THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN NGHĨA HƯNG- NAM ĐỊNH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN NGHĨA HƯNG- NAM ĐỊNH Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Phương Thảo Nội dung thực Giới thiệu chung khu vực nghiên cứu Tính tốn điều kiện biên thiết kế Thiết kế đê biển Nghĩa Hưng Tính tốn ổn định cho cơng trình Giới thiệu chung khu vực nghiên cứu 1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình địa chất, dân sinh, kinh tế Nghĩa Hưng huyện phía Nam tỉnh Nam Định Địa hình đồng tương đối phẳng Địa chất gồm lớp : Diện tích: 250,5 km2 Dân số: 199.300 người( năm 2001) 1.2 Điều kiện khí hậu,khí tượng, thủy hải văn đặc trưng dịng chảy 1.2.1 Đặc điểm khí hậu, khí tượng : nhiệt độ, gió, mưa, bão 1.2.2 Đặc điểm thủy hải văn Thủy văn: Hải văn: Nghĩa Hưng có bờ biển nằm phía nam huyện, nằm vùng bờ biển thuộc vùng nam đồng thủy Hồng, huyện có bờ • Chế độ thủy triều: mang đặc tính chung củaSơng triều Vịnh Bắc Bộ biển dài 12km, phía tây giới hạn sơng Đáy, ranh giới phía đơng sơng • Chế độ sóng: mùa hè sóng vng góc với bờ biển, mùa đơng sóng nhìn chung Ninh Cơ Vùng tiếp giáp với cửa sông Ninh Cơ bãi cát, trùng với hướng gió mùa Đơng Bắc phía đơng khu vực đầm ni trồng đụn cát đầm nước mặn • Nước dâng: bão đổ vào Vịnh Bắc Bộ trực tiếp gây nước thuỷ sản dâng cho bờ biển Nam Định 1.2.3 Đặc trưng dòng chảy: dòng triều( thuận nghịch), dịng chảy gió 1.3 Hiện trạng khu vực nghiên cứu Bãi biển Nghĩa Hưng thường xuyên bị xói lở, hạ thấp qua năm Nguyên nhân xói lở cần phải kể đến là: yếu tố ngoại sinh thường xuyên tác dụng vào đường bờ bao gồm, sóng gió, dịng chảy, bão biển đổi mực nước, yếu tố động lực dòng chảy ( dịng triều, dịng gió, dịng sóng, sóng sơng ra), sóng gồm có (sóng bão, sóng gió) Ngày q trình hoạt động sản xuất người thường xuyên tác động vào thiên nhiên với cường độ cao làm cho thiên nhiên biến đổi theo chiều hướng bất lợi như: lấn biển, thủy lợi xây dựng đập làm lượng bùn cát vận chuyển biển nguyên nhân gây xói 1.4 Đề xuất giải pháp bảo vệ Các giải pháp bảo vệ Giải pháp phi cơng trình Trồng chắn sóng Đập phá sóng Giải pháp cơng trình Xây dựng đê biển => Giải pháp bảo vệ hợp lý xây dựng đê biển Tính toán điều kiện biên thiết kế 2.1 Xác định tuyến cơng trình cấp cơng trình 2.2 Xác định mực nước thiết kế 2.3 Tính tốn tham số sóng nước sâu thiết kế 2.4 Tính tốn tham số sóng thiết kế trước chân cơng trình 2.1 Xác định tuyến cơng trình cấp cơng trình 2.1.1 Xác định tuyến cơng trình 2.1.2 Xác định cấp cơng trình Theo tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế đê biển 2012 tiêu chuẩn an tồn cho đê biển xã Cấp đê có chu kỳ lặp lạiII 50 năm Nam Điền I III IV V Theo hướng dẫn thiết kế đê biển, cấp đê biển xác định sau: Đê biển TCAT phân làm cấp: cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV, cấp V (chu kỳ lặp lại: Với T= 50 năm, cấp thiết kế III tần suất thiết kế P= 1/T=1/50= 150 100 50 30 10 năm) 2% 2.2 Xác định mực nước thiết kế 106012 ',19059' Đường tần suất mực nước tổng hợp điểm MC16 ( ) Nghĩa phúc,Nghĩa hưng, Nam định Dựa vào hình ta tra MNTKptra = 3,27 (m) 2.3 Tính tốn tham số sóng nước sâu thiết kế 2.3.1 Chiều cao sóng nước sâu H0 Từ đường tần suất sóng cực trị ta có mực nước triều ứng với tần suất 2% là: H0 = 6,97 (m) Đ ƯỜNG T ẦN SU ẤT CHI Ề U CAO SÓ NG TR ẠM A (THE O W E D IBULL) FFC 2008 © Ng hiem Tien Lam 11.5 Chiều cao s óng TB=3.33, Cv=0.46, Cs =0.67 10.5 Phân bố Weibull TB=3.33, Cv=0.46, Cs =0.67 9.5 2.3.2 Xác định chu kỳ đỉnh (Tp) CHI Ề U CAO S Ó NG Hs(m ) 8.5 7.5 6,138 Chu kỳ sóng momen lấy từ cơng thức Nguyễn Xuân Hùng: H = 3,14.10−5.Tm ⇒Tm = 5.4* = 5.4 * 6.970.16 =7.43 6.5 5.5 4.5 3.5 Chu kỳ đỉnh phổ sóng: Tp = 1.2* Tm = 1.2*7.43=8.92(s) 2.5 1.5 0.5 0.01 0.1 10 20 30 40 50 60 Tần su ất, P(% ) 70 80 90 99 99.9 99.99 © FFC 2008 2.3 Tính tốn tham số sóng nước sâu thiết kế 2.3.3 Xác định chiều dài sóng nước sâu (Lo) Chiều dài sóng nước sâu: g Tp2 9,81.8,922 L0 = = 124.12 (m) = 2π 2.3,14 2.3.4 Xác định độ dốc sóng (s0) S0 = = 0.056 H0 6,97 = L0 124,12 2.3.5 Xác định góc sóng tới biên nước sâu (φ0) Đối với đê biển thiết kế người ta thường chọn trường hợp bất lợi (sóng trực diện với đê biển), cho cơng trình đảm bảo an tồn φ0 = Kết luận: góc sóng tới biên nước sâu φ0 = 11 2.4 Tính tốn tham số sóng thiết kế trước chân cơng trình 2.4.1.Các q trình biến đổi sóng tiến vào vùng ven bờ Hiệu ứng nước nơng Hiện tượng khúc xạ sóng Sóng vỡ 2.4.2 Chiều cao sóng thiết kế từ nước sâu vào cơng trình STT Mặt cắt Mặt cắt Mặt cắt Hrms (m) 0.65 0.6 0.85 Hs (m) 0.92 0.85 1.2 12 Thiết kế đê biển Nghĩa Hưng 3.1 Tính tốn kích thước hình học đê 3.1.1 Chiều rộng đỉnh đê Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển ứng với cơng trình cấp III có chiều rộng đỉnh đê Bđ = (m) 3.1.2 Hệ số mái đê Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển ta chọn m = với mái phía đồng, cịn mái phía biển ta chọn thay đổi khác tùy theo phương án khác 3.1.3 Cơ đê phía biển Chọn đê có bề rộng B=4m,cao trình mặt đê = +3,27m 3.1.4 Cơ đê phía đồng: đê biển Nghĩa Hưng khơng cần bố trí 13 3.1.Tính tốn kích thước hình học đê 3.1.5 Cao trình đỉnh đê ζ0 a Xác định tiêu chuẩn thiết kế Rcp Khi γ b.ζ q 0, 067 = γ bζ lưu lượng ) Theo tiêu chuẩn sóng tràn, exp(−4,3 tràn cho phép [q]=10(l/s/m) ≤ H mo ζ 0.γ bγ f γ β γ f tan α gH mo b Tính tốn cao trình đỉnh đê − 2,3.Rcp q Khi < γ < Zđđ= MNTK+ 0, 2.exp( Rcp+ a = ) b.ζ H gHMNTK= 3,27m mo γ f γ β Trong mo Rcp Khi >7 a ( Trịqsố gia0, 21.exp(− đê) với cơng trình cấp III, tra a=0,4m tăng an toàn ζ = ) H mo γ f γ β (0,33 + 0, 022.ζ gH mo 14 3.1.5 Cao trình đỉnh đê Trong đó: + q: Lưu lượng tràn đơn vị (l/s/m); + Hm0: Chiều cao sóng thiết kế chân cơng trình (Hm0 = Hs) (m) + Chỉ số tương tự sóng ζ0 = S0 : Độ dốc sóng; S0=Hs/Lm-1,0 tan α Với S0 α : Góc mái đê γβ: Hệ số chiết giảm sóng tới xiên góc: Trong tất phương án coi góc sóng tới vng góc với bờ (β=0o) nên γβ=1 γf : Hệ số chiết giảm độ nhám mái dốc lấy theo Bảng 1-Phụ lục C “Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế đên biển” Chọn vật liệu làm mái cấu kiện bê tông Ta xác định γf= 0.9 15 3.1.5 Cao trình đỉnh đê • γv : Hệ số chiết giảm tường đỉnh: xem xét đến kè khơng có tường đỉnh nên hệ số chiết giảm sóng tràn tường đứng γv= • γb : Hệ số chiết giảm có đê Bco dh • Được xác định theo công thức sau: γ =1 − (0, + 0, 5.cos(π )) b Lco x với 0,6 ≤ γb≤ 1.0 • Trong đó: • Bcơ - Bề rộng đê (m); • Lcơ - Chiều dài tính tốn đê (m) Lcơ = Hs.m1 + Bcơ + Hs.m2 • dh Độ ngập sâu đê (m); Với dh = nằm ngang với MNTK 16 3.1.5 Cao trình đỉnh đê Rcp = γ f γ β H s 2, 0, g H s ln q ÷ = 2,3 ÷ = 2,07 17 3.2 Thiết kế chi tiết kết cấu bảo vệ 3.2.1 Đỉnh đê Thiết kế theo tiêu chuẩn sóng tràn nên chọn biện pháp bảo vệ bê tông Bề dày lớp bê tơng M250 bảo vệ 25cm Phía lớp đá dăm dày 15cm Tiếp theo lớp cát vàng gia cố dày cm Mặt đỉnh đê dốc phía biển, độ dốc i= 1% Cao trình mặt đê = + 5,7 m Lựa chọn bề rộng đỉnh đê 5m 3.2.2 Mái đê a Gia cố mái đê phía đồng: dùng biện pháp trồng cỏ b Gia cố mái đê phía biển: thiết kế đê biển huyện Nghĩa Hưng ta lựa chọn kết cấu bảo vệ mái phái biển cấu kiện bê tơng hình lục lăng * Cơ đê: lớp mặt chọn bê tông M250 dày 20 cm,phía lớp đá dăm (1x2) dày 15 cm,tiếp theo lớp cát vàng dày cm, cao trình mặt đê = +3,27m 18 3.2.2 Mái đê Hs b D≥ ξp ψu φ.∆m cosα • c Tính kích thước bảo vệ mái: • :Hệ ψ u số chất lượng ổn định mái kè (xác định theo loại áo kè): chọn kết cấu kè đá tự nhiện chất lượng φ tốt nên chọn =2 ψu 0,1 b • :hàm số biểu thị cho ngưỡng chuyển động/ổn định vật liệu: 0,18 S φ = 6,2.Pb ữ ( < 3) ã Pb: H s phản ánh khả thấm/thoát nước thân kè; thường chọn Pb=0,1 đối với kè N bảo ψ vệ mái đê; ψ • Sb: Tham số hư hỏng ban đầu, lấy 0,5 đến 2,0 cấu kiện bê tơng đúc sẵn,lấy Sb=2 • N: Số sóng tới chân cơng trình trận bão Tb: thời đoạn bão (giờ), thường khoảng từ đến lấy Tb=6 • Tm: chu kỳ sóng trung bình Tm = 7.43s • Thay số vào công thức ta được: Φ = 2,01 u u 1,2 D≥ 2,872 = 0,48(m) = 48(cm) 2.2,01.1,34.0,962 19 3.2.3 Thân đê đê a Thân đê: Với điều kiện đất đắp sẵn có, lựa chọn đê kết cấu đê đất sét pha lấy chỗ b Nền đê + Xử lý đệm cát + Xử lý đất đệm cọc cát + Xử lý vật liệu cố kết: khoan vữa xi măng đất sét + Giải pháp thi công phân chia giai đoạn đắp hợp lý để tăng độ cố kết 20 3.2.4 Lớp lọc Với địa chất lớp cát hạt mịn, tượng cát bị xói sau xây dựng cơng trình có nhiều khả xẩy dẫn đến phá huỷ cơng trình Do để đảm bảo tính an tồn ổn định cho tuổi thọ cơng trình vải lọc ĐKT sử dụng phổ biến rộng rãi thiết kế thi công cơng trình biển 21 3.2.5 Chân đê a Phân loại: Chân kè nông, chân kè sâu b Độ sâu hố xói tới hạn Smax =1,5 Hs =1,5.1,2 = 1,8(m) c Chiều rộng lớp đá đổ bảo vệ chân kè: bề rộng chân kè lấy khoảng giá trị từ (3- 4)Hs= (3,6- 4,8)m Chọn bề rộng lớp bảo vệ chân kè: Bchân kè = (m) d Kích thước đá chân kè: Vmax = πHs π Ls 4π h sinh g Ls =1,99 (m/s) 22 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2010 – 2015 Cảm ơn lắng nghe thầy cô bạn! 30 ... hướng dẫn thiết kế đê biển 2012 tiêu chuẩn an tồn cho đê biển xã Cấp đê có chu kỳ lặp lạiII 50 năm Nam Điền I III IV V Theo hướng dẫn thiết kế đê biển, cấp đê biển xác định sau: Đê biển TCAT... 0.85 1.2 12 Thiết kế đê biển Nghĩa Hưng 3.1 Tính tốn kích thước hình học đê 3.1.1 Chiều rộng đỉnh đê Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển ứng với cơng trình cấp III có chiều rộng đỉnh đê Bđ = (m)... đỉnh đê dốc phía biển, độ dốc i= 1% Cao trình mặt đê = + 5,7 m Lựa chọn bề rộng đỉnh đê 5m 3.2.2 Mái đê a Gia cố mái đê phía đồng: dùng biện pháp trồng cỏ b Gia cố mái đê phía biển: thiết kế đê biển