Nghiên cứu tính toán ảnh hưởng của sóng tàu đến sạt lở bờ

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG TÀU ĐẾN SẠT LỞ BỜ ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ====== ====== LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng[.]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG ======  ====== BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN NGÀNH: NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN ẢNH HƯỞNG CỦA SĨNG TÀU ĐẾN SẠT LỞ BỜ GVHD: PGS TS Nguyễn Thị Bảy Sinh viên thực hiện: Võ Thị Duyên MSSV: 1317035 Chuyên ngành: Tin học mơi trường Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 01 năm 2016 Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Cô PGS TS Nguyễn Thị Bảy Anh Lious Kiến Chính đồng ý hướng dẫn giúp đỡ, dạy em thời gian thực tập hè vừa qua, để em hồn thành báo cáo thực tập hè Vì kiến thức cịn hạn chế, nên báo cáo thực tập em cịn nhiều thiếu sót, mong nhận góp ý sửa chữa Qúy Thầy Cơ để báo cáo thực tập hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 03 tháng 01 năm 2016 Sinh viên Võ Thị Duyên Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ TĨM TẮT Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU: 1 Đặt vấn đề: .1 Mục tiêu nghiên cứu: .1 Nội dung nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học, kinh tế, xã hội: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .2 Sạt lở bờ sông: 2 Các dạng sạt lở bờ sông: .3 2.1 Các dạng sạt lở bờ trọng lực gây ra: .3 2.2 Các dạng xói lở q trình thủy lực gây (xói lở dịng chảy): Ngun nhân gây xói lở bờ sông: .11 3.1 Hoạt động nhân sinh: 11 3.2 Tự nhiên: 11 Tình hình nghiên cứu nước: .16 4.1 Tình hình nghiên cứu giới: 16 4.2 Tình hình nghiên cứu nước ta: 16 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 18 Định nghĩa, vấn đề liên quan đến sóng tàu ảnh hưởng đến sạt lở bờ, dạng sạt lở thường xảy sóng tàu: 18 1.1 Định nghĩa: 18 1.2 Cơ chế dạng sạt lở bờ tàu thuyền gây ra: 18 1.3 Nguyên nhân sinh sóng: 18 1.4 Các thành phần sóng tàu: .19 1.5 Xác định thơng số sóng tàu: 21 Cơ sở lý thuyết tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ sông: 22 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ GIẢI PHÁP 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO .26 Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tốc độ dòng nước cho phép lớn khơng gây tượng rửa xói nhóm đất đá khác 14 Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Sạt lở bờ Cần Thơ Hình Cơ chế sạt lở bờ dạng trượt nông Hình Cơ chế sạt lở bờ dạng trượt xoay Hình Cơ chế sạt lở phiến .5 Hình 5.Cơ chế sụp bờ dạng hàm ếch Hình Cơ chế sạt lở thành dòng Hình Cơ chế sạt lở bờ dạng bật (Theo O’Neil and Kuhns 1994) Hình Bờ sơng bị xói sâu vào tác động dòng chảy Hình Xói lở đáy tác đơng dịng chảy 10 Hình 10 Sự rửa trơi vật liệu lớp tác động dòng chảy .10 Hình 11 Sự tạo thành sóng tàu 19 Hình 12 Hệ thống sóng tàu phân bố lý tưởng lưu tốc áp lực nước dọc thân tàu 20 Hình 13 Hệ thống sóng phân kỳ .20 Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ PHẦN MỞ ĐẦU: Đặt vấn đề: Trong nhiều môi trường ven biển, cửa sông sơng, sóng tạo tàu thuyền lại xem yếu tố góp phần lớn vào xói mịn bờ Số lượng phà tàu thuyền ngày tăng vài thập kỉ qua phục vụ nhu cầu kinh tế hay du lịch người gây ảnh hưởng đáng kể đến ổn định đường bờ Tại khu vực ven biển chịu tác động sóng đáng kể, hệ thống sơng dễ bị ngập lụt thường xun, sóng tàu có tác động đáng kể vào ổn định bờ Bên cạnh ven biển, cửa sơng, sơng mơi trường n tĩnh, sóng tàu ngun nhân hàng đầu gây xói mịn bờ Vì vậy, vấn đề nhiều nhà khoa học giới nghiên cứu, sử dụng nhiều phương pháp khác để tính tốn sạt lở bờ như: phương pháp mơ hình tốn, phương pháp mơ hình vật lý, phương pháp viễn thám, GIS… dùng công thức kinh nghiệm để tính tốn ảnh hưởng hưởng sóng tàu đến sạt lở lở bờ Việt Nam không nhiều, nên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ” Đề tài thực nhằm cung cấp cơng thức kinh nghiệm dùng để tính tốn sạt lở bờ tàu thuyền gây Mục tiêu nghiên cứu: Tính tốn ảnh hưởng sóng tàu lên sạt lở bờ sông Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết sạt lở bờ Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ Nghiên cứu công thức kinh nghiệm dùng để tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ Tính tốn kiểm tra cơng thức kinh nghiệm toán đơn giản Phương pháp nghiên cứu: Ý nghĩa khoa học, kinh tế, xã hội: Tính tốn tốc độ sạt lở bờ sóng tàu gây ra, từ đưa giải pháp khắc phục tình trạng sạt lở Trang Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Sạt lở bờ sông: Sạt lở bờ sơng q trình địa mạo tự nhiên xảy hầu hết dịng sơng làm thay đổi kích thước hình dạng sơng, vận chuyển trầm tích đến lưu vực sơng Xói bờ mang xa dải đất dọc hai bên bờ sông Nó phân biệt với xói lở tầng đất lịng sơng (xói đáy) Sạt lở bờ sơng xảy loạt quy trình bị chi phối hai nhân tố chính: đặc điểm, đặc tính bờ tác dụng thuỷ lực trọng lực Hình Sạt lở bờ Cần Thơ Việt Nam với hệ thống sơng, rạch dày đặc (có nơi mật độ sông vượt 1,60 km/km2), nguy an tồn thị, khu dân cư sạt lở bờ sông thường xuyên xảy Chẳng hạn dọc sông Cửu Long tập trung gần hết đô thị lớn với gần 50% số dân Đồng sông Cửu Long Trong năm gần đây, sạt lở bờ sông xảy liên tiếp tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Cần Thơ, Tiền Giang, Sóc Trăng, Trà Vinh Từ năm 1978 đến năm 2001 có 3000 đất bị sạt lở, dãy phố, cầu ô tô, 20 km đường nhựa, 25 km đường ô tô, bến phà nhiều sở hạ tầng (cơ quan, bệnh viện, trường học… ) bị sụp đổ, làng bị xoá sổ, 1600 hộ thị xã tỉnh lị di dời, thị xã Trang Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ thị trấn bị nguy hiếp nghiêm trọng… Thiệt hại sạt lở bờ lên tới hàng nghìn tỉ đồng Hai nhóm q trình q trình xói lở bờ: - Q trình thuỷ lực bề mặt bên bề mặt nước, trực tiếp trầm tích góp phần trực tiếp gây sạt lở vật liệu bờ - Các trình trượt khối, bao gồm kiểu trượt thẳng trượt xoay tách trầm tích kết dính với bờ tạo trầm tích vận chuyển lưu vực sơng Các dạng sạt lở bờ sơng: Xói lở bờ sơng xảy hàng hàng loạt q trình bị điều khiển hai nhân tố chính: xói lở bờ trọng lực gây xói lở bờ trọng lực gây 2.1 Các dạng sạt lở bờ trọng lực gây ra: 2.1.1 Trượt nơng (Shallow slides): Với dạng trượt lớp vật liệu di chuyển dọc theo mặt phẳng bề mặt bờ tác dụng trọng lực Đây kiểu điển hình cho loại đất với độ kết dính thấp, thường xảy góc nghiêng bờ lớn góc ma sát vật liệu bờ Kiểu trượt nơng thường xảy bờ có độ dốc trung bình Trượt nơng thường xảy sau kiểu trượt xoay (rotaiton slides) trượt phiến (slab slides) xảy (Thorne 1998) Các kiểu sạt lở làm lượng lớn trầm tích góc bờ vị trí mà dễ dàng bị tác động dịng chảy thơng thường (Environment Agency 1999) Trang Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ Hình Cơ chế sạt lở bờ dạng trượt nông 2.1.2 Trượt xoay (Rotational failures): Trượt xoay di chuyển vật liệu nằm sâu theo hai chiều: xuống hướng dọc theo mặt trượt cong, thường phổ biến bờ có vật liệu kết dính độ dốc nhỏ 600 Sau trượt phần đỉnh khối trượt thường nghiêng hướng phía bờ (xem Hình 3) Chúng thường gắn liền với vết nứt thẳng đứng bên cấu trúc bờ Trượt xoay thường có khối lượng lớn trượt phiến (Dapporto et al.2003) thường kết việc xói mịn chân bờ hoặc/và áp suất nước lỗ rỗng cao vật liệu bờ Thường thường trượt xoay xảy suốt q trình rút nhanh chóng lũ Trang Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ Khi hình thành thung lũng sơng, xói đáy xói bờ có ý nghĩa chủ đạo Xói đáy tượng rửa xói lịng sơng, cắt sâu dịng sơng dẫn đến tạo thành mặt cắt cân chuẩn sông - mặt cong nhịp nhàng đáy lịng sơng: dốc nhiều thượng lưu gần nằm ngang phía cửa sơng, tiếp cận với gốc xói mịn Xói bờ biểu rửa khoét xói sập bờ, dẫn đến mở rộng thung lũng Mặt cắt dọc sông lượn thoải đoạn: cấu tạo đất đá mềm yếu, dễ bị rửa xói, bị sụt lún vận động kiến tạo trẻ, có khả tích đọng mãnh liệt vật liệu xốp rời tốc độ chảy sông thay đổi đột ngột mực nước dâng cao (do đất đá đổ) trượt, sơng nhánh nằm bên dịng chảy gây nên; thấp trũng, nằm nơi bị cactơ hoá Mặt cắt dọc sông tăng độ dốc đoạn có cấu tạo đá gốc bền rắn khó rửa xói, bị nâng lên vận động kiến tạo trẻ; lịng sơng bị tắc nghẽn đất đá đổ, trượt lỡ, lũ bùn đá… Theo mục đích xây dựng, thung lũng sơng phân chia dựa vào: hình thái thung lũng (hẻm vực phát triển bên, phát triển hai bên), bề dày trầm tích hệ Thứ Tư tính đồng thành phần đất đá Tập hợp dấu hiệu cho phép chia kiểu cấu trúc thung lũng sông Động P sơng định hoạt động rửa xói, vận chuyển tích tụ sơng xác định theo cơng thức: P= mv 2 Trong đó:  m - khối lượng nước sông;  v - tốc độ dịng chảy sơng Lưu lượng nước lịng sơng lớn, tốc độ dịng chảy cao cơng sơng thực lớn So sánh giá trị động P sông với trọng lượng G vật liệu rời sông mang chuyển, tức lưu lượng dịng cứng nếu:  P > G xói mịn chiếm ưu thế;  P = G cân xói mịn tích tụ;  P < G tích tụ chiếm ưu Trang 18 Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ Đối với cong sông, bên cạnh ảnh hưởng hoạt động nhân sinh cịn có nhân tố gây ổn định bờ như: chế độ thủy văn, địa mạo, thành phần trạng thái đất đá lịng bờ sơng, điều kiện nằm, vận động kiến tạo đại, trình hoạt động ngoại 3.2.1 Chế độ thuỷ văn: Chế độ thuỷ văn bao gồm chế độ mực nước, thay đổi lưu lượng (khối lượng nước) tốc độ chảy sông Chế độ sông phụ thuộc chủ yếu điều kiện cung cấp chúng Phương trình cân nước tổng quát cho lưu vực sơng: x +q= y + z±u Trong đó:      x - lượng mưa khí quyển; q - lượng ngưng tụ; y - lượng nước chảy sông; z - tổng lượng bốc từ lục địa vực nước; ±u - lượng tích đọng (+) hao hụt (-) độ ẩm đất đá lưu vực sông Trong phần lớn trường hợp, giá trị ngưng tụ nhỏ so với lượng mưa, lượng tích đọng hao hụt độ ẩm đất đá lưu vực nhiều năm bù trừ cho nhau, lấy u = Vì vậy, với lưu vực sơng, phương trình cân nước có dạng: x=y+z Mùa mưa lũ, mực nước dâng cao, lưu lượng tăng hàng chục đến hàng trăm lần Trong thời kỳ này, q trình mài mịn phát triển mạnh mẽ, kèm theo phá vỡ bờ nghiêm trọng, ngập lụt tượng khác Vì chế độ cung cấp đặc điểm thuỷ văn sông yếu tố quan trọng hoạt động xói mịn 3.2.2 Địa mạo thung lũng sơng: Địa mạo thung lũng sơng, kích thước hình dạng lưu vực yếu tố quan trọng hoạt động xói mịn sơng Ở vùng núi, mưa nhiều hơn, bề mặt địa hình dốc có điều kiện thuận lợi để hình thành dòng chảy mặt nên lưu lượng tốc độ dịng chảy lớn, dễ phát hiện tượng xói mịn Địa hình vùng đồng có tác dụng kiềm giữ dòng nước mặt, tạo điều kiện thuận lợi để tiêu hao độ ẩm cho Trang 19 ... tính tốn sạt lở bờ tàu thuyền gây Mục tiêu nghiên cứu: Tính tốn ảnh hưởng sóng tàu lên sạt lở bờ sơng Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết sạt lở bờ Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng sóng tàu. .. Tính tốn tốc độ sạt lở bờ sóng tàu gây ra, từ đưa giải pháp khắc phục tình trạng sạt lở Trang Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Sạt lở bờ sông: Sạt lở bờ. .. Dun Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ TĨM TẮT Nghiên cứu tính tốn ảnh hưởng sóng tàu đến sạt lở bờ MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU: 1 Đặt vấn đề: .1 Mục tiêu nghiên