Nghiên cứu xác định hệ số nhám địa hình thực tế nhằm xây dựng sự tương quan về vận tốc gió cho thành phố đà nẵng (tt)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

VÕ DUY PHÚC ĐẠT

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHÁM ĐỊA HÌNH THỰC
TẾ NHẰM XÂY DỰNG SỰ TƢƠNG QUAN
VỀ VẬN TỐC GIÓ CHO THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

C
C
R
UT.L

D

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình giao thơng
Mã số: 85.80.205

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG

Đà Nẵng - Năm 2020


Cơng trình được hồn thành tại
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. VÕ DUY HÙNG

Phản biện 1: TS. Trần Đình Quảng

Phản biện 2: TS. Nguyễn Duy Thảo

C
C
R
UT.L

D

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thông họp tại
trường Đại học Bách Khoa vào ngày 7 tháng 11 năm 2020

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu và truyền thông – Đại học Bách khoa - ĐHĐN
 Thư viện Khoa Xây dựng Cầu đường - Trường Đại học Bách khoa
- ĐHĐN


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, gió và tác động của gió gây lật xe, lật tàu cũng như ảnh
hưởng đến giao thông đi lại đang là một đề tài bức thiết được bàn luận
nhiều ở nhiều nơi và trong các hội thảo. Các vụ tai nạn lật xe cũng như
lật tàu với nguyên nhân chủ yếu là sự tác động của gió gây ra.
Để kiểm sốt vận tốc gió phục vụ cho giao thơng, nơng nghiệp
và thiết kế đơ thị, dữ liệu vận tốc gió là cần thiết. Vận tốc gió và xốy
ở đường bộ và đường thủy phụ thuộc vào gió của khu vực đó, đồng
thời bị ảnh hưởng bởi các yếu tố địa hình địa vật xung quanh. Các

trạm khí tượng thường cung cấp đầy đủ dữ liệu tuy nhiên vấn đề là sự
khác nhau về địa hình địa vật, độ cao giữa khu vực đặt trạm đo và các
khu vực khác trong thành phố.
Để ước lượng vận tốc tốc gió ở các khu vực khác nhau của
thành phố, thì yếu tố địa hình địa vật xung quanh các vị trí cần kiểm
tra kỹ lưỡng.
Trạm đo gió chuẩn thường đo gió ở cao độ 10m so với mực
nước biển và ở khu vực mở và thống gió. Gió các vị trí khác được
tính dựa trên trạm đo chuẩn (Trạm chủ) và phụ thuộc vào địa hình và
cao độ của vị trí đó. Sự thay giảm vận tốc gió ở các vị trí thống như
cửa sơng thường ít nhất và các vị trí khác vào sâu bên trong thành
phố với nhiều tòa nhà là lớn nhất. Do đó dữ liệu gió ở các trạm thời
tiết là chưa đủ để xác định vận tốc gió tại các điểm khác nhau của
thành phố. Nhà quản lý, người thiết kế cần tính tốn nội suy các vận
tốc gió nhằm phục vụ cho khai thác giao thông, thiết kế.
Hiện nay tiêu chuẩn về gió 2337-1995 có đề cập đến hệ số

C
C
R
UT.L

D

nhám của địa hình để xác định sự tương quan của vận tốc gió. Tuy
nhiên, trong tiêu chuẩn ch đưa ra các mức chung và chưa đầy đủ cho


2
các khu vực khác nhau. Đồng thời với sự đô thị hóa và phát triển hiện

nay, địa hình địa vật của Đà Nẵng cũng có nhiều thay đổi.
Vì vậy, việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xác định hệ số nhám
địa hình thực tế nhằm xây dựng sự tương quan về vận tốc gió cho
thành phố Đà Nẵng” có tính cấp thiết.
2. Mục tiêu nghiên cứu
a. Mục tiêu tổng quát
- Nghiên cứu xác định lại các hệ số nhám địa hình thực tế, t
đó xác định sự tương quan vận tốc gió cho các địa điểm trong các
quận, huyện thuộc thành phố Đà Nẵng.
- Đưa ra kết luận và hướng phát triển đề tài.
b. Mục tiêu cụ thể
- Phân tích mối quan hệ về vận tốc gió giữa các vị trí thuộc TP
Đà Nẵng.
- Xây dựng các hệ số nhám cho các địa điểm thuộc thành phố.
- Xây dựng cập nhật dữ liệu online.

C
C
R
UT.L

D

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
- Hệ số nhám địa hình và vận tốc gió.
b. Phạm vi nghiên cứu
- Vận tốc gió cho các địa điểm trong các quận và huyện thuộc
thành phố Đà Nẵng.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu

D ng đo đạc thực nghiệm.
Sử dụng các phương pháp lý thuyết tính tốn để đánh giá các
kết quả phân tích.
Phương pháp tính vận tốc gió theo cơng thức kinh nghiệm
Một số tiêu chuẩn về gió sử dụng cơng thức thực nghiệm sau
để xác định vận tốc gió cơ bản:


3


 z 
U  z   U10  
 z0 

Đưa ra kết luận và hướng phát triển đề tài.
+ Trong đó: U10 là vận tốc gió ở một độ cao tham chiếu và
thường được lấy tại z0=10m
+ Trị số  là hệ số không thứ nguyên xác định tính nhám của
bề mặt địa hình. Theo Tiêu chuẩn 2737-1995 Tải trọng và tác động –
Tiêu chuẩn thiết kế phân loại độ nhám bề mặt, cho trị số độ nhám a
như Bảng 1-2.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Xác định lại được hệ số nhám địa hình thực tế để xác định
vận tốc gió cho các địa điểm của thành phố Đà Nẵng.
- Đưa ra sự tương quan của vận tốc gió.
- Phục vụ cho thi cơng, thiết kế khai thác các cơng trình giao
thơng.

D

C
C
R
UT.L

6. Bố cục đề tài
Chương 1. Tổng quan về gió
Chương 2. Cơ sở lý thuyết xác định gió trong đơ thị
Chương 3. Nghiên cứu ác định h số nhám địa h nh th c tế
v tương quan về v n tốc gió cho các điểm thu c th nh phố Đ
Nẵng


4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ GIĨ
1.1. Gió trong khí quyển
Gió là sự chuyển động của một khối khơng khí trong bầu khí
quyển do sự chênh lệch áp suất giữa các điểm khác nhau trên trái đất.
Đặc điểm nổi bật của gió tự nhiên là tính nhiễu loạn. Nguyên nhân cơ
bản của sự nhiễu loạn là do ma sát của luồng không khí khi đi qua
các bề mặt. Dịng khơng khí nhiễu loạn thay đổi một cách phức tạp
và ngẫu nhiên cả trong khơng gian và theo thời gian, vì thế thường
được biểu diễn dưới dạng thống kê.

C
C
R
UT.L

D

Hình 1.1. Quan hệ giữa vận tốc gió theo hướng gió với chiều cao
1.2. Vận tốc gió
1.2.1. V n tốc gió cơ bản
Tốc độ gió trung bình trong một khoảng thời gian nhất định
được định nghĩa bởi:

U z  

1





 ut dt

(1.1)

0

Với  là khoảng thời gian lấy trung bình. T y thuộc vào mục


5
đích sử dụng, có thể đo tốc độ gió trong khoảng thời gian khác nhau.
Nếu khoảng thời gian  bằng t một vài phút đến vài giờ, ta có vận
tốc gió kéo dài, cịn khi khoảng thời gian trung bình là vài giây thì ta

có vận tốc gió giật.
1.2.2. Th nh phần nhiễu loạn của gió

Hình 1.2. Tốc độ gió biến đổi khơng có tính chu kỳ
1.2.3. H m m t đ phổ năng lượng
Sự phân bố tần số của thành phần nhiễu loạn theo hướng gió u
được biểu diễn bởi hàm mật độ phổ năng lượng không thứ nguyên
RN(z, n) với

C
C
R
UT.L

D

R N z, n  

nS u z, n 
 u2 z 

(1.12)

trong đó: n là tần số tính bằng Hertz và Su(z, n) là phổ năng
lượng của thành phần nhiễu loạn theo hướng gió.
1.2.4. H m số tương quan không gian
Sự phụ thuộc của các thành phần nhiễu loạn giữa hai điểm cho
trước do kích thước của các xốy khí trong dịng khí tại tần số f được
biểu diễn thơng qua phân bố ngang chuẩn hóa. Sự phân bố không
gian của thành phần nhiễu loạn dọc theo hướng gió được thể hiện

thơng qua phân bố ngang chuẩn hóa như sau

S ucr1u2  S uC1u2 r , n  iS uQ1u2 r , n

(1.21)

trong đó i   1 , các ch số u1, u2 thể hiện giá trị tại hai điểm
cách nhau r. S(r,n) là hàm số mật độ phổ năng lượng


6
1.2.5. Góc gió thổi
1.3. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM THỜI TIẾT VÀ GIĨ Ở THÀNH PHỐ
ĐÀ NẴNG
Thành phố Đà Nẵng có 2 m a chính là m a mưa và m a khô.
M a mưa bắt đầu khoảng t tháng 9 đến tháng 12. M a khô bắt đầu
t tháng 1 đến tháng 8. Hàng năm thành phố Đà Nẵng chịu ảnh
hưởng ít nhất của 1 cơn bão hoặc áp thấp nhiệt đới có gió mạnh cấp 6
trở lên. Do nằm trong vành đai nhiệt đới Bắc bán cầu, thành phố Đà
Nẵng chịu sự chi phối chủ yếu của các hoàn lưu gió m a, tín phong
và chịu ảnh hưởng trực tiếp của các nhiễu động nhiệt đới như: bão,
áp thấp nhiệt đới, dải hội tụ nhiệt đới, ...
1.3.1. Bão
1.3.2. Lốc
1.3.3. Gió

D

C
C

R
UT.L

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH VẬN TỐC GIĨ
TRONG ĐƠ THỊ
2.1. Xác định vận tốc gió trong khu vực đơ thị
Trạm đo gió chuẩn thường đo gió ở cao độ 10 so với mực nước
biển và ở khu vực mở và thống gió. Gió các vị trí khác được tính
dựa trên trạm đo chuẩn ( Trạm chủ) và phụ thuộc vào địa hình và cao
độ của vị trí đó. Sự thay giảm vận tốc gió ở các vị trí thống như cửa
sơng thường ít nhất và các vị trí khác vào sâu bên trong thành phố với
nhiều tòa nhà là lớn nhất. Do đó dữ liệu gió ở các trạm thời tiết là
chưa đủ để xác định vận tốc gió tại các điểm khác nhau của thành
phố. Nhà quản lý, người thiết kế cần tính tốn nội suy các vận tốc gió
nhằm phục vụ cho khai thác giao thơng, thiết kế. Một số phương
pháp ước lượng vận tốc gió như sau:


7
2.1.1. Phương pháp tính v n tốc gió sử dụng h m Logarit
Vận tốc gió được xác định t các đặc trưng của bản thân dịng
khí, đặc trưng địa hình và sự tương tác giữa dịng khí và địa hình mà
nó đi qua. Ở gần bề mặt địa hình, sự biến thiên của vận tốc theo chiều
cao dU(z)/dz ch phụ thuộc vào 0,  và chiều cao z so với bề mặt địa
hình. Nếu ở phía thượng lưu dịng khơng khí là bề mặt phẳng kéo dài,
vận tốc gió cơ bản được tính theo cơng thức sau:

U  z   u*

1



ln

z
z0

(2.1)

trong đó, k là hệ số Kaman, z0 là độ cao nhám của bề mặt, u* là
vận tốc ma sát được tính theo cơng thức:

u* 

0


C
C
R
UT.L

(2.2)

với 0 là áp suất cắt tại bề mặt địa hình và  là mật độ khơng

D

khí. Đối với những trận gió đặc biệt, vận tốc ma sát nằm trong
khoảng t 1 đến 2m/s.
Độ cao nhám bề mặt z0 biểu diễn kích thước của xốy khí đặc
trưng hình thành do ma sát giữa dịng khí và bề mặt địa hình, độ cao
nhám của bề mặt có thể xác định theo cơng thức kinh nghiệm sau
đây:

z0  0.5h

Ar
At

(2.3)

Tiêu chuẩn Châu Âu (EuroCode 1) sử dụng phương pháp tính
vận tốc gió cơ bản bằng hàm logarit đối với chiều cao tới 200m đã
chia bề mặt địa hình thành 4 loại cơ bản và xác định các trị số
0
như trong bảng dưới đây.


8
Bảng 2.1. Phân loại địa hình và các h số  , z0 (m)
Phân loại độ
nhám bề mặt

Loại bề mặt



z(m)

I

Trên mặt biển, bờ biển, hồ có ít
nhất 5km bằng phẳng trước gió,
v ng nơng thơn khơng có chướng
ngại vật.

0,17

0,01

II

V ng trang trại có bờ rào, có các
cơng trình nơng nghiệp nhỏ, nhà
cửa, cây cối.

0,19

0,05

III

V ng ngoại ô, khu công nghiệp và
v ng r ng lâu năm.

0,22

0,30

IV

V ng đơ thị có ít nhất 15% diện
tích bề mặt bao phủ bởi nhà cửa có
độ cao lớn hơn 15m

0,24

C
C
R
UT.L

1,00

D

2.1.2. Phương pháp tính v n tốc gió theo cơng thức kinh
nghi m (h m mũ)
Để tiện sử dụng, một số Tiêu chuẩn về gió sử dụng công thức
kinh nghiệm sau để xác định vận tốc gió cơ bản:

 z
U z   U h 0 
 z0








(2.4)

trong đó: Uh0 là vận tốc gió ở một độ cao tham chiếu và thường
được lấy tại z 0  10m . Trị số  là hệ số khơng thứ ngun xác định
tính nhám của bề mặt địa hình. Theo TCVN 2737-1995 Tải trọng và
tác động – Tiêu chuẩn thiết kế phân loại độ nhám bề mặt, cho trị số
độ nhám  như Bảng 1-2.


9
Bảng 2.2. Phân loại đ nhám bề mặt theo TCVN 2737-1995
Phân loại độ
nhám bề mặt
đất

Tình trạng bề mặt đất



I

Trên mặt biển, bờ biển

0,12

II

Đồng ruộng, vườn cây, đất bãi rộng bằng
phẳng. Khu vực có cây cối và khối kiến
trúc tầng thấp thưa thớt

0,16

III

Khu vực có cây cối và khối kiến trúc
tầng thấp dầy đặc. Khu vực có khối kiến
trúc tầng trung và tầng cao thưa thớt.
Khu vực đồi núi thoải

0,22

IV

Khu vực có khối kiến trúc tầng trung,
cao dầy đặc. Khu đồi núi chia cắt mạnh

0,30

D

C
C
R
UT.L

2.1.3 Thang gió BEAUFORT
Thang sức gió Beaufort hay đơn giản là cấp gió là thang đo
kinh nghiệm về sức gió, chủ yếu dựa trên trạng thái của mặt biển hay
các trạng thái sóng. Tốc độ gió trên thang Beaufort mở rộng 1946
dựa trên công thức kinh nghiệm:
v = 0,836 B3/2 (m/s) hay v = 3,0096 B3/2 (km/h)
(2.6)
3/2
3/2
v = 0,836 B (m/s) hay v = 3,0096 B (km/h)
trong đó: v là tương đương với vận tốc gió 10 mét trên bề mặt
B là số trên thang Beaufort.
2.2 Phân vùng gió ở Việt Nam
Phân v ng áp lực gió theo địa giới hành chính cho trong phụ
lục E tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737-1995, giá trị áp
lực gió theo bản đồ phân v ng gió trên lãnh thổ Việt nam chia làm 5


10
cấp tương ứng với các trị số như sau.
Bảng 2.5. Trị số áp l c gió tương ứng với các vùng
V ng áp lực gió
trên bản đồ

I

II

III

IV

V

W0 (daN/m2)

65

95

125

155

185

2.3. Cơ sở xác định hệ số nhám thực tế địa hình
Cơng thức đơn giản được đề xuất bởi Davenport (1960) thể
hiện được mối liên hệ của vận tốc gió giữa các điểm trong khu vực
tại các độ cao khác nhau.
Công thức về mối liên hệ vận tốc gió giữa các điểm trong cùng
khu vực:


 v  z

    (2.8)
v
 z10   z0 

  log z (

vz
)
vz10

(2.9)

C
C
R
UT.L
z10

Trong đó:
+ Z: Cao độ tại vị trí bất kì d ng để đo.
+ Z10: Cao độ được tham chiếu 10m.
+ ̅ : Vận tốc gió trung bình tại cao độ Z
+ ̅̅̅̅̅: Vận tốc gió trung bình tại độ cao được tham chiếu và
thường lấy là 10m.
+ α: Hệ số không thứ ngun xác định tính nhám của bề mặt
địa hình.
Tại mỗi vị trí tiến hành đo vận tốc gió tại 2 độ cao khác nhau
ở mỗi thời thời điểm để tính tốn hệ số địa hình alpha.

D

CHƢƠNG 3
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHÁM ĐỊA HÌNH VÀ
TƢƠNG QUAN VỀ VẬN TỐC GIÓ CHO CÁC ĐIỂM THUỘC

THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
3.1. Giới thiệu về địa điểm nghiên cứu
Qua việc nghiên cứu lưu lượng xe lưu thơng qua các cơng trình
cầu, các vị trí thường xuyên tập trung nhiều phương tiện và con


11
người tham gia giao thông như các ngã ba, ngã tư, các bãi biển, các
bến du thuyền thì đã đưa ra được các vị trí quan trọng cần để thiết lập
tram đo như sau:
+ Địa điểm trạm chủ được chọn: Trạm cảng vụ; nơi xuất bến
của tàu thuyền: đặt trạm ở đây ngoài việc cảnh báo phương tiên xe cộ
lưu thơng trên Đường Bạch Đằng ngồi ra cịn kiểm sốt sự xuất bến
của tàu thuyền.
+ Các cầy cầu cao độ mặt xe chạy cao để cảnh báo xe qua cầu:
Cầu Tiên Sơn, cầu Trần Thị Lý, Cầu Rồng, Cầu Thuận Phước, Cầu
Nam Ô.
+ Tại 2 bãi biển: Bãi biển Thanh Khế và Bãi biển Liên Chiểu
ngoài cảnh báo xe trên đường biển Nguyễn Tất Thành cịn phục vụ
trong cơng tác cảnh báo người dân khi tắm biển.
+ Tại Ngã ba giao giữa đường Nguyễn Sinh Sắc và Nguyễn
Tất Thành có mật độ xe qua lại cao.
3.2. Giới thiệu về hệ thống đo gió và cảnh báo
3.2.1 Tổng quan
Thiết bị đo gió là thiết bị d ng để đo tốc độ gió, xác định
hướng gió. Thiết bị đo gió được chia làm hai nhóm chính: nhóm thiết
bị đo tốc độ gió và nhóm thiết bị đo áp lực gió sinh ra. Trong phạm vi
của đề tài, nhóm nghiên cứu ch quan tâm đến nhóm thiết bị đo tốc
độ gió, có tên tiếng Anh là Anemometer. Thị trường thiết bị đo tốc độ
gió khá phong phú và đa dạng, được phân thành các loại khác nhau

t y theo đặc tính riêng biệt của chúng:
- Thiết bị đo tốc độ gió kiểu cốc – Cup anemometer.
- Thiết bị đo tốc độ gió kiểu cánh quạt – Wildmill anemometer.
- Thiết bị đo tốc độ gió kiểu sợi đốt – Hot-wire anemometer.
- Thiết bị đo tốc độ gió bằng tia laser – Laser Doppler anemometer.
- Thiết bị đo tốc độ gió bằng sóng siêu âm – Ultrasonic anemometer.
- Thiết bị đo tốc độ gió bằng sóng âm – Acoustic resonnance anemometer.
- Thiết bị đo gió cầm tay – Handy anenometer

D

C
C
R
UT.L


12
3.2.2. Thiết bị đo tốc độ gió kiểu cốc
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt, dễ bảo trì, hiệu ch nh.
Nhược điểm: Phản ứng chậm và độ nhạy khơng cao.

Hình 3.2. Thiết bị đo tốc độ gió
kiểu cốc – Phiên bản 1846 được
phát minh bởi Tiến sĩ John
Thomas Romney Robinson
(Nguồn Wikipedia

Hình 3.3. Thiết bị đo tốc độ gió
kiểu cánh quạt. (Nguồn

Wikipedia)

C
C
R
UT.L

D

3.2.3. Thiết bị đo tốc độ gió kiểu cánh quạt:
Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn, độ nhậy cao hơn thiết bị
đo gió kiểu cốc.
Nhược điểm: Cần có đi lái gió để định hướng gió nhằm đảm
bảo độ chính xác của phép đo.
3.2.4. Thiết bị đo tốc đ gió kiểu sợi đốt
Ưu điểm: Đo chính xác được tốc độ của dịng chảy trong
khơng khí, độ nhậy cao, phản ứng nhanh với thay đổi của dòng chảy.
Nhược điểm: Giá thành cao, độ bền của sợi đốt ảnh hưởng tới
hoạt động chính xác, lâu dài của thiết bị, khó bảo trì, cần bảo dưỡng
hiệu ch nh đầu sợi đốt thường xuyên.


13

Hình 3.4: Thiết bị đo tốc độ gió Hình 3.5: Thiết bị đo tốc độ
kiểu sợi đốt.(Nguồn Wikipedia)
gió kiểu sóng siêu âm.
3.2.5. Thiết bị đo tốc đ gió bằng sóng siêu âm
Ưu điểm: Độ chính xác cao, có khả năng xử lý hàng ngàn phép
đo mỗi giây.

Nhược điểm: Giá thành cao, phức tạp trong cách thức xử lý
giá trị đo, lọc nhiễu, cần bảo dưỡng, vệ sinh đầu dò siêu âm thường
xuyên.
3.2.6. Thiết bị đo tốc đ gió bằng sóng âm

C
C
R
UT.L

D

Hình 3.6: Thiết bị đo tốc độ
kiểu sóng âm.
Ưu điểm: kích thước nhỏ gọn, khả năng hoạt động tốt trong
điều kiện thời tiết, vận hành khắc nghiệt.
Nhược điểm: Khả năng ảnh hưởng bởi nhiễu cao, giá thành
cao, tính phổ biến trên thị trường Việt Nam còn thấp.


14
3.2.7. Thiết bị đo gió cầm tay ( Handy anenometer)
Việc xác định chính xác hệ số địa hình là cơ sở để tính tốn nội
suy vận tốc gió tại các điểm trong c ng khu vực. Đề tài sử dụng các
thiết bị đo gió cầm tay để xác định các hệ số này. Thiết bị có xuất xứ
ở Nhật Bản có thể đo vận tốc gió t 0-20m/s. độ chính xác đã được
kiểm định qua thí nghiệm hầm gió tại trường đại học quốc gia
Yokohama, Nhật Bản.

C

C
R
UT.L

D

Hình 3.7 Thiết bị đo gió cầm tay
3.3. Đo đạc thực nghiệm xác định hệ số nhám địa hình
Để có được hệ số địa hình α thì tại mỗi vị trí ta tiến hành đo 20
lần tại 2 ví trí có cao độ khác nhau. Sau khi có được cao độ và vận
tốc, ta dựa vào cơng thức (2) để có thể tính tốn ra hệ số α. Tiếp đến
ta tính trung bình cho 20 giá trị để có được kết quả chính xác nhất
của hệ số α tại vị trí đó.


15
Bảng 3.1. Số li u tính tốn h số α tại Cảng Vụ
Địa điểm 1: Cảng Vụ
Lần đo Z1(m) Z2(m)

Vtb1(m/s)

Vtb2(m/s)

Hệ số α

1

1.5

4

5.87

7.25

0.2153

2

1.5

4

4.47

5.53

0.2170

3

1.5

4

3.42

4.3

0.2334

4

1.5

4

6.22

8.11

0.2705

5

1.5

4

3.06

3.77

0.2127

6

1.5

4

7.25

8.97

0.2170

7

1.5

4

3.42

4.47

0.2730

8

1.5

4

5.36

6.56

0.2060

9

1.5

4

4.47

5.53

0.2170

10

1.5

4

11

1.5

4

12

1.5

C
C
R
.L

13

1.5

14

5.36

6.22

0.1517

3.06

3.77

0.2127

5.53

5.53

0.0000

4

6.9

8.28

0.1859

1.5

4

8.8

10.58

0.1878

15

1.5

4

4.12

5

0.1974

16

1.5

4

4.3

5.53

0.2565

17

1.5

4

5.87

6.56

0.1133

18

1.5

4

1.57

2.18

0.3347

19

1.5

4

6.22

7.42

0.1799

20

1.5

4

7.59

8.28

0.0887

Trung bình

0.1985

DUT
4


16
Bảng 3.3. Số li u tính tốn h số α tại Cầu Thu n Phước
Địa điểm 3: Cầu Thuận Phước
Lần đo

Z1(m)

Z2(m)

Vtb1(m/s)

Vtb2(m/s)

hệ số α

1

2

32

1.72

2.71

0.1640

2

2

32

2

3.06

0.1534

3

2

32

1.57

2.54

0.1735

4

2

32

1.57

2.54

0.1735

5

2

32

1.72

2.54

0.1406

6

2

32

1.86

2.85

0.1539

7

2

32

2

3.04

0.1510

8

2

32

1.57

2.71

0.1969

9

2

32

1.29

2.18

0.1892

10

2

32

11

2

32

12

2

13

2

14

C
C
R
.L
1.86

3.06

0.1796

1.43

2.18

0.1521

1.72

2.85

0.1821

32

1.29

2.18

0.1892

2

32

1

1.72

0.1956

15

2

32

1.57

2.71

0.1969

16

2

32

1.15

2.54

0.2858

17

2

32

2.18

3.24

0.1429

18

2

32

1.57

2.47

0.1634

19

2

32

1.57

2.47

0.1634

20

2

32

1.72

2.71

0.1640

Trung bình

0.1756

DUT
32

17
3.4. Đánh giá, so sánh kết quả đo đạc thực tê với tiêu chuẩn
TCVN 2737-1995
Bảng 3.10. Phân loại đ nhám bề mặt theo TCVN 2737-1995
Phân loại độ
nhám bề mặt

Tình trạng bề mặt đất



I

Trên mặt biển, bờ biển

0,12

II

Đồng ruộng, vườn cây, đất bãi rộng bằng
phẳng. Khu vực có cây cối và khối kiến
trúc tầng thấp thưa thớt

0,16

III

Khu vực có cây cối và khối kiến trúc tầng

thấp dầy đặc. Khu vực có khối kiến trúc
tầng trung và tầng cao thưa thớt. Khu vực
đồi núi thoải

0,22

Khu vực có khối kiến trúc tầng trung, cao
dầy đặc. Khu đồi núi chia cắt mạnh

0,30

IV

C
C
R
UT.L

D

Bảng 3.11. H số  tại các vị trí đo
Cầu Thuận
Phước

Cầu
Rồng

Cầu
Trần Thị
Lý

0,2702

0,2760

Địa điểm

Cảng Vụ

Cầu
Nam Ơ

Hệ số 

0,1985

0,1910

0,1756

Địa điểm

Cầu Tiên
Sơn

BB
Thanh
Khê

BB Liên

Chiểu

NSS-NTT
Cầu Hịa Xn

0,2163

0,2200

0,2170

Hệ số 


18
- Đánh giá kết quả đo đạc thực tế với tiêu chuẩn 2737-1995:
+ Các địa điểm đo: Cảng Vụ, Cầu Nam Ô, Cầu Thuận Phước,
Bãi biển Thanh Khê, Bãi biển Liên Chiểu, nút giao đường Nguyễn
Sinh Sắc và đường Nguyễn Tất Thành là các khu vực có kiến trúc hạ
tầng tầng thấp dày, tầng trung và tầng cao thưa thớt, mặt bằng thơng
thống ph hợp với hệ số nhám bề mặt  nằm trong loại II-III theo
tiêu chuẩn TCVN 2737-1995.
+ Các địa điểm đo: Cầu Rồng, cầu Trần Thị Lý, cầu Tiên Sơn,
cầu Hịa Xn là các khu vực có kiến trúc hạ tầng tầng cao dày đặt
ph hợp với hệ số nhám bề mặt  nằm trong loại III-IV theo tiêu
chuẩn TCVN 2737-1995.
Nhận xét: Kết quả đo đạc thực tế đưa ra con số cụ thể cho
t ng khu vực trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, phản ánh đúng tình

C

C
R
UT.L

trạng bề mặt đất ảnh hưởng đến hệ số nhám bề mặt ().

D

3.5. Xác định mối quan hệ giữa các địa điểm và trạm đo chính
3.5.1 Xác định mối quan h giữa các địa điểm đo so với trạm
chủ
Sau khi đã tính tốn được tất cả các hệ số địa hình α tại các vị
trí đã chọn, ta tiến hành thiết lập mối quan hệ tương quan giữa các vị
trí so với trạm chính (Trạm Cảng Vụ) bằng cách dùng 1 thiết bị đo
gió cầm tay anenometer đặt ở trạm Cảng Vụ và 01 thiết bị đặt ở các
địa điểm còn lại để đo vận tốc, tại mỗi vị trí ta tiến hành 10 lần sau
đó d ng cơng thức (1) để quy đổi vận tốc của 2 vị trí về c ng 1 độ
cao chuẩn là 10m. Cuối cùng ta tính trung bình cho 10 giá trị để có
được kết quả tương quan giữa 2 điểm. Tiến hành tương tự các điểm
còn lại so với Trạm Cảng Vụ để tính ra tất cả các giá trị thể hiện mối
quan hệ giữa các vị trí.


19
Bảng 3.12. Bảng số li u thể hi n mối quan h v n tốc giữa Cảng
vụ và cầu Thu n Phước
Cảng Vụ
Cầu Thuận Phước
Lần đo
Hệ số

Z
V
V10
Z
V
V10
1
1.5 6.22 9.064 32 9.66
7.881
1.1502
2
1.5 7.59 11.061 32 10.58
8.631
1.2815
3
1.5
8.8 12.824 32 11.53
9.407
1.3633
4
1.5 7.25 10.565 32 9.83
8.020
1.3174
5
1.5 5.53 8.059 32 10.77
8.786
0.9172
6
1.5 7.59 11.061 32 10.58
8.631

1.2815
7
1.5
8.8 12.824 32 14.38
11.732
1.0931
8
1.5 7.59 11.061 32 10.77
8.786
1.2588
9
1.5 7.08 10.318 32 10.58
8.631
1.1953
10
1.5 7.08 10.318 32 13.05
10.647
0.9691
Trung bình 1.1827

C
C
R
UT.L

D

Bảng 3.13. Bảng số li u thể hi n mối quan h v n tốc giữa Cảng
vụ và cầu Rồng
Lần đo

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Z
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5

Cảng Vụ
V
V10
7.76 11.309
7.76 11.309
7.25 10.565
6.56 9.560

6.73 9.808
7.25 10.565
6.73 9.808
7.59 11.061
6.22 9.064
4.12 6.004

3.6. Đƣa ra cảnh báo tốc độ

Z
13
13
13
13
13
13
13
13
13
13

Cầu Rồng
V
V10
6.73
6.428
5.53
5.282
4.47
4.269

5.18
4.948
3.94
3.763
4.65
4.441
5.53
5.282
4.82
4.604
5.53
5.282
3.24
3.095
Trung bình

Hệ số
1.7593
2.1410
2.4747
1.9322
2.6062
2.3789
1.8568
2.4026
1.7161
1.9402
2.1208

20
T đề tài nghiên cứu xây dựng hệ thống điều tiết giao thơng
cho xe máy trong điều kiện gió mạnh của tác giả Võ Duy H ng và
cộng sự [3], ta tiến hành thiết lập mối quan hệ giữa vận tốc gió và
vận tốc xe chạy. T đó đưa ra cảnh báo cho các phương tiện khi lưu
thông trong điều kiện gặp gió mạnh hay thời tiết trong m a mưa bão.
Bảng 3.20. Mối quan hệ giữa vận tốc gió và tốc độ xe cho phép

C
C
R
UT.L

3.7. Mô tả hệ thống
3.7.1. Tổng quan về h thống đo gió
Hình 3.8 trình bày mơ hình tổng qt của hệ thống dự báo tốc
độ gió. Hệ thống được xây dựng bao gồm thiết bị đo tốc độ gió, thiết
bị thơng tin cảnh báo, hệ thống lưu trữ dữ liệu tốc độ gió và dữ liệu
dự báo tốc độ gió và phần mềm mơ phỏng, dự báo tốc độ gió.
Mơ tả ngun lý hoạt động: Thiết bị đo tốc độ gió được lắp đặt
cố định tại vị trí Cảng vụ thủy nội địa, thực hiện cơng tác lấy mẫu tốc
độ gió, hướng gió theo thời gian thực và truyền về cổng thông tin lưu
trữ dữ liệu sức gió qua Internet. Dựa trên dữ liệu sức gió thu thập
được, hệ thống tính tốn sức gió (tốc độ gió, hướng gió) tại các vị trí
điểm mốc trên bề mặt sông Hàn cũng như dự báo tốc độ gió trên tồn
bộ các địa điểm đã định vị trước.

D

21

Hình 3.8. Sơ đồ nguye lý tổng thể hệ thống dự báo tốc độ gió
3.7.2. Thiết bị đo tốc đ gió

C
C
R
UT.L

Hình 3.9. Hình ảnh thực tế của thiết bị đo gió được xây dựng và lắp
đặt
3.7.3. Phần mềm mơ phỏng, d báo tốc đ gió
Phần mềm dự báo, mơ phỏng tốc độ gió bao gồm hai mơ đun chính:
Cổng thơng tin tốc độ gió theo thời gian thực: Cổng thơng tin
cập nhật giá trị đo tốc độ gió, hướng gió tại các vị trí đặt thiết bị đo
tốc độ gió theo thời gian thực, kèm theo biểu đồ biểu diễn dữ liệu tốc
độ gió theo thời gian.

D

Hình 3.10. Giao diện cổng thơng tin tốc độ gió


22
Bản đồ số mơ phỏng dự báo tốc độ gió: Bản đồ số được xây
dựng dựa trên nền bản đồ Google Map Api với dữ liệu tốc độ gió,
hướng gió được cập nhật theo dữ liệu thực t cảm biến đo được tại vị
tí Cảng vụ. Phần mềm tiến hành mơ phỏng hoạt động v ng hoạt động
của gió trên các địa điểm thành phố Đà Nẵng với giá trị tính tốn dự

báo tham chiếu cho các điểm mốc cố định được xác định trước (thể
hiện trong bảng dữ liệu nằm trên bản đồ).

C
C
R
UT.L

D

Hình 3.11. Giao diện bản đồ số dự báo tốc độ gió

Hình 3.12. Thực hiện mơ phỏng hoạt động của gió trong khu
vực và dự báo tốc độ gió tại một số điểm tham chiếu.
3.8. Kết quả nghiên cứu
T các số liệu thu thập được cũng như qua q trình tính tốn.


23
Ta tiến hành đưa các số liệu vào dữ liệu web để tạo nên bản đồ gió tự
động cập nhật liên tục 01 phút 01 lần và đưa ra cảnh báo cho các
phương tiện tham gia giao thơng.

C
C
R
UT.L

Hình 3.13. Giao diện của bản đồ

D

Hình 3.14. Thơng số gió tại cầu Thuận Phước
Qua bản đồ người tham gia giao thông, tàu thuyền có thể cập
nhật các thơng số về tốc độ gió theo giời thực ở các địa điểm của
thành phố. Đồng thời, có thể xem được các thơng số về tốc độ xe
máy cho phép qua cầu. Ngoài ra, vận tốc gió theo độ cao cũng được
nội suy trong bản đồ, do đó các nhà xây dựng cũng có căn cứ để lấy
các thơng số liên quan đến gió theo độ cao.