- Trang Chủ
- Địa Lý
- Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 1 Nhập môn về công trình bờ - Phần 4
Xem mẫu
- 11 ¸p dông c¸c ®Æc trng thèng kª cña sãng
E.W. Bijker, W.W. Massie
11.1 Më ®Çu
C¸c th«ng tin cung cÊp trong ch¬ng tríc ®ñ ®¸p øng cho nh÷ng ngêi chØ
quan t©m tíi c¸c sè liÖu c« ®äng vÒ sãng. §èi víi chóng ta, nh÷ng kü s, ®iÒu cÇn
thiÕt lµ ë phÇn øng dông c¸c th«ng tin ®ã cho viÖc thiÕt kÕ.
Trong ch¬ng nµy sÏ ®a ra hai sù kh¸c biÖt gi÷a hai lo¹i t×nh huèng t¬ng
tù víi c¸c c¸ch tiÕp cËn kh¸c nhau trªn quan ®iÓm thèng kª.
Trong lo¹i thø nhÊt, ®é bÒn v÷ng cña mét c«ng tr×nh cã thÓ ®îc ®¸nh gi¸
th«ng qua mét ®Æc trng thèng kª nµo ®ã cña sãng, vÝ dô Hsig, ®é cao sãng ®Æc
trng. Nh vËy nÕu cã yªu cÇu triÓn khai m« h×nh vËt lý hay m« h×nh to¸n chØ
cÇn sö dông ph©n bè Rayleigh ®Çy ®ñ c¨n cø vµo tham sè ®· chän.
Mét vÝ dô d¹ng nµy cã thÓ g¾n liÒn víi cÊu tróc ph¸ sãng mÒm. Khi cÊu tróc
®îc thö nghiÖm trªn m« h×nh vËt lý, cÇn t¸i t¹o toµn bé ph©n bè Rayleigh ®èi víi
®é cao sãng. MÆt kh¸c, nÕu sö dông m« h×nh to¸n, c¸c ®Æc trng sãng ®· ®îc kÓ
®Õn trong c¸c c«ng thøc cña m« h×nh. VÝ dô cã thÓ ®a ra c«ng thøc ®èi víi tõng
lo¹i ®ª ph¸ sãng.
Lo¹i vÊn ®Ò nµy thêng dÔ thiÕt lËp. X¸c suÊt xuÊt hiÖn cña tham sè thiÕt kÕ
thu ®îc trùc tiÕp tõ ph©n bè dµi h¹n ®é cao sãng. Do lo¹i vÊn ®Ò nµy sÏ ®îc xem
xÐt kü trong c¸c phÇn vÒ thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh ph¸ sãng chóng ta sÏ kh«ng xem
xÐt tiÕp ë ®©y.
Trong lo¹i vÊn ®Ò thø hai, cÊu tróc ®îc thiÕt kÕ dùa trªn c¬ së sãng ®¬n.
Môc ®Ých cña ch¬ng nµy lµ x¸c ®Þnh x¸c suÊt vît qua cña ®é cao sãng thiÕt kÕ
cho tríc. Lµm thÕ nµo ®Ó thu ®îc kÕt qu¶, nÕu ta kh«ng muèn thiÕt kÕ cÊu tróc
®¸p øng ®èi víi sãng cao nhÊt. §iÒu nµy kh«ng thÓ ®îc, v× c¨n cø vµo c¸c ph©n
bè ®é cao sãng tríc ®©y th× ®èi víi ®é cao bÊt kú nµo cña sãng lùa chän, ®Òu cã
mét phÇn tr¨m nhÊt ®Þnh sÏ bÞ vît qua. Mét sè rñi ro nµo ®ã cÇn ph¶i chÊp
nhËn. VÊn ®Ò ë ®©y lµ x¸c ®Þnh giíi h¹n cho phÐp cña rñi ro ®ã, ®ã lµ môc ®Ých
cña ch¬ng 13. NhiÖm vô cña chóng ta b©y giê lµ x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng mét ®é cao
sãng cho tríc sÏ bÞ vît qua trong mét kho¶ng thêi gian cho tríc. §èi víi nhiÒu
bµi to¸n nh ®é cao mÆt b»ng cña mét c«ng tr×nh ngoµi kh¬i, th× sè lÇn sãng ngËp
kh«ng quan träng, chØ cÇn mét lÇn ®Ønh sãng ®i qua th× c«ng tr×nh ®· bÞ háng.
64
- §èi víi mét lo¹t c¸c bµi to¸n kh¸c, th× vÊn ®Ò kÐo dµi cña sãng ngËp l¹i quan
träng. VÝ dô c¸c ®Æc trng thèng kª cña chuyÓn ®éng tµu theo ph¬ng th¼ng ®øng
rÊt quan träng cho viÖc x¸c ®Þnh ®é s©u l¹ch tµu. Th«ng thêng ngêi ta quan
t©m nhiÒu tíi vÊn ®Ò nÕu cã hµng chôc tµu bÞ gÆp khã kh¨n khi ®i trong kªnh h¬n
lµ chØ xÈy ra ®èi víi mét tµu duy nhÊt.
Bµi to¸n vÒ ®é cao mÆt b»ng cña c«ng tr×nh kh«ng phøc t¹p b»ng ®èi víi ®é
s©u l¹ch tµu. Bµi to¸n thø nhÊt sÏ ®îc ®Ò cËp tíi trong phÇn tiÕp cña ch¬ng
nµy, cßn bµi to¸n l¹ch tµu sÏ ®îc xem xÐt kü trong tËp II.
11.2 §Æt vÊn ®Ò vµ c¸ch tiÕp cËn
Tiªu ®Ò cña bµi to¸n ®ã lµ: “víi kh¶ n¨ng bao nhiªu khi ®é cao sãng thiÕt kÕ
®· chän, Hd, sÏ bÞ vît mét hoÆc nhiÒu lÇn trong thêi gian tån t¹i, l, cña cÊu
tróc?” Kh¶ n¨ng nµy sÏ b»ng tæng c¸c kh¶ n¨ng r»ng Hd sÏ bÞ vît n lÇn víi n > 1.
Tæng nµy thêng rÊt khã ®îc x¸c ®Þnh. Sö dông tÝnh chÊt cña x¸c suÊt: kh¶
n¨ng xÈy ra + kh¶ n¨ng kh«ng xÈy ra = 1, cho r»ng chóng ta muèn x¸c ®Þnh kh¶
n¨ng xÈy ra th× tõ tÝnh chÊt võa nªu ta cã thÓ ®¸nh gi¸ th«ng qua kh¶ n¨ng
kh«ng bao giê xÈy ra; ®iÒu nµy sÏ ®îc ®Ò cËp thêng xuyªn trong c¸c phÇn tiÕp
theo.
Mçi c¬n b·o xuÊt hiÖn cã thÓ ®îc ®Æc trng bëi gi¸ trÞ cho tríc cña Hsig, ®é
cao sãng ®Æc trng. §é cao sãng nµy ®Æc trng cho mét chuçi N sãng t¸c ®éng lªn
c«ng tr×nh khi cã b·o. Sè N sãng nµy ®îc ph©n bè theo ph©n bè Rayleigh. Ph©n
bè ®îc ®Æc trng bëi mét tham sè duy nhÊt lµ Hsig.
Cã thÓ cho r»ng ®é cao sãng ®Æc trng tu©n theo ph©n bè tÇn sè dµi h¹n
t¬ng tù thÓ hiÖn trªn h×nh vÏ 10.3 trong ch¬ng tríc.
11.3 PhÐp xö lý sè
Tríc hÕt cho phÐp bµn luËn vÒ c¸ch x¸c ®Þnh N liªn quan tíi gi¸ trÞ riªng
cña Hsig. §«i khi, gi¸ trÞ cña N ®îc ®¸nh gi¸ tõ c¸c b¨ng ghi sãng trong qu¸ tr×nh
ph©n tÝch ®Ó x¸c ®Þnh Hsig , v.v... Mét c¸ch lùa chän kh¸c lµ chia kho¶ng b·o b»ng
chÝnh chu kú sãng ®Æc trng rót ra trong khi gi¶m ®é dµi chuçi sè liÖu. Trong mäi
trêng hîp, N ®îc biÕt t¬ng øng víi mçi gi¸ trÞ Hsig.
Tríc hÕt, cho r»ng mét c¬n b·o chøa N sãng ®îc ®Æc trng bëi Hsig. Chóng
ta chän mét gi¸ trÞ ®é cao sãng thiÕt kÕ bÊt kú Hd. Kh¶ n¨ng mµ ®é cao Hd vît
qu¸ bÊt kú sãng nµo sÏ lµ:
2
H
2 d
(11.01)
H
e sig
p( H d )
Kh¶ n¨ng sãng nµy kh«ng bÞ vît qua sÏ lµ:
1 – p(Hd) (11.02)
65
- Kh¶ n¨ng sãng nµy kh«ng vît qua mét lo¹t N sãng sÏ:
[1 – p(Hd)]N (11.03)
Cuèi cïng, kh¶ n¨ng r»ng ®é cao sãng nµy, Hd, vît qua c¬n b·o chøa N sãng
sÏ:
E1 = 1 - [1 – p(Hd)]N (11.04)
Nh mét kh¶ n¨ng lùa chän kh¸c, mét sè ngêi muèn sö dông xÊp xØ Poisson
®Ó x¸c ®Þnh E1. Khi mµ P(Hd) cßn nhá (th«ng thêng ®èi víi vÊn ®Ò cña chóng ta)
th× sù kh¸c nhau ë ®©y kh«ng ®¸ng kÓ. Trong trêng hîp ®ã:
E1 1 e NP ( H d ) (11.05)
Bíc tiÕp theo lµ kÕt hîp kh¶ n¨ng nµy, E1, víi kh¶ n¨ng r»ng gi¸ trÞ Hsig ®·
sö dông trªn ®©y còng xuÊt hiÖn. Kh¶ n¨ng Hsig xuÊt hiÖn cã thÓ lÊy tõ ph©n bè
dµi h¹n cña ®é cao sãng ®Æc trng. C¸c gi¸ trÞ ®a ra trªn ®å thÞ h×nh 10.3 cho ta
th«ng tin vÒ kh¶ n¨ng mét gi¸ trÞ cho tríc cña ®é cao Hsig bÞ vît qua. Chóng ta
cÇn x¸c ®Þnh gÇn ®óng kh¶ n¨ng Hsig xuÊt hiÖn. Gi¸ trÞ nµy, p(Hsig ), co thÓ xem
nh kh¶ n¨ng ®é cao sãng, Hsig - Hsig, bÞ vît qua trõ ®i kh¶ n¨ng ®é cao Hsig +
Hsig bÞ vît qua:
p(Hsig) = P(Hsig - Hsig) – P(Hsig + Hsig ) (11.06)
p(Hsig) lµ kh¶ n¨ng Hsig n»m trong kho¶ng :
(11.07)
(Hsig+ Hsig) > Hsig > (Hsig- Hsig)
Kho¶ng nµy cã ®é réng b»ng 2Hsig ®îc ®Æc trng bëi gi¸ trÞ n»m gi÷a
chóng. Th«ng thêng, gi¸ trÞ p(Hsig ) phô thuéc vµo gi¸ trÞ ®· chän cho Hsig. Mèi
phô thuéc nµy sÏ kh«ng cßn ®¸ng kÓ vµ ®¹t gi¸ trÞ rÊt nhá nh ®îc tr×nh bµy
trong phÇn cuèi môc nµy. Nh mét híng ®¬n gi¶n, cã thÓ chän Hsig sao cho gi¸
trÞ E1 tÝnh theo (11.05) kh«ng biÕn ®æi nhiÒu nÕu Hsig Hsig ®îc sö dông. Gi¸ trÞ
Hsig vµo kho¶ng 0,5 m.
Nh vËy kh¶ n¨ng gi¸ trÞ ®· chän Hsig sö dông trong tÝnh to¸n E1 trªn ®©y ®·
®îc x¸c ®Þnh, chóng ta cã thÓ x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng Hd xuÊt hiÖn trong mét chu kú
b·o bÊt kú.
(11.08)
E2 = p(Hsig) E1
Tuy nhiªn, ®©y chØ míi lµ bíc më ®Çu cña viÖc gi¶i bµi to¸n. RÊt cã kh¶
n¨ng r»ng Hd sÏ xuÊt hiÖn trong mét trêng sãng kh¸c ®îc ®Æc trng bëi gi¸ trÞ
Hsig kh¸c hoµn toµn n»m ngoµi kho¶ng m« t¶ trong (11.7) mµ chóng ta ®· sö dông
cho ®Õn b©y giê. Bëi v× gi¸ trÞ míi cña Hsig sÏ ®îc sö dông ®Ó thÓ hiÖn cho ®iÒu
kiÖn b·o kh¸c, mét gi¸ trÞ E1 kh¸c còng cÇn ®îc tÝnh míi. §Ó mang tÝnh liªn tôc,
chóng ta ®a thªm mét chØ sè kh¸c, i, ®Æc trng cho gi¸ trÞ ®· chän Hsig ®èi víi c¶
E1 lÉn E2. Ph¬ng tr×nh 10.8 b©y giê cã d¹ng:
(11.09)
E2i = p(Hsig i) E1i
trong lý thuyÕt chóng ta cã thÓ chän c¸c gi¸ trÞ Hsig ®ñ bao quÊt toµn bé
kho¶ng ®é cao sãng b·o – tõ 0 cho ®Õn ®é cao sãng tèi ®a. Sè lîng c¸c kho¶ng
®ã, N’, sÏ phô thuéc vµo gi¸ trÞ cña Hsig ®· chän tríc ®©y. Khi Hsig t¨ng N’ sÏ
66
- gi¶m vÒ gi¸ trÞ mét vµi E2i. Trong thùc tÕ, nh sÏ ®îc tr×nh bµy trong môc 11.4
kh«ng ph¶i lóc nµo còng cÇn chän c¸c gi¸ trÞ Hsigi trªn toµn kho¶ng biÕn ®æi ®é
cao sãng. §èi víi gi¸ trÞ Hd cho tríc- nã sÏ trë nªn h»ng sè cho toµn bé bµi to¸n-
sÏ thÊy r»ng E1 t¨ng lªn c¶ trong khi p(Hsigi ) gi¶m lÉn trong khi Hsigi t¨ng. KÕt
qu¶ cho E2 i nhá c¶ trong khi Hsigi ®¹t tíi h¹n, còng nh khi gi¸ trÞ E2 i trë nªn rÊt
nhá, v× thÕ kh«ng cÇn thiÕt ph¶i tÝnh to¸n ®èi víi c¸c gi¸ trÞ Hsig rÊt lín vµ rÊt bÐ.
KÕt qu¶ nµy sÏ ®îc trao ®æi tiÕp cïng víi vÝ dô trong môc 11.4.
V× mçi mét c¬n b·o chØ ®îc ®Æc trng bëi mét gi¸ trÞ Hsigi, hai c¬n b·o kh¸c
nhau kh«ng thÓ cïng xuÊt hiÖn ®ång thêi; c¸c gi¸ trÞ Hsigi cã thÓ nh nhau, nhng
sÏ t¬ng øng víi c¸c gi¸ trÞ p(Hsigi) kh¸c nhau. Tæng cña tÊt c¶ gi¸ trÞ cã thÓ cña
p(Hsigi) cÇn ph¶i b»ng 1.
Kh¶ n¨ng ®é cao sãng thiÕt kÕ, Hd, bÞ vît qu¸ Ýt nhÊt mét lÇn trong mét chu
kú b·o sÏ lµ:
N'
E 3 E 2i (11.10)
i 1
Dùa vµo c¸c ph©n tÝch trªn ®©y, kh¶ n¨ng sãng thiÕt kÕ kh«ng bÞ vît sÏ lµ:
1 - E3 (11.11)
H¬n n÷a, chóng ta biÕt (ch¬ng 10) r»ng mçi n¨m cã thÓ cã M c¬n b·o, vµ
c«ng tr×nh cña chóng ta cã tuæi thä l n¨m, th× cÊu tróc chÞu Ml c¬n b·o t¸c ®éng
®Õn. Kh¶ n¨ng r»ng Hd kh«ng bÞ vît qua trong suèt l n¨m sÏ lµ:
1 E3 M l (11.12)
vµ cuèi cïng kh¶ n¨ng r»ng ®é cao sãng thiÕt kÕ Hd bÞ vît qua tèi thiÓu mét
lÇn trong suèt qu·ng tån t¹i cña cÊu tróc sÏ lµ:
p( H d ) 1 1 E3 M l (11.13)
§©y lµ môc tiªu hiÖn nay cña chóng ta. TÊt nhiªn nÕu chóng ta t×m thÊy gi¸
trÞ p(Hd) kh«ng mong muèn – lín qu¸ hoÆc nhá qu¸- th× c«ng viÖc duy nhÊt ®ã lµ
chän (®o¸n) mét gi¸ trÞ kh¸c cña Hd vµ lÆp l¹i toµn bé quy tr×nh – xem môc 11.6.
Quy tr×nh nµy cã thÓ tiÕn hµnh th«ng qua d¹ng b¶ng ®îc tiÕn hµnh ®èi víi mét
gi¸ trÞ Hd trong môc tiÕp theo.
11.4 VÝ dô
X¸c ®Þnh kh¶ n¨ng ®é cao sãng thiÕt kÕ Hd, cã gi¸ trÞ 30 mÐt, xuÊt hiÖn Ýt
nhÊt mét lÇn trong kho¶ng tån t¹i, l, b»ng 25 n¨m, ®èi víi c«ng tr×nh trªn BiÓn
B¾c gÇn Dunlin. C¸c gi¸ trÞ ®é cao sãng vµ thêi gian tån t¹i ®îc lÊy theo gi¸ trÞ
phæ biÕn cho BiÓn B¾c.
Chóng ta chän Hsig b»ng 0,5 mÐt vµ chän c¸c gi¸ trÞ Hsig gi¸ trÞ nguyªn nh
trªn cét 1 b¶ng 11.1. CÇn thÊy r»ng c¸c kho¶ng giíi h¹n (cét 2) ®óng t¹i ®iÓm nöa
mÐt ngo¹i trõ phÇn cuèi cña b¶ng.
67
- C¸c gi¸ trÞ p(Hsig) trong cét 3 ®îc lÊy ra tõ ®å thÞ h×nh 10.3 vµ p(Hsig) – cét 4-
lµ hiÖu gi÷a c¸c gi¸ trÞ kÒ nhau trong cét 3.
C¸c gi¸ trÞ chu kú sãng trung b×nh, T, ®a ra trong cét 5 ®îc x¸c ®Þnh dùa
vµo ph¬ng tr×nh 10.13 vµ gi¸ trÞ cho tríc ®èi víi Hsig trong cét 1. NÕu nh bÊt
kú gi¸ trÞ chu kú nµo trong cét 5 qu¸ nhá sÏ dÉn tíi kÕt thóc v× P(Hsig) h¬i lín.
Ngêi ®äc cã thÓ kiÓm tra ®iÒu nµy. Gi¸ trÞ cña N dùa vµo c«ng thøc:
6 3600
N (11.14)
T
vµ ®îc thÓ hiÖn trªn cét 6.
Khi c¸c gi¸ trÞ Hsigi (cét 1), Hd = 30 m, vµ N (cét 6) ®· biÕt, P(Hd) vµ tiÕp ®Õn
E1 cã thÓ tÝnh theo 11.01 vµ 11.04 t¬ng øng. C¸c gi¸ trÞ ®îc thÓ hiÖn trªn c¸c
cét 7 vµ 8. E2 i tÝnh theo 11.09 ®îc thÓ hiÖn trªn cét 9. Tæng cét nµy cho ta
E3 = 81,59 x 10-6 (11.15)
B¶ng 11.1. TÝnh to¸n x¸c suÊt ®é cao sãng thiÕt kÕ (trÝch)
Khu vùc b¾c BiÓn B¾c, Hd =30 m, l =25 n¨m
Hsig p(Hsig) p(Hsig) N p(Hd) El E2j
kho¶ng T
giíi h¹n
m m - - s - - - -
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
0 1,000
1 0,21 3,94 5480 0,00 0,00 0,00
2 1.5 0,79 0,32 5,11 4230 0,00 0,00 0,00
1,30.10-87
3 2.5 0,47 0,20 5,96 3620 0,00 0,00
1,39.10-49
4 3,5 0,27 0,137 6,64 3250 0,00 0,00
-- -- -- -- -- -- -- -- --
10-6 1,6.10-6 11,1.10-3 1,6.10-6
20 19,5 12,15 1780 1,000
0,00 --------
81,59.10-6
Σ = 1,000 E3 = ΣE2i =
Víi M = 1460 (b·o kÐo dµi 6 giê nh trªn h×nh 10.3) vµ l = 25 n¨m, cã thÓ tÝnh
theo 11.13 víi kÕt qu¶
= 0,949 (11.16)
p(Hd)
68
- hay ta cã kho¶ng 95% kh¶ n¨ng trong suèt 25 n¨m tèi thiÓu mét lÇn sãng
vît qua 30 mÐt trªn BiÓn B¾c. §iÒu nµy cho thÊy kh¶ n¨ng qu¸ cao ®èi víi ®iÒu
kiÖn sãng thiÕt kÕ. Mét phÇn nguyªn nh©n ®ãng gãp cho gi¸ trÞ cao ®ã lµ chu kú
sãng nhá dÉn ®Õn c¸c gi¸ trÞ lín cña N vµ tõ ®ã E1. C¬ së lý luËn cho viÖc x¸c ®Þnh
c¸c gi¸ trÞ cã thÓ chÊp nhËn ®îc ®èi víi ®iÒu kiÖn thiÕt kÕ sÏ ®îc tr×nh bµy
trong ch¬ng 13.
Cã thÓ thÊy tõ b¶ng 11.1 r»ng, trong trêng hîp ®ã, c¸c tÝnh to¸n ®èi víi sãng
Hsig 8 m kh«ng ®ãng gãp g× vµo gi¸ trÞ E2i. Nh vËy viÖc tÝnh to¸n nµy cã thÓ bá
qua. PhÇn cuèi kh¸c cña b¶ng cho thÊy c¸c tÝnh to¸n dõng l¹i trong kho¶ng tõ
19,5 m ®Õn , ®îc ®Æc trng bëi Hsig = 20 m. Trong trêng hîp ®ã, v× E1 = 1,000
vµ gi÷ nguyªn cho c¸c gi¸ trÞ Hsig cao h¬n, c¸c gi¸ trÞ E2 i gièng hoµn toµn p(Hsig).
NÕu nh cã nhiÒu kho¶ng trªn Hsig = 20 m ®îc sö dông cho tÝnh tæng c¸c gi¸ trÞ
p(Hsig) vµ E2i sÏ gi÷ nguyªn.
C¸c tÝnh to¸n theo b¶ng thêng cho kÕt qu¶ kh¸ tèt; ®«i khi còng cã yªu cÇu
c¸c m¸y tÝnh sè (d¹ng m¸y tÝnh bá tói lµ ®ñ). Sau nµy, nÕu muèn gi¶m c¸c sai sè
do phÐp lµm trßn sè, nªn tiÕn hµnh tÝnh to¸n c¸c cét 7, 8 vµ 9 còng nh tæng E3
th«ng qua c¸c biÓu ®å cã s½n trªn m¸y tÝnh. §iÒu ®ã ®· ®îc dÉn ra trong b¶ng
khi kh«ng lµm trßn sè trong qu¸ tr×nh tÝnh.
11.5 Ph¬ng híng ph¸t triÓn
Nh÷ng luËn ®iÓm c¬ b¶n trong c¸c phÇn trªn cã thÓ ®îc cñng cè vµ ph¸t
triÓn. Mét sè thÝ dô ®· cho thÊy kh¶ n¨ng ®ã. Ch¼ng h¹n viÖc ph©n tÝch kh¶ n¨ng
biÕn ®æi cña ®é tho¸ng ®¸y tµu trong l¹ch. Nh÷ng ph¸t triÓn míi nhÊt cña luËn
®iÓm nµy thÓ hiÖn qua sù kÕt hîp th«ng tin vÒ m«i trêng vµ c¸c ®Æc trng thèng
kª kh¸c víi nh÷ng th«ng tin thèng kª vÒ vËt liÖu x©y dùng vµ chÊt lîng cña c«ng
nh©n dÉn ®Õn kh¶ n¨ng c«ng tr×nh bÞ háng. Chñ ®Ò tæng thÓ nµy sÏ ®îc ®Ò cËp
®Õn trong c¸c gi¸o tr×nh vÒ thiÕt kÕ thèng kª vµ kh«ng ®îc tr×nh bµy ë ®©y.
Tríc khi kÕt thóc lo¹i vÊn ®Ò nµy, còng cÇn nh¾c l¹i r»ng ph¬ng ph¸p ®·
sö dông chøa ®ùng rÊt nhiÒu phÐp ®¬n gi¶n ho¸. Trong mét sè vÊn ®Ò, vÝ dô lùc
t¸c ®éng sãng thiÕt kÕ hoÆc vËn chuyÓn c¸t trªn b·i biÓn, c¸c ®iÒu kiÖn tæng hîp
phô thuéc chñ yÕu vµo chu kú sãng vµ híng sãng còng nh ®é cao sãng. §iÒu
nµy cã thÓ trë nªn quan träng khi xÐt thêi gian hiÖn diÖn cña sãng ®é cao mét
mÐt trong c¶ chuçi sãng lõng kÐo dµi hay mét ®o¹n ng¾n sãng l¨n t¨n. Phô thªm
c¸c kiÕn thøc tr×nh bµy trong môc 11.3 lµ c¸c sè liÖu vÒ híng vµ chu kú chi tiÕt
cña sãng, nhng trong khu«n khæ quyÓn s¸ch nµy chóng ta sÏ kh«ng xem xÐt ®Õn.
11.6 VÊn ®Ò tiÕp cËn nghÞch ®¶o
Ph¬ng ph¸p tr×nh bµy trong môc 11.3 cho phÐp x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng r»ng ®é
cao sãng thiÕt kÕ cho tríc, Hd, bÞ vît qua trong kho¶ng tån t¹i, l, cña c«ng
tr×nh. VÊn ®Ò ngîc l¹i cã thÓ lµ: §é cao sãng, Hd, nµo sÏ xuÊt hiÖn víi kh¶ n¨ng
cho tríc, p(Hd), sÏ bÞ vît trong kho¶ng tån t¹i, l, cña c«ng tr×nh? VÊn ®Ò nghÞch
®¶o nµy kh«ng thÓ gi¶i trùc tiÕp ®îc. Quay trë vÒ môc 11.3, ta cã thÓ dÔ dµng
gi¶i ph¬ng tr×nh 11.3 ®èi víi E3, nhng ph¬ng tr×nh 11.10 kh«ng thÓ gi¶i ®îc.
69
- Kh«ng mét gi¸ trÞ nµo cña E2i cã thÓ biÕt ®îc, v× vËy c¸ch gi¶i ngîc nµy kh«ng
thÓ cã.
Trong thùc tÕ, ngêi ta cã thÓ tiÕn hµnh tÝnh to¸n cho toµn bé chuçi cña c¸c
gi¸ trÞ Hd nh tr×nh bµy trong môc 11.3 . KÕt qu¶ cho phÐp thiÕt lËp t¬ng quan
gi÷a p(Hd) vµ Hd. T¬ng quan nµy cã thÓ x©y dùng thµnh ®å thÞ cho phÐp néi
ngo¹i suy dÔ dµng.
11.7 VÊn ®Ò thø hai
Mét lo¹i vÊn ®Ò hoµn toµn kh¸c cã thÓ xuÊt hiÖn trong thùc tÕ. Theo c¸c quy
tr×nh thiÕt kÕ ngêi ta cã thÓ chØ ra r»ng c«ng tr×nh ®îc thiÕt kÕ ®èi víi sãng tèi
®a xuÊt hiÖn trong b·o víi kh¶ n¨ng vît qua cho tríc. Cã thÓ viÕt ®iÒu ®ã nh
sau: “ThiÕt kÕ cho sãng cùc ®¹i trong b·o 100 n¨m”.
Trªn c¬ së c¸c hiÓu biÕt cña chóng ta cã thÓ nãi r»ng kh«ng thÓ bµn luËn ®îc
vÒ sãng cùc ®¹i, nã chØ cã nghÜa g©y r¾c rèi ®èi víi c¸c kü s vµ vô lîi ®èi víi c¸c
luËt gia.
Lµ kü s, chóng ta cã hai c¸ch tiÕp cËn. Thø nhÊt, chóng ta cã thÓ, kh«ng qua
con ®êng trùc tiÕp, x¸c ®Þnh ®é cao sãng, Hd, cã mét kh¶ n¨ng vît qua, El, trong
mét c¬n b·o cô thÓ nµo ®ã víi kh¶ n¨ng vît qua cho tríc. Chóng ta cã thÓ t×m
®îc Hd t¬ng øng kh¶ n¨ng vît qua, vÝ dô, 1/1000 trong “b·o 100 n¨m” t¹i BiÓn
B¾c. Kh¸i niÖm “b·o 100 n¨m” sÏ ®îc ph©n tÝch trªn c¬ së môc 10.3. Víi R b»ng
100 n¨m th× f sÏ b»ng 1/100 víi 1460 b·o cã kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn trong mét n¨m:
1
6,849 10 6
p( H sig ) (11.17)
(1460)(100)
Sö dông kÕt qu¶ ®å thÞ h×nh 10.3, ta cã:
Hsig = 17,6 m (11.18)
vµ, sö dông (10.14):
T =11.58 s (11.19)
sÏ thu ®îc th«ng qua (11.14)
N = 1860 (11.20)
BiÕt r»ng E1 ë ®©y b»ng 1/100, ta cã thÓ x¸c ®Þnh p(Hd) b»ng c¸ch gi¶i
ph¬ng tr×nh 11.04:
1
p( H d ) 1 1 E1 (11.21)
N
hay khi thay thÕ c¸c gi¸ trÞ
1
1860
1
0,538 10 6 (11.22)
p( H d ) 1 1
1000
Ph¬ng tr×nh 10.01 cã thÓ gi¶i ®èi víi Hd:
1
H d H sig ln P( H d ) (11.23)
2
Cuèi cïng thu ®îc:
70
- Hd = 47,3 mÐt.
C¸ch tiÕp cËn thø hai dùa vµo tÝnh to¸n cùc ®¹i ®é cao sãng cã thÓ cã trong
c¬n “ b·o thiÕt kÕ” ®· chän. §iÒu tèt nhÊt vµ còng lµ khã nhÊt lµ cÇn sö dông c¸c
chuçi ®o sãng dµi ngµy víi bíc cho tríc( vÝ dô 6 giê), ®èi víi mçi chuçi ®îc ®Æc
trng bëi gi¸ trÞ lùa chän Hsig. Mçi chuçi sÏ bao gåm mét sè sãng nhÊt ®Þnh, ch¼ng
h¹n N. NÕu ta cã c¸c chuçi nh vËy th× chØ cÇn lÊy c¸c gi¸ trÞ sãng cùc ®¹i cña c¸c
chuçi vµ tiÕn hµnh ph©n tÝch thèng kª. §é cao sãng cùc ®¹i cã kh¶ n¨ng nhÊt cã
thÓ lÊy theo mËt ®é x¸c suÊt cao nhÊt cña mÉu ph©n tÝch. NÕu nh c¸c chuçi sè
liÖu sãng ®Òu tu©n thñ ph©n bè Rayleigh th× vÊn ®Ò cã thÓ gi¶i quyÕt b»ng
ph¬ng ph¸p lý thuyÕt. KÕt qu¶ sÏ lµ:
1
Hd H sig ln N (11.24)
2
Sö dông ph¬ng tr×nh nµy vµ c¸c sè liÖu ®· cã trªn ®©y, ta thu ®îc:
1
17,6 ln(1840) 34,15 m
Hd (11.25)
2
B»ng c¸ch nµy, còng thu ®îc kÕt qu¶ t¬ng tù nÕu nh thay P(Hd) = 1/N vµo
ph¬ng tr×nh 11.01.
71
- 12 Sè liÖu sãng
W.W. Massie
12.1 Më ®Çu
Trong c¸c ch¬ng 10 vµ 11 chóng ta ®· sö dông sè liÖu ®é cao sãng mµ kh«ng
®Ò cËp nhiÒu ®Õn ph¬ng ph¸p thu thËp c¸c sè liÖu ®ã. Trong ch¬ng nµy chóng
ta tr×nh bµy mét c¸ch ng¾n gän b»ng c¸ch nµo ®Ó cã ®îc c¸c th«ng tin cÇn thiÕt
nµy.
12.2 C¸c sè liÖu hiÖn cã
C¸c c¬ quan nhµ níc t¹i nhiÒu níc ®· tËp hîp ®îc sè liÖu sãng vµ dßng
ch¶y t¹i mét sè khu vùc thuéc chñ quyÒn cña m×nh. Mét sè trong ®ã ®· ®îc c«ng
bè, mét phÇn lín ®îc cung cÊp theo yªu cÇu, vµ còng cã mét sè ®îc gi÷ bÝ mËt.
TËp tµi liÖu cña Dorrestein (1967) lµ mét trong nh÷ng c«ng bè tèt nhÊt. C¸c
th«ng tin ®îc cung cÊp trong d¹ng b¶ng sè.
Nh×n chung lo¹i th«ng tin cÇn thiÕt trªn ®îc lu tr÷ t¹i c¸c c¬ quan qu¶n lý
thêi tiÕt vµ thuû v¨n quy m« quèc gia. Trªn quy m« ®Þa ph¬ng c¸c quan tr¾c
thêng phôc vô cho c«ng t¸c thiÕt kÕ v× vËy chóng ®îc lu tr÷ t¹i c¸c c¬ quan
nh c¸c c«ng ty hoÆc së.
Mét sè c¬ quan thuû v¨n lín cã c¸c sè liÖu giã, sãng vµ dßng ch¶y trªn ph¹m
vi lín, toµn cÇu. Cã lÏ n¬i cã kh¶ n¨ng cung cÊp sè liÖu lín nhÊt quy m« toµn cÇu
thuéc H¶i qu©n Liªn HiÖp V¬ng quèc Anh. C¬ quan thuû v¨n H¶i qu©n Hoa kú
còng cã mét tËp hîp sè liÖu ®¸ng kÓ.
12.3 Ch¬ng tr×nh ®o ®¹c
Tuy nhiªn vÉn cã nh÷ng vïng biÓn hÇu nh kh«ng cã sè liÖu. VËy chóng ta
cÇn lµm g×? TÊt nhiªn trong ®iÒu kiÖn cã tiÒn vµ thêi gian th× cÇn tiÕn hµnh
ch¬ng tr×nh ®o ®¹c. §é kÐo dµi cña ch¬ng tr×nh ®o ®¹c còng kh¸c nhau. Trong
mét sè trêng hîp chu kú quan tr¾c cã thÓ kÐo dµi phô thuéc vµo mèi t¬ng quan
®ång thêi gi÷a sè liÖu ®o t¹i khu vùc víi chuçi sè liÖu dµi ngµy t¹i mét vÞ trÝ gÇn
®ã. Chuçi sè liÖu kh«ng nªn chØ giíi h¹n ®o ®¹c sãng, mµ trong trêng hîp cã thÓ
nªn t×m mèi t¬ng quan víi sè liÖu giã.
Cã nhiÒu lo¹i dông cô, m¸y mãc ®o ®é cao sãng. Mét sè dùa vµo ®o trùc tiÕp
mùc níc biÓn, sè kh¸c ®o gia tèc mÆt níc theo ph¬ng th¼ng ®øng. Lo¹i thø ba
®o d¹c chªnh lÖch ¸p suÊt t¹i mét ®iÓm nµo ®ã trong níc. Chóng ta sÏ kh«ng ®i
s©u vµo c¸c thiÕt bÞ ®o ®¹c ®ã.
72
- 12.4 Sö dông c¸c sè liÖu thay thÕ
NhiÒu khi cã thÓ tÝnh to¸n sè liÖu sãng theo th«ng tin khi tîng. Nh÷ng d¹ng
sè liÖu nµy cã thÓ lÊy tõ c¸c tµu thuyÒn vµ ®îc c«ng bè trong d¹ng c¸c tËp b¶n ®å
chuyªn vÒ giã hay ¸p suÊt. C¸c sè liÖu giã cã thÓ sö dông trong c¸c c«ng nghÖ dù
b¸o sãng.
Cã ph¶i lóc nµo còng cã mèi t¬ng quan gi÷a sãng vµ giã? Kh«ng hoµn toµn
nh vËy, v× vÉn cã lóc sãng tån t¹i kh«ng cã giã (sãng lõng) vµ giã kh«ng t¹o ra
sãng (khi giã thæi tõ bê ra kh«ng t¹o ra sãng lín).
Lµm thÕ nµo ®Ó cã sè liÖu sãng tõ sè liÖu ¸p? Giã thêng ®îc dù b¸o theo
gradient ¸p suÊt. Sù c©n b»ng gi÷a lùc gradient ¸p suÊt, lùc Coriolis vµ lùc ly t©m
sÏ cho ta vËn tèc giã. ViÖc tÝnh to¸n nµy còng ®¬n gi¶n nh khi ta tÝnh dßng ch¶y
®¹i d¬ng ®îc tr×nh bµy trong ch¬ng 3 cña tËp nµy. Mçi khi ®· cã giã ta cã thÓ
sö dông c¸c c«ng nghÖ dù b¸o sãng.
¦u thÕ cña dù b¸o so víi ®o ®¹c hiÖn trêng ®îc thÓ hiÖn th«ng qua møc ®é
cung øng nhanh l¹i ®îc tiÕn hµnh trong v¨n phßng. Tuy nhiªn nh÷ng dù b¸o
nµy ®ßi hái nhiÒu c«ng viÖc liªn quan kÓ c¶ mèi phô thuéc vµo sè liÖu quan tr¾c.
12.5 Ph¬ng ph¸p dù b¸o SMB
Bretscheneider (1952) ®· hiÖu chØnh t¬ng quan dù b¸o b¸n thùc nghiÖm cña
Sverdrup vµ Munk (1947) vµ thu ®îc c«ng nghÖ ®îc gäi lµ ph¬ng ph¸p
Sverdrup-Munk-Brescheneider (SMB).
Trong c¬ së cña ph¬ng ph¸p nµy cã 3 ph¬ng tr×nh kh«ng thø nguyªn:
gH sig
0,283 tanh( 0,0125 0,42 ) (12.01)
U 2w
gH sig
7,540 tanh( 0,077 0,25 ) (12.02)
Uw
gd
6,5882 exp 0,0161(ln ) 2 0,3692 ln 2,2024] 0,8798 ln (12.03)
Uw
vµ
gF
(12.04)
U 2w
trong ®ã:
F lµ ®é dµi ®µ sãng,
g lµ gia tèc träng trêng,
Hsig lµ ®é cao sãng ®Æc trng,
d lµ thêi gian t¸c ®éng cña giã,
Tsig lµ chu kú cña sãng ®Æc trng,
Uw lµ vËn tèc giã, vµ
lµ tham sè x¸c ®Þnh theo (12.04)
73
- Do ph¬ng tr×nh 12.03 thêng rÊt phøc t¹p cho sö dông v× ®ßi hái x¸c ®Þnh
tham sè t¬ng øng gi¸ trÞ (gd/Uw), ph¬ng tr×nh nµy ®îc thÓ hiÖn trªn h×nh
12.1.
Nh÷ng ph¬ng tr×nh nµy chØ ®óng cho ®iÒu kiÖn níc s©u. ViÖc sö dông
chóng trong thùc tiÔn theo c¸c bíc sau:
H×nh 12.1. T¬ng quan c¸c ®Æc trng sãng víi ®µ sãng vµ thêi gian t¸c ®éng
(trôc tung: tham sè thêi gian (gd/Uw) , trôc hoµnh: tham sè ®µ sãng )
C¸c ®Æc trng nh kho¶ng c¸ch ®µ, F, vËn tèc giã, Uw, vµ ®é kÐo dµi cña giã,
d, ®îc x¸c ®Þnh tõ c¸c nguån sè liÖu s½n cã.
®îc x¸c ®Þnh tõ 12.04
74
- B¶ng 12.1 Sè liÖu vÒ sù ph¸t triÓn cña sãng
CÊp Giíi §µ sãng Thêi gian Giíi h¹n Giíi h¹n Chu M« t¶ tr¹ng th¸i biÓn
Baufort h¹n vËn cùc tiÓu t¸c ®éng ®é cao chu kú kú
tèc giã tèi thiÓu ®Æc trng sãng trung
sãng b×nh
- m/s km h m s s -
0 ®Õn 0,5 - - - - - MÆt g¬ng
1 0,5-1,5 ®Õn 9 ®Õn 0,3 ®Õn 0,2 ®Õn 0,7 0,5 Sãng l¨n t¨n
2 2,1-3,1 10-15 0,3-0,7 0,03-0,09 0,4 – 2,8 1,4 Sãng võa, cha ®æ
3 3,6-5,2 18-19 1,0-2,4 0,3-0,4 0,8-6,0 2,5 Sãng cã ®Ønh b¾t ®Çu
®æ
4 5,7- 8,3 30 - 75 3,8 – 6,6 0,7 – 1,4 1,0 – 8,8 4,0 Sãng cã ®Çu b¹c
5 8,7- 100-140 8,3-10 1,9-2,4 2,5-11 5,4 Sãng ®a d¹ng, b¹c ®Çu
10,8 nhiÒu
6 11,3- 180-330 12-17 3,0-4,6 3,4-15 6,8 Sãng lín, nhiÒu bät vµ
14,0 tia níc
7 14,4-17 420-630 20-27 5,5-7,9 4,5-18 8,5 Bät tr¾ng ph¸t triÓn
m¹nh
8 17-21 780-1300 30-42 9,1-13,7 5,5-22 10,5 Bät tr¾ng bao phñ, tia
níc lµm gi¶m tÇm nh×n
9 21-24 1500- 47-57 15-20 7,0-25 12,5 Bät tr¾ng bao phñ tÇm
2100 nh×n h¹n chÕ
10 24-28 2300- 63-81 22-29 7,5-30 14,7 Bät tr¾ng phñ toµn biÓn
3300
11 29 - 33 3900- 88 -101 31 - 38 8,5 - 32 16,7 Bät bÞ cuèn bay theo giã
4600
12 H¬n 33 KhÝ quyÓn ®Çy bät
TÇm nh×n tèi thiÓu
75
- TÝnh tham sè (gd/Uw) theo cïng thø nguyªn nh khi x¸c ®Þnh .
Sö dông h×nh 12.1 trªn c¬ së hai tham sè võa ®îc x¸c ®Þnh ë c¸c bíc trªn.
NÕu c¸c tham sè n»m phÝa trªn ®êng cong trong h×nh th× ®é cao sãng ®îc
x¸c ®Þnh theo ®µ sãng c¨n cø vµo tham sè ®· x¸c ®Þnh ë bíc b. Ngîc l¹i, khi
®iÓm c¸c tham sè n»m díi ®êng cong th× ®é cao sãng x¸c ®Þnh theo ®é kÐo dµi d,
tÝnh to¸n theo gi¸ trÞ nhá nhÊt cña x¸c ®Þnh theo tham sè ®é kÐo dµi vµ giíi h¹n
®êng cong.
Sö dông gi¸ trÞ ®· kiÓm tra cña , c¸c tham sè sãng Hsig vµ Tsig cã thÓ ®îc
x¸c ®Þnh th«ng qua ph¬ng tr×nh 12.01 vµ 12.02
f. C¸c ®é cao sãng víi nh÷ng x¸c suÊt xuÊt hiÖn cã thÓ x¸c ®Þnh dÔ dµng theo
c¸c ph¬ng ph¸p tr×nh bµy trong ch¬ng 11.
Nh÷ng ph¬ng ph¸p gi¶i kh¸c dùa vµo to¸n ®å ®îc tr×nh bµy trong tËp I
quyÓn CÈm nang b¶o vÖ bê (1973).
B¶ng 12.1 ®îc lÊy theo Saunders (1965) dÉn ra mét sè sè liÖu ®Æc trng cho
®iÒu kiÖn sãng ph¸t triÓn hoµn toµn. C¸c ®iÒu kiÖn sãng ®îc dÉn ra cho vËn tèc
giã lín h¬n cÊp 8 Beaufort, ®iÒu mµ chóng ta Ýt gÆp trong tù nhiªn. Tuy nhiªn
vÉn cã thÓ xÈy ra sãng víi ®é cao ®Æc trng tíi 15 mÐt víi giã cÊp 11 trong mét
kho¶ng thêi gian ng¾n.
Mét h¹n chÕ ®· ®îc sö dông trong c¸c tÝnh to¸n trªn lµ viÖc cho híng vµ
vËn tèc giã kh«ng ®æi trong toµn bé kho¶ng thêi gian ph¸t triÓn sãng trªn c¶
kho¶ng c¸ch ®µ sãng. H¹n chÕ nµy ®ang ®îc gi¶m bít dÇn khi sö dông c¸c
ph¬ng ph¸p dù b¸o sãng sau nµy
76
- 13 . ThiÕt kÕ tèi u
E.W. Bijker, A.Paape
13.1 Më ®Çu
Mét vÊn ®Ò ®· ®îc ®Ò cËp ®Õn trong ch¬ng 11 liªn quan tíi mét sè rñi ro cã
thÓ chÊp nhËn trong thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh kü thuËt. C©u hái ®Çu tiªn ®Æt ra lµ
“sù rñi ro c¬ b¶n nµo cÇn ®îc xö lý?”
Trong ch¬ng nµy chóng ta chØ tiÕn hµnh trao ®æi nh÷ng nÐt chung. C¸c øng
dông kü thuËt chuyªn s©u vÒ kü thuËt bê sÏ ®îc xem xÐt muén h¬n trong tËp
sau cña gi¸o tr×nh nµy. Kü thuËt thiÕt kÕ tèi u cã thÓ sö dông trong nhiÒu vÊn
®Ò cña c¸c dù ¸n.
13.2 ChØ tiªu dù ¸n
Dù ¸n bÒn v÷ng ®èi víi ký thuËt thiÕt kÕ tèi u cÇn tho¶ m·n c¸c chØ tiªu sau
®©y:
1. CÇn ph¶i cã c¸c gi¶i ph¸p lùa chän cho thiÕt kÕ. ChØ cÇn cã c¸c c«ng
tr×nh t¬ng tù víi mét sè chi tiÕt kh¸c ch¼ng h¹n nh kÝch thíc hoÆc
®é bÒn.
2. Cã thÓ ®¸nh gi¸ gi¸ c¶ x©y dùng cña c¸c thiÕt kÕ lùa chän.
3. Cã thÓ x¸c ®Þnh kh¶ n¨ng h háng cña c¸c thiÕt kÕ lùa chän.
4. Tæn thÊt kinh tÕ tæng céng do h h¹i cña c«ng tr×nh cã kh¶ n¨ng x¸c
®Þnh ®îc.
Chóng ta ®· thÊy trong ch¬ng 11 r»ng chØ tiªu thø 3 cã thÓ ®¸nh gi¸ ®èi víi
mét sè lo¹i c«ng tr×nh ngoµi kh¬i. §iÒu khã kh¨n nhÊt ë ®©y chÝnh lµ viÖc ®¸nh
gi¸ chØ tiªu 4. HËu qu¶ kü thuËt do “h h¹i” c«ng tr×nh cã thÓ dÔ dµng x¸c ®Þnh;
nhng c¸c hËu qu¶ x· héi, m«i trêng vµ t©m lý rÊt khã ®¸nh gi¸ b»ng c¸c chØ sè
kinh tÕ. Tuy nhiªn chóng ta sÏ tr×nh bµy c¸ch ®¸nh gi¸ th«ng qua c¸c chØ sè kinh
tÕ.
13.3 C¸c thñ tôc tèi u ho¸
Qu¸ tr×nh tèi u ho¸ ®îc tiÕn hµnh nh sau:
a. Mét thiÕt kÕ cÇn ®îc lùa chän trong sè c¸c thiÕt kÕ nªu ë chØ tiªu 1.
b. §èi víi thiÕt kÕ nµy, tæng vèn ®Çu t x©y dùng cÇn ®îc ®¸nh gi¸
th«ng qua c¸c ®¬n vÞ chuyÓn ®æi vÝ dô qua gi¸ trÞ ®ång tiÒn lu hµnh.
c. B»ng c¸ch nh©n kh¶ n¨ng h háng ®îc x¸c ®Þnh trong chØ tiªu 3 víi
hËu qu¶ kinh tÕ cña sù h háng ®ã chóng ta thu ®îc gi¸ trÞ tiÒn tÖ
cña tæn thÊt chung cã thÓ xÈy ra trong thêi gian tån t¹i cña thiÕt kÕ.
d. Chóng ta cã thÓ tiÕn hµnh c¸c bíc tõ 1 ®Õn 3 ®èi víi c¸c thiÕt kÕ lùa
chän kh¸c.
77
- Mçi khi c¸c bíc nªu trªn ®· ®îc tiÕn hµnh, chóng ta cã thÓ lùa chän thiÕt
kÕ víi gi¸ tæng céng (tæng cña gi¸ x©y dùng vµ tæn thÊt do h h¹i) nhá nhÊt. §ã
chÝnh lµ ph¬ng ¸n tèi u cña chóng ta.
Mét c¸ch lùa chän kh¸c cã thÓ øng dông ®îc tr×nh bµy theo c¸c bíc sau
®©y:
a. Mét thiÕt kÕ cÇn ®îc lùa chän trong sè c¸c thiÕt kÕ nªu ë chØ tiªu 1.
b. §èi víi thiÕt kÕ nµy cÇn x¸c ®Þnh gi¸ tæn thÊt hµng n¨m vµ gi¸ x©y
dùng. ThÓ hiÖn hai lo¹i gi¸ nµy trong ®¬n vÞ kinh tÕ t¬ng øng.
c. Chän tiÕp thiÕt kÕ thø hai vµ còng tiÕn hµnh x¸c ®Þnh c¸c gi¸ c¶ t¬ng
tù nh trªn.
d. §¸nh gi¸ thiÕt kÕ thø hai víi viÖc so s¸nh víi thiÕt kÕ thø nhÊt theo
sù biÕn ®æi cña gi¸ x©y dùng vµ gi¸ tæn thÊt.
e. Th«ng thêng, chØ khi gi¸ x©y dùng t¨ng Ýt h¬n gi¸ tiÕt kiÖm ®îc do
gi¶m tæn thÊt th× míi chän thiÕt kÕ thø hai, biÕt r»ng gi¸ x©y dùng
c«ng tr×nh theo thiÕt kÕ thø hai cao h¬n. LÆp l¹i c¸c bíc nh trªn
còng sÏ dÉn tíi mét kÕt qu¶ tèi u gièng nh kÕt qu¶ theo thñ tôc tèi
u tríc.
C¸c vÝ dô vÒ kü thuËt thiÕt kÕ tèi u ®îc dÉn ra trong c¸c tËp II, III, vµ IV
cña gi¸o tr×nh nµy.
13.4 C¸c tiÕp cËn Èn
Cã thÓ hiÓu r»ng c¸c gi¸ c¶ tæn thÊt bao gåm c¸c gi¸ trùc tiÕp vµ gi¸n tiÕp.
Kh«ng ph¶i lóc nµo tæn thÊt còng chØ do söa ch÷a hoÆc thay thÕ, mµ cßn cã c¸c
mÊt m¸t do ph¶i ngõng s¶n xuÊt hoÆc tæn thÊt vÒ ngêi.
MÆt kh¸c, c¸ch tiÕp cËn trªn ®©y cho r»ng tiÒn cã thÓ quyÕt ®Þnh cho viÖc tèi
u ho¸. Cã thÓ xÈy ra trêng hîp khi chØ cã mét khèi lîng ®Çu t h¹n chÕ trong
thêi ®iÓm hiÖn nay, ngêi ta lùa chän thiÕt kÕ víi gi¸ x©y dùng thÊp h¬n nhng
l¹i cã gi¸ tæn thÊt lín. C¸ch tiÕp cËn t¬ng tù cã thÓ kÐo theo nhiÒu nguyªn t¾c
kinh tÕ, tµi chÝnh nh lîng tiÒn mÆt ch¼ng h¹n, chóng ta sÏ kh«ng ®i s©u tr×nh
bµy vÊn ®Ò nµy n÷a.
Mét ®iÒu kiÖn liªn quan cÇn chó ý trong tèi u ho¸ lµ sù hiÖn diÖn c¸c quy
t¾c, quy ph¹m thiÕt kÕ. Th«ng thêng c¸c thiÕt kÕ cÇn ®¸p øng tÊt c¶ c¸c quy
ph¹m thiÕt kÕ ®îc luËt ph¸p quy ®Þnh. Cã thÓ nhËn thÊy r»ng nh÷ng quy ph¹m
nµy cã kh¶ n¨ng lµm cho c¸c b¶n thiÕt kÕ trë nªn cøng nh¾c, b¶o thñ liªn kÕt víi
c¸c chØ tiªu tèi u ho¸ cña chóng ta.
78
- 14 LÞch sö ph¸t triÓn c¶ng
E.W. Bijker
14.1 Më ®Çu
Sau khi c¸c th«ng tin c¬ b¶n ®· ®îc tr×nh bµy trong 13 ch¬ng ®Çu, chóng ta
chuÈn bÞ øng dông chóng cho mét sè vÊn ®Ò ®Æc trng cña c«ng tr×nh bê. Chóng
ta b¾t ®Çu c¸c nghiªn cøu øng dông tõ viÖc xem xÐt vÊn ®Ò cò nhÊt trong 3 vÊn
®Ò ®· ®îc nh¾c ®Õn trong ch¬ng 1 ®ã lµ ®¶m b¶o c¶ng an toµn cho tµu thuyÒn.
C¸c chi tiÕt kh¸c nhau cña vÊn ®Ò c¶ng sÏ h×nh thµnh nªn néi dung cña 10
ch¬ng tiÕp theo cña tËp nµy. Mét sè chi tiÕt kh¸c còng sÏ ®îc ®Ò cËp trong tËp
II; c¸c c«ng tr×nh ph¸ sãng ®îc tr×nh bµy riªng.
Nh÷ng khÝa c¹nh lÞch sö ®îc lÊy tõ c«ng tr×nh cña Bijker (1974).
14.2 Giai ®o¹n ®Çu
Ban ®Çu, c¸c c¶ng ®îc x©y dùng t¹i nh÷ng khu vùc tho¶ m·n c¶ hai ®iÒu
kiÖn liªn kÕt tèt víi phÇn trong ®Êt liÒn vµ ®îc b¶o vÖ khái c¸c t¸c ®éng xÊu cña
biÓn. Nh÷ng t¸c ®éng xÊu cña biÓn bao gåm t¸c ®éng tù nhiªn (sãng vµ dßng
ch¶y) vµ con ngêi (cíp biÓn). Do xung quanh c¸c c¶ng cÇn cã c¸c c«ng tr×nh v×
vËy chóng ®îc lùa chän t¹i vïng s©u trong ®Êt liÒn. Th«ng thêng c¸c c¶ng ®îc
x©y dùng däc c¸c s«ng vµ cöa s«ng. VÝ dô c¶ng New Orleans n»m trªn bê s«ng
Mississipi c¸ch cöa biÓn h¬n 100 km.
Do hµng tr¨m n¨m tríc ®©y c¸c tµu thuyÒn thêng nhá, cã ®é mín níc bÐ
nªn cã thÓ ®i l¹i dÔ dµng qua nhiÒu vïng níc n«ng thêng gÆp trªn c¸c ®êng
thuû. §iÒu nµy còng yªu cÇu c¸c hiÓu biÕt ®Çy ®ñ vÒ ®iÒu kiÖn tù nhiªn cña
®êng thuû. VËy sÏ cã nh÷ng lîi thÕ vµ nhîc ®iÓm nµo ®èi víi viÖc cËp c¶ng cña
c¸c con tµu? Cã thÓ nãi r»ng nÕu cã sù bÊt lîi trong th¬ng m¹i th× trong b·o vÖ
khái cíp biÓn sÏ cã lîi thÕ h¬n.
Thêi gian qua ®i, c¸c con tµu cµng ngµy cµng trë nªn to h¬n vµ vÊn ®Ò níc
n«ng c¸c trë nªn cÊp b¸ch. Kh¶ n¨ng l¸i tµu cµng trë nªn tèt h¬n, khi nh÷ng
ngêi l¸i hiÓu râ h¬n c¸c l¹ch s©u. C¸c nhµ ph¸t minh còng t×m c¸ch lµm gi¶m ®é
s©u mím níc cho c¸c con tµu. Mét c¸ch thµnh c«ng sö dông c¸c “ship camel” - “
thuyÒn l¹c ®µ” ®· ®îc øng dông ®Ó ®a c¸c con tµu vît qua doi c¸t gÇn ®¶o
Pampus tríc khi ®i vµo c¶ng Amsterdam. S¬ ®å cña thuyÒn l¹c ®µ ®îc thÓ hiÖn
trªn h×nh 14.1; ®©y thùc tÕ lµ tiÒn th©n cña c¸c ©u tµu næi hiÖn ®¹i.
14.3 T¸c ®éng cña n¹o vÐt
H¬n mét tr¨m n¨m tríc ®©y nh÷ng nhµ ph¸t minh còng ®· ®a ra ý ®å lµm
s©u c¸c vïng níc n«ng b»ng c¸c m¸y xóc – n¹o vÐt. NhiÒu khi ngêi ta ®· t¹o ra
79
- mét l¹ch tµu hoµn toµn míi. C¶ hai c¶ng lín cña Hµ lan lµ Amsterdam vµ
Rotterdam ®Òu ®îc ®¶m b¶o b»ng kü thuËt n¹o vÐt. T¹i c¶ hai c¶ng ®ã ®Òu do
n¹o vÐt mµ cã ®îc c¸c l¹c tµu nh©n t¹o nèi liÒn c¶ng víi biÓn. §iÒu thó vÞ lµ hai
c¶ng nµy ®· lùa chän c¸c l¹ch tµu nh©n t¹o réng vµ s©u thay cho c¸c l¹ch tµu tù
nhiªn. C¶ng Amsterdam ®· kh«ng sö dông kªnh B¾c Hµ lan nèi liÒn Den Helder
mµ thay b»ng kªnh BiÓn B¾c t¹o nªn ®êng nèi ng¾n nhÊt víi Ijmuiden. §êng
thuû Rotterdam còng lµ c«ng tr×nh do con ngêi t¹o ra.
H×nh 14.1. ¢u thuyÒn “l¹c ®µ”
14.4 C¸c híng ph¸t triÓn hiÖn ®¹i
C¸c con tµu cµng lín th× vÊn ®Ò n¹o vÐt ®Ó më vµ duy tr× c¸c l¹ch trªn mét
kho¶n c¸ch dµi ®· trë thµnh mét vÊn ®Ò kinh tÕ. MÆt kh¸c viÖc c¸c tµu chë dÇu
hiÖn ®¹i ®i qua c¸c l¹ch tµu nh vËy còng lµ mét vÊn ®Ò ®èi víi giao th«ng. V×
nh÷ng l¹ch tµu thêng ®i qua c¸c khu tËp trung d©n c, vÊn ®Ò tæn thÊy ®èi víi
x· héi do c¸c sù cè lu«n ®îc ®Æt ra. H¬n n÷a ®èi víi c¸c tµu chë c¸c hµng ho¸ gi¸
trÞ cao nh c¸c conteiner th× thêi gian khi ®i däc c¸c l¹ch tµu dµi còng lµm t¨ng
tæn thÊt kinh tÕ. Nh×n chung cã thÓ nãi r»ng hµng ho¸ ®i trªn ®Êt liÒn nhanh h¬n
®i trªn biÓn.
Nh÷ng nguyªn nh©n trªn, ®ång thêi víi sù gi¶m nguy c¬ cíp biÓn ®· dÉn
®Õn sù ph¸t triÓn c¸c c¶ng gÇn ®êng bê h¬n. C¸c c¶ng Maasvlakte vµ Europoort
ë Rotterdam lµ nh÷ng thÝ dô vÒ gi¶i ph¸p trªn. NhiÒu c¶ng kh¸c nh London,
Amsterdam, vµ Hamburg còng ®· cã c¸c kÕ ho¹ch ph¸t triÓn t¬ng tù. RÊt nhiÒu
c¶ng míi ®îc ph¸t triÓn trªn c¸c vïng ®Êt ®îc lÊp míi. Sù ®¾t ®á cña c¸c vïng
®Êt ®« thÞ cæ còng gãp phÇn ®a c¸c c¶ng ®i ra phÝa biÓn.
Xu thÕ dich chuyÓn nªu trªn cßn cha ®Õn håi kÕt. Mét sè trang bÞ c¬ së biÓn
kh¬i còng ®îc ph¸t triÓn rÊt nhanh. Chóng ta cÇn nghÜ tíi x©y dùng mét ®¶o
80
- c¶ng trªn biÓn hoÆc ph¸t triÓn vµ øng dông c¸c phao neo ®¬n cã thÓ thay thÕ c¸c
c¶ng truyÒn thèng ®èi víi mét sè chñng lo¹i tµu vËn t¶i.
Trong 10 ch¬ng tiÕp theo chóng ta sÏ xem xÐt chi tiÕt mét sè vÊn ®Ò chuyªn
vÒ c¶ng.
81
nguon tai.lieu . vn