Nghiên cứu hiệu quả giảm sóng của kết cấu đê rỗng - Ứng dụng cho Đồng bằng sông Cửu Long của Lê Xuân Tú

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM ---------------------------------------- LÊ XUÂN TÚ NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ RỖNG, ỨNG DỤNG CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2026 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ MÔI TRƯỜNG VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM LÊ XUÂN TÚ NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM SÓNG CỦA KẾT CẤU ĐÊ RỖNG, ỨNG DỤNG CHO ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình thủy Mã số: 958 02 02 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. Lê Mạnh Hùng TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2026 i LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng Nghiên cứu sinh.

Tất cả mọi thông tin, số liệu sử dụng trong luận án đều có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn, tham khảo theo đúng quy định. Kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Tác giả luận án Lê Xuân Tú ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Cơ sở đào tạo - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam và Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để Nghiên cứu sinh thực hiện nghiên cứu này. Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đến hai thầy là PGS.

Trần Bá Hoằng và GS. Lê Mạnh Hùng đã tận tâm hướng dẫn Nghiên cứu sinh từ khi xây dựng ý tưởng cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn lãnh đạo, các nhà khoa học tại Viện Khoa học Thủy lợi miền Nam, các cơ quan nghiên cứu, các Giáo sư, chuyên gia trong và ngoài nước đã góp ý, hỗ trợ. Nghiên cứu sinh cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Chỉnh trị sông và Phòng chống thiên tai đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất để Nghiên cứu sinh thực hiện thành công nội dung nghiên cứu.

Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn UBND tỉnh Tiền Giang, Sở Nông nghiệp và PTNT, Ban Quản lý dự án đầu tư xây dựng Ngành nông nghiệp tỉnh Tiền Giang đã tạo điều kiện, ủng hộ ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn. Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã hỗ trợ trong quá trình quan trắc thu thập số liệu hiện trường, thu thập dữ liệu triển khai tại phòng thí nghiệm, các đề tài đã hỗ trợ, cung cấp số liệu phục vụ nghiên cứu. Xin chân thành cảm ơn bạn bè và đồng nghiệp, cùng toàn thể gia đình đã luôn khích lệ, động viên Nghiên cứu sinh trong suốt quá trình thực hiện công trình nghiên cứu này. Tác giả luận án Lê Xuân Tú iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.

ii MỤC LỤC. iii DANH MỤC BẢNG BIỂU .v DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ. ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. xiii KÝ HIỆU CHỦ YẾU DÙNG TRONG LUẬN ÁN.

xiv MỞ ĐẦU. Tính cấp thiết của luận án. 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 của luận án. Những đóng góp mới của luận án. Cấu trúc Luận án.

Tổng quan về giải pháp bảo vệ bờ biển. Tổng quan về nghiên cứu truyền sóng qua đê kết cấu rỗng. Kết luận Chương 1. CƠ SỞ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐÊ KẾT CẤU RỖNG.

Tổng quan về vùng nghiên cứu. Cơ sở đề xuất giải pháp đê giảm sóng kết cấu rỗng TC1. Nguyên lý làm việc của kết cấu đê rỗng. Cơ sở khoa học về truyền sóng qua kết cấu đê rỗng TC1.

Thiết lập thí nghiệm mô hình vật lý trên máng sóng. Thiết lập đo đạc công trình thực tế hiện trường. Kết luận Chương 2. 81 iv CHƯƠNG 3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Quá trình biến đổi phổ sóng. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số truyền sóng qua KCR TC1. Xây dựng công thức truyền sóng qua đê kết cấu rỗng TC1.

Biến đổi vận tốc qua đê kết cấu rỗng TC1. Ứng dụng đê giảm sóng kết cấu rỗng TC1 tại Tiền Giang. Kết luận Chương 3. 129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.

Những đóng góp mới của luận án. 131 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ.132 TÀI LIỆU THAM KHẢO. Thông số máy đo đạc hiện trường. Các thông số đánh giá độ chính xác của kết quả tính toán và thực đo.

Quá trình vận hành và thu thập số liệu thí nghiệm trích xuất từ kết quả đo đạc mô hình vật lý.1 Quá trình thiết lập vận hành thí nghiệm. Số liệu thí nghiệm trích xuất từ kết quả đo đạc mô hình vật lý và phân tích. Thông số tính toán thiết kế đê giảm sóng. Hình ảnh khôi phục hệ sinh thái rừng ngập mặn theo thời gian.

Bằng độc quyền giải pháp hữu ích cấu kiện giảm sóng bảo vệ bờ biển 159 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1. Thống kê các dạng công trình bảo vệ bờ biển ở ĐBSCL (2023). 20 Bảng 1-2 Đánh giá các nhóm công trình bảo vệ bờ biển theo phương pháp đa tiêu chí (Nguồn: Nguyễn Nguyệt Minh và nnk (2022) [18]). Các loại kết cấu đê và hệ số c áp dụng trong công thức (1-12).

Tổng hợp công thức truyền sóng qua đê giảm sóng đã nghiên cứu. 37 Bảng 2-1: Tổng hợp hiện trạng sạt lở bờ biển khu vực ĐBSCL [27]. 47 Bảng 2-2: Ma trận thứ nguyên. Phân tích thứ nguyên cho các tham số.

Thống kê chiều cao sóng và tần suất xuất hiện tại vị trí S1, S2, S3. Thống kê chu kỳ sóng và tần suất xuất hiện tại vị trí S1, S2, S3. Số liệu thống kê các tham số sóng đo được tại Gò Công (từ ngày 24/02- 11/03/2017) Biển Đông. Số liệu thống kê các tham số sóng đo được tại Gành Hào (từ ngày 12/02- 16/02/2020 Biển Đông [18]).

Thống kê các đặc trưng sóng tại trạm ngoài khơi (từ ngày 6-9/7/2019 tại khu vực Đá Bạc, Biển Tây Cà Mau [18]). Thông số tỉ lệ mô hình. Đường kính lỗ rỗng thí nghiệm. Các kịch bản thí nghiệm độ rỗng khác nhau phía bờ và phía biển.

Các điều kiện biên về sóng và mực nước thí nghiệm. Kịch bản và các trường hợp thí nghiệm kết cấu TC1 trong máng sóng. Kịch bản thí nghiệm bể sóng. Kết quả đo đạc trong bể sóng và tính toán với công thức xây dựng.

Hệ số tương quan R2, RMSE. Tính toán hệ số truyền sóng Kt tính toán và thực đo. Tổng hợp các thông số thiết kế đê giảm sóng. Tính toán cao trình đỉnh đê.

Các giá trị thống kê về bùn cát lơ lửng (độ đục, đơn vị mg/l) đo được tại trạm ST1 (trước công trình) và ST2 (sau công trình). 124 -ix- DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ Hình 0-1. Sơ đồ các phương pháp nghiên cứu của luận án. Tổng hợp các giải pháp bảo vệ bờ biển [12].

Sơ đồ phân loại các giải pháp bảo vệ bờ biển (chỉnh sửa từ Schoonees, T và nnk (2019) [93]. Các giải pháp công trình cứng và giải pháp kết hợp bảo vệ bờ biển. Các giải pháp mềm bảo vệ bờ biển [1], [15]. Các dạng công trình ĐGS đỉnh thấp ở Châu Âu [37].

Khối cấu kiện Reef Ball ứng dụng làm đê ngầm giảm sóng [65]. Bố trí thí nghiệm đê ngầm giảm sóng bằng Reef balls [43]. Đê giảm sóng ở New Iberia, Louisiana - Shark Island, USA [62]. Đê giảm sóng WAD ở bờ biển Simmons Park, Ruskin, Florida, Mỹ [62].

Cấu kiện giảm sóng WAD [62]. Cấu kiện Beach Prism đặt ở Ingram Bay, VIRGINIA, Mỹ [63]. Cấu kiện giảm sóng hình trụ đứng ở cảng Nagashima- Nhật Bản. Đê giảm sóng hình bán nguyệt ở sông Trường Giang, Trung Quốc [13].

Đê chắn sóng hình bán nguyệt tại cảng Miyazaki của Nhật Bản. Đê giảm sóng bảo vệ bờ biển ở Việt Nam. Một số dạng ĐGS áp dụng ở bờ biển ĐBSCL [5], [14], [8], [18]. Một số đoạn công trình Busadco bị đổ vỡ ở Rạch Gốc, Biển Đông.

Hàng rào chữ T tại bờ biển thị xã Vĩnh Châu (trái) và hàng rào tre phía ngoài kết hợp trồng rừng –Vĩnh Tân (phải) [1]. Các thông số cơ bản ảnh hưởng đến hệ số truyền sóng Kt. Hệ số truyền sóng qua đê đỉnh hẹp theo Van de Meer (1991). Vị trí vùng ĐBSCL trên bản đồ Việt Nam.

Mặt căt ngang bờ biển Gò Công- Tiền Giang (Biển Đông) [8]. Phân bố kích thước hạt của bùn cát đáy biển dọc theo bờ biển ĐBSCL, vào mùa gió mùa Tây Nam (hình trái) và gió mùa Đông Bắc (hình phải) [91]. Hoa sóng tại 3 điểm đặc trưng vùng ĐBSCL (2014-2015) và diễn biến bờ biển ĐBSCL trong giai đoạn từ 1990-2015 [27]. Dao động mực nước tại trạm Vàm Kênh (Tiền Giang).

Mực nước thủy triều đại diện của Biển Đông ĐBSCL. Xói lở bờ biển và rừng ngập mặn vùng ĐBSCL. Giải pháp bảo vệ bờ biển đa tầng. Xếp các cấu kiện giảm sóng TC1 liên kết với nhau.

Sơ họa cấu tạo của ĐGS TC1. Các phiên bản của KCR TC1. Sơ họa nguyên lý làm việc của đê KCR TC1 trên mặt cắt ngang. Sơ họa bố trí mặt bằng ĐGS KCR TC1.

Sơ họa quá trình tương tác của sóng với KCR TC1 trên mặt cắt ngang 54 Hình 2-15. Dòng chảy qua lỗ rỗng trên màng giảm sóng (Bergmann và Oumeraci, 1998 [110]). Thể hiện chiều rộng hiệu quả đỉnh đê Beff. Sơ họa truyền sóng qua đê KCR và các tham số ảnh hưởng.

Sơ họa vị trí S1, S2, S3 trích xuất thông số sóng nước sâu. Biểu đồ theo thời gian của các tham số thủy động lực học đo được tại trạm AWAC Gò Công từ ngày 24/02-12/03/2017. Máng sóng thí nghiệm của VKHTLMN. Mái hấp thụ sóng trong máng sóng.

Hệ số sóng phản xạ kiểm định trên mái hấp thụ sóng. Bố trí các kim đo sóng (WG) và đầu đo vận tốc E40 trong máng sóng. Mô hình cấu kiện đê rỗng TC1 lắp đặt trong máng sóng. Hình chiếu 3D và mặt cắt ngang của cấu trúc TC1 (a) với kích thước tính bằng cm.

P1 và P2 là phần trăm độ rỗng bề mặt ở phía biển và phía bờ (b). Mặt cắt dọc và mặt bằng bố trí thí nghiệm trong máng sóng. Sơ đồ thiết lập các trạm đo và các thiết bị được lắp đặt tại khu khu vực bờ biển Tân Thành, tỉnh Tiền Giang.