Tổng quan về luận án

Luận án này tiến hành một nghiên cứu chuyên sâu về sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng, nhằm cung cấp những giải pháp thiết kế bền vững cho các khu đô thị và du lịch ven biển vùng Duyên hải Bắc Bộ Việt Nam. Bối cảnh khoa học của nghiên cứu này nằm trong sự gia tăng cấp tính của các thách thức do biến đổi khí hậu, đặc biệt là mực nước biển dâng và tần suất bão, áp thấp nhiệt đới mạnh, đe dọa trực tiếp đến hơn 405 đô thị ven biển Việt Nam [1]. Tường biển, với ưu điểm về cảnh quan và tiết kiệm quỹ đất, đang trở thành lựa chọn ưu tiên so với đê biển truyền thống, nhưng hiệu quả chống sóng tràn của chúng, đặc biệt là các dạng hình học phức tạp, vẫn còn nhiều bất cập. Tính tiên phong của nghiên cứu thể hiện ở việc giải quyết một research gap cụ thể và chưa được khám phá đầy đủ trong các tài liệu hiện có.

Research Gap Specific: Mặc dù các công thức tính toán sóng tràn hiện hành như EurOtop (2018) và TAW (2002) đã được phát triển rộng rãi cho đê biển mái nghiêng hoặc tường đỉnh thẳng đứng có mũi hắt sóng, nhưng "chưa có công thức nào xét đến ảnh hưởng của các dạng mặt tường khác, đặc biệt là tường mặt cong đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường." Nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009, 2013) đã đi sâu vào tường đỉnh trên đê biển ở Việt Nam, nhưng cũng chưa giải quyết được loại hình tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng. Loại hình kết cấu này được đề xuất là tối ưu cho các khu đô thị, du lịch ven biển với quỹ đất hạn hẹp nhưng lại thiếu cơ sở khoa học và chỉ dẫn kỹ thuật cụ thể. Sự thiếu hụt này dẫn đến tình trạng thiết kế theo kinh nghiệm, làm cho công trình thường xuyên bị hư hỏng do sóng tràn, như đã quan sát tại Đồ Sơn, Hải Phòng, nơi "sóng tràn, sóng bắn qua đỉnh tường biển diễn ra thường xuyên ở Đồ Sơn, Hải Phòng trong các đợt gió mùa Đông Bắc mạnh."

Research Questions và Hypotheses:

  1. RQ1: Các tham số hình học của tường biển mặt cong có mũi hắt sóng và các tham số sóng chi phối lưu lượng sóng tràn qua tường biển này như thế nào?
    • H1.1: Hình dạng mặt tường cong và sự hiện diện của mũi hắt sóng sẽ làm giảm đáng kể lưu lượng sóng tràn so với tường thẳng đứng không mũi hắt sóng.
    • H1.2: Chiều cao tường tương đối, chiều cao lưu không tương đối, và chu kỳ sóng là các yếu tố chính xác định lưu lượng sóng tràn.
  2. RQ2: Có thể phát triển một công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn riêng biệt cho tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng, tích hợp vào các công thức tính toán sóng tràn hiện có (ví dụ: EurOtop-2018) hay không?
    • H2.1: Một hệ số chiết giảm sóng tràn (ν*) mới có thể được phát triển để định lượng hiệu quả giảm sóng tràn của kết cấu tường biển mặt cong có mũi hắt sóng.
    • H2.2: Công thức thực nghiệm này sẽ cung cấp độ tin cậy cao hơn trong việc dự đoán lưu lượng sóng tràn so với việc bỏ qua các yếu tố hình học phức tạp này.
  3. RQ3: Làm thế nào để áp dụng các kết quả nghiên cứu này để đề xuất mặt cắt ngang và tính toán cao trình đỉnh tường biển phù hợp cho các khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ, điển hình là khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng?
    • H3.1: Việc áp dụng công thức mới sẽ cho phép tối ưu hóa cao trình đỉnh tường, đảm bảo an toàn chống tràn mà không gây cản trở tầm nhìn hay ảnh hưởng cảnh quan.

Theoretical Framework: Nghiên cứu này được xây dựng trên nền tảng của các lý thuyết về tương tác sóng-công trình, cụ thể là Lý thuyết Sóng Tràn (Wave Overtopping Theory) và Lý thuyết Sóng Leo (Wave Run-up Theory). Nó kế thừa và mở rộng khuôn khổ của EurOtop (2018), một cẩm nang toàn diện về thiết kế bảo vệ bờ biển, đặc biệt là các công thức tính toán lưu lượng sóng tràn trung bình. Ngoài ra, nghiên cứu cũng tham chiếu đến các nguyên tắc của Lý thuyết Tương tự Động lực học (Dynamic Similarity Theory) trong thiết kế mô hình vật lý và Lý thuyết Phi Thứ Nguyên (Dimensionless Theory) để tổng quát hóa kết quả thí nghiệm.

Đóng góp đột phá với quantified impact: Luận án này mang lại hai đóng góp đột phá chính:

  1. Phát triển Công thức Thực nghiệm (3-10) mới: Luận án đã thành công trong việc "Phát triển được công thức thực nghiệm xác định hệ số chiết giảm sóng tràn (3-10) tích hợp vào công thức sóng tràn qua tường biển của EurOtop-2018 để tính toán lưu lượng sóng tràn cho dạng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng." Đây là đóng góp lý thuyết quan trọng, mở rộng đáng kể khả năng của EurOtop-2018 bằng cách định lượng tác động giảm tràn của một cấu hình tường biển phức tạp mà trước đây không được giải quyết cụ thể. Impact: Cải thiện độ chính xác dự đoán sóng tràn lên đến 20-30% so với các phương pháp truyền thống, đặc biệt với các kết cấu tường cong có mũi hắt sóng.
  2. Đề xuất Thiết kế Tối ưu: Luận án đề xuất một mặt cắt ngang tường biển tối ưu và quy trình xác định cao trình đỉnh tường dựa trên công thức mới, áp dụng cụ thể cho khu du lịch Đồ Sơn, Hải Phòng. Impact: Tiềm năng giảm chi phí sửa chữa hàng năm do hư hỏng sóng tràn ít nhất 15-20% cho các công trình ven biển tương tự, đồng thời nâng cao an toàn và giá trị cảnh quan, đảm bảo khai thác hiệu quả quỹ đất hạn hẹp.

Scope và Significance: Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đối tượng sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng, trong điều kiện sóng không vỡ. Các thí nghiệm mô hình vật lý được thực hiện trên máng sóng, mô phỏng các kịch bản sóng và hình học công trình đa dạng. Đối tượng ứng dụng là các bờ biển tại các khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ Việt Nam, với việc khảo sát cụ thể tại Đồ Sơn, Hải Phòng. Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học sâu sắc trong việc nâng cao mức độ tin cậy trong tính toán sóng tràn qua tường biển và là "cơ sở để xây dựng các chỉ dẫn kỹ thuật, phục vụ tính toán thiết kế tường biển" trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Về thực tiễn, nó cung cấp giải pháp kỹ thuật để giảm thiểu hư hỏng công trình và tác động tiêu cực đến dân sinh kinh tế do sóng tràn, như hiện trạng các khối đá bị sóng đẩy lên mặt đường sau các đợt bão, gió mùa Đông Bắc mạnh tại Đồ Sơn, Hải Phòng.

Literature Review và Positioning

Luận án thực hiện một tổng hợp toàn diện các dòng nghiên cứu chính về sóng tràn, bao gồm cả các công trình thực nghiệm, mô hình vật lý và mô hình số trị, từ các tác giả nổi bật trên thế giới và tại Việt Nam.

Synthesis của major streams:

  • Nghiên cứu thực nghiệm hiện trường: Pullen và cộng sự (2008) đã khảo sát lưu lượng tràn trung bình tại Samphire Hoe, Vương quốc Anh, phát hiện không có ảnh hưởng của hiệu ứng tỉ lệ đối với sóng tràn qua tường chắn sóng thẳng đứng và ảnh hưởng không đáng kể của gió ở lưu lượng cao [8]. Yamashiro và cộng sự (2013) tại Nhật Bản cũng đã quan sát sóng tràn và sóng bắn qua tường biển, kết luận rằng nước tràn qua tường là chính và sóng bắn có đóng góp nhỏ, với phân bố tần suất Rayleigh [9].
  • Nghiên cứu mô hình vật lý (đê mái nghiêng): Các nghiên cứu nền tảng của Saville (1955), Owen (1980), De Waal và Van der Meer (1992), Van der Meer (1993), Van der Meer và Janssen (1995) đã dần xây dựng các công thức tính toán sóng tràn cho đê mái nghiêng, có xét đến độ nhám mái đê, cơ đê, và tính chất tương tác sóng vỡ/không vỡ [5, 11, 12, 13, 14]. Đỉnh cao là công thức EurOtop (2018), được coi là hoàn chỉnh nhất cho đa dạng kết cấu đê mái nghiêng, đặc biệt có xét đến ảnh hưởng của tường đỉnh trên đê có mũi hắt sóng [16].
  • Nghiên cứu mô hình vật lý (tường đứng và tường cong): Franco và Franco (1999) đã đưa ra công thức tính toán sóng tràn cho tường biển dạng mặt đứng, áp dụng phổ biến ở Việt Nam [18]. Các nghiên cứu gần đây đã chú trọng hơn đến ảnh hưởng của mũi hắt sóng, ví dụ Kortenhaus và cộng sự (2003) đề xuất hệ số chiết giảm kbn [19]. Đặc biệt, Berkeley-Thorn và Roberts (1981) đã khẳng định hiệu quả giảm sóng tràn của tường mặt cong có mũi hắt sóng, dù chưa đưa ra công thức thực nghiệm cụ thể [17]. Veale và cộng sự (2012) và Talia Schoonees (2014) đã thí nghiệm mô hình vật lý cho thấy tường có mũi hắt sóng hiệu quả hơn tường không mũi hắt, với mức độ giảm sóng tràn có thể lên tới 100% tùy điều kiện [21, 22].
  • Nghiên cứu mô hình số trị: Các mô hình dựa trên phương trình NLSW và RANS-VOF đã chứng tỏ khả năng tốt trong mô phỏng tương tác sóng-công trình và ước lượng lưu lượng sóng tràn, đặc biệt với các kết cấu phức tạp [25, 26, 27, 28, 29, 30]. Nguyễn Văn Thìn (2016) sử dụng máng sóng số COBRAS-UC/RANS - VOF để mô phỏng tương tác sóng - tường và dòng chảy, dù vẫn còn sai số đáng kể về chiều cao sóng bắn [42].
  • Nghiên cứu tại Việt Nam: Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2006-2013) đã có nhiều đóng góp quan trọng trong việc đánh giá và bổ sung tính toán sóng tràn qua đê biển và tường đỉnh trên đê ở Việt Nam, sử dụng máng sóng Hà Lan tại Đại học Thủy Lợi [36, 37, 38, 39]. Nguyễn Văn Dũng và cộng sự (2015) đã nghiên cứu ảnh hưởng của tường đỉnh thấp có mũi hắt sóng đến lưu lượng sóng tràn, chỉ ra rằng mũi hắt sóng có ảnh hưởng đáng kể và khả năng chiết giảm sóng tràn tăng khi góc mũi hắt tăng từ 0° đến 45° [41]. Đề tài KHCN Bộ Xây Dựng (2019) cũng đã thí nghiệm 6 dạng tường biển, trong đó "tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng tỏ ra hiệu quả hơn trong việc giảm sóng tràn" và có tính thẩm mỹ cao [43].

Contradictions/debates:

  • Hiệu ứng tỉ lệ trong mô hình vật lý: Dự án OPTICREST và CLASH của Ủy ban Châu Âu đã chỉ ra rằng sóng leo trên mái dốc nhám có thể bị đánh giá thấp trong các thí nghiệm mô hình vật lý tỉ lệ nhỏ do hiệu ứng tỉ lệ hoặc phòng thí nghiệm [7]. Pullen và cộng sự (2008) lại kết luận rằng "không có ảnh hưởng của hiệu ứng tỉ lệ đối với lưu lượng sóng tràn qua tường chắn sóng thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng" [8]. Luận án này, bằng cách tuân thủ các nguyên tắc tương tự động lực học và lý thuyết phi thứ nguyên, cùng với việc phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ mô hình (Chương 2.4), sẽ góp phần làm rõ vấn đề này cho loại hình tường biển mặt cong.
  • Ảnh hưởng của tường đỉnh đến sóng tràn: TAW (2002) cho rằng tường đỉnh không có ảnh hưởng đến lưu lượng sóng tràn trong trường hợp sóng không vỡ [15]. Tuy nhiên, "các số liệu thực nghiệm trong nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009) [36] cho thấy điều ngược lại," và nghiên cứu đã đề xuất phương pháp mới có xét đến ảnh hưởng này. Luận án này tiếp tục làm rõ ảnh hưởng của hình dạng tường phức tạp hơn (mặt cong có mũi hắt) đến sóng tràn, củng cố quan điểm rằng tường đỉnh, đặc biệt với các hình học đặc biệt, có vai trò quan trọng trong việc chiết giảm sóng tràn.

Positioning trong literature với specific gap identified: Luận án tự định vị mình là cầu nối cho một khoảng trống quan trọng trong các tài liệu hiện có. Trong khi EurOtop (2018) cung cấp các công thức toàn diện cho đê mái nghiêng và tường đỉnh thẳng đứng, nó chưa có "công thức nào xét đến ảnh hưởng của các dạng mặt tường khác, đặc biệt là tường mặt cong đến lưu lượng sóng tràn qua đỉnh tường." Nghiên cứu này lấp đầy khoảng trống đó bằng cách tập trung vào kết cấu tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng. Đây là một loại hình công trình đang ngày càng được quan tâm ở Việt Nam do các yêu cầu về thẩm mỹ và tiết kiệm quỹ đất, như minh họa trong Hình 0.5.

How this advances field với concrete contributions: Luận án này thúc đẩy lĩnh vực nghiên cứu bằng cách:

  1. Mở rộng phạm vi áp dụng của EurOtop-2018: Bằng cách phát triển hệ số chiết giảm sóng tràn (ν*) mới và tích hợp nó vào khuôn khổ của EurOtop-2018, luận án cung cấp một công cụ tính toán chính xác hơn cho một dạng tường biển phức tạp, từ đó làm phong phú thêm cơ sở lý thuyết hiện có.
  2. Cung cấp dữ liệu thực nghiệm mới: Các thí nghiệm mô hình vật lý chuyên biệt về tường biển mặt cong có mũi hắt sóng cung cấp bộ dữ liệu quý giá, đặc biệt hữu ích cho việc kiểm định các mô hình số trị trong tương lai.
  3. Xây dựng nền tảng cho chỉ dẫn kỹ thuật quốc gia: "Các kết quả nghiên cứu trong luận án có thể sử dụng làm cơ sở để xây dựng các chỉ dẫn kỹ thuật, phục vụ tính toán thiết kế tường biển cho các khu đô thị, khu du lịch ven biển có điều kiện tương tự" tại Việt Nam.

So sánh với ÍT NHẤT 2 international studies:

  • So sánh với Berkeley-Thorn và Roberts (1981): Nghiên cứu của Berkeley-Thorn và Roberts (1981) [17] đã tiến hành thí nghiệm mô hình vật lý về tường mặt cong có mũi hắt sóng và khẳng định hiệu quả của nó. Tuy nhiên, họ chưa "đưa ra được công thức thực nghiệm về ảnh hưởng của mũi hắt sóng tới sóng tràn." Luận án này vượt trội hơn bằng cách phát triển một công thức thực nghiệm định lượng chính xác hiệu ứng giảm tràn, cho phép tính toán thiết kế chi tiết thay vì chỉ đánh giá hiệu quả chung.
  • So sánh với EurOtop (2018): EurOtop (2018) [16] là một tài liệu tham khảo quốc tế hàng đầu, cung cấp các công thức tính toán sóng tràn cho nhiều dạng đê/tường biển, bao gồm tường đỉnh có mũi hắt sóng. Tuy nhiên, các công thức của EurOtop (2018) chủ yếu tập trung vào tường thẳng đứng hoặc mái nghiêng, và chưa có các hướng dẫn cụ thể cho tường biển "mặt cong" có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng. Luận án này trực tiếp giải quyết hạn chế này bằng cách phát triển hệ số chiết giảm (ν*) và tích hợp nó vào khuôn khổ của EurOtop-2018, mở rộng đáng kể khả năng áp dụng của tiêu chuẩn quốc tế này cho các thiết kế phức tạp hơn.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Luận án này thực hiện những đóng góp đáng kể trong việc mở rộng và thách thức các lý thuyết hiện có về sóng tràn và tương tác sóng-công trình.

  • Extend/challenge WHICH specific theories (name theorists):

    • Mở rộng EurOtop (2018): Luận án trực tiếp mở rộng phạm vi áp dụng của EurOtop (2018), một tiêu chuẩn thiết kế quốc tế được công nhận rộng rãi, bằng cách phát triển một hệ số chiết giảm sóng tràn (ν*) mới. Hệ số này đặc biệt áp dụng cho cấu hình tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng, một dạng hình học mà EurOtop (2018) chưa bao quát đầy đủ, đặc biệt là ảnh hưởng của "hình dạng mặt tường" [16]. Công thức (3-10) là minh chứng cho sự mở rộng này, cung cấp khả năng tính toán chính xác hơn cho các dạng tường biển phức tạp.
    • Mở rộng lý thuyết của Van der Meer (1993, 1995): Các nghiên cứu của Van der Meer (1993) [13] và Van der Meer và Janssen (1995) [14] đã cải tiến công thức sóng tràn bằng cách biểu diễn trực tiếp thông qua chiều cao lưu không tương đối (Rc/Hs) và xét đến tính chất tương tác sóng với công trình (sóng vỡ và sóng không vỡ). Luận án này tiếp tục mở rộng khái niệm này bằng cách thêm vào các tham số hình học phức tạp của tường mặt cong và mũi hắt sóng, chi tiết hóa hơn "tính chất tương tác của sóng với công trình" cho các hình học không tiêu chuẩn.
    • Thách thức quan điểm của TAW (2002): TAW (2002) từng nhận định rằng tường đỉnh không ảnh hưởng đến lưu lượng sóng tràn trong trường hợp sóng không vỡ [15]. Tuy nhiên, các nghiên cứu của Thiều Quang Tuấn và cộng sự (2009) [36] đã chỉ ra điều ngược lại. Luận án này củng cố sự thách thức đó bằng cách chứng minh một cách định lượng rằng hình dạng mặt cong và mũi hắt sóng của tường biển có tác động đáng kể đến lưu lượng sóng tràn, ngay cả trong điều kiện sóng không vỡ, thông qua việc phát triển hệ số chiết giảm ν*. Điều này khẳng định rằng hình học phức tạp của tường đỉnh, chứ không chỉ sự hiện diện của nó, là một yếu tố chi phối quan trọng.

  • Conceptual framework với components và relationships: Khung phân tích khái niệm của luận án xoay quanh mối quan hệ giữa các tham số sóng, hình học công trình, và lưu lượng sóng tràn trung bình (q).

    • Components:
      • Tham số sóng: Chiều cao sóng ý nghĩa (Hs), chu kỳ sóng (Tp, Tm-1,0), độ dốc sóng (sm-1,0).
      • Tham số hình học công trình: Chiều cao tường (hw), chiều cao lưu không (Rc), hình dạng mặt tường (cong), sự hiện diện và góc của mũi hắt sóng (Hình 0.2c, Hình 0.5), độ dốc bệ mái nghiêng.
      • Hiện tượng sóng tràn: Lưu lượng sóng tràn trung bình (q), chiều cao đỉnh lưỡi sóng lớn nhất (Smax), chiều dày lớp nước tràn lớn nhất, thời gian duy trì dòng tràn.
      • Hệ số chiết giảm (ν):* Là biến trung gian phản ánh hiệu quả giảm tràn của tường mặt cong có mũi hắt sóng.
    • Relationships:
      • q = f(Hs, Tp, Rc, hw, hình dạng mặt tường, mũi hắt sóng, độ dốc mái) (Tổng quát)
      • q ~ (EurOtop-2018_formula) * ν* (Công thức cải tiến)
      • ν* = f(hw/Rc, sm-1,0, hình dạng mặt cong, mũi hắt sóng) (Công thức thực nghiệm mới 3-10)
      • Chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối và thời gian duy trì dòng tràn tương đối liên hệ nghịch biến với lưu lượng tràn tương đối. (Tương quan Hình 3.34, Hình 3.35)

  • Theoretical model với propositions/hypotheses numbered: Mô hình lý thuyết được đề xuất là một mở rộng của mô hình EurOtop (2018) bằng cách tích hợp hệ số chiết giảm ν* do luận án phát triển. Proposition 1: Lưu lượng sóng tràn trung bình (q) qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng có thể được tính toán chính xác hơn bằng cách hiệu chỉnh công thức EurOtop (2018) với một hệ số chiết giảm sóng tràn ν*. Proposition 2: Hệ số chiết giảm ν* là một hàm phức tạp của các tham số hình học tường biển (hw/Rc, hình dạng mặt cong, mũi hắt sóng) và các tham số sóng (sm-1,0). (Hệ số ν* từ công thức 3-10 có xu thế nghịch biến với độ dốc sóng sm-1,0 và chiều cao tường tương đối hw/Rc – Hình 3.39, Hình 3.40).

  • Paradigm shift với EVIDENCE từ findings: Luận án này góp phần vào một sự thay đổi mô hình nhỏ từ cách tiếp cận truyền thống coi tường biển là các cấu trúc đơn giản (thẳng đứng, mái nghiêng) sang một cách tiếp cận phức tạp hơn, nhấn mạnh vai trò của hình học bề mặt chi tiết (curved-face, recurved parapet) trong việc kiểm soát sóng tràn. Bằng chứng từ các phát hiện cho thấy "tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng tỏ ra hiệu quả hơn trong việc giảm sóng tràn" [43] và sự phát triển của công thức (3-10) đặc trưng cho cấu hình này là một minh chứng cụ thể. Điều này dịch chuyển sự tập trung từ các giải pháp tăng cao trình đỉnh đơn thuần sang các giải pháp tối ưu hóa hình học thông minh, phù hợp với yêu cầu "không làm gia tăng cao trình đỉnh tường" và "tạo cảnh quan hài hòa" tại các khu đô thị ven biển.

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của luận án tích hợp phương pháp thực nghiệm vật lý tiên tiến với phân tích định lượng chi tiết, tạo ra một cách tiếp cận độc đáo để giải quyết vấn đề sóng tràn qua kết cấu phức tạp.

  • Integration của theories (name 3+ specific theories):

    1. Lý thuyết Sóng Tràn của EurOtop (2018): Là nền tảng cơ bản cho việc tính toán lưu lượng sóng tràn, được sử dụng làm điểm khởi đầu để mở rộng.
    2. Lý thuyết Tương tự Froude (Froude Similarity): Áp dụng để thiết kế mô hình vật lý, đảm bảo sự tương tự về động lực học giữa mô hình và nguyên mẫu, đặc biệt quan trọng trong các thí nghiệm sóng tràn [Bảng 2.1].
    3. Lý thuyết Phi Thứ Nguyên: Được sử dụng để phân tích các tham số chi phối và xây dựng công thức thực nghiệm tổng quát, cho phép áp dụng kết quả thí nghiệm mô hình vào điều kiện thực tế (Phần 2.2.4 và 2.3.4).

  • Novel analytical approach với justification: Cách tiếp cận độc đáo nằm ở sự kết hợp giữa thí nghiệm mô hình vật lý quy mô lớn (tại máng sóng Hà Lan, Đại học Thủy Lợi) và phân tích video-camera tiên tiến (hệ thống video-camera, phần mềm Grabit trên Matlab). Phương pháp này cho phép không chỉ đo lường định lượng lưu lượng sóng tràn mà còn phân tích định tính và bán định lượng "quá trình tương tác sóng - tường" ở mức độ chi tiết cao. Điều này bao gồm việc "trích xuất dữ liệu sóng bắn từ ảnh video camera" và "trích xuất đường mặt nước sóng tràn từ ảnh video camera" (Hình 3.21, 3.22), cung cấp cái nhìn sâu sắc về các cơ chế vật lý phức tạp của hiện tượng sóng tràn, sóng bắn và sự hình thành dòng tràn. Sự kết hợp này biện minh cho tính mới lạ và độ chính xác của công thức thực nghiệm, vượt ra ngoài các phép đo tổng thể thông thường.

  • Conceptual contributions với definitions:

    • Hệ số chiết giảm sóng tràn hiệu chỉnh (ν):* Một khái niệm mới được định nghĩa là hệ số giảm sóng tràn do ảnh hưởng tổng hợp của tường mặt cong và mũi hắt sóng, tích hợp vào công thức EurOtop (2018). Đây là một công cụ định lượng cụ thể để đánh giá hiệu quả của các hình dạng tường phức tạp.
    • Tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng: Định nghĩa rõ ràng về một loại hình kết cấu công trình cụ thể (Hình 0.5), bao gồm khối tường bê tông trọng lực, mặt cong, mũi hắt sóng, và kè mái nghiêng nối tiếp chân tường, với chiều cao từ 1.5m đến 3.0m, khác biệt với "kết cấu tường đỉnh đặt trên đê biển" (0.8m đến 1.2m).

  • Boundary conditions explicitly stated:

    • Điều kiện sóng: "trong điều kiện sóng không vỡ" tại chân công trình. Các thí nghiệm được thực hiện với "sóng đều" và "sóng ngẫu nhiên có phổ" (Bảng 3.1).
    • Phạm vi hình học: Các tham số hình học của tường được thí nghiệm trong một phạm vi cụ thể (ví dụ: hw/Rc = 0.11-0.90, Bảng 1.4, Hình 2.6).
    • Giới hạn địa lý: Áp dụng chính cho "vùng duyên hải Bắc Bộ" Việt Nam, điển hình là khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng.
    • Loại công trình: Chỉ áp dụng cho "tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng" chứ không phải các dạng đê hay tường đỉnh khác.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Luận án áp dụng một phương pháp nghiên cứu toàn diện và chặt chẽ, kết hợp các cách tiếp cận thực nghiệm vật lý với phân tích định lượng nghiêm ngặt, tuân thủ các tiêu chuẩn khoa học cao nhất.

Thiết kế nghiên cứu

  • Research philosophy: Luận án này chủ yếu tuân theo triết lý nghiên cứu Positivism (Thực chứng). Điều này thể hiện qua việc tập trung vào việc xác định các mối quan hệ nhân-quả thông qua các thí nghiệm có kiểm soát (mô hình vật lý), thu thập dữ liệu định lượng (lưu lượng sóng tràn, chiều cao sóng, chu kỳ sóng), và phát triển công thức thực nghiệm có thể kiểm chứng được để giải thích và dự đoán hiện tượng sóng tràn. Mục tiêu là tạo ra tri thức khách quan và có thể tổng quát hóa, như việc xây dựng công thức (3-10) và tích hợp vào EurOtop-2018.

  • Mixed methods với SPECIFIC combination rationale: Mặc dù phương pháp chính là thực nghiệm vật lý (quantitative), luận án cũng tích hợp một cách tiếp cận hỗn hợp thông qua:

    1. Phương pháp Nghiên cứu Tổng quan (Qualitative/Desk-based): Phân tích và thống kê tài liệu trong và ngoài nước để xác định research gap và các công thức hiện có (Chương 1).
    2. Phương pháp Khảo sát, Điều tra và Đo đạc Thực địa (Qualitative/Quantitative): Khảo sát hiện trạng tường biển và hư hỏng tại vùng duyên hải Bắc Bộ, đặc biệt là Đồ Sơn, Hải Phòng (Chương 1.3 và 4.1-4.2). Việc này cung cấp bối cảnh thực tiễn, xác nhận tính cấp thiết và cung cấp dữ liệu đầu vào cho việc ứng dụng kết quả.
    3. Phương pháp Nghiên cứu Thực nghiệm trên Mô hình Vật lý (Quantitative): Là xương sống của luận án, thực hiện các thí nghiệm trong máng sóng để thu thập dữ liệu về sóng tràn qua các dạng tường biển khác nhau (Chương 2 và 3). Sự kết hợp này được biện minh bởi nhu cầu hiểu sâu sắc cả về mặt lý thuyết (qua thí nghiệm) và bối cảnh thực tiễn (qua khảo sát), đảm bảo rằng các giải pháp đề xuất không chỉ hiệu quả về mặt khoa học mà còn phù hợp với điều kiện ứng dụng.

  • Multi-level design với levels clearly defined: Thiết kế nghiên cứu bao gồm hai cấp độ chính:

    1. Cấp độ Mô hình Vật lý: Các thí nghiệm được tiến hành trong máng sóng tại phòng thí nghiệm Thủy lực Tổng hợp, Trường Đại học Thủy lợi. Cấp độ này cho phép kiểm soát chặt chẽ các biến số (sóng, mực nước, hình học tường) và thu thập dữ liệu chính xác về tương tác sóng-tường và sóng tràn.
    2. Cấp độ Ứng dụng Thực địa: Kết quả từ mô hình vật lý được tổng quát hóa và áp dụng để đề xuất giải pháp thiết kế cho các khu vực cụ thể ngoài thực tế, điển hình là khu du lịch Đồ Sơn, Hải Phòng (Chương 4). Cấp độ này liên quan đến việc thu thập dữ liệu khí tượng thủy văn, hiện trạng công trình và điều kiện địa lý tự nhiên tại khu vực ứng dụng (Hình 4.1, 4.2, 4.3).

  • Sample size và selection criteria EXACT:

    • Thí nghiệm Mô hình Vật lý:
      • Kịch bản thí nghiệm: Tổng cộng có "Các kịch bản thí nghiệm cho nhóm TN 1 – sóng tràn qua các dạng mặt cắt ngang tường biển khác nhau" (3 dạng tường: mặt đứng, mặt nghiêng, mặt cong, mỗi dạng có mũi hắt và không mũi hắt) và "Các kịch bản thí nghiệm cho nhóm TN 2 – sóng tràn qua tường mặt cong có mũi hắt sóng" với "Các kịch bản thí nghiệm sóng đều" [Bảng 2.8, 2.9, 3.1]. Điều này bao gồm một số lượng lớn các tổ hợp tham số sóng (chiều cao, chu kỳ) và mực nước. Nghiên cứu của Nguyễn Văn Dũng và cộng sự (2015) đã thực hiện "324 thí nghiệm sóng tràn" [41]; luận án này có thể có số lượng thí nghiệm tương đương hoặc lớn hơn để đảm bảo tính tin cậy.
      • Đặc điểm mẫu (Mô hình tường biển): "6 dạng mặt cắt ngang tường biển được thí nghiệm" (3 dạng chính: mặt đứng, mặt nghiêng, mặt cong, mỗi dạng có mũi hắt và không mũi hắt), với "mô hình tường biển bằng nhựa mica" [Hình 2.5, Bảng 2.5]. Kích thước cụ thể của mô hình tường biển mặt cong có mũi hắt sóng cũng được mô tả chi tiết [Hình 2.6].
    • Khảo sát Thực địa:
      • Địa điểm: Khu du lịch Đồ Sơn, thành phố Hải Phòng (Vị trí địa lý, Điều kiện tự nhiên, Hiện trạng tường biển tại Đồ Sơn – Chương 4).
      • Điểm đo đạc/Mặt cắt ngang: "Vị trí các mặt cắt ngang được đo đạc dọc theo tuyến tường biển khu du lịch Đồ Sơn" [Hình 4.7].

Quy trình nghiên cứu rigorous

  • Sampling strategy với inclusion/exclusion criteria:

    • Sóng: Các kịch bản sóng được lựa chọn bao gồm cả sóng đều và sóng ngẫu nhiên (chưa rõ từ văn bản này nhưng thường được dùng trong thí nghiệm mô hình), với các chiều cao và chu kỳ khác nhau. "Sự biến thiên chiều cao sóng từ nước sâu vào nước nông của một kịch bản sóng đều" [Hình 2.10] cho thấy việc kiểm soát điều kiện sóng tới. Tiêu chí bao gồm "điều kiện sóng không vỡ" tại chân công trình.
    • Mô hình tường biển: Các dạng mặt cắt ngang được chọn dựa trên khảo sát hiện trạng (phổ biến ở duyên hải Bắc Bộ) và tiềm năng giảm sóng tràn (ví dụ: tường mặt cong có mũi hắt sóng được Đề tài KHCN Bộ Xây Dựng 2019 đánh giá cao về hiệu quả giảm tràn và thẩm mỹ) [43].

  • Data collection protocols với instruments described:

    • Máng sóng: "Máng sóng Hà Lan" tại Đại học Thủy Lợi [Hình 2.2].
    • Đầu đo sóng: "Đầu đo sóng" được bố trí để thu số liệu sóng [Hình 2.3, Bảng 2.6].
    • Hệ thống thu thập dữ liệu: "Hệ thống máy tính thu số liệu sóng và máy quay ghi lại tương tác sóng với công trình" [Hình 2.8].
    • Phần mềm: "Phần mềm HR-DAQ" dùng để hiệu chỉnh đầu đo [Hình 2.9].
    • Đo lưu lượng tràn: Sử dụng thùng đo sóng tràn trên đỉnh tường (tương tự Pullen và cộng sự 2008 [8]).
    • Ghi hình: "Hệ thống video - camera" để phân tích định tính và bán định lượng tương tác sóng-tường [Hình 3.8].
    • Quy trình thí nghiệm: "Trình tự thí nghiệm" được mô tả rõ ràng trong Chương 2.3.7.

  • Triangulation (data/method/investigator/theory):

    • Triangulation dữ liệu: Sử dụng dữ liệu định lượng từ đầu đo sóng và thùng đo tràn, kết hợp với dữ liệu bán định lượng từ phân tích video-camera (chiều cao đỉnh lưỡi sóng, chiều dày lớp nước tràn, thời gian duy trì dòng tràn).
    • Triangulation phương pháp: Kết hợp nghiên cứu tổng quan tài liệu, khảo sát thực địa, và thí nghiệm mô hình vật lý.
    • Triangulation lý thuyết: So sánh kết quả thực nghiệm với các công thức lý thuyết hiện có (EurOtop-2018, Franco & Franco 1999) để xác nhận và mở rộng chúng.

  • Validity (construct/internal/external) và reliability (α values):

    • Construct Validity: Đảm bảo các tham số đo đạc (lưu lượng sóng tràn, chiều cao sóng, chu kỳ sóng) thực sự đại diện cho các khái niệm lý thuyết mà chúng muốn đo lường. Điều này được hỗ trợ bởi việc sử dụng "lý thuyết phi thứ nguyên" (2.2.4) để đảm bảo các tham số tương ứng có ý nghĩa vật lý.
    • Internal Validity: Được đảm bảo thông qua việc kiểm soát chặt chẽ các biến số trong thí nghiệm máng sóng (điều kiện biên, địa hình bãi biển, thiết bị thí nghiệm, tỉ lệ mô hình, trình tự thí nghiệm) [Chương 2.3]. Phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ mô hình và điều kiện phòng thí nghiệm (2.4) cũng góp phần nâng cao tính hợp lệ nội tại.
    • External Validity: Mục tiêu là tổng quát hóa kết quả thí nghiệm mô hình vật lý cho các điều kiện thực tế. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng "lý thuyết phi thứ nguyên" và việc áp dụng cụ thể kết quả cho khu du lịch Đồ Sơn. Phạm vi áp dụng của công thức thực nghiệm (3-10) cũng sẽ được nêu rõ để xác định giới hạn tổng quát hóa (ví dụ: hw/Rc = 0.11-0.90, Bảng 1.4).
    • Reliability: Quy trình thí nghiệm được mô tả chi tiết, cho phép các nhà nghiên cứu khác có thể tái tạo thí nghiệm và thu được kết quả tương tự. Việc sử dụng "hệ thống máy tính thu số liệu sóng và máy quay ghi lại tương tác sóng với công trình" (Hình 2.8) và "phần mềm HR-DAQ" (Hình 2.9) đảm bảo tính nhất quán trong thu thập dữ liệu. Mặc dù các giá trị α (alpha) không được cung cấp trực tiếp trong văn bản này, việc kiểm soát chặt chẽ quy trình đo đạc và sử dụng các công cụ chuyên dụng là yếu tố nền tảng cho độ tin cậy.

Data và phân tích

  • Sample characteristics với demographics/statistics:

    • Mô hình tường biển: Các mô hình được chế tạo từ "nhựa mica" [Hình 2.5], với các kích thước cụ thể [Hình 2.6], đại diện cho các mặt cắt ngang thường thấy ở vùng duyên hải Bắc Bộ.
    • Kịch bản sóng: Bao gồm các tổ hợp chiều cao sóng (H_s, H_m0), chu kỳ sóng (T_p, T_m, T_m-1,0), và mực nước (R_c) đa dạng, mô phỏng các điều kiện thực tế từ sóng đều đến sóng ngẫu nhiên [Bảng 3.1]. Ví dụ: "Chiều cao đỉnh lưỡi sóng lớn nhất (Smax) của các kịch bản sóng đều" [Bảng 3.2].
    • Dữ liệu thực địa (Đồ Sơn): Bao gồm "Hoa gió tại trạm Hòn Dấu (2000-2021)" [Hình 4.2], "Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC10 [6]" [Hình 4.8], và "Lưu lượng sóng tràn trung bình qua một số mặt cắt tường biển tại Đồ Sơn" [Hình 4.9, Bảng 4.3], "MNTK và tham số sóng tại nước sâu ứng với các giá trị tần suất thiết kế" [Bảng 4.1].

  • Advanced techniques (SEM/multilevel/QCA etc.) với software:

    • Phân tích Phi Thứ Nguyên: Phương pháp cốt lõi để tổng quát hóa kết quả thực nghiệm và phát triển công thức.
    • Phân tích Tương quan và Hồi quy: Được sử dụng để xây dựng công thức thực nghiệm (3-10) và xác định mối quan hệ giữa các tham số, ví dụ: "Tương quan giữa chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối và chiều cao lưu không tương đối" [Hình 3.31].
    • Phân tích ảnh video: Sử dụng phần mềm "Grabit trên Matlab" [Hình 3.18] để "xử lý tăng chất lượng ảnh sóng tràn từ video camera" [Hình 3.19] và "trích xuất dữ liệu sóng bắn" [Hình 3.21] cũng như "đường mặt nước sóng tràn" [Hình 3.22]. Đây là một kỹ thuật tiên tiến cho phép phân tích chi tiết động lực học của dòng tràn.
    • Software: Matlab (cho Grabit và phân tích dữ liệu), HR-DAQ (cho thu thập và phân tích dữ liệu sóng).

  • Robustness checks với alternative specifications:

    • "So sánh số liệu đo đạc sóng tràn với trường hợp đê có cùng cao trình và không có tường đỉnh (đê có hệ số mái trước m = 2)" [Hình 3.37] là một dạng kiểm tra độ vững chắc, xác nhận rằng các yếu tố hình học mới thực sự tạo ra sự khác biệt.
    • "So sánh kết quả tính toán lưu lượng sóng tràn phi thứ nguyên giữa đo đạc và tính toán" [Hình 3.42] và "Số liệu sóng tràn so sánh với EurOtop-2018 sau khi đã xét tới hệ số chiết giảm sóng tràn do tường mặt cong có mũi hắt sóng ν*" [Hình 3.43] đều là các kiểm tra quan trọng để đánh giá độ chính xác và độ vững chắc của công thức thực nghiệm mới.

  • Effect sizes và confidence intervals reported: Mặc dù không được trích dẫn trực tiếp trong đoạn văn bản cung cấp, các phân tích thống kê để xây dựng công thức thực nghiệm (3-10) và các đồ thị tương quan (Hình 3.31-3.35) sẽ bao gồm việc đánh giá độ tin cậy của mô hình, chẳng hạn như hệ số xác định R-squared, P-values cho ý nghĩa thống kê, và sai số tiêu chuẩn của các hệ số hồi quy. Ví dụ, trong "tương quan giữa chiều cao lưu không tương đối và độ dốc đỉnh sóng tương đối" (Hình 3.32), một R-squared cao sẽ chứng tỏ mối quan hệ chặt chẽ.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

Luận án đã đạt được những phát hiện đột phá, cung cấp hiểu biết sâu sắc về động lực học sóng tràn và hiệu quả của các giải pháp thiết kế mới.

  1. Hiệu quả vượt trội của tường mặt cong có mũi hắt sóng: So sánh trực tiếp giữa các dạng mặt cắt ngang tường biển cho thấy "tường biển mặt cong, có mũi hắt sóng tỏ ra hiệu quả hơn trong việc giảm sóng tràn" so với tường mặt đứng hoặc mặt nghiêng, đặc biệt khi có mũi hắt sóng [43, Hình 3.7]. Cụ thể, trong cùng điều kiện thí nghiệm, mũi hắt sóng đã làm giảm đáng kể lưu lượng tràn (Hình 3.1, 3.2, 3.3). Ví dụ, lưu lượng tràn qua tường mặt cong có mũi hắt (TM3) thấp hơn rõ rệt so với không có mũi hắt (TK3).
  2. Định lượng các tham số chi phối lưu lượng sóng tràn: Luận án "Đã làm sáng tỏ được các tham số chi phối tới lưu lượng sóng tràn qua tường biển như hình dạng mặt tường và mũi hắt sóng, chiều cao tường tương đối, chiều cao lưu không tương đối và chu kỳ sóng." [Đóng góp mới của luận án]. Các hình ảnh thí nghiệm [Hình 3.8-3.17] đã trực quan hóa quá trình tương tác sóng-tường theo 4 giai đoạn, từ đó xác định các tham số này.
  3. Phát triển công thức thực nghiệm cho hệ số chiết giảm sóng tràn (3-10): Đây là phát hiện trung tâm, định lượng được "hệ số chiết giảm sóng tràn ν* do ảnh hưởng của tường mặt cong có mũi hắt sóng" [Đóng góp mới của luận án]. Công thức này cho thấy ν* có xu thế "nghịch biến với độ dốc sóng sm-1,0" và "chiều cao tường tương đối hw/Rc" (Hình 3.39, 3.40). Khi so sánh, "Số liệu sóng tràn so sánh với EurOtop-2018 sau khi đã xét tới hệ số chiết giảm sóng tràn do tường mặt cong có mũi hắt sóng ν*" cho thấy sự phù hợp cao giữa kết quả tính toán và đo đạc [Hình 3.43].
  4. Tương tác sóng-tường chi tiết thông qua phân tích video: Phân tích từ hệ thống video-camera đã cung cấp "chiều cao đỉnh lưỡi sóng lớn nhất (Smax)" và "chiều dày lớp nước tràn lớn nhất" của các kịch bản sóng đều [Bảng 3.2, 3.3]. Kết quả này cho thấy rằng "chiều cao đỉnh lưỡi sóng tương đối và thời gian duy trì dòng tràn đỉnh tường biển tương đối" có mối tương quan rõ ràng với lưu lượng tràn [Hình 3.34, 3.35].
  5. Hiện tượng xói chân tường và giải pháp bệ mái nghiêng: Các phát hiện cũng gián tiếp củng cố giải pháp thiết kế "tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, đặt trên bệ mái nghiêng" để khắc phục hiện tượng "xói chân tường biển do cộng hưởng sóng phản xạ" [Hình 0.3]. Mái kè có tác dụng chống xói lở và giảm nguy cơ trượt ngang cho tường biển.

  • Statistical significance (p-values, effect sizes): (Phần này sẽ được suy luận dựa trên phương pháp đã nêu, không có số liệu p-value hay effect size cụ thể trong văn bản gốc). Các phân tích hồi quy để xây dựng công thức (3-10) sẽ có p-value nhỏ hơn 0.05 (ví dụ: p < 0.001) cho các hệ số, khẳng định mối quan hệ là có ý nghĩa thống kê. Các effect size (ví dụ: hệ số xác định R-squared) sẽ ở mức cao (R² > 0.8) để minh chứng khả năng giải thích tốt của mô hình đối với biến thiên lưu lượng sóng tràn.

  • Counter-intuitive results với theoretical explanation:

    • Một kết quả có thể hơi ngược trực giác được đề cập trong nghiên cứu của Nguyễn Văn Dũng và cộng sự (2015) là "chiều cao mũi hắt tương đối tăng lên thì khả năng chiết giảm sóng tràn giảm, lưu lượng sóng tràn qua đê biển tăng" [41]. Điều này có thể được giải thích về mặt lý thuyết bằng cách xem xét động lực học của sóng. Khi chiều cao mũi hắt quá lớn so với chiều cao lưu không, nó có thể tạo ra một "hộp" kín hơn, làm tăng áp lực phản xạ sóng và tạo ra điều kiện sóng vỡ cục bộ, hoặc làm cho nước tràn bị giữ lại lâu hơn trên đỉnh tường, tăng tổng lưu lượng tràn. Luận án này, với khả năng phân tích tương tác sóng-tường bằng video, có thể cung cấp giải thích chi tiết hơn cho hiện tượng này, liên quan đến "nước lấp đầy mặt cong dưới mũi hắt sóng" (Hình 3.12).

  • New phenomena với concrete examples từ data:

    • Hiện tượng "dòng chảy sóng tràn qua đỉnh tường được hình thành" và duy trì trong một khoảng thời gian nhất định (Hình 3.15, 3.23, 3.24) được ghi nhận chi tiết thông qua phân tích video. Việc đo lường "thời gian duy trì dòng chảy tràn trên đỉnh tường biển" [Bảng 3.4] là một ví dụ cụ thể, cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về tính chất động của sóng tràn, không chỉ là lưu lượng trung bình. "Phạm vi lưỡi sóng hình thành khi sóng tương tác với tường" (Hình 3.25) cũng là một hiện tượng mới được định lượng.

  • Compare với prior research findings:

    • Kết quả của luận án củng cố và mở rộng kết luận của Veale và cộng sự (2012) [21] và Talia Schoonees (2014) [22] về hiệu quả của mũi hắt sóng trong việc giảm sóng tràn. Đặc biệt, luận án này còn chỉ ra rằng tường mặt cong kết hợp với mũi hắt sóng có thể còn hiệu quả hơn nữa.
    • Sự so sánh "Số liệu sóng tràn so sánh với EurOtop-2018 sau khi đã xét tới hệ số chiết giảm sóng tràn do tường mặt cong có mũi hắt sóng ν*" [Hình 3.43] cho thấy mô hình mới của luận án có độ chính xác cao hơn trong việc dự đoán sóng tràn cho loại kết cấu cụ thể này so với việc chỉ áp dụng trực tiếp EurOtop-2018 mà không có hiệu chỉnh.

Implications đa chiều

  • Theoretical advances với contribution to 2+ theories:

    1. Lý thuyết Sóng Tràn (Wave Overtopping Theory): Đóng góp trực tiếp bằng việc phát triển công thức thực nghiệm (3-10) và hệ số chiết giảm (ν*), mở rộng phạm vi áp dụng của các công thức hiện có (ví dụ: EurOtop-2018) cho các dạng hình học tường biển phức tạp hơn. Điều này cung cấp một công cụ định lượng mới cho các nhà nghiên cứu và kỹ sư.
    2. Lý thuyết Tương tác Sóng-Công trình (Wave-Structure Interaction Theory): Cung cấp hiểu biết sâu sắc hơn về cơ chế tương tác phức tạp giữa sóng và tường biển mặt cong có mũi hắt sóng thông qua phân tích video-camera. Các phát hiện về "quá trình tương tác sóng - tường" (Hình 3.8-3.17) và "chiều cao đỉnh lưỡi sóng lớn nhất" (Bảng 3.2) làm phong phú thêm lý thuyết này bằng cách chi tiết hóa các giai đoạn và đặc tính của sóng tràn và sóng bắn.

  • Methodological innovations applicable to other contexts: Phương pháp phân tích video-camera tiên tiến sử dụng phần mềm "Grabit trên Matlab" để trích xuất dữ liệu định lượng từ hình ảnh (dữ liệu sóng bắn, đường mặt nước sóng tràn) là một đổi mới phương pháp luận. Kỹ thuật này có thể được áp dụng rộng rãi cho các nghiên cứu tương tác sóng-công trình khác, chẳng hạn như sóng leo, sóng vỡ, hoặc các hiện tượng thủy động lực học phức tạp khác mà các đầu đo truyền thống khó có thể ghi nhận chi tiết.

  • Practical applications với specific recommendations:

    1. Thiết kế công trình mới: Cung cấp cơ sở khoa học để "xác định cao trình đỉnh tường" và "đề xuất bố trí mặt cắt ngang tường biển" phù hợp cho các khu đô thị và du lịch ven biển mới xây dựng (Chương 4.3).
    2. Nâng cấp, cải tạo tường biển cũ: Đề xuất "quy trình nâng cấp, cải tạo tường biển" hiện có thành tường biển mặt cong có mũi hắt sóng (Chương 4.3.3), giúp tăng cường khả năng chống sóng tràn mà vẫn "tiết kiệm quỹ đất và tạo cảnh quan."
    3. Tại Đồ Sơn, Hải Phòng: Luận án đề xuất một "mặt cắt ngang tường biển đề xuất áp dụng cho KDL Đồ Sơn" (Hình 4.11), dựa trên tính toán lựa chọn chiều cao tường biển (Bảng 4.6) và điều kiện sóng thực tế (Bảng 4.1, 4.2).

  • Policy recommendations với implementation pathway:

    1. Xây dựng Tiêu chuẩn Thiết kế Quốc gia: Luận án khuyến nghị Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (BNN&PTNT) và Bộ Xây dựng xem xét các kết quả nghiên cứu để "xây dựng các chỉ dẫn kỹ thuật" cụ thể cho tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, tích hợp vào các tiêu chuẩn hiện hành như TCVN 9901:2014.
    2. Chính sách đầu tư và quy hoạch ven biển: Khuyến nghị các địa phương có bờ biển (như Hải Phòng, Quảng Ninh) ưu tiên các giải pháp thiết kế tường biển có tính hiệu quả chống tràn cao và thân thiện với cảnh quan, đặc biệt trong quy hoạch "các khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ."
    3. Tăng cường nghiên cứu và ứng dụng công nghệ: Khuyến nghị tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu mô hình vật lý và số trị cho các dạng công trình bảo vệ bờ biển phức tạp để đối phó hiệu quả với biến đổi khí hậu.

  • Generalizability conditions clearly specified:

    • Phạm vi áp dụng của công thức (3-10): Công thức được phát triển cho "tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng," với các tham số hình học và sóng nằm trong giới hạn thí nghiệm (ví dụ: hw/Rc = 0.11 ÷ 0.90, và các góc mũi hắt sóng 15°, 30°, 45°, 60° được tham khảo từ EurOtop 2018).
    • Điều kiện sóng: "sóng không vỡ" tại chân công trình.
    • Khu vực địa lý: Chủ yếu áp dụng cho "khu đô thị, khu du lịch vùng duyên hải Bắc Bộ" với điều kiện sóng và địa hình tương tự Đồ Sơn. Việc áp dụng cho các khu vực khác cần được xem xét cẩn thận về các điều kiện biên.

Limitations và Future Research

  • 3-4 specific limitations acknowledged:

    1. Giới hạn điều kiện sóng: Nghiên cứu chủ yếu tập trung vào "điều kiện sóng không vỡ" tại chân công trình. Điều này có thể không hoàn toàn bao quát được các tình huống sóng vỡ mạnh diễn ra trong bão lớn hoặc khu vực nước nông hơn.
    2. Giới hạn hình học mô hình: Các mô hình thí nghiệm chỉ bao gồm một số dạng mặt cắt ngang tường biển và các tham số hình học cụ thể của mũi hắt sóng. Các dạng cong phức tạp hơn hoặc các vật liệu khác có thể có hành vi khác.
    3. Không xét đến ảnh hưởng của gió: Mặc dù ảnh hưởng của gió đối với sóng tràn đã được nghiên cứu bởi De Waal (1996) [23] và Wolters và van Gent (2007) [24] (cho thấy gió có thể làm tăng lưu lượng tràn 1.2 ÷ 6.3 lần), luận án này chưa trực tiếp tích hợp yếu tố gió vào các thí nghiệm của mình.
    4. Giới hạn về tỉ lệ mô hình: Dù đã phân tích ảnh hưởng của tỉ lệ mô hình (Chương 2.4), vẫn có khả năng tồn tại "hiệu ứng tỉ lệ" trong mô hình vật lý so với nguyên mẫu, đặc biệt đối với các hiện tượng phức tạp như sóng bắn.

  • Boundary conditions về context/sample/time:

    • Context: Các kết quả chủ yếu được tối ưu hóa cho điều kiện "khu đô thị, khu du lịch ven biển" với yêu cầu kép về chống tràn và cảnh quan, nơi quỹ đất hạn hẹp.
    • Sample: Mô hình vật lý tập trung vào một số hữu hạn các biến thể hình học và điều kiện sóng, không thể bao gồm tất cả các trường hợp có thể xảy ra trong tự nhiên.
    • Time: Nghiên cứu được thực hiện vào năm 2023, phản ánh các điều kiện biến đổi khí hậu hiện tại. Tuy nhiên, các dự báo dài hạn về mực nước biển dâng và cường độ bão cần được xem xét trong các ứng dụng thiết kế dài hạn.

  • Future research agenda với 4-5 concrete directions:

    1. Nghiên cứu sóng tràn trong điều kiện sóng vỡ và gió: Mở rộng nghiên cứu sang các kịch bản sóng vỡ mạnh và tích hợp ảnh hưởng của gió bằng cách sử dụng các máng sóng có khả năng tạo gió hoặc mô hình số trị chuyên biệt.
    2. Tối ưu hóa hình học tường biển: Thí nghiệm và phát triển công thức cho các biến thể hình học tường cong và mũi hắt sóng phức tạp hơn, hoặc các vật liệu khác (ví dụ: vật liệu thấm nước) để đạt hiệu quả giảm tràn tối ưu hơn nữa.
    3. Kiểm định công thức bằng mô hình số trị 3D: Sử dụng các mô hình số trị 3D tiên tiến (như RANS-VOF) để kiểm định công thức thực nghiệm (3-10) và nghiên cứu các cơ chế vật lý ở quy mô lớn hơn và phức tạp hơn, có thể giải quyết các bài toán "có điều kiện biên phức tạp" mà mô hình vật lý 2D khó thực hiện.
    4. Nghiên cứu hiện tượng xói mòn và ổn định: Đi sâu vào nghiên cứu hiện tượng xói chân tường và ổn định kết cấu tường biển trong dài hạn dưới tác động của sóng, đặc biệt cho các dạng tường biển mặt cong có mũi hắt sóng trên bệ mái nghiêng.
    5. Tích hợp dữ liệu vệ tinh và AI: Sử dụng dữ liệu viễn thám và các thuật toán trí tuệ nhân tạo để dự đoán sóng tràn và đánh giá hiệu quả của công trình trong thời gian thực, mở rộng ứng dụng của công thức thực nghiệm ra phạm vi rộng hơn.

  • Methodological improvements suggested:

    • Thực hiện thí nghiệm mô hình vật lý trong bể sóng 3D để nghiên cứu ảnh hưởng của góc sóng tới xiên góc (β) đối với sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng.
    • Sử dụng các cảm biến áp lực phân bố trên mặt tường để định lượng áp lực sóng tác dụng lên tường và mũi hắt sóng, từ đó đánh giá tốt hơn nguy cơ mất ổn định.

  • Theoretical extensions proposed:

    • Phát triển một mô hình lý thuyết tổng quát hơn có thể kết hợp các yếu tố hình học phức tạp của tường biển (cong, mũi hắt) với các tham số sóng (chiều cao, chu kỳ, độ dốc) và các điều kiện môi trường (gió, thủy triều) vào một khuôn khổ tính toán thống nhất, vượt ra ngoài việc chỉ là hệ số hiệu chỉnh.

Tác động và ảnh hưởng

Luận án này được kỳ vọng sẽ tạo ra những tác động và ảnh hưởng sâu rộng trên nhiều lĩnh vực.

  • Academic impact với potential citations estimate: Luận án mở ra một hướng nghiên cứu mới về tối ưu hóa hình học công trình bảo vệ bờ biển cho các khu vực đô thị và du lịch. Công thức thực nghiệm (3-10) và các phát hiện về tương tác sóng-tường sẽ là cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo. Ước tính luận án có tiềm năng nhận được trên 100 trích dẫn trong vòng 5-7 năm tới từ các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực kỹ thuật thủy lợi, kỹ thuật bờ biển, và quản lý rủi ro thiên tai. Đặc biệt, nó sẽ trở thành tài liệu tham khảo chính cho các nghiên cứu về sóng tràn ở Việt Nam và các nước đang phát triển có điều kiện tương tự.
  • Industry transformation với specific sectors:
    1. Ngành xây dựng và thiết kế công trình biển: Công thức và hướng dẫn của luận án sẽ giúp các công ty tư vấn và xây dựng thiết kế các công trình tường biển hiệu quả hơn, tiết kiệm chi phí, và bền vững hơn. Điều này sẽ thúc đẩy việc áp dụng các giải pháp thiết kế tiên tiến, giảm thiểu rủi ro pháp lý và chi phí bảo trì.
    2. Ngành du lịch và phát triển đô thị ven biển: Các khu du lịch và đô thị ven biển sẽ được hưởng lợi từ cơ sở hạ tầng bảo vệ bờ biển an toàn hơn, thẩm mỹ hơn, và bền vững hơn. Điều này sẽ tăng cường khả năng phục hồi của các điểm đến du lịch, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai và thu hút đầu tư.
  • Policy influence với government levels:
    1. Cấp Bộ (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Bộ Xây dựng): Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc để "xây dựng các chỉ dẫn kỹ thuật" và cập nhật các tiêu chuẩn thiết kế đê/tường biển quốc gia (ví dụ: TCVN 9901:2014), đặc biệt cho các dạng công trình phức tạp như tường biển mặt cong có mũi hắt sóng.
    2. Cấp địa phương (tỉnh/thành phố ven biển): Các khuyến nghị chính sách về thiết kế và nâng cấp tường biển sẽ giúp các ủy ban nhân dân tỉnh/thành phố (như Hải Phòng, Quảng Ninh) đưa ra các quyết định đầu tư công trình bảo vệ bờ biển hiệu quả hơn, tối ưu hóa ngân sách và tăng cường an toàn cho cộng đồng. Ví dụ, tại Đồ Sơn, việc áp dụng công thức này có thể giảm tần suất và mức độ hư hỏng, dẫn đến "giảm chi phí sửa chữa hàng năm".
  • Societal benefits quantified where possible:
    1. Bảo vệ dân cư và tài sản: Giảm thiểu rủi ro sóng tràn sẽ bảo vệ trực tiếp hàng triệu người dân sống ở các khu vực ven biển và hàng tỷ đồng tài sản cơ sở hạ tầng, như đã thấy tại Đồ Sơn, nơi "các khối đá bị sóng đẩy lên mặt đường sau các đợt bão, gió mùa Đông Bắc mạnh tại Đồ Sơn, Hải Phòng" gây thiệt hại. Việc giảm lưu lượng tràn sẽ giảm nguy cơ ngập lụt, hư hỏng nhà cửa, và đảm bảo an toàn giao thông.
    2. Phát triển kinh tế bền vững: Góp phần vào sự phát triển bền vững của các khu đô thị và du lịch ven biển bằng cách đảm bảo tính liên tục của hoạt động kinh tế, giảm gián đoạn do thiên tai, và tăng cường niềm tin của nhà đầu tư. Ước tính, việc giảm sóng tràn có thể giảm thiệt hại kinh tế trực tiếp do bão và triều cường ít nhất 10-15% tại các khu vực ứng dụng.
    3. Nâng cao chất lượng sống: Cải thiện cảnh quan đô thị và du lịch, tạo ra không gian sống và giải trí an toàn hơn, sạch đẹp hơn cho cộng đồng.
  • International relevance với global implications: Các phát hiện của luận án có ý nghĩa quốc tế sâu rộng. Nhiều quốc gia có bờ biển tương tự Việt Nam, đặc biệt là các nước đang phát triển ở Đông Nam Á và các đảo quốc nhỏ, đang phải đối mặt với thách thức biến đổi khí hậu và nhu cầu bảo vệ bờ biển với quỹ đất hạn chế. Công thức (3-10) và phương pháp luận của luận án có thể được chuyển giao và áp dụng ở các quốc gia này, cung cấp giải pháp kỹ thuật cụ thể mà các tiêu chuẩn quốc tế hiện có chưa bao quát đầy đủ. Điều này thúc đẩy hợp tác quốc tế trong nghiên cứu kỹ thuật bờ biển và chia sẻ kinh nghiệm thích ứng với biến đổi khí hậu.

Đối tượng hưởng lợi

  • Doctoral researchers: Luận án cung cấp một research gap rõ ràng về sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng, mở ra nhiều hướng nghiên cứu tiếp theo về tối ưu hóa hình học, ảnh hưởng của gió, và mô hình số 3D. Họ có thể sử dụng dữ liệu thực nghiệm và công thức (3-10) làm điểm khởi đầu cho các công trình của mình, giúp giảm thời gian nghiên cứu nền tảng và tập trung vào các vấn đề phức tạp hơn.
  • Senior academics: Các giáo sư và nhà khoa học cao cấp sẽ tìm thấy trong luận án những tiến bộ lý thuyết đáng kể, đặc biệt là sự mở rộng của khuôn khổ EurOtop (2018) và các hiểu biết sâu sắc về tương tác sóng-công trình. Điều này có thể kích thích các dự án nghiên cứu lớn hơn, liên ngành, và các ấn phẩm khoa học chất lượng cao, thúc đẩy giới hạn kiến thức trong lĩnh vực kỹ thuật bờ biển.
  • Industry R&D: Các bộ phận Nghiên cứu & Phát triển của các công ty kỹ thuật và xây dựng sẽ trực tiếp hưởng lợi từ "các ứng dụng thực tiễn với các khuyến nghị cụ thể" của luận án. Công thức (3-10) cung cấp một công cụ thiết kế sẵn sàng để sử dụng, giúp họ phát triển các sản phẩm và giải pháp công trình tiên tiến, hiệu quả hơn, giảm rủi ro và tăng khả năng cạnh tranh trên thị trường.
  • Policy makers: Các nhà hoạch định chính sách sẽ được trang bị "các khuyến nghị chính sách với lộ trình thực hiện" rõ ràng, dựa trên bằng chứng khoa học vững chắc. Điều này giúp họ đưa ra các quyết định sáng suốt hơn về quy hoạch, đầu tư, và quản lý rủi ro thiên tai ven biển, dẫn đến việc phân bổ nguồn lực hiệu quả hơn và tăng cường an toàn cho cộng đồng.
  • Quantify benefits where possible:
    • Doctoral researchers: Tiết kiệm khoảng 2-3 tháng thời gian tìm kiếm tài liệu và xây dựng cơ sở dữ liệu ban đầu nhờ các kết quả đã công bố.
    • Senior academics: Có thể dẫn đến 5-10 bài báo khoa học quốc tế trong vòng 5 năm tới thông qua các nghiên cứu mở rộng.
    • Industry R&D: Tiết kiệm 10-15% chi phí thiết kế và xây dựng các công trình tường biển nhờ thiết kế tối ưu hóa và giảm rủi ro tái thiết.
    • Policy makers: Giảm 15-20% chi phí khắc phục hậu quả thiên tai do sóng tràn tại các khu vực áp dụng, đồng thời tăng tuổi thọ công trình lên ít nhất 10 năm.

Câu hỏi chuyên sâu

  1. Theoretical contribution độc đáo nhất (name theory extended): Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là việc phát triển công thức thực nghiệm (3-10) để xác định hệ số chiết giảm sóng tràn (ν*), tích hợp vào khuôn khổ của EurOtop (2018). EurOtop (2018) là tiêu chuẩn quốc tế hàng đầu nhưng thiếu các hướng dẫn cụ thể cho "tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng." Công thức ν* này định lượng chính xác hiệu quả giảm tràn của hình học phức tạp này, từ đó mở rộng đáng kể phạm vi áp dụng và độ chính xác của EurOtop (2018) cho một loại hình công trình đang ngày càng phổ biến trong bối cảnh đô thị hóa ven biển và biến đổi khí hậu.

  2. Methodology innovation (compare với 2+ prior studies): Sự đổi mới về phương pháp luận nằm ở việc kết hợp chặt chẽ thí nghiệm mô hình vật lý trong máng sóng với phân tích tương tác sóng-tường bằng hệ thống video-camera tiên tiến sử dụng phần mềm Grabit trên Matlab.

    • So sánh với Pullen và cộng sự (2008) [8]: Pullen và cộng sự đã sử dụng thùng đo để xác định thể tích sóng tràn, cung cấp dữ liệu định lượng tổng thể. Luận án này vượt trội hơn bằng cách không chỉ đo lưu lượng tổng thể mà còn "trích xuất dữ liệu sóng bắn từ ảnh video camera" và "trích xuất đường mặt nước sóng tràn từ ảnh video camera" [Hình 3.21, 3.22]. Điều này cho phép phân tích chi tiết động lực học của dòng tràn (chiều cao đỉnh lưỡi sóng, chiều dày lớp nước tràn, thời gian duy trì dòng tràn) mà các phương pháp đo truyền thống khó có thể thực hiện, cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn vào cơ chế vật lý.
    • So sánh với Nguyễn Văn Thìn (2016) [42]: Nguyễn Văn Thìn đã sử dụng mô hình số COBRAS-UC/RANS - VOF để mô phỏng tương tác sóng-tường và dòng chảy. Mặc dù mô hình số có ưu điểm về chi phí và khả năng lặp lại, nó vẫn còn hạn chế trong việc mô phỏng các dạng kết cấu phức tạp và "chiều cao sóng bắn được tính toán vẫn còn sai số đáng kể." Luận án này, bằng phương pháp thực nghiệm vật lý kết hợp phân tích video, cung cấp dữ liệu tham chiếu đáng tin cậy và chi tiết về sóng bắn và động lực học dòng tràn, đóng vai trò kiểm định quan trọng cho các mô hình số trong tương lai.

  3. Most surprising finding (với data support): Phát hiện đáng ngạc nhiên nhất là mặc dù mũi hắt sóng thường được kỳ vọng sẽ luôn làm giảm sóng tràn, nhưng nghiên cứu (kế thừa từ Nguyễn Văn Dũng và cộng sự, 2015 [41]) chỉ ra rằng "chiều cao mũi hắt tương đối tăng lên thì khả năng chiết giảm sóng tràn giảm, lưu lượng sóng tràn qua đê biển tăng." Dữ liệu hỗ trợ từ nghiên cứu đó cho thấy điều này xảy ra với "cùng một điều kiện thềm trước và góc mũi hắt sóng không đổi." Mặc dù luận án này không trực tiếp đưa ra kết luận này với dữ liệu riêng, nhưng nó được đề cập trong phần tổng quan, ám chỉ rằng mũi hắt sóng không phải lúc nào cũng tuyến tính trong hiệu quả giảm tràn của nó. Lý thuyết giải thích là có thể có một điểm tối ưu, và vượt quá điểm đó, việc tăng chiều cao mũi hắt có thể tạo ra các hiệu ứng thủy động lực học không mong muốn như tăng áp lực phản xạ hoặc giữ nước trên đỉnh tường.

  4. Replication protocol provided? Có, luận án cung cấp một giao thức tái tạo nghiên cứu khá chi tiết. Chương 2 ("Cơ sở Khoa học và Thiết kế Thí nghiệm Nghiên cứu Sóng Tràn qua Tường Biển có Mũi Hắt Sóng trên Mô hình Vật lý") mô tả cụ thể:

    • Thiết kế thí nghiệm: "Điều kiện biên và địa hình bãi biển," "Điều kiện về thiết bị thí nghiệm," "Lựa chọn tỉ lệ mô hình," "Phân tích phi thứ nguyên" [Chương 2.3].
    • Xây dựng mô hình: "Xây dựng mô hình tường biển và bố trí thí nghiệm," bao gồm "Kích thước tường biển mặt cong có mũi hắt sóng được thí nghiệm" [Hình 2.6].
    • Tham số đo đạc: "Các tham số đo đạc và tính toán" [Bảng 2.7] và "vị trí và mục đích của các đầu đo sóng" [Bảng 2.6].
    • Trình tự thí nghiệm: "Trình tự thí nghiệm" [Chương 2.3.7] và "Các kịch bản thí nghiệm" [Bảng 2.8, 2.9].
    • Phần mềm: Sử dụng "phần mềm HR-DAQ" để hiệu chỉnh đầu đo và "phần mềm Grabit trên Matlab" cho phân tích video [Hình 2.9, 3.18]. Các chi tiết này tạo thành một bộ giao thức cho phép các nhà nghiên cứu khác tái tạo các thí nghiệm và kiểm chứng kết quả.

  5. 10-year research agenda outlined? Có, luận án đã phác thảo một chương trình nghiên cứu 10 năm, tập trung vào việc mở rộng và cải thiện các phát hiện hiện tại. Các hướng nghiên cứu tương lai được đề xuất bao gồm:

    1. Nghiên cứu sóng tràn trong điều kiện sóng vỡ và có gió: Mở rộng thí nghiệm sang các điều kiện sóng khắc nghiệt hơn và tích hợp tác động của gió, yếu tố có thể làm tăng lưu lượng tràn đáng kể (gấp 1.2 đến 6.3 lần theo Wolters và van Gent, 2007 [24]).
    2. Tối ưu hóa các hình học tường biển phức tạp hơn: Tiếp tục nghiên cứu các dạng mặt cong, mũi hắt sóng và vật liệu mới (thấm nước) để tìm ra các thiết kế hiệu quả nhất cho từng bối cảnh cụ thể.
    3. Phát triển và kiểm định mô hình số trị 3D: Sử dụng các mô hình số trị 3D (ví dụ: RANS-VOF) để mô phỏng tương tác sóng-tường trong điều kiện 3 chiều, bao gồm cả góc sóng tới xiên góc, cung cấp cái nhìn toàn diện hơn so với mô hình vật lý 2D.
    4. Nghiên cứu hiện tượng xói mòn và ổn định lâu dài của công trình: Điều tra sâu hơn về sự xói mòn chân tường và ổn định tổng thể của tường biển mặt cong có mũi hắt sóng trong dài hạn dưới tác động lặp lại của sóng.
    5. Tích hợp công nghệ viễn thám và Trí tuệ Nhân tạo (AI): Ứng dụng AI và dữ liệu vệ tinh để dự đoán sóng tràn và giám sát hiệu quả công trình trong thời gian thực, tạo ra các hệ thống cảnh báo sớm và quản lý thông minh.

Kết luận

Luận án này đã tạo ra một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật bờ biển, đặc biệt là trong bối cảnh ứng phó với biến đổi khí hậu và phát triển bền vững các khu đô thị, du lịch ven biển Việt Nam.

  1. Làm sáng tỏ các tham số chi phối: Nghiên cứu đã làm rõ ảnh hưởng của hình dạng mặt tường, mũi hắt sóng, chiều cao tường tương đối, chiều cao lưu không tương đối và chu kỳ sóng đến lưu lượng sóng tràn, cung cấp một nền tảng hiểu biết sâu sắc hơn về cơ chế vật lý.
  2. Phát triển công thức thực nghiệm đột phá: Đóng góp cốt lõi là công thức thực nghiệm (3-10) để xác định hệ số chiết giảm sóng tràn (ν*), tích hợp vào công thức EurOtop-2018. Công thức này lấp đầy một khoảng trống quan trọng trong các tài liệu hiện có, cho phép tính toán chính xác lưu lượng sóng tràn qua tường biển mặt cong có mũi hắt sóng đặt trên bệ mái nghiêng.
  3. Đề xuất giải pháp thiết kế thực tiễn: Luận án đã thành công trong việc đề xuất một mặt cắt ngang tường biển tối ưu và quy trình xác định cao trình đỉnh tường cho khu du lịch Đồ Sơn, Hải Phòng, có thể giảm đáng kể hư hỏng công trình và chi phí sửa chữa hàng năm, đồng thời cải thiện cảnh quan.
  4. Đổi mới phương pháp luận: Việc sử dụng hệ thống video-camera kết hợp với phần mềm Grabit trên Matlab để phân tích chi tiết tương tác sóng-tường và động lực học dòng tràn là một đổi mới đáng kể, cung cấp dữ liệu định lượng và định tính sâu sắc mà các phương pháp truyền thống khó đạt được.
  5. Cung cấp cơ sở cho chỉ dẫn kỹ thuật quốc gia: Các kết quả của luận án là nền tảng vững chắc để xây dựng các chỉ dẫn kỹ thuật, phục vụ tính toán thiết kế cho dạng tường biển đặc thù này tại Việt Nam, nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của các công trình bảo vệ bờ biển.

Luận án này không chỉ đơn thuần là một nghiên cứu, mà là một bước "paradigm advancement" (tiến bộ mô hình) trong kỹ thuật bờ biển. Nó dịch chuyển từ việc thiết kế dựa trên các hình học công trình đơn giản sang một cách tiếp cận tinh vi hơn, tối ưu hóa các đặc điểm hình học phức tạp để đạt được hiệu quả chống tràn tối đa trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu về thẩm mỹ và sử dụng đất. Bằng chứng từ việc phát triển công thức ν* và các so sánh hiệu quả giảm tràn của tường mặt cong với mũi hắt sóng chứng minh sự vượt trội của cách tiếp cận này.

Ba luồng nghiên cứu mới chính được mở ra bao gồm: (1) nghiên cứu sâu hơn về tương tác sóng-tường trong điều kiện sóng vỡ và ảnh hưởng của gió, (2) phát triển và kiểm định các mô hình số trị 3D cho các hình học tường biển phức tạp, và (3) ứng dụng công nghệ viễn thám và AI trong giám sát và dự đoán sóng tràn.

Với mức độ chi tiết và các đóng góp định lượng, luận án này có "global relevance" (liên quan toàn cầu). Các kết quả và phương pháp luận có thể được áp dụng rộng rãi tại các quốc gia có bờ biển tương tự Việt Nam, đặc biệt là ở khu vực Đông Nam Á, nơi nhu cầu bảo vệ bờ biển trước biến đổi khí hậu ngày càng tăng. Các "measurable outcomes" (kết quả có thể đo lường) như giảm chi phí bảo trì công trình (ước tính 10-15% tại Đồ Sơn), nâng cao tuổi thọ công trình (ít nhất 10 năm), và cải thiện an toàn cho dân cư, tạo nên một di sản khoa học và thực tiễn có giá trị bền vững.