Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu ngầm reef ball tm trên thềm đảo nổi xa bờ - Luận án tiến sĩ kỹ thuật tại trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội, năm 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM THỊ THÚY NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU NGẦM REEF BALLTM TRÊN THỀM ĐẢO NỔI XA BỜ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI PHẠM THỊ THÚY NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU NGẦM REEF BALLTM TRÊN THỀM ĐẢO NỔI XA BỜ Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình biển Mã số: 958 02 03 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1.TS LÊ HẢI TRUNG 2.TS TRẦN THANH TÙNG HÀ NỘI, NĂM 2023 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Chữ ký i LỜI CÁM ƠN Tác giả xin trân trọng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS. TS Lê Hải Trung, PGS.

TS Trần Thanh Tùng và GS.TS Thiều Quang Tuấn về định hướng khoa học cũng như tạo điều kiện thuận lợi nhất cho NCS trong suốt quá trình thực hiện Luận án. Tác giả xin được trân trọng cảm ơn Trường Đại học Thủy lợi, phòng Đào tạo, phòng Thí nghiệm thủy lực tổng hợp, Bộ môn Công trình biển và đường thủy, khoa Công trình đã hỗ trợ, tạo điều kiện làm việc tốt nhất cho tác giả trong quá trình nghiên cứu. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn Bộ môn Nhiệt Thủy khí, Khoa Cơ khí, Học viện Kỹ thuật Quân sự; Ban chủ nhiệm và các thành viên đề tài Độc lập cấp Quốc gia ĐLCN.19/15 “Nghiên cứu giải pháp tôn tạo và chống xói lở đảo nổi thuộc QĐTS” đã giúp đỡ NCS để có thể hoàn thành nhiệm vụ này. Tác giả cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình về sự giúp đỡ quý giá và luôn đồng hành cùng tác giả trong quá trình thực hiện và hoàn thành Luận án của mình.

ii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU. viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ.ix MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của đề tài. Mục đích nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn. Cấu trúc luận án.5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐẢO NỔI XA BỜ, KẾT CẤU NGẦM REEF BALLTM VÀ HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU NGẦM.

Đảo nổi xa bờ.1 Khái niệm về đảo nổi xa bờ.2 Cấu tạo địa hình của đảo nổi.3 Đặc điểm thềm đảo nổi.4 Chế độ thủy hải văn khu vực đảo nổi.5Chế độ thủy động lực sóng trên đảo nổi.2 Kết cấu ngầm Reef BallTM.1 Khái niệm kết cấu ngầm Reef BallTM.2 Chức năng và cấu tạo kết cấu ngầm Reef BallTM.3 Ứng dụng Reef BallTM trên thế giới.3 Hiệu quả giảm sóng của kết cấu ngầm.1 Một số khái niệm.2 Các phương pháp nghiên cứu hiệu quả giảm sóng.3 Các tham số ảnh hưởng đến hiệu quả giảm sóng.4 Công thức thực nghiệm về hiệu quả giảm sóng.4 Kết luận chương 1.37 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU NGẦM REEF BALLTM TRÊN THỀM ĐẢO NỔI XA BỜ.1 Độ rỗng của kết cấu.2 Quá trình truyền sóng qua kết cấu ngầm rỗng.1 Tương tác giữa sóng và kết cấu ngầm rỗng.2 Sự cân bằng năng lượng truyền sóng qua kết cấu rỗng.3 Sự truyền sóng qua kết cấu rỗng.3 Thiết lập phương trình tổng quát về hiệu quả giảm sóng của kết cấu ngầm.4 Lựa chọn tỉ lệ mô hình vật lý.1 Cơ sở lý thuyết về tương tự.2 Điều kiện nguyên hình và năng lực thí nghiệm.3 Lựa chọn tỉ lệ mô hình.5 Bố trí Reef BallTM trong mô hình thí nghiệm.1 Chế tạo cấu kiện Reef BallTM.2 Các phương án bố trí không gian Reef BallTM.3 Độ rỗng khối của các phương án bố trí Reef BallTM.6 Thiết lập thí nghiệm giảm sóng của kết cấu ngầm.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm.2 Các yếu tố đo đạc, tính toán.3 Kịch bản thí nghiệm.4 Trình tự thí nghiệm.7 Kết luận chương 2.66 CHƯƠNG 3 HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU NGẦM REEF BALLTM TRÊN THỀM ĐẢO NỔI XA BỜ 68 3.1 Đặc tính của sóng nước nông trên thềm đảo nổi.1 Sự truyền sóng trên thềm đảo nổi.2 Đặc tính của sóng nước nông.2 Các tham số ảnh hưởng tới hệ số truyền sóng.1 Bề rộng đỉnh kết cấu ngầm.2 Độ ngập đỉnh kết cấu ngầm.4 Bề rộng đỉnh kết cấu ngầm có xét tới độ thấm của môi trường rỗng.3 Xây dựng công thức thực nghiệm.1 Lựa chọn dạng công thức.2 Công thức không tích hợp độ thấm.3 Công thức khi tích hợp độ thấm.4 Phạm vi ứng dụng của công thức.4 Kiểm định công thức.1 Mô hình thí nghiệm bể sóng.2 Kiểm định công thức thực nghiệm.5 Kết luận chương 3.100 CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BỐ TRÍ KHÔNG GIAN KẾT CẤU NGẦM CHO ĐẢO NỔI XA BỜ.1 Lựa chọn địa điểm áp dụng.2 Điều kiện biên.1 Cấp công trình.2 Điều kiện biên phục vụ thiết kế công năng.3 Điều kiện biên phục vụ kiểm tra ổn định.3 Tính toán các tham số bố trí không gian.1 Phạm vi bố trí kết cấu ngầm giảm sóng.2 Cao trình đỉnh và chiều cao kết cấu ngầm.3 Bề rộng kết cấu ngầm.4 Chiều dài và khoảng cách giữa các đoạn kết cấu ngầm.5 Tổ hợp các phương án chọn.4 Kiểm tra ổn định của kết cấu ngầm.5 Kết luận chương 4.118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. Kết quả đạt được của luận án. Những đóng góp mới của luận án. Tồn tại và hướng phát triển.121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.

Cơ sở toán học cho hồi quy phi tuyến. Tổng hợp 200 kịch bản thí nghiệm với độ rỗng khối n = 0. Tổng hợp 200 kịch bản thí nghiệm với độ rỗng khối n = 0. Tổng hợp 200 kịch bản thí nghiệm với độ rỗng khối n = 0.

Giấy xác nhận thực hiện đề tài. Các kịch bản thí nghiệm trên bể sóng.141 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 0.1 Bờ đảo nổi trước và sau khi xây dựng kè.1 Các rạn san hô biển [1].2 Địa hình đặc trưng của đảo nổi (nguồn google earth).3 Mặt cắt ngang một số đảo nổi.4 Trích đoạn mặt cắt ngang gần mặt nước của một số đảo nổi xa bờ.5 Hoa sóng 12 tháng trong năm trạm Trường Sa (2004-2015) [4].6 Liên hệ giữa chiều cao và chu kì sóng đỉnh phổ [4].7 Vị trí các điểm số liệu sóng trên biển Đông[5].8 Tên, hình dạng các khối RB tiêu chuẩn [40].9 Reef Ball là nơi trú ngụ và phát triển của san hô.10 Bản đồ các nước và khu vực trên thế giới sử dụng rạn ngầm RB [41].11 Bản đồ các nước khu vực Châu Á sử dụng rạn ngầm RB [41].12 Kết cấu Reef Ball được lắp đặt trên quần đảo Seychelles [11].13 Sơ đồ tính hiệu quả giảm sóng của kết cấu ngầm.14 Hệ số truyền sóng qua đê đỉnh hẹp theo Van de Meer (1991) [62].15 Sơ đồ bố trí đê theo Van der Meer (2005) [35].16 Sơ đồ bố trí đê ngầm theo Armono và Hall [62].1 Cấu kiện Reef BallTM và độ rỗng bề mặt của cấu kiện RB.2 Một số cách sắp xếp khối Reef BallTM.3 Cơ chế suy giảm sóng qua KCN Reef BallTM.4 Sơ họa mặt cắt ngang của mô hình thí nghiệm trong máng sóng.5 Mặt cắt ngang bãi biển và các tham số đặc trưng [35].6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn tỉ lệ mô hình.7 Kết cấu ngầm từ khối Reef Ball và các tham số của khối.8 Mặt bằng một số phương án sắp xếp kết cấu ngầm RB.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm.10 Một số hình ảnh quá trình làm thí nghiệm.1 Sóng vỡ trên đỉnh vách dốc đứng.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đo sóng truyền trên thềm đảo.3 Hệ số truyền sóng trên thềm theo khoảng cách trên thềm với các kịch bản.4 Đồ thị chiều cao Hmo và chu kỳ sóng nước nông Tm-1,0 trước công trình.5 Phổ năng lượng sóng đo đạc ứng với kịch bản dH10T170.6 Phổ năng lượng sóng nước nông trên thềm đảo nổi xa bờ.7 Các phương án bề rộng đỉnh KCN sử dụng trong thí nghiệm.8 Tương quan của bề rộng kết cấu ngầm và hệ số truyền sóng Kt.9 Các phương án độ ngập đỉnh kết cấu ngầm.10 Tương quan độ ngập tương đối và hệ số truyền sóng Kt.11 Tương quan độ dốc sóng tượng trưng Som và hệ số truyền sóng Kt với các bề rộng đỉnh B khác nhau.12 Ảnh hưởng của bề rộng khi không và có tích hợp độ thấm (Rc=0cm).13 Ảnh hưởng của bề rộng khi không và có tích hợp độ thấm (Rc=2.14 Ảnh hưởng của bề rộng khi không và có tích hợp độ thấm (Rc=5.15 Ảnh hưởng của bề rộng khi không và có tích hợp độ thấm (Rc=7.16 Ảnh hưởng của bề rộng khi không và có tích hợp độ thấm (Rc=10cm).17 Đồ thị mức độ tin cậy của công thức Kt,1.18 Đồ thị mức độ tin cậy của công thức Kt,2.19 Đồ thị kết quả độ tin cậy của công thức Kt,3.20 Đồ thị kết quả độ tin cậy của công thức Kt,4.21 Địa hình mô hình bể sóng tại Phòng thí nghiệm.22 Các phương án mực nước thí nghiệm trong mô hình bể sóng.23 Sơ đồ bố trí không gian KCN trên bể sóng [90].24 Đồ thị kết quả kiểm định độ tin cậy của công thức (3-10).25 Đồ thị kết quả kiểm định độ tin cậy của công thức khi giới hạn bề rộng.26 Đồ thị kết quả kiểm định độ tin cậy của công thức khi giới hạn độ ngập đỉnh .1 Các bãi cát hình thành trên đảo nổi lựa chọn.2 Tổng hợp một số mặt cắt ngang bãi đảo mặt Đông Bắc.3 Chiều rộng đỉnh kết cấu ngầm B theo độ ngập Rc.4 Sơ đồ bố trí mặt bằng giải pháp kết cấu ngầm giảm sóng.113 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Hệ số mái của sườn đảo tại một số đảo nổi trên biển Đông.2 Bề rộng thềm đảo tại một số đảo trên QĐTS.3 Tính toán đặc trưng sóng khí hậu theo hướng tại Trường Sa [4].4 Các thông số sóng thiết kế của Vietso Petro [5].5 Tính toán đặc trưng sóng cực trị theo tháng tại Trường Sa [4].6 Loại Reef Ball và kích thước tiêu chuẩn của Reef Ball [41].7 Bảng tổng hợp các công thức thực nghiệm, các tham số ảnh hưởng và phạm vi ứng dụng.1 Ma trận thứ nguyên.2 Bảng phân tích thứ nguyên các tham số.3 Bảng tính toán chiều cao sóng tối đa trên thềm đảo theo công thức (2-27).4 Phân loại độ sâu bờ biển theo tỉ số độ sâu mực nước và chiều cao sóng [35] .5 So sánh các tham số để lựa chọn tỉ lệ mô hình.6 Bảng tính độ rỗng công trình xếp thẳng hàng.7 Bảng tính độ rỗng công trình xếp so le.8 Bảng tính độ rỗng và độ đặc KCN theo các phương án thí nghiệm.9 Chương trình thí nghiệm.