Bản trích yếu luận án Tiến sỹ kỹ thuật của NCS Hoàng Ngọc Tuấn

Tên tác giả: Hoàng Ngọc Tuấn. Tên luận án: Nghiên cứu giải pháp thềm giảm sóng cho công trình đê biển. Ngành học của Luận án: Xây dựng công trình thủy. Mã số: 62 58 40 01. Tên cơ sở đào tạo: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu của luận án

- Mục tiêu nghiên cứu: Xác định các thông số tác động của sóng lên mái đê có thềm giảm sóng (TGS) như : Xác định chiều cao sóng leo lên mái đê có TGS, phụ thuộc vào các đặc trưng hình học của TGS (cao trình đặt, bề rộng , hệ số mái ) và các yếu tố tác động khác. Xác định phạm vi sóng dội đập lớn nhất lên mái có TGS để bố trí hợp lý kết cấu bảo vệ. Xác định trị số áp lực sóng dội lớn nhất trên mái để tính toán kết cấu bảo vệ mái.

- Đối tượng nghiên cứu : Công trình đê biển dạng mái nghiêng không có tường  chắn sóng trên đỉnh, mái đê phía biển có bố trí TGS; hệ số mái biến đổi trong phạm vi phổ biến của đê biển khu vực Bắc Bộ ( m_t = m_d = 3 ÷ 5). Sóng gió theo điều kiện phổ biến của khu vực Bắc Bộ, chiều cao sóng tới có nghĩa H_mo = (1÷ 5)m

Các phương pháp nghiên cứu đã sử dụng

(1). Nghiên cứu tổng quan: Kế thừa các kết quả nghiên cứu đã có ở trong và ngoài nước về bố trí hợp lý TGS  (2). Nghiên cứu lý thuyết : Phân tích cơ học để xác định phạm vi sóng dội lên mái có TGS. Phương pháp phân tích thứ nguyên (phương pháp Buckingham) để xây dựng tương quan giữa các thông số tác động của sóng với các nhân tố ảnh hưởng, làm cơ sở để thiết lập công thức thực nghiệm xác định chiều cao sóng leo và áp lực sóng lớn nhất lên mái có TGS  (3). Nghiên cứu thực nghiệm: Thí nghiệm trên mô hình vật lý để xác định mối quan hệ giữa các đặc trưng nghiên cứu, xử lý số liệu để thiết lập công thức thực nghiệm xác định các thông số cần thiết. (4). Nghiên cứu ứng dụng : Ứng dụng kết quả nghiên cứu cho công trình cụ thể rút ra các kết luận phù hợp.

Các kết quả chính và kết luận

Ý nghĩa khoa học :

Tác động của sóng gió lên mái đê có TGS phụ thuộc vào nhiều yếu tố và rất phức tạp trong việc xác định. Ý nghĩa khoa học của luận án là đã vận dụng thành công việc nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thí nghiệm mô hình và xử lý số liệu bằng các công cụ hiện đại để lập được công thức thực nghiệm xác định chiều cao sóng leo và cường độ áp lực sóng lớn nhất lên mái đê có TGS trong những điều kiện cụ thể của đối tượng nghiên cứu. Độ tin cậy của các công thức được kiểm chứng bằng cách đối chiếu với kết quả tính toán theo các phương pháp được ứng dụng phổ biến.

Ý nghĩa thực tiễn:  

Kết quả nghiên cứu của luận án được ứng dụng để xác định các thông số sóng leo, phạm vi sóng dội và trị số áp lực sóng lớn nhất lên mái đê có có TGS phục vụ cho việc thiết kế mới hoặc nâng cấp hệ thống đê biển nhằm đảm bảo điều kiện an toàn và kinh tế.

Kết quả chính của luận án:

(1) Chỉ ra được điểm khác biệt về bố trí TGS ở đê biển Việt Nam cho đê làm mới (thềm giảm sóng bố trí  ngang mực nước thiết kế) và đê sửa chữa nâng cấp (cao trình TGS được chọn theo điều kiện cụ thể).

(2) Thiết lập được công thức thực nghiệm (3-17) , (3-18) để tính toán chiều cao sóng leo khi có TGS (không qua thử dần):

Kiến nghị áp dụng cho đê biển Hải Hậu cũng như các vùng khác có điều kiện tương tự.

(3) Thiết lập được các phương trình (2-16), (2-21) và đề xuất quy trình tính toán xác định vị trí điểm sóng dội B lên mái có TGS ứng với mực nước xác định.

(2-16) là phương trình bậc 2 để xác định X_CB.

 (2-21) là phương trình bậc 2 để xác định X_DB.

Đây cũng là cơ sở để xác định phạm vi gia cố chính mái đê phía biển.

(4) Lập được công thức thực nghiệm (3-19) để xác định hệ số mái tương đương m_b khi có TGS để phục vụ cho việc tính toán cường độ áp lực sóng lớn nhất lên mái (P_B) theo công thức phổ biến (1-17). Kiến nghị áp dụng cho đê biển Hải Hậu và các vùng khác có điều kiện tương tự.

5) Đề xuất được bộ thông số của mặt cắt hợp lý cho đê biển Hải Hậu trong đó có cao trình và bề rộng TGS, cao độ đỉnh đê ứng với các giải pháp gia cố khác nhau và cho các phương án mực nước thiết kế khác nhau.

THESIS ABSTRACT

1. Introduction:

Author  : Hoang Ngoc Tuan

Thesis’s Title:  A study of the use of the berm for reducing wave overtopping and run-up at coastal structures

Field of Study:             Hydraulic Engineering                      Code:               62.58.40.01

Training Unit : Vietnam Academy for Water Resources

2. Thesis details:

Objectives and subject

- Objectives: Determine impact parameters of waves on the dike slope with a berm for reducing wave run-up and overtopping, including: Determine the height of wave run-up on the slope with berm for reducing wave run–up and overtopping, depending on the geometrical characteristics of a berm for reducing wave run-up and overtopping (elevation, width, slope coefficient) and other affecting factors. Determine the largest area that waves hit the slope with berm for reducing wave run-up and overtopping in order to arrange reasonably protection structures. Determine the value of largest pressure that waves hit the slope in order to calculate slope protection structures.

- Subject: Rubble mound structure that does not have a breakwater on its peak and the berm for reducing wave run-up and overtopping is located at its seaward slope; slope coefficient varies in popular area of northern causeways (m_t = m_d = 3 ÷ 5). Wind and waves are under normal conditions of the Northern area, mean wave height H_mo = (1÷ 5) m

Research methods

 (1). Comprehensive research: To take advantage of international and domestic research results in the reasonable layout of the berm for reducing wave run-up and overtopping (2). Theoretical research: To mechanically analyze to determine the area that waves hit the slope with a berm for reducing wave run-up and overtopping. To use dimensional analysis method (Buckingham method) to build the correlation between impact parameters of waves and other affecting factors, as the basis to establish empirical formulas to determine the height of wave run-up and biggest pressure that waves hit the slope (3). Experimental research: To conduct an experiment using physical models to determine the relationship between the study characteristics; to process data to establish empirical formulas determining values for required parameters. (4). Applied research: To apply research results for specific works and to draw appropriate conclusions.

Main outcomes and conclusions

Scientific significance:

The impact of wind and waves on the slope with berm for reducing wave run-up and overtopping depends on many factors and is complicated to determine. The thesis’s scientific significance is to apply successfully theoretical studies in combination with experimental models and data processing using modern tools to establish empiric formulas in order to determine the height of wave run-up and intensity of biggest pressure that waves hit the slope with berm for reducing wave run-up and overtopping in specific conditions of the subject. The reliability of the formulas is verified by comparing calculation results of common methods.

Practical significance:  

The findings of the thesis are applied to determine the parameters of wave run-up, area and intensity of biggest pressure that waves hit the sole with berm for reducing wave run-up and overtopping, serving new design or upgrading of seawall system in order to ensure the safety and economic effectiveness.

Main outcomes:

(1) Point out the difference in locating berm for reducing wave run-up and overtopping in Vietnam for new dikes (berm is located at design water level) and upgraded dikes (berm’s height is selected differently for specific conditions)

(2) Establish empiric equations (3-17) , (3-18) to calculate the height of wave run-up in the case of the presence of berm for reducing wave run-up and overtopping (without gradual tests):

Scope :

- Common seaward slope coefficient: upper slope m_t = m_d = 3 ÷ 5

- Significant wave height before works : H_mo = 1.5 - 3m

- Width of berm for reducing wave run-up and overtopping b_f  = 3 – 5m;

- Height of berm for reducing wave run-up and overtopping is equal with design water level.

 This formula is recommended to apply for Hai Hau sea dike and other areas that have same conditions.

(3) Set up equations (2-16), (2-21) and propose the calculation procedure to determine the position where waves hit the slope with berm for reducing wave run-up and overtopping, corresponding to specific water levels.

(2-16) is the quadratic equation to determine X_CB.

(2-21) is the quadratic equation to determine X_DB.

It is a basic to determine the reinforcement area of seaward slope.

(4) Establish empiric formula (3-19) to determine equivalent slope coefficient m_b with the presence of berm for reducing wave run-up and overtopping, serving the calculation of the biggest intensity of pressure that waves hit the slope (P_B) using the common formula (1-17). This formula is recommended to apply for Hai Hau sea dike and other areas that have same conditions.

5) Propose parameters of reasonable section of Hai Hau sea dike including height and width of the berm for reducing wave run-up and overtopping and peak height corresponding to different reinforcement solutions and different design water levels.