Thiết kế đê biển cát hải hải phòng

Nguyễn Thị Phương Thảo, cùng các thầy cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Biển – Trường Đại Học Thủy Lợi, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài: “ Thiết kế đê biển Cát Hải Phòng”

LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và

được sự hướng dẫn tận tình của ThS Nguyễn Thị Phương Thảo, cùng các

thầy cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Biển – Trường Đại Học Thủy Lợi, em đã

hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với đề tài: “ Thiết kế đê biển Cát Hải Phòng”

Hải-Quá trình làm đồ án tốt nghiêp, đã giúp em hệ thống lại kiến thức đãđược học và giúp em biết cách áp dụng lý thuyết vào thực tế, làm quen vớicông việc của một kỹ sư thiết kế công trình biển Đây là đồ án tốt nghiệp sửdụng tài liệu thực tế công trình thủy lợi và vận dụng các kiến thức đã học.Mặc dù đã cố gắng nhưng trong đồ án em chưa giải quyết hết các trường hợp

có thể xảy ra, giới hạn nghiên cứu còn hạn hẹp Bên cạnh đó trong quá trìnhtính toán và lựa chọn phương án thiết kế, do còn hạn chế về kiến thức và hiểubiết thực tế nên trong đồ án này không tránh khỏi những sai sót

Em kính mong nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô giáo,giúp cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môncũng được hoàn thiện và nâng cao

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Kỹ Thuật Biển,

đặc biệt là ThS Nguyễn Thị Phương Thảo đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình,

tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 20 tháng 6 năm 2014

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Hùng

MỤC LỤC

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 1

LỜI MỞ ĐẦU

Cát Hải là một đảo nhỏ nhưng dân số lên đến 1,4 vạn người ngành nghềchủ yếu là nuôi, trồng, đánh bắt thuỷ hải sản, làm muối và chế biến thuỷ sản(mắm và các sản phẩm đông lạnh) Cát Hải còn có tiềm năng du lịch sinh thái

và vị trí quân sự quan trọng của vùng đông bắc tổ quốc, sự ổn định của đảo cóliên quan đến sự ổn định của luồng tàu vào cảng Hải Phòng qua cửa NamTriệu vì khi bờ biển đảo Cát Hải bị sóng hướng Nam và Đông Nam gây sạt lởxuống sẽ bị dòng ven mang vào luồng tầu, gây bồi lấp nghiêm trọng ảnhhưởng không chỉ đến khu vực mà còn gây ảnh hưởng đến kinh tế của các tỉnhthành lân cận

Toàn đảo Cát Hải có 20,6 km đê bao quanh, trong đó có tuyến đê xungyếu từ Bến Gót đến Hoàng Châu nằm ở phía nam đảo chịu tác động trực tiếpcủa sóng, gió nơi có dòng chảy ven bờ mạnh nhất và dải bờ đang bị xâm thực

Đê biển Cát Hải là công trình đất, mái phía biển được bảo vệ bằng kè lát mái

ở những đoạn xung yếu thường xuyên chịu tác động của sóng triều

Do vậy việc giữ ổn định bờ biển Cát Hải, chống xói lở là một yêu cầuquan trọng và cấp thiết nhằm đảm bảo an toàn về tính mạng, đời sống của ngưdân ở đảo phát triển sản xuất, tạo cơ hội đầu tư trong và ngoài nước và ổnđịnh cho luồng tàu vào các cảng khu vực Hải Phòng

Để đáp ứng nhu cầu đó, bên cạnh việc củng cố, xây dựng hệ thốngđê,kè hiện có thì việc xác định nguyên nhân, cơ chế xói lở, phá hoại đê biển

và bãi trước đê biển và đề xuất giải pháp nhằm ổn định lâu dài các công trìnhphòng chống lụt bão là một nhiệm vụ vô cùng cấp bách

Mục tiêu nghiên cứu:

- Phân tích các điều kiện : vị trí địa lý, đặc điểm địa hình, đặc điểm địa chất,đặc điểm khí hậu khí tượng, đặc điểm thủy- hải văn, dân sinh, kinh tế xã hộikhu vực đảo Cát Hải

- Tính toán các điều kiện biên thiết kế

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 3

- Dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế công trình biển, tiến hành tính toán thiết kế

và thi công công trình đê cho khu vực đảo Cát Hải

Đối tượng nghiên cứu:Thiết kế thi công cho hệ thống đê biển Cát Hải

Phạm vi : Khu vực đảo Cát Hải- huyện đảo Cát Hải- tỉnh Hải Phòng

CHƯƠNG l: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC CÁT HẢI

1.1 Điều kiện tự nhiên

1.1.1 Vị trí địa lý

Đảo Cát Hải (huyện Cát Hải) nằm ở phía Đông Nam thành phố Hải Phòng.Cách trung tâm thành phố 20km về hướng Đông Nam, cách trung tâm thị trấnCát Bà khoảng 15km về phía Tây – Bắc Cát Hải là một hòn đảo nhỏ, có diện tích 40km2, dân số của toàn đảo gần 14.000 người (hình 1.1)

Hình 1.1 : Bản đồ địa giới hành chính huyện Cát Hải

Tọa độ địa lý ở vào khoảng 20o47’ đến 20o56’ vĩ độ Bắc, 106o54’ đến

106o58’ kinh độ Đông:

- Phía Bắc đoản giáp huyện yên Hưng (tỉnh Quảng Ninh) ngăn cách bởikênh đào Cái Tráp

- Phía Đông là cửa Lạch Huyện

- Phía tây là của sông Nam Triệu

- Phía Nam là Vịnh Bắc Bộ

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 5

1.1.2 Đặc điểm địa hình của khu vực

Đảo Cát Hải nằm kép giữa hai vùng cửa sông, là cửa ngõ ra biển của thànhphố Cảng, có vị trí rất quan trọng về kinh tế, chính trị và quốc phòng an ninh

Hướng dốc chính: từ phía Đông sang phía Tây

Hướng dốc phụ: Từ phía Nam sang phía Bắc

Địa hình chia làm 2 tiểu vùng:

- Vùng trung tâm: độ cao tự nhiên từ 0,7m đến 1,5m

- Vùng bãi biển: cao độ vùng bãi triều từ -0,5m đến 0,7m

Độ cao trung bình của toàn đảo tương đối thấp so với mực nước triềucường và mực nước dâng trong bão.Điều này là bất lợi đối với việc phòngchống lụt bão của đảo.Khi có sự cố về đê điều, mức độ ngập lụt và thiệt haicủa đảo sẽ lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống con người và kinh tế xãhội trên đảo Vì nhìn chung nếu nước tràn vào thì toàn bộ đảo có diện tích bịngập gần hết Toàn đảo được bảo vệ bằng 20,6km đê biển.Nếu gặp bão lớn vàtriều cường công tác phòng chống bão lụt gặp rất nhiều khó khăn khi đê biển

có sự cố thì diện ngập lụt của đảo sẽ rất lớn và ảnh hưởng rất nghiêm trọngđến đời sống kinh tế, xã hội của nhân dân trên đảo

1.1.3 Đặc điểm địa chất khu vực

Lớp 1: Đá vôi xếp làm kè chắn sóng gặp ở tuyến đê phía biển Chiều cao

từ 1,0m đến 2,5m

Lớp 2: Đất đắp đê là á sét trung đến á sét nặng đôi chỗ là á sét nhẹ Màunâu, nâu nhạt xen kẹp xám đen, kết cấu chặt vừa trạng thái dẻo cứng có chỗnửa cứng.Diện phân bố khá lớn.Chiều dày trung bình từ 1,5m đến 3,0m.Đây

là lớp đất tương đối tốt xong độ chặt kém, không đồng nhất, mức độ nén lúnkhông đều

Lớp 3: Sét đến á sét nặng màu xám nâu, xám tro nhạt đôi chỗ xám đen,trong đát lẫn nhiều vật chất hữu cơ Đất ẩm kết cấu kém chặt.Trang thái dẻomềm đến dẻo chảy.Đây là lớp đất yếu tính nén lún cao nhưng tính thấm

nhỏ.Diện phân bố không đều, dưới dạng thấu kính, bề dày trung bình thay đổi

từ 1,2m đến 2,0m

Lớp 4: á sét nhẹ đến á cát đôi chỗ lẫn ổ cát màu xám nâu, xám đen, xámtro nhạt Đất ẩm ướt, kết cấu kém chặt.Trạng thái dẻo mềm đôi chỗ dẻochảy.Diện phân bố không đều, dưới dạng thấu kính, chiều dày trung bình thayđổi từ 1,0m đến 1,5m.Đây là lớp đất yếu mức độ nén lún cao tỉnh thấm lớn

Lớp 5: Cát hạt trung đôi chỗ là cát hạt mịn màu nâu, nâu nhạt, đôi chỗ xámtro nhạt, trong cát lẫn nhiều vỏ ốc, vỏ sò và vật chất hữu cơ Đất ẩm, kémchặt, nằm dưới lớp đá xếp và đất đắp Bề dày thăm dò trung bình > 40m Đây

là lớp đất có tính thấm khá cao

Lớp 6: Á sét nhẹ đến á sét trung mày nâu xám, xám tro nhạt, đất chứanhiều vật chất hữu cơ chưa phân hủy hết Đất ẩm ướt kết cấu kém chặt.Trạngthái dẻo mềm đến dẻo chảy.Đây là lớp đất tương đối yếu, tính thấm nước kémnhưng độ nén lún cao.Diện phân bố khá lớn, không đều Bề dày thăm dòtrung bình > 3,0m

Lớp 7: Cát hạt mịn đôi chỗ là á cát lẫn nhiều hạt bụi màu xám đen, xám tronhạt đôi chỗ xám đen, bão hòa nước, kém chặt Diện phân bố cục bộ bề dàynhỏ phần lớn ở dạng thấu kính đây là lớp đất có tính thấm lớn, sạt lở mạnhmỗi khi mực nước ngầm thay đổi

Lớp 8: Á sét, á sét xen kẹp nhau nhiều lần màu xám tro nhạt, xám đen,kết cấu kém chặt, trạng thái dẻo chảy Diện phân bố khá lớn nhưng khongđều, chiều dày trung bình thay đổi >2,2m

Lớp 9: Á sét nhẹ đến á sét trung màu xám tro nhạt, xám đen, kết cấu kémchặt, trạng thái dẻo chảy Diện phân bố khá lớn nhưng không đều, chiều dàytrung bình thay đổi >2,0m

Lớp 10: Á cát đôi chỗ là cát hạt mịn màu xám đen đất chứa nhiều vật chấthữu cơ Đất ẩm, kết cấu kém chặt, trạng thái chảy

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 7

Lớp 11: Á sét nặng đến sét màu xám đen, xám nâu, kết cấu kém chặttrạng thái dẻo mềm đến dẻo chảy, diện phân bố không đều, chiều dày mỏng,chỉ gặp ở dạng thấu kính.

1.2 Đặc điểm khí hậu, khí tượng, thủy hải văn

1.2.1 Điều kiện khí tượng

Khu vực nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa Trong năm có hai mùa

rõ rệt: Mùa hè nóng ẩm, mùa đông khô lạnh

Mùa đông: khu vực đảo chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, nhìnchung không ảnh hưởng lớn lắm đến chế độ thủy thạch động lực học ở vùngven biển Cát Hải do có đảo Cát Bà che chắn

Mùa hè: Có nắng nóng, nhiệt độ cao, hơi nước biển chứa muối, gió ảnhhưởng là giố Đông Nam, Nam và gió bảo tác động mạnh đến công trình bảo

vệ bờ đảo

Nhiệt độ trung bình hàng năm trong khoảng (25-26)oC Mùa khô nóng kéodài 170 ngày từ 18 tháng 3 đến 3 tháng 5, nhiệt độ trung bình trên 25oC Batháng nóng nhất là tháng 7,8,9, nhiệt độ cực đại đạt vào tháng 7, trị số trên

1.2.3 Bão

Theo số liệu thống kế của tỏng cục khí tượng thủy văn thì tại khu vực này

bão thường xuyên đổ bộ vào tháng 6 và kết thúc vào tháng 11 Tần suất bão

thống kê từ năm 1960 – 1994 cho thấy tháng 11 ít bão nhất, chiếm 3,4%,

tháng 7 là tháng có nhiều bão nhất, chiếm 33,3% Tác động và ảnh hưởng của

bão thường kéo theo gió và sóng lớn, mưa kéo dài, nước dâng,… gây lũ lụt

khu vực đồng bằng cửa sông, xói lở bờ biển và gây thiệt hại nhiều về người

và của

Tài liệu cơ bản về bão của đài Phù Liễn đã ghi từ 1954 đến nay có 33 cơn

bão ảnh hưởng đến đảo Cát Hải, bình quân 1,42 cơn bão/năm, cao nhất 3 cơn

bão/năm, tập trung vào tháng 6 đến tháng 10 (bảng 1.1)

Bảng 1.1: Tần suất bão xuất hiện

1.2.4 Đặc điểm thủy triều

Chế độ thủy triều:

Thủy triều vùng biển đảo Cát Hải có đặc điểm trung điển hình chế độ

thủy triều ven bờ vịnh Bắc Bộ

Theo tài liệu quan trắc ở trạm KTTV Hòn Dấu cho thấy: thủy triều ở đây

thuộc chế độ nhật triều thuần nhất, hầu hết số ngày trong tháng là nhật triều

(24-25 ngày), biên độ dao động mực nước H=3-4m vào thời kỳ nước cường,

khoảng 0,5m vào thời kỳ nước kém, vào kỳ triều cường mực nước lên xuống

nhanh có thể đạt 3,5m/giờ

Nhận xét: Qua bảng triều thực đo trạm Hòn Dấu trong 18 năm liên tục

thấy rằng thủy triều cao nhất chủ yếu dao động từ +1,7 đến +2,15m (bảng

1.2)

Bảng 1.2: Mực nước đặc trưng trạm Hòn Dấu từ năm 1983 – 2002

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 9

Dòng sông : do điều kiện địa hình độ sâu bờ ngầm nông, thoải, dòng sôngven bờ Cát Hải đạt 0,1 – 0,2m/s, có hướng ổn định và mạnh hơn vào mùa hè,dòng song dọc bờ phân kỳ rất rõ ở Gia Lộc định hướng chảy về 2 phía HoàngChâu và Bến Gót.

Dòng chảy tổng hợp:

Với địa hình ven bờ đảo Cát Hải có nhiều luồng lạch án ngữ cùng với vịtrí của bán đảo Đồ Sơn ở phía Tây và Cát Bà ở phía Đông, kéo dài ra biển đãdần ép khối nước thủy triều tạo thành mặt nước không đều vùng ven bờ từ đógây ra dòng chảy Gradien có hướng thay đổi phức tạp ở cửa Nam Triệu Dòngchảy tổng hợp gồm: Dòng nhật triều, bán nhật triều, dòng chảy, dòng sống,dòng Gradien Tốc độ tổng hợp đạt 1,0 – 1,2m/s

1.2.6 Đặc điểm sóng

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, khu vực nghiên cứu chịuảnh hưởng của hai hướng gió thịnh hành tạo ra sóng và dòng sóng ven bờ làgió bắc, đông bắc chủ yếu vào mùa đông và hướng gió Đông, Nam và Tây

Nam chủ yếu vào mùa hè và thu Mức độ biến tính của hai hệ thống gió trêncùng với yếu tố địa hình và các nhiễu động làm cho khí hậu thay đổi theokhông gian và thời gian Sự luân chuyển này tạo ra bốn mùa rõ rệt trongnăm.Xen giữa hai mùa chính ở trên là 2 mùa chuyển tiếp của các hướng gióthịnh hành.

Đặc điểm chế độ sóng gió khu vực nghiên cứu có sự biến đổi theomùa và độ cao như sau: Mùa đông (từ tháng XII đến tháng III) Hướng sóngthịnh hành ngoài khơi là đông bắc với tần suất khá cao và ổn định từ 51 đến70% Ngược lại trong bờ thịnh hành các hướng sóng đông chiếm tần suất cao

ở ven biển Hải Phòng (từ 30 ÷ 37%).Cấp độ cao sóng trung bình ngoài khơi0,5 ÷1,3 m và ven bờ 0,4 ÷ 0,9 m; độ cao sóng lớn nhất ngoài khơi 1,5 ÷ 6,0

m và ven bờ 0,75 ÷ 3,0 m

Mùa hè (từ tháng VI đến tháng IX) Hướng sóng chủ đạo ngoài khơi làNam với tần suất cao, ổn định từ 37 ÷ 60%, và ven biển là các hướng sóngĐông Nam (24%), Nam (20%) Cấp độ cao sóng trung bình ngoài khơi 0,8 ÷

1,3 m và ven bờ 0,7 ÷1,2 m; độ cao sóng lớn nhất ngoài khơi 4,0 ÷ 9,0 m vàven bờ 2,3 ÷ 5.5 m Nhìn chung trong mùa hè trị số độ cao sóng lớn hơnnhiều so với trong mùa đông do thường xuyên chịu ảnh hưởng của bão, ápthấp nhiệt đới và giông, lốc Đây là yếu tố bất lợi rất lớn đối với sự ổn địnhcủa vùng ven biển.Dưới tác động của sóng có độ cao lớn, tạo nên áp lực sóng

có trị số cao gây xói lở bờ, phá vỡ các tuyến đê xung yếu nhất là các tuyến đêquai ở các bãi bồi

Mùa chuyển tiếp (các tháng IV - V và X - XI) Tương tự như trường gió, sóng ngoài khơi có các hướng chính là Đông Bắc và Nam, ngược lại với

ven bờ là Đông và Đông Nam với cường độ có giảm nhiều so với mùa chính Tuy nhiên do nhiễu động thời tiết xảy ra muộn như gió mùa hoặc bão sóng

gió vẫn có tác động mạnh tới vùng cửa sông ven biển ở đây

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 11

Bảng 1.3: Chiều cao sóng lớn nhất và trung bình tại trạm Hòn Dấu

1.3 Điều kiện dân sinh, kinh tế, xã hội

1.3.1 Dân số và lao động

Quy mô dân số:

Theo số liệu của Cục Thống kê thành phố Hải Phòng, dân số Cát Hải tăngbình quân 0,94% năm trong thời kỳ 1996-2004 (trong đó giai đoạn 1996-2000tăng 1,42% và giai đoạn 2001-2004 tăng 0,36%/năm), thấp hơn nhiều so vớimức tăng bình quân của thành phố Hải Phòng và cả nước Tốc độ tăng dân sốtrung bình hàng năm của huyện trong giai đoạn 2001-2005 dưới 1%/năm Tỷ

lệ tăng tự nhiên của huyện liên tục giảm qua các năm, năm 2004 là 0,57%.Đến năm 2013 thì dân số đảo Cát Hải là 1,4 vạn người

Cơ cấu dân số:

Tỷ lệ dân số nam và nữ không biến động nhiều trong những năm qua vàdân số nữ thường cao hơn dân số nam một chút Năm 2008 dân số nữ củahuyện chiếm 50,6% Dân số dưới 16 tuổi của Cát Hải chiếm tỷ lệ thấp (25,9%năm 2008)

Dân cư Cát Hải phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở thị trấn Cát Hải vàcác xã Hoàng Châu, Văn Phong, Nghĩa Lộ Mật độ dân cư ở hai thị trấn vàcác xã này cao hơn rất nhiều so với khu vực khác của huyện (90 người/km2)

1.3.2 Cơ cấu ngành nghề

Ngành sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ trọng rất nhỏ trong nền kinh tếhuyện (1,5% tổng GTSX và 2,3% GDP huyện năm 2004)

Trồng trọt: GTSX ngành trồng trọt huyện tăng trưởng bình quân 4,7%/nămtrong giai đoạn 2001-2004 Trong đó: lúa (89ha), cây màu (42,5ha), rau quảthực phẩm (15,5ha)

Chăn nuôi: GTSX ngành chăn nuôi huyện tăng trưởng bình quân4,57%/năm giống giai đoạn 2001-2004

Thủy sản: Cát Hải hiện đứng đầu thành phố Hải Phòng về diện tích nuôitrồng thủy hải sản nhưng chỉ đứng thứ 7 về sản lượng nuôi trồng Sảng lượngthủy sản khai thác của huyện đứng thứ 3 thành phố (năm 2004)

1.3.3.Cơ sở hệ thống hạ tầng

Giao thông:

Đường bộ: tính đến năm 2004 toàn huyện Cát Hải có 191,125 km đường

bộ Trong số này có 28,45 km đường tỉnh, 48,38 km đường huyện và 29,5 kmđường xã, còn lại là đường thôn xóm

Đường thủy: tính đến năm 2004 toàn huyện Cát Hải có 120km đường thủy,bao gồm 3 tuyến: Tuyến Cát Bà – Cát Hải – Hải Phòng dài 55km, tuyến CátHải – Minh Đức (Quảng Ninh) dài 30km và tuyến Cát Bà – Hòn Gai (QuảngNinh) dài 35km

Cảng, bến:

- Bến Gót (bến đỗ tàu khu vực Cát Hải)

- Bến phà Ninh Tiếp (xã Nghĩa Lộ)

- Bến Tân Lập (xã Tân Lập): mơi tập kết hàng hóa, vật liệu xây dựng chocác xã Hoàng Châu, Văn Phong, Nghĩa Lộ, Đồng Bài và tiêu thụ muốisản xuất

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN BIÊN THIẾT KẾ

2.1 Xác định cấp công trình

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 13

Cấp công trình đê biển là căn cứ để xác định các yêu cầu kỹ thuật bắtbuộc phải tuân thủ theo các mức khác nhau phù hợp với quy mô và tầm quantrọng của công trình đê biển, là cơ sở và căn cứ pháp lý để thiết kế và quản lý

đê điều Cấp thiết kế công trình cũng là cấp công trình

Công trình đê biển được phân thành 5 cấp gồm: cấp I, cấp II, cấp III, cấp

IV và cấp V tùy thuộc vào quy mô và tính chất của khu vực được tuyến đêbảo vệ Công trình đê cấp I có yêu cầu kỹ thuật cao nhất và giảm dần ở cấpthấp hơn.Công trình đê cấp V có yêu cầu kỹ thuật thấp nhất

Cấp công trình đê biển được xác định trên cơ sở xem xét đồng thời cả ba tiêuchí của vùng được bảo vệ là quy mô về diện tích, quy mô về dân số và độ sâungập trong trường hợp đê bị với, được quy định theo bảng 2.1:

Theo tiêu chuẩn 4116/BCN-TCTL ban hành ngày 13/12/2010 của Bộ NôngNghiệp và Phát Triển Nông Thôn, đê biển được phân làm 5 cấp : cấp I, cấp

II, cấp III, cấp IV và cấp V

Bảng 2.1 : Phân cấp đê

TCAT

Bảng 2.2: Tiêu chuẩn an toàn

Vùng nông thôn có công, nông nghiệp phát triển và có

tiềm năng phát triển đô thị:

Khu vực bảo vệ của công trình đê là đảo Cát Hải tuy có diện tích 40km2

và có gần 14000 người nhưng đây sẽ là vùng phát triển trong tương lai nêntheo tiêu chuẩn BNN-TCTL ban hành ngày 9/7/2012 ta có được cấp đê là đêcấp III với tiêu chuẩn an toàn là 50 năm

2.2 Tính toán mực nước thiết kế

Theo tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế đê biển tra được hình vẽ đường tần suất

tương ứng cho kết quả theo hình 2.1:

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 15

Hình 2.1: Đường tần suất mực nước tại điểm (106 o 53 ’ , 20 o 49 ’ )

Đồng Bài, Cát Hải, TP Hải Phòng

Với công trình cấp III có chu kỳ lặp lại là 50 năm và P = 2%

thì MNTK = + 368,2cm = + 3,68m

2.3 Tính toán các tham số sóng thiết kế

2.3.1 Tính toán các tham số sóng nước sâu

Sóng bão thường có độ cao tương đối lớn, chu kỳ tường đối ngắn (tức làsóng có độ dốc lớn) và có thể phá hủy công trình, xói chân công trình và gâyxói mòn bờ rất mạnh Tính chất của sóng gió trong điều kiện gió khá mạnh rấtgần với sóng bão.Như vậy, các thông số của sóng trong điều kiện thời tiết bấtthường hoặc sóng gió trong điều kiện gió mạnh được dùng để tính toán thiết

kế sự ổn định của công trình, xói chân công trình hay sự xói mòn bờ

Thông số sóng cơ bản được dùng trong thiết kế bao gồm chiều caosóng,góc sóng tới,chiều dài sóng và chu kỳ của sóng nước sâu lấy với tần suất2%:

Để xác định được thông số này ta cần xây dựng đường tần suất phân bốcực hạn của sóng.Để xây dựng đường tần suất ta sử dụng phân bố xác suấtWeibull.

Cơ sở lý thuyết: Tính sóng nước sâu theo Weibull:

Phân bố xác suất Weibull (hay còn gọi là phân bố xác suất Rosin –Rammler) là một dạng đường dùng để mô tả thống kê sự xuất hiện của các đạilượng cực trị ngoài khí tượng, thủy văn và dự báo thời tiết.Đường tần suấtphân bố Weibull có thể được vẽ bằng MS Excel hoặc các phần mềm phân tíchtần suất như FFC

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 17

Bảng 2.3: Số liệu sóng cực trị ngoài khơi tại Hải Phòng

Dựa vào số liệu vẽ được đường tần suất chiều cao sóng, bảng tần suất kinh

nghiệm và bản tần suất lý luận:

Hình 2.2: Đường tần suất chiều cao sóng cực trị

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 19

Với P = 2% ta tra được Hs = 7,32 (m)

Theo công thức Nguyễn Xuân Hùng 1999

H = 3,14 x 10-5 × Tm6,138Trong đó: H - chiều cao sóng nước sâu

Lo = gT2/2 = 1.56T2 = 1,56 × 8,252 = 106,2(m)

Độ dốc sóng :

S0p = Hs/Lo = 7,32/106,2 = 0,069

2.3.2 Xác định chế độ sóng tại chân công trình

Tính toán truyền sóng bằng phần mềm Wadibe:

Khi tính toán lan truyền sóng đến chân công trình thì phải xét đến quátrình sóng vỡ Nhưng cho đến nay sóng vỡ vẫn còn là hiện tượng khó mô tảbằng toán học Lý do là quá trình vật lý của hiện tượng này vẫn chưa đượchiểu biết một cách hoàn toàn Tuy nhiên, vì sóng vỡ ảnh hưởng đáng kể đếnquá trình biến đổi sóng, vận chuyển bùn cát, lực tác dụng lên công trình vàsóng tràn qua đỉnh công trình, nên đã có nhiều mô hình toán học được thiếtlập để tính toán Ở đây để tính toán truyền sóng đến chân công trình ta sửdụng các kết quả từ mô hình số trị một triều suy giảm năng lượng sóng (Vander Meer, 1990) có xét đến ảnh hưởng của sóng vỡ Các thí nghiệm cho thấychiều cao sóng tính toán bằng các biểu đồ từ mô hình trên chính xác cho độdốc đáy trong khoảng 1:10 đến 1:100 Với độ dốc đáy phẳng hơn 1:100, cóthể sự dụng biểu đồ của độ dốc 1:100 để tính

Các số liệu đầu vào Wadibe

Cao trình mực nước biển SWL: MNTK = +3,68m

Chiều cao sóng tại biên phía biển: Hrms = Hs/= 7,32/ = 5,17(m)

là những mặt cắt nguy hiểm vì tại vị trí này có độ sâu bãi lớn nhất

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 21

Trong tính toán sóng thiết kế thì vị trí điểm tính sóng thiết kế sẽ cách châncông trình một đoạn L/2( L là chiều dài sóng cục bộ tại chân công trình) hoặcL0/4 ( L0 là chiều dài sóng nước sâu.

Hình 2.3: các thông số đầu vào của thủ tục tính truyền sóng ngang bờ

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 23

Quá trình tính toán Wadibe

Hình 2.4 : Mặt cắt 1

CHƯƠNG III : THIẾT KẾ CHI TIẾT CÔNG TRÌNH

3.1 Thiết kế sơ bộ kích thước hình học của đê

3.1.2 Mái đê

Hệ số mái đê m= cotg α với α là góc giữa mái đê với đường nằm ngang

Độ dốc mái đê được xác định thông qua tính toán ổn định, có xét đến biệnpháp thi công, yêu cầu sử dụng khai thác và kết cấu công trình gia cố mái.Thông thường lấy m= 2÷3 cho mái phía đồng và m = 3÷5 cho mái phía biểnđối với đê được đắp bằng đất

Mái phía biển được chọn thay đổi khác nhau ứng với các phương án khácnhau, hệ số mái phía biển tương ứng với các phương án cũng thay đổi

Chọn mái phía đồng m=2,5

3.1.3 Cơ đê

Cơ đê phía biển:

Ở những khu vực bờ biển có chiều cao sóng tính toán lớn hơn 2m, đểgiảm chiều cao sóng leo, tăng cường độ ổn định cho thân đê, cần bố trí cơ đêgiảm sóng ở cao trình mực nước thiết kế Chiều rộng cơ đê phải lớn hơn 1,5lần và không nhỏ hơn 3m

Bcơ> 1,5Hs Bcơ> 1,5 x 2,6 = 3,9 (m)

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 27

Công thức tính hệ số triết giảm cơ đê:

Bố trí cơ đê nằm ngang MNTK để giảm tối đa hiệu quả của sóng leo Lớpmặt là bê tông M250 dày 25cm cứ 10m dài bố trí 1 khe lún , phía dưới là lớp

đá dăm (1x2) dày 20cm , mặt cơ đê hướng về phía biển , độ dốc i=1%

Cơ đê phía đồng: để giảm khối lượng đất đắp, ta không cần bố trí cơ đê

ds dm

γ γ Trong đó : Ks : độ nén chặt thiết kế

: dung trọng khô thiết kế của đất chân đê

: dung trọng khô cực đại

Đối với đất không có tính dính:

emax ; emin: hệ số rỗng cực đại và cực tiểu đạt trong TN

Độ nén chặt thân đê bằng đất quy định trong bảng dưới:

Bảng 3-5 : Quy định độ nén chặt thân đê bằng đất

3.1.4.3 Chọn lớp vải lọc

Vải địa kỹ thuật được trải sát thân đê với các chức năng là ngăn cách, lọc,gia cố, dẫn và thoát nước Giữa vải địa kỹ thuật và lớp bảo vệ có bố trí mộtlớp đệm đá dăm nhằm tránh cho vải địa kỹ thuật không bị rách hoặc bịt kín

Sinh viên : Nguyễn Tiến Hùng Page 29