháp khoa học công nghệ đảm bảo sự ổn định và độ bền của đê biển hiện có trong trường hợp sóng, triều cường tràn qua đê nghiên cứu thí nghiệm mô hình vật lý mô phỏng về cơ chế phá

"BAO CAO NGHIEN CUU THI NGHIEM MO HINH VAT LY MO PHONG VE CO CHE PHA HOAI DE BIEN KHI TO HOP SONG LON TRIEU CLTONG TRAN DINH " M6DAU Trong giai doan thiet kg khi thi, nhiSu c6ng trinh bb

(10)

BO KHOA HOC VA CONG NGHE

CHlTONG TRINH KHCN CAP NHA NUdC KC 08/06-10

D6 TAI: 'Nghien cii-u cas&khoa hpc va di xuit cic giai phdp khoa hpc cong nghf bao dam s(r on dfnh va dp ben cua de Men hifn c6 irong trir&ng App sdng, triiu ctr&ng tran qua de"

Ma so: KC08.15/06-10

BAO CAO NGHIEN CCrU THi NGHIEM MO HJNH VAT LY MO PHdNG V£

CO CHt PHA HOAI DE BlfeN KHI T 6 H ^ P SONG LON

TRI^U CLfCTNG TRAN DlNH

Cff quan chu tri: Trifang Dgi hoc Thuy Igi

Chu nhi#m 6k tai: GS.TS Ng6 Tri Vieng

Ha noi, 2010

BO KHOA HOC VA CONG NGHE

CHUONG TRINH KHCN CAP NHA NlTdC KC 08/06-10

BE.TAI: "Nghien cieu cffs&khoa hoc va dexuat cdcgidiphdp khoa hoc cong nghe bdo dam sir on dinh vd dp ben cua de Men hiin CO trong tne&ng h(/p song, trieu ctrafng trdn qua de"

Ma sS.KCOS 15/06-10

BAO CAO NGHIEN CirU THI NGHieiW MO HINH VAT LY MO PHONG VS

CO Cne PHA HOAI BE BieN KHI T 6 HOP SONG LON

TRieu CU-ONG TRAN DINH

MyCLUC

CAC N O I D U N G C H I N H C O A BAO CAo: Trang

Mo- Aku 3

I Stf lirg^c 1^ thuy^t mo hinh s6ng 3

1.1 van de chinh thai va bi^n thai 4

1.2 Phuang trinh hSng s6 tuong tir 4

II Gioi thif u v^ cdc md Mnh cdng trinh 8

2.1 Cac loai c6ng trinh hif bien 8

2.2 Muc dich va yeu cau ciia cac mo hinh cong trinh 10

III Muc ti@u, n$i dung thi nghi^m 11

3.1 Muc tifiu nghiSn cihi 11

3.2 Noi dung thi nghiem 12

IV M3 phdng tuong tu* cSc gid tri trSn m6 hinh, chon ti le mo hinh 13

4.1 Chon ti le mo hinh 13

4.2 Cac dieu kiSn bien vS sQ h$u dia Mnh, thuy hai van: 14

V He th^ng thiet bi thi nghi§m yh kilm djnh mo hinh 15

5.1 Chuin bi thiSt hi do dac 15

5.2 Kilm dinh thiit bj, m6 hinh 18

5.3 Kiem tra \k dfl tirong tu hinh hoc, trong luang, the tich cua IcSt cSu 24

dua vao thi nghiSm

5.4 Kfit luSn Idem dinh m6 hinh 26

VI PhSn tfch ket qu^ thi nghiem trSm mo hinh song 27

6.1 K£t qua thi nghiem song tran 27

6.2 Ket qua ttii nghiem ca che sat la b5i, pha huy de duoi tac dpng cua 32

tS hap song Idn triSu cuong tran dinh

Vn Kk luan 47

"BAO CAO NGHIEN CUU THI NGHIEM MO HINH VAT LY MO PHONG

VE CO CHE PHA HOAI DE BIEN KHI TO HOP SONG LON TRIEU

CLTONG TRAN DINH "

M6DAU

Trong giai doan thiet kg khi thi, nhiSu c6ng trinh bb biin c6 thi duac thigt

ke bang viec sii dung cong thilc kinh nghiem va cac ducmg quan he phat trien tir cac thiir nghiem m5 hinh vSt ly ty le nho cua cac cong trinh dai dien Trong cac

thiet ke Ian han, cfc cflng trinh bb biSn dat hon tren thS gioi viec thi nghiSm va

toi uu hoa sil dung mo hinh thuy luc vat ly la dieu bat bupc Chi phi tuang doi ciia viec thiic hi6n mOt nghien cijtu mo hinh vat ly thuang vin nho hon so voi chi phi cua toan bo mgt c6ng trinh duoc thi6t kS hoac mot cong trinh yeu cSu sua chQa thuang xuyen Kamphuis (1991) da chi ra su cin thiSt ti6p theo cho cac thi nghi'im mo hinh vat ly cua cac cong trinh bo biln bang each luii y ve mat philc tap trong khi thCt de mo phong v6 mat toan hoc su tuong tac giiia song va cac

cong trinh tren bai, de bijn Six dung lai the cua phuong phap tren de tai da sii

dung ti6n hanh nghien curu thi nghifim tren mo hinh vat ly de mo ph6ng ve co chi pha hoai de biln khi c616 hop song loti trilu cuong tran dinh

I SO LirOC LY THUYET M 6 HINH SONG

Trong khu vuc ciia song va bo biln, do mat nuac rflng, gio to bao Idn, song luon la ylu t6 quan trong tSc dong den diln bien dia hinh long din va cac loai cong trinh, cjn tiln hanh nghien ciiu tren mo hinh song Van de nghien curu trong mo hinh song bao gom 2 phuong difin:

- Mot la, nghien curu tuong tac giura song va cong trinh lam can cii cho thiet kl: Vi du nghien ciiu ap luc song len tuong durng, tuong mai nghieng, cong trinh

CO lo xuyen thong, cong trinh n6i v.v, nghien ciiu lire neo cua tau thuyen doi vdi bin va sir 6n djnh cua ban thSn tSu thuyln

- Hai la, nghien curu b6i ling trong lu6ng tau, bSn c4ng du6i tac dung cua s6ng, dilu kien neo cSp va chay tau NhQng van de on dinh cua bo, chuyin dong bim cat doc bo do song tao ra diu thuoc loai van de nay

Nghien ciiu loai vSn dl thii nhSt thucmg thuc hien trong mo hinh mat cit,

chi cin tiln hanh thi nghiem trong mang song, yeu chi vl hjng s6 ty 16 m6 hinh

thfi, hang so t^ 16 mo hinh c6 thi ISy 16n hon, mo hinh c6 thi lam nho hon d

trong be song

1.1 Van 6e chinh thai \k bi^n thai

Ngoai hinh dang va dO sau vimg nude, hien tugng song con dl cap din c4c ygu to song va qua trinh Ian truyin cOa n6 D I C6 duoc sir tuong tir vl dong thai

va dSng lire, cSn b4o d4m tit tuong tyr v l hinh hpc, vi vay m6 hinh song thutag dugrc thilt k l theo m5 hinh chinh thai, chi trong trudng hap do sir han chi kh6 khac phuc ciia khu vyc thi nghiSm hoSc yeu ciu cila c4c dilu kite tuong tu khac, mai xet den m6 hinh biln thSi Trong thvc tiln d6i vdi mo hinh mat cjt, chi CO mo hinh chinh thai va hlng s6 ty 1? mo hinh tuong dli nho, Xi<60 D6i vdi mo hinh tong thS ciing phan Ion lam mo hinh chinh thai, khi buoc phai bien

thai ,hi hS so bien thii ti=-^is2 Hang s6 ty le tuong tu hinh hoc thudng duoc •

chgn trong khoang 60 -s- 150

1.2 Phinmg trinh hang so turcmg tg*

D I dam bao tuang tu d6ng thai va d6ng lire, m6 hinh song cSn thiet ke theo dinh luSt tuang tir Froude VSn dl tuong tu siic can cua song nude sau c6 thi khong xet den, nhimg doi vdi song nude n6ng, nhat la song gSn bd, tuong tu siic can ve nguyen tic phai dugc tuan thu Nhimg do van de siic can song cho den nay cung chua that r5 rang, thong thudng vin la xac dinh do nham day mo hinh theo kinh nghiSm.Vi du: Thong thuang cho rang, khi nghien ciiu khiic xa va nhiiu xa ciia song, chi can bao dam tuang tir hinh hoc ve dia hinh, day quet nude xi mang de tao tran bong be mat thi cd the thoa man v l co ban yeu cau ' tuong tir.vl siic c4n, do la vi do nham day nguyen hinh thudng nho va khong co biln dli Idn Khi ddy mo hinh can p h i cat, phai thi nghiSm dilu chinh nhilu ISn mdi thuc hien dugc tuang tu siic can

Phuang trinh hing s6 ty le tuang tu siic can dugc suy ra tii phuang trinh luu t'3c dong doc bd do sdng:

Ls - chi6u dai song

Cong thiic nay co chiia ham s6 sieu vi?t, phuang trinh hing sS tuong tu cua

ho CO the vilt nhu sau:

Phuang trinh (1.4), trong dilu kien m5 hinh dugc thiSt ke theo dinh luSt

tuang tu Froude Q^ = J.h'"), ySu cSu:

h=^ (1.5)

Dilu nay gidng vdi hing s6 ty le tuang tu sice can dong chay, khd khan ciia

vin d l nay la d chS he s6 silc can day cua chuyin ddng sdng trong mo hinh va nguyen hinh khong d l gi xac dinh dugc

v i n d l tuang tu ty le luc quan tinh va lijc nhdt, each lam d dSy ciing gilng nhu d m6 hinh dong chay thong thudng, yeu cau so Re cua song Ion hon mot vi tri s6 nao dd, theo A.C Ophiserdp thi:

> 2000 (1.6)

Trong do Umx la tSc dO quy tich ngang cue dai cua chSt diSm mat nude

(1.7)

2Hs 2^

i l^"^^ c o t h ^ (1.8)

v - hS s6 nhdt dSng hpc (1.9)

Ve tuang tu luc cang be mat, trong di6u kien sdng vo cd tam quan trpng nhat dinh nhung khd thoa man yeu ciu tuSn thii chat che djnh luat tuong tu Weber v6 tuang tu ty le giila lire quan tin va li;c cang b l m Jt:

£^ = !^=idem (1.10)

/p

H o a c - ^ = l (1.11)

A

Trong dd: a - suit mao quto dOng lyre, thii nguyen la -^/L

O.Kirchmer kiln nghj dp sau mo hinh 3D d bit ky diem nao cung khong dugc nho han 5 cm, chieu cao sdng khong nhd hon 2 cm, de tranh sir suy giam song do lyre cang b l mat gfiy ra 6 dSy chilng ta xet tuang tu chuyin dong sdng vdi mpt so yeu cau tuong tu co ban v6 tdc dp chuyen dpng sdng, khilc xa, nhieu

xa va tuang tir ve sdng vd Cd the phSn tich nhilng han che cua cac yeu cau tuang tir dd d6i vdi quan he hing so ty le

a) Tuong tu khiic xa:

Cong thiic tdc dp truyen sdng d viing nude ndng c6 dang chung la:

I c bang hang so ty 16 chu ky sdng XLS , ciing bSng s6 luu t i e %„

Khi sdng ti6n vao ba, do dd sau thay ddi, hudng sdng va t i e dO song dIu thay ddi (hinh l-I va 1-2) Trong dilu kien chu ky sdng Ts khong ddi, quan he giita gdckhilc xa d va tdc dd truyin sdng C nhu sau:

sin«^ = ^ (1.17)

sin a, C|

Trong dd d la gdc giura hudng sdng va phap tuyin ciia dudng ddng miic, ky hieu 1 bi6u thi sdng tdi, 2 bilu thi sdng khiic xa Vilt phuang trinh hlng s6 ty 16 tacd:

b) Tuong tif nhieu xg:

Trong qua trinh Ian truyin, khi gjp phai cong trinh hoac c6n, dao, sdng se phat sinh nhilu xa Chilu cao sdng sau chudng ngai v|it s6 bi suy giam, cang truyin di xa cang giam nhilu hon Hinh 1.2 la so dd nhilu xa sau mdt de nho don Gi4 thilt dd sau trong va ngoai d6 khong ddi Sdng tai diu d6 cd dd cao Hso, hudng sdng 00', tao vdi tryc OX m$t gdc Go T?i 1 dilm bit kjf Q trong viing che chin ciia de (toa dp cue la r, 8), h^ sd nhieu xa ko bieu thi ti s6 giura

chi6u cao sdng tai dilm Q(HSQ) va chilu cao sdng ban diu Hso

* = ^ (1.20)

" s o

LSy vi du d6 nhd don trong hinh 1-2 la de mdi nghi6ng, trong viing che chan cila nd (viing giiJa hudng sdng 00' va true de OX), cong thiic tinh h6 sd nhilu xa la:

Cd nghTa la mudn cho hang sd t} 1^ chi6u cao sdng trong viing che chin

dnsQ bang hang sd ty 16 chilu cao sdng tdi ngoii de d Hso, yeu ciu A-kq = I D I lam dugc di6u dd, hang s6 ty 16 chilu dai sdng cin bang hang sd ty 16 kich thudc theo chieu nim ngang Ngoai ra, con yeu ciu sdng tdi cd hudng khong doi, vi tri

cd chilu cao sdng HSQ trong vimg che chin cd toa dd cue tuong ling giiia md hinh va liguyen hinh

c) Tuang ty: song vd

Sdng va cd quan he nhieu vdi sir bi6n hoa cua dp ddc sdng Hs/Ls D6 cd tuang tu sdng vd thi dp ddc sdng phai tuong tu, turc la:

^HS ~ ^LS ~ ^ (1-25)

Hiln nhi6n, do trong md hinh khd dat dugc chuin xac siic cang bl mat va

dd nham day, n6n tuong tu sdng v5 cflng chi la gin diing

Tom Igi: D6 cd dugc tuong tir v6 cdc y6u to sdng, md hinh cin lam chinh

thai, hudng sdng ban diu cua md hinh phSi gidng vdi nguyen hinh, hing s6 ty 16 chilu dai sdng va chilu cao sdng n6n gidng nhau cSn tuSn thu luat tuang tu Froude

n G i d i THif u VE CAC ivi6 HINH C 6 N G T R I N H

2.1 Cic loai cSng trinh bar bi^n

Do sv tuong tac phiic t^p cua sdng va cong trinh nen vide thilt k6 kinh t6 mdt edng trinh bd biln la mdt vin d6 khd khan (Hudson va cac c$ng sir, 1979)

Vi du, sdng vd tren mdt mai ddc cdng trinh keo theo van tdc khong dn dinh va

cac trudng gia tdc trong khi sdng leo va sdng nit Vdi cac cdng trinh hdn hgp su phiic tap con them nhidu han nOa do cac cdng trinh nay mang tinh tham dugc qua va cd vai trd nhu cac hd chura nude nhan tao va cd kha nang ti6u tan nang lugrg sdng cao (Jensen 1989) Tdi uu hoa mdt cdng trinh thong thudng chi cd

the dugc bang cac thi nghiem md hinh vSt If cd h6 thing Thilt kl phai kl din

mot khoang chi6u cao sdng va chu ky thich hgp k6t hgp vdi sir thay ddi muc nude bao gdm trieu, nude dinh do bao va sdng denh do gid Mdt so cong trinh dugc thi6t k6 de phan xa lai nang lugng sdng, trong khi cac cdng trinh khac c6 gang lam giam hiu hit nang lugng sdng nhd sdng vd va su tieu tan d tren va trong mdt cdng trinh cd th6 tham qua dugc

Mot sd loai cdng trinh bd biln ph6 biln nhit dugc li?t k6 dudi day:

• Cdng trinh dit da kit hgp: Sir xJy dung dit da kit hgp dugc sur dung rdng rai cho djp pha sdng, dap chin sdng, tudng ngan, tudng bien va cac cdng trinh giam sdng Cac cdng trinh hdn hgp cd loi lam bang da do, cat, xi, hoac loai vat h6u thich hgp khac (trong trudng hgp la dSp pha sdng hoac de chin sdng) dugc bao ve cac tac dpng ciia sdng bdi mdt hoac nhidu Idp da ben dudi va mot lap ao bao ve b6n ngoai tuang ddi Idn nhu cac tang da dugc lua chon hoac cac cau ki6n

be tdng cd hinh dang dac biet" (Hudson 1959) Cdng trinh dat da k6t hgp thudng dugc sii dung d nhiJng noi dp sSu muc nude khong bi han chi va cd kha nang cunj, cap da tang phii hgp Chiing cung la mdt trudng hgp cd th6 thuc hien dugc vdi cac cdng trinh da nguyen khdi ma d do vat lieu n6n thieu dp ben cSn thiet d6

dd cdng trinh loai da guyen khdi Dap pha sdng dat da ket hgp dugc sur dung rgng rai trong sir x^y dung cang bdi vi dd rdng ciia chung giam thieu cac nhieu loan do sdng phan xa ben trong cang (Sharp va Khader 1984) Cac cdng trinh dit da kit hgp dugc sii dung rdng rai tren thi gidi, vi thi tit nhien cac thi nghi6m dn dinh cua cdc cdng trinh hdn hgp rat can thi6t trong thuc te (Omeraci 1984)

- Cac cdng trinh hdn hgp: Cac cdng trinh nay thudng kit hgp mdt nin dit

da kit hgp cho din phan cdt nude, phu dinh bang mdt cdng trinh nguyen khdi diing Nin dit da kit hgp ciia cdng trinh hon hgp du tang cudng dp cho nIn mdng, va phin thing durng tao ra cac uu di6m cho vi6c neo tau cua cac cdng trinh diing

- Cdng trinh ndi: Dap pha sdng ndi la cac cdng trinh ndi chinh quen thudc vdi cac ky su cdng trinh biln, va chiing khong qua phd biln so vdi cac cdng

• D6 pha sdng ngam la mdt loai cdng trinh thudng thip han muc nude bien

cd cdng dungpha sdng va lam giam chi6u cao cung nhu nang lugng sdng khi ti6n vao cdng trinh dugc bao v6 hoac bd biln

2.2 Muc dich va yeu cau ciia cac md hinh cdng trinh

Markle (1989) liet ke 5 muc dich chung cho viec kilm soat cac md hinh dn dinh cua cac cdng trinh dat da k6t hgp Danh sich ciia Markle dugc md rdng de bao ham cac loai cdng trinh bd biln khac nhu dudi day:

1 Ki6m tra sir dn dinh ciia Idp cac Idp vd ben ngoai bSo ve mai ddc, chan va/ hoac dinh khi chiu tie dpng ciia sdng d cac muc nude khac nhau Cac nghien ciiu cd th6 la muc dich che vi6c xac minh cac thilt k l rieng hoac hudng tdi phat tri6n hudng dan thi6t ke chung cho kich thudc cJu ki6n Idp bao ve ngoai

2 Xac dinh cac luc thiiy dpng do sur tac dpng cila sdng len cac cdng trinh

3 Tdi mi hoa loai, kich thudc va hinh dang cua cdng trinh de dat den cac ' yeu cau thuc hien va sir han chi v l ngan sach

4 Kilm tra cac thong sd cdng trinh nhu sdng leo, sdng nit, sdng tran dinh, sdng phan xa, su truyin sdng, su ti6u tan sdng, va ap suSt ben trong tlnh/dpng cho cac loai cdng trinh, hinh dang, va/hoac phuong phap xay dung khac nhau

5 Cac phuang phap thi nghi6m va/hoac phat tridn cho viec sila chiia hu hong tren nhOng cdng trinh hien tai hoac nang cip hieu qua lam viec ciia mdt cdng trinh hien tai

6 Xac dinh cac anh hudng cua mot sir sira chiia du dinh cd th6 cd v6 sir dn dinh va su hoat dgng cila mot cdng trinh hi6n tai

7 Kilm tra cac giai doan xay dirng khac nhau dudi cac dieu kien sdng khac nhau

Cac md hinh vjt ly hudng den bit ky muc dich nao d tren se mang lai nhilng kit qua mang tinh dinh lugng cung cap cho md hinh dung ty le va van hanh, va nhQ-ng anh hudng v l ty 16 dugc xac dinh la chil ylu

Cac md hinh vat If cdng trinh bd biln cd the la 2 chieu (2-D) hoac 3 chidu

(3-D) Cac md hinh 3-D dit hon dugc sii dung dl thu dugc vi tri, chilu dai, chilu cao va hudng tdi uu cho mdt cdng trinh bao ve bd biln gidng nhu mSt dap pha sdng trong cang (Markle 1989) Tac dpng ciia sdng xien va su dn dinh phin diu dap chin sdng cung cd thi dugc nghien curu trong md hinh 3-d

md hinh 3-d thi thudng md hinh 2-d dugc tiln hanh vdi ty 16 Idn hon de kiem tra

su dn dinh cua ciu kien bao ve mai va chan cdng trinh, dl dinh lugng sdng tran dinh, v.v Md hinh Idn hon sS giam kha nSng dnh hudng vl ty Ip va dua ra mot thidt kd chi phi hi6u qua tdi iru thoa man cac tieu chi thidt k6 Trong nhi6u trudng hgp mdt md hinh 2-d trong mang sdng da dd sir can thidt de cung cap mdt thilt kl mang tinh thilt thuc

Trude khi mpt md hinh vat ly cdng trinh bd biln cd th6 dugc xay dung thi cac thanh phan sau day phai dugc chi rd (Markle 1989):

1 Thiet ke cdng trinh dvr dinh lam, bao gdm kich thudc, hinh dang va cac vat lieu xay dvmg

2 Cac dilu ki?n thilt kl vl mdi trudng nhu chilu cao sdng, chu ky sdng, muc nude, v.v Thong thudng trong mpt vai phdng thi nghiem Idn la sir dung sdng khdng d6u (va khi cd the hap thu cdc miy tao sdng) d6 tao md phdng sat vdi thuc tl han (Jensen 1989)

3 Cac tieu chuan thuc hien cdng trinh nhu mure dp hu hdng cho phep, sdng leo Ian nhat, su truyen sdng, v.v , trong khi thuc hien de thidt k6 cac dieu kien v6 sdng va muc nude

4 Cac chi tilt vl dia hinh cila viing xung quanh (3-d) hoac hudng sdng tdi (2-d) nhu thi mpt hinh dang day dai di6n cd thi dugc xay dung trong md hinh

Sd lieu dia hinh c6 chit lugng tot se dam bao rang su truyen sdng trong md hinh dugc md phdng tdt

5 Bit kl cac tieu chuin nao khac lien quan den chiic nang va muc dich cua cdng trinh

Sir phurc tap cila cac tac dpng thuy ddng lire hoc xuit hien tai cac cdng trinh bao ve bai nhu: RNM va cdc cdng trinh pha sdng gay bdi cho bai bidn: ke ngSm pha sdng, md han gay bdi Khi sii dung md hinh vat ly se giiip chiing ta khao sat cac dac tnmg cua cac qua trinh trong ban nguyen mlu va trong md hinh va hen k6t cac thong sd chinh cila cac qua trinh vdi sir dn dinh va cac dac tinh ngugc lai cua cdng trinh (Jensen 1989)

m MUC TIEU, NOI DUNG THI NGHIlpM CCA St MUC

3.1 Muc tiSu nghiSn eim

Muc tieu cua dl tai la nghidn ciiu thi nghiem tuang tac cda sdng len d6 biln tren md hinh vat 1^, xac dinh ca chi sjt Id bai va d6 biln vdi cac loai kit ciu vat lieu khac nhau dudi tac ddng cua td hgp sdng Idn tridu cudng tran dinh

3.2.1 Thi nghiem nghien ciu ca che phd hoai M bien dir&i tdc dpng ciia lo hap song l&n triiu cuong tran dinh

Nghien ciiu md phdng tren md hinh vat ly v l ca chi pha hoai de biln dudi tac dOng cua td hgp sdng Idn tridu cudng tran dinh d6 khu vuc nghien ciru vdi mdtsd hinh thOrc kit ciu bao ve mai ke sau:

a- Md hinh loi cat, ngoai bpc dit set day 0.5 m.vdi mai phia biln mb=3,5, phia ddng md=2,5

b- Md hinh loi cat, ngoai bpc dit set day 0.5 m.vdi mai phia biln mb=4,0, phia ddng md=2,5

c- Trudng hgp de cd ket ciu be tdng khdi vudng, mai phia ddng phia tren (1/3L) gia cd bing b6 tdng, phia dudi (2/3L) trdng d cd

d- Md hinh d6 dip dat cd Idp phu dugc gia cd bing vat li6u Consolid

3.2.2 To hfip thinghifm

Nghien curu md phdng tren md hinh vSt ly v l ca chi pha hoai de biln dudi tac ddng cila td hgp sdng Idn trilu cudng tran dinh d6 khu vuc nghien ciiu theo

03 td hgp sdng va muc nude lua chpn khac nhau nhu sau:

Trong ndi dung nay thi nghiem dugc tiln hanh vdi cac muc nude lira chpn khi di6u kien sdng tran dinh vdi 03 td hgp (Bang 3.1, 3.2):

- Td hgp 1 la sdng tran xay ra trong dieu kien sdng trong gid miia Ddng Bic do dugc vao thang 12/1991 tai ven bi6n Hai Hau- Nam Dinh Thi nghiem dugc thurc hldn vdi cac dilu kien (Sdng: hs = 1.43m, T = 5.84s; Muc nude + ND: 3.2m va 4.29m) Trudng hgp nay cQng ddng thdi lam dilu kien cho thi nghi6m nghifm chiing cua md hinh tren mang tao sdng cua Vien Khoa hpc Thdy Igi

- Td hgp 2 la sdng tran xay ra trong di6u kien sdng trong bao cip 9 tai ven biln Hai HSu- Nam Djnh Thi nghiem dugc thuc hien vdi cac dilu kien (Sdng:

hs = 2.01m, T = 6.7s; Muc nude+ ND: 3.2m va 4.29 m)

- Td hgp 3 la sdng tran xay ra trong di6u kidn sdng trong gid bao cip 12 t£ii ven biln Hai HSu - Nam Dinh Thi nghiem dugc thuc hi6n vdi cac dilu kidn (Sdng: hs = 2.70m, T = 10.0s ; Muc nude+ ND: 3.2m va 4.29 m)

Cac thong sd sdng trdn dugc dua vao thi nghiem tao sdng bang song diu va song phd Jonswap

MH 0.0715 0.1m 0.135m 0.0715 0.1m 0.135m

Chulty

NH 5.84s 6.7s 9.973s 5.84s 6.7s 9.973s

MH 1.306s 1.498s 2.23s 1.306s 1.498s 2.23s

Chii thich: - NH: Nguyen hinh

- MH: Mo hinh

- MN: Muc nude

- ND: DQ cao nuac ddng

Ghi chd:

- Trong mdt sd trudng hgp, dl nghien ciiu rd hon v l ca chi pha hily k6t •

ciu, tiln hanh thi nghipm bd sung vdi cdc cap muc nude sau:

Bang 3.2 Cac thong so muc nuac bo sung

Ti 1? md hinh lua chpn TIL = tih = 20 ; Trong dd TIL, rih la ti 16 hinh hpc theo phuang ngang va phuang diing

Ti 16 ciia cac d^ii lugng vat ly din xuit dirng trong thi nghi6m theo ti 16 md

Bang 4.1 Cac gia tri ty 1$ mo hinh - nguyen hinh

c a c dai lirorng

Ty le dp dai, chieu cao sdng (m)

Ty 16 thdi gian, chu ky (s)

1 = VTT = 4,472

Ti le md hinh lira chpn TJL = rjh = 20 la hgp ly; Trong dd r|L, TJI, la ti le hinh hoc theo phuong ngang va phuong diing Ti 16 cua cac dai lugng vat ly din xuit dirng trong thi nghidm theo ti 16 md hinh dugc xac dinh tren bang 4.1

Trong chi tao md hinh, cao dp dugc xdc dinh chinh xac bing may thily chuan Nikon AS2C theo ti 16 1/20 so vdi nguyen mau Ti 16 hinh hpc theo ' phuang ngang va phuang diing la nhu nhau r|L = r|h = 20 Cac ket cau bao ve nhu cac khdi belong, k i t ciu phu dugc ch6 t£io theo cac tieu chuSn tuong tu v6 hinh hoc, trgng lugng va thi tich Md hinh thi nghiem dugc thilt k6 tren mang sdng theo bang 4.2:

4.2 Cac dilu kif n bien v^ s6 li|u dia hinh, thuy hai van;

Sd hen do dac ngoai thuc dia bao gdm:

4.2.1 S3 lieu dia hinh:

Mat cit bai va d6 bi6n (xem bang sd lieu mat cit va hinh ve mat cat dia hinh-hinh 4.1)

Cao trinh dinh de thuc t6: +5,0m

Chilu rdng dinh de: 5,0m

Chilu rdng chSn de: 32m

Dp ddc mai de: Mbik = 4 ; Md6„g = 2,5

Mat bai nghien ciiu tir chan de tai cao trinh +0.62m trai dai 400m ra biln, nai cd cao trinh -3.2m Chilu rdng nghien ciiu phu thudc vao vi6c lira chpn ti le

Hinh 4.1 Mat cit bdi bien khu vtrc Hai Hgu - Nam Dinh

4.2.2 Thiit lap mS hinh thinghifm

Thiet ke mo hinh: Can cii vao cac sd lieu do dac khao sat thuc dia, md hinh

thi nghiem dugc thilt k l tren mang sdng Bang 4.2:

Bang 4.2 Cac gid tri thiet ki mo hinh

Cao trinh dinh de

Cao trinh tudng chan sdng

Chieu rgng dinh de

Cliieu rpng chan de

DO ddc mai de

Ciiieu dai tuyen de nghien ciiu

Chieu rong bai

Nguyen hinh +5.0m +5.5m 5.0m 32m MM„ = 3 , 5 - 4 , 0 Maj„g = 2,5 20m 400m

MS hinh +0.25m +0.275m 0.25m 1.6m

M M „ = 3 , 5 - 4 , 0 M|,s„g=2,5

Im 20m

V H f T H 6 N G T H r t T BI THt NGHIEM VA KIEM DJNH MO H I N H S.l Chuin bi thiet bi do dac

5.1.1 Mdng song

Mang sdng cd chilu dai 37m, rdng 2m, cao 1,5m cd h6 thing cip thoat nude thi nghiem tuin hoan dd tieu chuan v6 dd sach va miic dd that thoat nude Mang cd phin mang kinh trong suit d khu vuc xay dung md hinh giiip cho can

bd thi nghiem cd thi quan sat va quay phim chup anh cac hien tugng vat ly

5.1.2 May tao sdng

May t?o sdng trang W cho mang sdng la loai hien dai, ki6u Piston hoat ddng biiig truyin ddng Dien - Thuy luc, bang sdng cd kich thudc l,98m(W) x

vdi cac dang phd: Pierson Moskowitz, Jonswap, chidu cao sdng cd the tao dugc tir 1,5cm d6n 30cm, chu ky sdng tir 0,5sec din 5sec tren md hinh

5.1.3 Bdu do sdng

Sur dung 4 diu do sdng loai GOLF 3B dai 1,2m bing thdp khdng gi (hinh 5.1), do chinh xac ± 1 % 4 dudng tin hi6u tir diu do sdng dugc kit ndi vdi cac cdng vao cua may tinh Xem so dd bd tri diu do tren hinh 5.1

Sd lidu sdng dugc thu th$p theo thdi gian thuc va luu trong may tinh

Hinh 5.1 Bdu do song 5.1.4 Bo sdng trdn:

Sdng tran dugc do bing mang thu nude 10cm x 10cm va thing chiia nude 20L cd chia dp

5.1.5 Bo dp suit

Sii dung bd diu do ap lire PDCR42 cila hang DRUCK - Anh, bp hiln thi sd cho phdp dpc true tilp gia tri do ap luc thang dan vi la mBar/cm^ dai do tir 0 d6n 700mBar, dudng kinh dau do 5mm chuyen diing cho cac thi nghiem do ap lire sdng 16n cdng trinh (hinh 5.2)

5.1.6 Bo van toe sdng tren mdi di

Diing 2 diu do cua Wallingford

Sdng leo va sdng rilt (Wave runup/rundown) tren mai de dugc do dac bing

2 diu do ciia Wallingford, diu do dai 60cm dua trdn nguyen ly do dp din suat (xem hiidi 10) diu W5 dugc bd tri tren mai d6 phia biln dl do van tdc sdng leo

va sdng nit, diu W6 dugc bd tri trdn mai d6 phia ddng dl do van tdc sdng dd mai phia ddng Cac diu do dugc lip dat song song vdi mai de, each b l mat mai ddc mdt khoang bing 2cm tren mo hinh, tiic la 40cm ngoai thuc dia Cac diu do W5 va W6 cho phep xac djnh quang dudng cfla sdng leo/rflt trong mdt dan vi thdi gian, qua dd van tdc sdng leo/rflt dugc xac dinh bing quang dudng sdng leo/rut Az trong mdt dan vi thdi gian At:

Hinh 5.3 Bd tri cdc ddu do van tdc sdng tren 2 mdi de

1 Phan m6m kiem dinh bang sdng: Tao ra sdng miu dung dl xac lap cac

vi tri chinh xac cfla bang sdng ling vdi dien ap da cho

2 Phan mIm tao sdng

3 Phan m6m thu thap sd lieu

4 Phan mIm phan tich sd lieu

5.I.S Kit noi he thing:

He thdng di6u khi6n may tao sdng va thu thap sd lieu dugc kit ndi nhu hinh 5.4:

O 06 K ^ H& KgTH6'NG fil^U KHI^N MAY T^O SANO VA THU TH^P s 6 U$U

Hinh 5.4 Sado ket noi he thong

5.2 Kiem dinh thiet b|, mo hinh

Da tiln hanh kidm dinh cac thdng sd sdng va cac thiet bi do sdng,cdng doan nay quylt dinh dp chinh xac cfla kit qua thi nghidm

5.2.1 Kiem Mnh diu do sdng

Cac diu do sdng dugc bd tri nhu tr6n hinh 5.5

Diu do Wl d l do sdng dau vao bd tri each bang sdng mdt khoang d >2,5

lin chilu dai con sdng tren md hinh, noi ma con sdng da dn dinh Vdi trudng hgp chilu cao sdng thi nghiem hs^pax = 2.7m, chu ky sdng khoang lOsec, chilu ,

dai sdng thuc t l X » 50m, hie la %„ tren md hinh Idn nhat la 2,5m Vay ta chgn d

= 8m trdn md hinh, t?i vi tri cd dp sau 0,5 - 0,6m (10 din 12m ngoai thuc dia) Diu do nay cd nhiem vy do kilm tra d^ng sdng phia trude bang sdng Cac thdng

sd sdng phan tich tai dau do nay dugc dimg lam cac thdng sd sdng dau vao cho thi nghi6m

Hinh 5.5 Vf tri dgt cdc ddu do sdng trong mo hinh thi nghiem

- Diu do W2 bd tri d diu bai cd nhiem vu do chi6u cao sdng trude bai each

chan de 11, 5 m tren md hinh (hinh 5.5)

- Diu do W3 bd tri each chan de khoang gin 3.0m tren md hinh cd nhiem

vu do chi6u cao sdng trude khi truyin vao chan d6 biln

- Diu do W4 bd tri ngay chan d6 do thdng sd sdng sau khi truydn d6n vi tri nay

Sfl dung phuang phap kilm dinh udt Cac dau do dugc hieu chinh tuyIn tinh nhu trong bang kilm dinh dudi day

W2(V) -0.016 -0.418 -0.826 -1.234 -1.64

W3(V) -0.01 -0.438 -0.855 -1.268 -1.691

W4{V) -0.014 -0.42 -0.855 -1.273 -1.698 Dudng kidm dinh cua cac dau do the hien trong cac hinh sau:

Wave! Calibration

18

sanxuat va cd thi dua vao phuc vu thi nghiem

5.2.2 Kiim dinh Sau do dp luc

Trude m5i Serial thi nghidm, diu do ap l^c diu dugc Set Rezo ngoai khdng khi Dan vi do ap luc dugc sfl dung la mBar/cm^

Bo tri dau do ap luc:

Sfl dimg 5 diu do ap lire phan bd diu tren mat de phia biln, tuy thudc k6t cau d6 khac nhau ma cac diu do ap lire cd cao dp khac nhau Xem so dd trong cac phuang an thi nghiem

5.2.3 Kiem dinh sdng dau vao

Cac, thdng sd sdng do dugc d diu do so Wl dugc phan tich bing phin mIm Anasys bao gdm:

* Ket qua cdc thong so sdng trong mien thai gian (Time Bomain) Id: + Hl/3 = Hs: chilu cao sdng cd nghia, trung binh cfla 1/3 chidu cao cac

con sdng cao nhit trong chu§i thdi gian dugc lira chpn

+ Tl/3: chu k^ sdng cd nghia, trung binh cac chu k^' cfla 1/3 chilu cao cac con sdng cao nhat trong chudi thdi.gian dugc lira chgn

+ Hmean: chilu cao sdng trung binh, trung binh toan bd cac chilu cao sdng trong chudi thdi gian dugc chpn

+ Tmean: chu ky sdng trung binh, trung binh toan bd cac chu ky sdng trong chudi thdi gian dugc chgn

+ Hmax: chilu cao sdng cue dji trong chudi thdi gian dugc chpn + Tmax: chu ky cua sdng cue dai flmg vdi Hmax trong chudi thdi gian dugc chpn

+ Hl/10: trung binh 1/lOth chidu cao cac con sdng cao nhit trong chudi thdi gian dugc chpn

+ Tl/10: trung binh cac chu kf cfla 1/10 chieu cac cac con sdng cao nhat

trong chuSi thdi gian dugc chpn

+ Hrms: can bac 2 cfla toan bO chilu cao sdng trong chudi thdi gian dugc chgn

+ Trms: can bac 2 cfla toan bO cac chu kj' trong chudi thdi gian dugc chpn

* Kit qua cdc thong sd sdng trong miin tin sd (Frequency Bomain)ld:

+ HmO = gia tri udc tinh cfla chilu cao sdng cd nghia dura tren phd

A = J

-peak

+ T(0,1) = Tmo.i = chu ky trung binh dugc xac dinh bdi "0

Viec phan tich mi6n thdi gian cho cac kit qua sau day:

- Mi6n thdi gian cfla cac thdng sd sdng

- Ham mat dp xac xuit Rayleigh

- Ham phan bd luy tich Rayleigh

Viec phan tich miln tin sd cho cac kit qua:

- Mien tan sd cfla cac thdng sd sdng

- Phd mat dd biln ddi

Phd sdng do tai diu Wl vdi mgc nude +15cm (3.0m thuc dia), b, =

0.0715m (1.43m thuc dia) va chu ky T = 1.43s (5.84s thuc dia) dugc dem so sanh vdi phd sdng do dac thuc tl tai Hai Hau (xem hinh 5.7 va hinh 5.8)

0,0E+0

0 0 0 5 1.0 1 5 2.0 2 5

3.0-Variance density spectrum '^

Hinh 5.7 Phd sdng dua vao kiem dinh

21

ffiwA 5.5 Phd song tu nhien tgi Hai Hau - Nam Dinh

Hinh 5.9 So sdnh phd sdng kiim dinh vd phd sdng thuc do tai Hai Hgu

Kit qua so sanh cho thiy sdng tao ra trong mang sdng hoan toan cd thi dua vao thi nghifm