Bài giảng Công trình bảo vệ bờ 2

Đại học Thủy Lợi - Khoa Kỹ thuật Biển Bộ mơn KTCT Biển Tập giảng mơn học CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Tập Đê chắn sóng đá đổ (mái nghiêng) Phân bố: + Lý thuyết: 45 tiết + Đồ án (học phần riêng): 15 tiết Trọng số điểm trình: 30% (bắt buộc tham gia đồ án) Hình thức thi: tự vấn đáp (được phép mở tài liệu) Giảng viên: GS.TS Thiều Quang Tuấn Cập nhật: K58B Hà Nội 03/2020 Cơng trình bảo vệ bờ II GS.TS Thiều Quang Tuấn Email: Tuan.T.Q@tlu.edu.vn, Tel: 0976401973 Bài giảng cho K58B 02/2020 ThuyLoi University (TLU) Các vấn đề chung Vai trị, phân loại Bố trí khơng gian đê chắn sóng Các điều kiện biên thủy lực thiết kế Coastal & Marine Engineering Danh mục tài liệu tham khảo [1] K' d Angremond and F.C Van Roode 2003 Breakwaters and Closure dams [2] Coastal Engineering Manual CEM, 2002 [3] Rock Manual, 2007 [4] EurOtop 2007 Wave overtopping of seadefences and related structures [5] Nguyễn Văn Giáp & nnk 2000 Bể cảng đê chắn sóng NXB Xây dựng [6] TCN 222-95 1995 Tải trọng tác động lên công trình thủy (Bộ GTVT) [7] Thiều Quang Tuấn, GT Cơng trình bảo vệ bờ - Tập I, NXB Bách Khoa Coastal & Marine Engineering Vai trò đê chắn sóng Tombolos Coastal & Marine Engineering Vai trị đê chắn sóng Coastal & Marine Engineering Vai trị đê chắn sóng Coastal & Marine Engineering Vai trị đê chắn sóng Coastal & Marine Engineering Vai trị đê chắn sóng Gijon, Tây Ban Nha Coastal & Marine Engineering Vai trị đê chắn sóng Coastal & Marine Engineering Vai trị đê chắn sóng Là cơng trình hạn chế tác động sóng đến vùng bảo vệ phía sau • Giảm lượng sóng tiến vào bờ • Che chắn tạo vùng nước lặng (bể cảng) cho tàu thuyền neo đậu • Chống xói lở bờ, giảm bồi lắng luồng tàu Coastal & Marine Engineering 10 Bố trí khơng gian ĐCS (mặt bằng) Diện tích hữu dụng bể cảng - Khu quay trë - Khu chun t¶i - Khu neo ®Ëu Coastal & Marine Engineering 11 NM Lọc hóa dầu Nghi Sơn Coastal & Marine Engineering 12 Bố trí tuyến đê bể cảng Coastal & Marine Engineering 13 Đê chắn cát, bảo vệ luồng Coastal & Marine Engineering 14 Cơng trình hay khơng cơng trình ? Coastal & Marine Engineering 15 Coastal & Marine Engineering 16 Phương án bố trí tuyến đê bể cảng Tạo vùng nước có đủ độ sâu diện tích hữu ích Chắn sóng, an tồn cho neo đậu; Hs < [Hs] Giảm thiểu bùn cát bồi lắng vào luồng tàu Thuận tiện cho tàu vào (tránh va chạm điều kiện sóng, gió) Phù hợp với quy hoạch phát triển cảng tương lai Coastal & Marine Engineering 17 Phương án tuyến đê bể cảng (1) A A A B B C B C C C B B a) b) A d) c) A A e) f) Coastal & Marine Engineering 18 17/03/2020 Mỏ hàn chữ T - Nam Định Coastal & Marine Engineering Phân loại theo cao trình tương đối Coastal & Marine Engineering 12 17/03/2020 III Điều kiện biên thiết kế  Phân biệt Thiết kế chức Thiết kế kết cấu mỏ hàn Đối với thiết chức năng:  Định lượng quỹ bùn cát đoạn bờ biển cần bảo vệ  Mặt cắt ngang bờ bãi biển vị trí mỏ hàn Coastal & Marine Engineering IV Điều kiện làm việc tác động BIỂN Hướng vận chuyển bùn cát chủ đạo Đường bờ sau chỉnh trị Đường bờ trước chỉnh trị * Thượng lưu bồi * Hạ lưu xói lở Đường bờ sau chỉnh trị BÃI BIỂN Hướng vận chuyển bùn cát chủ đạo Đường bờ sau chỉnh trị Đường bờ trước chỉnh trị Đường bờ sau chỉnh trị Coastal & Marine Engineering 13 17/03/2020 Chức phân bố lại dòng bùn cát Chưa có cơng trình Có cơng trình Có cơng trình Coastal & Marine Engineering Dịng chảy xốy, phát sinh dòng tiêu Coastal & Marine Engineering 14 17/03/2020 V Mỏ hàn đá đổ mái nghiêng  Các phận mỏ hàn: * Gốc: Nơi mỏ hàn tiếp xúc với bờ  cần lượn cong nối tiếp vững với vách bờ * Thân: gốc mũi  chiều dài đủ lớn để cản sóng lái dòng ven bờ xa vách bờ * Mũi (còn gọi đầu): phần xa bờ nhất, chịu tác động lớn sóng dịng chảy  dễ bị hư hỏng, cần bảo vệ kiên cố Coastal & Marine Engineering Mặt cắt ngang đê phá sóng mái nghiêng Coastal & Marine Engineering 15 17/03/2020 Coastal & Marine Engineering VI Hệ thống mỏ hàn Vị trí bố trí hệ thống mỏ hàn * Tại vị trí đường bờ biển chuyển hướng * Hạ lưu đê chắn sóng cho cảng * Thượng lưu luồng giao thông thủy, nơi cửa sông bị bồi lắng * Dọc theo bờ cửa sơng, nơi thủy triều có cường độ mạnh * Tại nơi bờ biển bị xói chủ yếu dịng ven sóng Coastal & Marine Engineering 16 17/03/2020 VI Hệ thống mỏ hàn  Hạn chế bố trí vị trí: Có biên độ triều lớn Vận chuyển bùn cát ngang bờ chiếm ưu Phương mỏ hàn: * Mỏ hàn thường vng góc với đường bờ * Khi có hướng sóng, phương mỏ hàn xiên phía hạ lưu theo dịng bùn cát Coastal & Marine Engineering VI Hệ thống mỏ hàn Cao trình đỉnh gốc mỏ hàn Zđp = Zp + a Zp – Mực nước triều cao a – Độ vượt cao an toàn (~ 0,5 m) chiều cao sóng leo Chiều dài mỏ hàn Khơng nên ngắn không nên dài Cần xác định theo liên hệ với dải sóng vỡ Khoảng cách mỏ hàn = (1 ÷ 3) chiều dài mỏ hàn Coastal & Marine Engineering 17 17/03/2020 VI Hệ thống mỏ hàn Mặt cắt dọc mỏ hàn Thiết kế tạo khuôn cho bãi biển (1) (2) Coastal & Marine Engineering VI Hệ thống mỏ hàn Lựa chọn khoảng cách mỏ hàn Xói Mất cát dịng tiêu Q dày Cát tràn sang bên cạnh Vừa tốt Hiệu thấp Quá thưa R = S/L = khoảng cách/chiều dài = - Coastal & Marine Engineering 18 17/03/2020 VI Hệ thống mỏ hàn q = 30o – 55o q = 90o Coastal & Marine Engineering Mỏ hàn chuyển tiếp giảm xói hạ lưu L0 L0 L1 L2 Chuyển tiếp không bảo vệ R tan 6o L1  L0 R o  tan 1 S1  Coastal & Marine Engineering R L0 R o  tan 19 17/03/2020 10 qui tắc thiết kế mỏ hàn (1) Khi VC bùn cát ngang bờ chủ đạo cần xem xét PA đê chắn sóng tách bờ (2) Hình thái đường bờ thay đổi phụ thuộc vào độ lớn hướng vận chuyển bùn cát dọc bờ Góc phương vị đường bờ phụ thuộc vào hướng sóng chủ đạo (3) Mỏ hàn làm thay đổi mặt cắt ngang bãi biển (4) Mỏ hàn làm phát sinh dịng tiêu, làm bùn cát theo phương ngang bờ (5) Khoảng cách mỏ hàn phải lựa chọn cẩn thận thơng qua phân tích tính tốn Coastal & Marine Engineering 10 qui tắc thiết kế mỏ hàn (6) Sử dụng mơ hình tốn dự đốn thay đổi đường bờ thiết kế mỏ hàn (GENESIS) (7) Hiệu quả/ảnh hưởng mỏ hàn phụ thuộc vào chiều dài, cao trình, khoảng cách, độ thấm,…của mỏ hàn (8) Nên sử dụng hình thức chuyển cát nuôi dưỡng bãi kết hợp với hệ thống mỏ hàn (9) Cần rút ngắn chiều dài mỏ hàn cuối (chuyển tiếp) để giảm tác động tới hạ lưu (10) Công bố kết thành công thất Marinexây Engineering bạiCoastal sau&khi dựng cơng trình 20 17/03/2020 Đê chắn sóng tách bờ Chức ĐCS tách bờ Giảm sóng thay đổi chế độ sóng tác động vào đường bờ/cơng trình phía bờ Phân bố lại trường v.c bùn cát: nâng bãi, kiến tạo dạng đường bờ mong muốn (Bờ lồi – Salient, Bán đảo – Tombolo) Giữ bãi, bảo vệ chân cơng trình Kết hợp với cơng trình bảo vệ bờ khác (ngăn cát, giảm sóng) Coastal & Marine Engineering 21 17/03/2020 Vị trí tuyến đê Được bố trí (tương đối) song song với đường bờ Khoảng cách X* = X/X80 Đê xa bờ (Nhỏ) X* > Đê ven bờ (Vừa - Lớn) 0,5 < X*< 2,0 Đê bãi (Nhỏ) X* < 0,5 Coastal & Marine Engineering Cao trình so với mực nước Đê ngầm/rạn ngầm (Rc < 0) Đê ngầm: chiều cao đê Hd = (0,5 – 1,0)d Rạn ngầm: Hd < 0,5d Đê nhô (Rc > 0) Hd > d Coastal & Marine Engineering 22 17/03/2020 Các tham số bố trí LB – chiều dài đê GB – Khoảng hở hai đê X – Khoảng cách tới bờ X80 – Bề rộng đới sóng đổ Coastal & Marine Engineering Trường thủy động lực (Đê nhơ) Trường sóng Dịng xốy (do sóng) Coastal & Marine Engineering 23 17/03/2020 Trường thủy động lực (Đê nhô) Đê ngắn Đê dài Coastal & Marine Engineering Bùn cát biến đổi đáy (Đê nhơ) Dịng bùn cát (GĐ đầu) Biến đổi đáy (GĐ đầu) Coastal & Marine Engineering 24 17/03/2020 Nguyên lý bố trí khơng gian (mặt bằng) Nhằm đạt chức thiết kế (1) Khe hở hai đê GB L  GB  0, 8X GB  2L Dịng chảy/xói lở khe Sóng nhiễu xạ, dịng tiêu X  (3  6)L LB  (3  10)L L - chiều dài sóng nước nơng tuyến đê Ngun lý bố trí khơng gian (mặt bằng) (2) u cầu kiến tạo hình dạng đường bờ 04 Cấp độ tác động (thứ tự giảm dần) >>> Bán đảo ổn định không ổn định >> Bờ lồi mạnh > Bờ lồi yếu (hơi lồi) O Không ảnh hưởng Coastal & Marine Engineering 25 17/03/2020 Ngun lý bố trí khơng gian (mặt bằng) Pilarczyk (2003) Bán đảo (Tombolos) Bờ lồi (Salients) LB   1,5 X Nhiều đê: G Một đê: X  0,5  (1  K t ) L2B LB  1,0 X Coastal & Marine Engineering 26