Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
THIẾT KẾ CHỨC NĂNG CHO CÔNG TRÌNH GIẢM SÓNG,
GÂY BỒI ĐỂ TRỒNG RỪNG NGẬP MẶN
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG
Thiều Quang Tuấn
Khoa Công trình - Trường Đại học Thủy lợi, email: tuan.T.Q@tlu.edu.vn
1. MỞ ĐẦU hợp cho sự sinh trưởng của cây non được
Công trình đê giảm sóng gây bồi (ĐGS) ở trồng trên bãi rừng ở phía sau:
bãi trước của rừng với mong muốn hỗ trợ cho H s ,t [ H s ] (1)
việc trồng rừng, thì một mặt phải có kết cấu Trong đó Hs,t - chiều cao sóng truyền phía
rỗng phù hợp nhưng mặt khác lại cần có khả sau đê, [Hs] (= 0.30m - 0.40m) là chiều cao
năng hấp thụ năng lượng sóng hiệu quả, qua sóng cho phép không gây hại tới cây non.
đó giảm được sóng phản xạ và đồng thời thúc
đẩy quá trình trao đổi bùn cát hạt mịn qua
công trình.
Hiện nay ở vùng biển ĐBSCL đang áp
dụng thử nghiệm một số giải pháp ĐGS
dạng kết cấu rỗng được bố trí song song với
bờ nhằm giảm sóng, gây bồi tạo bãi. Nhìn
chung các giải pháp này đều có hiệu quả Hình 1. Hiệu quả gây bồi của ĐGS
giảm sóng và gây bồi khá tốt. Tuy nhiên với cọc bê tông ly tâm đá đổ
mục đích hỗ trợ trồng rừng thì những giải
pháp này vẫn chưa đem lại hiệu quả, thậm Lưu ý YCGS theo CT. (1) khá đơn giản
chí đôi khi còn gây bất lợi cho sự sinh khi không thể bao hàm các vấn đề khác về
trưởng của cây rừng. trao đổi môi trường cần thiết cho sự sinh
Trong nỗ lực nghiên cứu tìm kiếm giải trưởng của cây như trao đổi bùn và dưỡng
pháp ĐGS phù hợp, bài báo này phân tích quá chất (vào, ra) qua công trình, năng lượng
trình tương tác sóng - công trình phản ánh qua sóng tối thiểu để duy trì và vận chuyển nồng
sự cân bằng về năng lượng sóng truyền qua độ bùn lơ lửng (SSC) qua một khoảng cách
công trình để từ đó rút ra những gợi ý trong nhất định về phía sau. Thậm chí nếu công
thiết kế chức năng đối với ĐGS cần thiết cho trình với mức độ che chắn quá lớn sẽ dẫn tới
việc hỗ trợ trồng rừng ngập mặn. Hs,t 0, tuy thỏa mãn YCGS và gây bồi
nhanh nhưng lại ngăn cản các quá trình trao
2. YÊU CẦU GIẢM SÓNG đổi môi trường và có thể gây hại cho sinh
Trước tiên chúng ta bắt đầu với yêu cầu trưởng của cây (ví dụ xem hình 1). Như vậy
giảm sóng (YCGS) của công trình dạng này. trong thiết kế chức năng của công trình ĐGS
Các tham số hình học và kết cấu của công thì mỗi YCGS không thôi là vẫn chưa đủ.
trình ĐGS (chiều cao, bề rộng, độ rỗng,…)
3. TƯƠNG TÁC SÓNG - CÔNG TRÌNH
thường được xác định theo yêu cầu chức
năng giảm sóng, tức là chiều cao sóng truyền Để có thể phân tích sâu hơn nữa về yêu
phía sau đê được khống chế ở mức độ phù cầu đối với ĐGS, chúng ta xem xét phương
183
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
trình cân bằng năng lượng sóng truyền qua GIZ và n = 0.70 cho rào WIP. Với ĐGS kết
ĐGS khi bỏ qua ma sát đáy [1]: cấu cứng n = 0.40 cho đê cọc ly tâm đá đổ và
K R2 Kt2 D 1 (2) n = 0.62 cho đê khối xếp CASTLE.
với Kt và KR lần lượt là các hệ số truyền
sóng và phản xạ tổng hợp trước đê, D là hiệu
suất tiêu hao hay hấp thu năng lượng sóng
bởi bản thân công trình (so với tổng năng
lượng sóng tới).
Từ PT. (2) có thể thấy rằng mặc dầu cùng
đạt được YCGS (Kt) nhưng tùy vào đặc điểm
kết cấu (rỗng hay xốp rỗng) và hình học
(rộng, cao) của ĐGS mà tính chất tương tác
sóng-công trình kéo theo chế độ thủy động
lực sóng phản ánh qua tương quan các tham
số Kt, KR và D có thể rất khác nhau.
Với dạng ĐGS kết cấu thân rỗng (hollow
structures), như đê trụ rỗng hay đê thành
mỏng BUDSACO, thì D rất nhỏ do dạng
công trình này về cơ bản làm việc theo Hình 2. Cân bằng năng lượng truyền sóng qua
nguyên lý che chắn sóng, không cho phép rào tre: WIP - rào Viện ST, GIZ - rào GIZ [1]
sóng đi qua nên không có khả năng hấp thụ,
tiêu hao năng lượng sóng mà phần lớn năng
lượng sóng được phản xạ lại phía biển (tức
KR lớn). Dạng kết cấu này mặc dầu vẫn có
khả năng giảm sóng gây bồi hiệu quả nhưng
không thực sự phù hợp cho mục đích trồng
tái sinh rừng vì những lý do đã nêu ở trên.
Trái lại, với dạng ĐGS kết cấu thân xốp rỗng
(porous structures), như đê cọc bê tông ly
tâm đá đổ hay đê cấu thành từ các cấu kiện
xếp rời rạc, thì sẽ có D lớn do năng lượng
sóng bị tiêu hao nhiều bởi môi trường xốp
rỗng của thân đê và kéo theo KR nhỏ.
Hình 2 và 3 lần lượt thể hiện các kết quả
phân tích tương quan giữa các đại lượng Kt,
KR và D trong PT. (2) với chiều cao lưu Hình 3. Cân bằng năng lượng truyền sóng
không tương đối đặc trưng của đỉnh đê cho qua ĐGS: LT - đê cọc ly tâm đá đổ, XE - đê
đê kết cấu thân xốp rỗng đó là rào tre giảm khối xếp rời rạc CASTLE [2]
sóng (hình 2), đê cọc bê tông ly tâm đá đổ
(LT) và đê kết cấu khối xếp rời rạc CASTLE Có thể thấy độ rỗng của thân đê có ảnh
(XE) (hình 3). Đây là kết quả từ các bộ số hưởng quan trọng đến quá trình tương tác
liệu thí nghiệm hiện trường thực hiện với rào sóng - công trình và cân bằng năng lượng
tre ở Bạc Liêu và Sóc Trăng giai đoạn 2012 - sóng truyền qua đê. Đây là một tham số cần
2017 (xem [1]) và mô hình vật lý trong máng được xét tới trong thiết kế loại công trình
sóng trong khuôn khổ đề tài WIWAT (với LT ĐGS ở đây. Thân đê xốp rỗng với độ rỗng n
và XE, xem [2]). Độ rỗng khối (tính theo tỷ nhỏ sẽ làm tăng hiệu quả hấp thụ năng lượng
lệ thể tích) của rào tre là n = 0.50 cho rào sóng D, tăng KR và giảm Kt (so sánh giữa hai
184
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2020. ISBN: 978-604-82-3869-8
loại rào GIZ và WIP ở hình 2 và giữa hai loại nghiệm [1, 2] cho thấy sóng dài phía sau ĐGS
ĐGS LT và XE ở hình 3). Tuy nhiên, khi n chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi độ rỗng n của
quá nhỏ có thể làm sóng phản xạ trở nên quá công trình (hình 2). Để đảm bảo khả năng trao
lớn (KR2 > 0.50 hay KR > 0.70), hiện tượng đổi bùn qua ĐGS và gây bồi bùn hiệu quả ở
sóng đứng ở trước công trình sẽ xuất hiện bãi sau, tốt nhất nên duy trì chiều cao sóng dài
(một phần hoặc toàn phần) và làm giảm khả ở phía sau ĐGS vào khoảng 10 - 20 cm và hệ
năng trao đổi bùn qua ĐGS. Do đó nếu độ số truyền sóng Kt đối với sóng dài vào khoảng
rỗng thân đê quá nhỏ sẽ gây bất lợi về trao 0.50 - 0.60.
đổi môi trường và bùn cát như đã trải nghiệm
trong thực tiễn với đê cọc ly tâm đá đổ (n
0.40). Mặt khác nếu n quá lớn sẽ làm giảm
hiệu quả giảm sóng của ĐGS (Kt lớn), làm
tăng kích thước công trình kéo theo tăng chi
phí đầu tư nếu như muốn đáp ứng được
YCSGS. Việc lựa chọn độ rỗng tối ưu, đáp
ứng được cả YCGS lẫn vấn đề trao đổi môi
trường cho trồng cây, cần căn cứ vào đặc
điểm hình học và kết cấu cụ thể của từng loại
ĐGS để lựa chọn. Từ các kết quả điều tra
hiện trường và thí nghiệm ([1], [2]) có vẻ như
giá trị độ rỗng n = 0.5 - 0.60 là phù hợp cho
thiết kế ĐGS dạng này. Trong trường hợp Hình 4. Biến đổi phổ sóng qua rào tre [1]
buộc phải sử dụng kết cấu đê có độ rỗng nhỏ
5. KẾT LUẬN
hoặc ít thấm thì vẫn có thể cải thiện chế độ
thủy động lực sóng qua công trình bằng cách Bên cạnh YCGS theo CT. (1), những lưu ý
hạ thấp đỉnh ĐGS. Với đê đỉnh thấp hoặc đê sau đây trong thiết kế ĐGS cần thiết cho việc
ngầm thì nhìn chung cả KR và D đều giảm hỗ trợ trồng rừng được rút ra:
còn Kt tăng (hình 2, < 0). Để đảm bảo - Kết cấu ĐGS nên có cấu tạo thân xốp
YCGS thì cần tăng bề rộng ĐGS, tất nhiên sẽ rỗng thay vì thân rỗng.
làm tăng chi phí xây dựng. - Độ rỗng khối của thân đê xốp rỗng là một
tham số thiết kế quan trọng và cần phải đủ lớn.
4. VAI TRÒ CỦA SÓNG DÀI Sơ bộ có thể lựa chọn vào khoảng n = 0.50 -
Các quá trình sóng vỡ xảy ra mạnh mẽ trên 0.60. Nếu thân đê có độ rỗng nhỏ (n 0.40) thì
bãi rất thoải và nông trước rừng, sóng dài hay nên sử dụng dạng đê đỉnh thấp hoặc đê ngầm.
sóng ở dải tần số ngoại trọng lực (infra-gravity) - Giảm thiểu sóng phản xạ trước đê,
do vậy chiếm tỷ trọng khá đáng kể trong tổng khuyến nghị hệ số phản xạ KR
nguon tai.lieu . vn
