Nghiên cứu xác định các thông số thiết kế cho công trình bảo vệ bờ

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam kết nội dung luận văn chưa nộp cho chương trình cấp cao học chương trình đào tạo cấp khác Tôi xin cam kết số liệu kết luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố tất cơng trình trước Tất trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Nguyễn Đình Quang i LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu luận văn "Nghiên cứu xác định thơng số thiết kế cho cơng trình bảo vệ bờ khu neo trú tàu thuyền đảo Phú Quý", tác giả nhận hướng dẫn giúp đỡ tận tình thầy giáo khoa Kỹ thuận biển - Trường Đại học Thủy lợi, giúp đỡ Viện Khoa học Thủy lợi miền Trung & Tây Nguyên - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, chuyên gia đồng nghiệp Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo PGS.TS Trần Thanh Tùng, người tận tình quan tâm hướng dẫn suốt trình thực luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo, TS Kiều Xuân Tuyển đồng nghiệp Viện Khoa học Thủy lợi miền Trung & Tây Nguyên - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam dành nhiều thời gian cơng sức tận tình bảo, hướng dẫn tác giả có kiến thức để hồn thành luận văn Để thực luận văn này, tác giả nhận hỗ trợ số liệu mơ hình từ Đề tài Khoa học cấp nhà nước "Nghiên cứu đánh giá biến động cực trị yếu tố khí tượng thủy văn biển, tác động chúng tới môi trường phát triển kinh tế xã hội đề xuất giải pháp phòng tránh cho đảo đông dân cư thuộc vùng ven biển miền Trung (chủ yếu đảo Lý Sơn, đảo Phú Quý)” Thuộc chương trình: KHCN cấp nhà nước KC09/11-15: "Nghiên cứu khoa học công nghệ phục vụ quản lý biển, hải đảo phát triển kinh tế biển" TS Kiều Xuân Tuyển làm chủ nhiệm Đề tài Do trình độ, kinh nghiệm thời gian nghiên cứu hạn chế nên luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp, trao đổi chân thành Xin trân trọng cảm ơn ! Hà Nội, tháng năm 2017 Nguyễn Đình Quang ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận văn .4 Dự kiến kết đạt CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BẢO VỆ BỜ ĐẢO VÀ KHU NEO ĐẬU TÀU THUYỀN 1.1 Tổng quan nghiên cứu bảo vệ bờ 1.1.1 Nghiên cứu sóng diễn biến hình thái bờ biển .5 1.1.2 Các nghiên cứu bảo vệ bờ đảo 1.1.3 Một số nghiên cứu cơng trình bảo vệ bờ Việt Nam 1.1.4 Giới thiệu giải pháp cơng trình bảo vệ bờ áp dụng Việt Nam 13 1.2 Các nghiên cứu khu neo đậu tàu thuyền .25 1.2.1 Tổng quan khu neo đậu tàu thuyền Việt Nam .25 1.2.2 Một số nghiên cứu khu neo đậu tàu thuyền 27 1.3 Các nghiên cứu đảo Phú Quý 29 1.3.1 Các nghiên cứu địa chất tài nguyên nước 29 1.3.2 Các nghiên cứu bảo vệ bờ đảo Phú Quý 30 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG VÀ NGUYÊN NHÂN XÓI LỞ BỜ ĐẢO PHÚ QUÝ .32 2.1 Giới thiệu đảo Phú Quý .32 2.1.1 Đặc điểm tự nhiên 32 2.1.2 Tình hình dân sinh, kinh tế, xã hội 37 2.1.3 Tình hình thiên tai đảo Phú Quý 39 iii 2.2 Hiện trạng cơng trình bảo vệ bờ trú tránh bão đảo Phú Quý 41 2.2.1 Hiện trạng cơng trình bảo vệ bờ đảo 41 2.2.2 Khu trú tránh tàu thuyền có đảo 42 2.3 Hiện trạng sạt lở phân tích nguyên nhân gây sạt lở bờ đảo Phú Quý 46 2.3.1 Hiện trạng sạt lở bờ đảo Phú Quý 46 2.3.2 Nguyên nhân gây sạt lở bờ đảo 47 2.3.3 Nghiên cứu diễn biến bờ đảo Phú Quý qua tư liệu ảnh viễn thám đồ 50 2.4 Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ đảo Phú Quý 56 2.4.1 Giải pháp phi cơng trình 57 2.4.2 Giải pháp cơng trình 58 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ CHO CÁC CƠNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ VÀ KHU TRÚ TRÁNH TÀU THUYỀN TRÊN ĐẢO PHÚ QUÝ 60 3.1 Đặt vấn đề 60 3.1.1 Đặc điểm địa hình, địa mạo thủy hải văn đảo Phú Quý 60 3.1.2 Định hướng quy hoạch cơng trình bảo vệ bờ 62 3.2 Yêu cầu tiêu chí 63 3.2.1 Yêu cầu tiêu chí đặt cơng trình bảo vệ bờ đảo Phú Quý 63 3.2.2 Nguyên tắc xác định vị trí khu neo đậu tránh trú bão 66 3.3 Lựa chọn cấp cơng trình tần suất thiết kế 70 3.3.1 Đối với cơng trình bảo vệ bờ 70 3.3.2 Đối với cơng trình trú tránh tàu thuyền 70 3.4 Tính tốn xác định thơng số thiết kế yếu tố mực nước 70 3.4.1 Phương pháp tính tốn 70 3.4.2 Nguồn số liệu 70 3.4.3 Kết tính tốn 71 3.5 Tính tốn xác định thơng số thiết kế yếu tố sóng 71 3.5.1 Giới thiệu mơ hình Mike 21 SW sử dụng tính tốn thơng số sóng thiết kế 71 iv 3.5.2 Thiết lập miền tính, lưới tính 73 3.5.3 Các điều kiện biên điều kiện ban đầu mơ hình 74 3.5.4 Tính tốn hiệu chỉnh kiểm định mơ hình .76 3.5.5 Kết tính sóng thiết kế 79 3.6 Hình thức cơng trình đánh giá theo yêu cầu kỹ thuật 82 3.6.1 Thiết kế sơ cho công trình bảo vệ bờ đảo 82 3.6.2 Thiết kế sơ cho khu neo trú tàu thuyền đảo Phú Quý .91 3.6.3 Đánh giá theo yêu cầu kỹ thuật 97 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .98 Kết luận .98 Kiến nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 104 Phụ lục P1 - Tính tốn thơng số thiết kế yếu tố mực nước 104 Phụ lục P2 - Tính tốn yếu tố sóng 114 Phụ lục P3 - Tính tốn kết cấu kè 123 Phụ lục P4 - Tính toán khu neo trú tàu thuyền 128 v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 - Hình dạng mặt cắt ngang đê biển Hình 1.2 - Đê biển Hải Xuân, tỉnh Quảng Ninh Hình 1.3 - Hình dạng mặt cắt ngang kè biển Hình 1.4 - Một số dạng kè mái bảo vệ bờ 10 Hình 1.5 - Hệ thống đập mỏ hàn ngăn cát gây bồi 11 Hình 1.6 - Kè mỏ hàn Hải Thịnh - tỉnh Nam Định 11 Hình 1.7 - Hệ thống tường giảm sóng 12 Hình 1.8 - Hệ thống tường giảm sóng biển Bắc, Đan Mạch 12 Hình 1.9 - Hệ thống mỏ hàn kết hợp tường giảm sóng 13 Hình 1.10 - Cơng trình ngăn cát giảm sóng biển Văn Lý - tỉnh Nam Định 13 Hình 1.11 - Kết cấu mái kè đá lát khan 14 Hình 1.12 - Kết cấu mái kè đá xây 15 Hình 1.13 - Kè biển Hải Thịnh, Nam Định bê tông đỗ chỗ 16 Hình 1.14 - Kết cấu mái kè bê tông đúc sẵn lắp ghép nhỏ 17 Hình 1.15 - Kết cấu mái kè bê tông âm dương có khuyết lõm phá sóng 18 Hình 1.16 - Kè biển Nghĩa Phúc, Nam Định cấu kiện bê tơng đúc sẵn Tsc-178 19 Hình 1.17 - Hình ảnh mỏ hàn gỗ 21 Hình 1.18 - Hình ảnh mỏ hàn đá 22 Hình 1.19 - Hình ảnh mỏ hàn bê tông, bê tông cốt thép 23 Hình 1.20 - Mỏ hàn ống buy bên bỏ đấ hộc Hà Tỉnh 24 Hình 1.21 - Hình ảnh giải pháp cơng trình bảo vệ bờ gián tiếp 25 Hình 1.22 - Đê chắn sóng hình hộp 27 Hình 1.23 - Một số dạng kết cấu đê lấn biển 29 Hình 1.24 - Cơng trình bảo vệ bờ Phú Quý 30 Hình 1.25 - Rừng ngập mặn sau gần năm trồng Lỗ Sâu - xã Tam 31 Hình 2.1 - Vị trí đảo Phú Quý 32 Hình 2.2 - Địa hình đảo Phú Quý 33 Hình 2.3 - Hiện trạng vị trí cơng trình bảo vệ bờ đảo Phú Quý 41 Hình 2.4 - Mặt cắt ngang cơng trình bảo vệ bờ đảo Phú Quý 42 vi Hình 2.5 - Mặt cắt ngang tuyến đê khu neo tàu thuyền thôn Mỹ Khê đảo Phú Quý 43 Hình 2.6 - Khu neo đậu Phú Quý trạng 45 Hình 2.7 - Cơng trình khu neo đậu Phú Quý 45 Hình 2.8 - Hình ảnh sạt lở bờ biển đảo Phú Quý 47 Hình 2.9 - Sơ đồ tóm tắt qui trình xử lý thông tin ảnh đồ 50 Hình 2.10 - Bản đồ địa hình đảo Phú Quý sử dụng nghiên cứu 51 Hình 2.11 - Các ảnh vệ tinh Landsat sử dụng nghiên cứu 52 Hình 2.12 - Ảnh vệ tinh GeoEye chụp năm 2009 53 Hình 2.13 - Biến động bờ biển đảo Phú Quý (1995÷2013) 54 Hình 2.14 - Phân bố vùng biến động bờ biển đảo Phú Quý (1995÷2013) 55 Hình 3.1 - Một số dạng địa hình đảo 60 Hình 3.2 - Quy hoạch cơng trình chống sạt lở, xâm thực bờ biển đảo Phú Quý 63 Hình 3.3 - Vị trí dự kiến cơng trình chống sạt lở, xâm thực bờ biển đảo Phú Quý 66 Hình 3.4 - Vị trí dự kiến xây dựng khu trú tránh bão cho tàu thuyền đảo Phú Quý .69 Hình 3.5 - Miền tính ưới tính tồn miền đảo Phú Quý .74 Hình 3.6 - Các biên tính tồn khu vực đảo Phú Q .75 Hình 3.7 - Độ cao sóng thực đo khu vực đảo Phú Quý 76 Hình 3.8 - Vận tốc gió thời gian tính tốn khu vực đảo Phú Quý .76 Hình 3.9 - Kết hiệu chỉnh chiều cao sóng tram Phú Quý (12/2012) 77 Hình 3.10 - Kết hiệu chỉnh chu kỳ sóng tram Phú Quý (12/2012) 78 Hình 3.11 - Kết hiệu chỉnh hướng sóng tram Phú Q (12/2012) 78 Hình 3.12 - Kết tính tốn sóng thiết kế tuyến kè số .79 Hình 3.13 - Kết tính tốn sóng thiết kế tuyến kè số .80 Hình 3.14 - Kết tính tốn sóng thiết kế tuyến kè số .80 Hình 3.15 - Kết tính tốn sóng thiết kế tuyến kè số .80 Hình 3.16 - Kết tính tốn sóng thiết kế khu neo đậu tàu thuyền .81 Hình 3.17 - Kết cấu đại diện tuyến kè khu vực đảo Phú Quý - Phương án 89 Hình 3.18 - Kết cấu đại diện tuyến kè khu vực đảo Phú Quý - Phương án 90 Hình 3.19 - Mặt cắt đại diện tuyến đê - Phương án 94 Hình 3.20 - Mặt cắt đại diện tuyến đê - Phương án 96 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 - Tốc độ gió hướng gió đảo Phú Q 35 Bảng 2.2 - Lượng mưa trung bình tháng trạm Phú Quý 36 Bảng 2.3 - Hiện trạng sạt lở đảo Phú Quý 46 Bảng 2.4 - Mực nước biển dâng (cm) khu vực Bình Thuận theo kịch phát thải 49 Bảng 3.1 - Số lượng chủng loại tàu cá huyện Phú Quý 67 Bảng 3.2 - Số lượng chủng loại tàu cá > 90CV tỉnh Bình Thuận 67 Bảng 3.3 - Các giá trị mực nước thiết kế ứng với tần suất trạm Phú Quý từ 1980-2012 (cm) - Theo cao độ "0" hải đồ Quốc gia 71 Bảng 3.4 - Tổng hợp chiều cao sóng chu kỳ sóng khu vực kè 79 Bảng 3.5 - Tổng hợp thơng số sóng khu vực neo đậu tàu thuyền 81 Bảng 3.6 - Kết tính tốn xác định cao trình đỉnh kè 87 Bảng 3.7 - Số lượng tàu thuyền dự kiến cho khu trú tránh xây dựng 91 Bảng 3.8 - Kết tính tốn xác định cao trình đỉnh đê 93 viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ GIẢI THÍCH THUẬT NGỮ ATNĐ Áp thấp nhiệt đới BTĐS Bê tông đúc sẵn BTCT Bê tông cốt thép ĐHTL Đại học Thủy lợi KHCN Khoa học cơng nghệ PCLB Phịng chống lụt bão PTNT Phát triển nông thôn PTTH Phổ thông trung học QLĐĐ Quản lý đê điều TDTT Thể dục thể thao THCS Trung học sở TN&MT Tài nguyên môi trường UBND Ủy ban nhân dân ix TT 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 Thực đo 84.15 82.33 82.75 84.54 86.4 85.88 82.07 85.66 84.53 82.69 83.48 83.31 83.56 86.61 81.94 83.54 78.99 82.79 81.65 80.31 83.52 84.96 85.2 87.94 82.88 83.35 85.36 84.5 83.96 78.1 83.32 82.2 81.29 79.69 83.51 84.67 82.71 80.53 79.84 76.96 74.54 76.94 Tính tốn 72.7923 72.9201 73.0435 73.207 73.3885 73.5394 74.2847 75.6603 75.8443 75.7356 75.5051 75.6369 75.5238 75.0011 74.646 74.7373 74.5893 74.2068 74.1957 74.1778 74.1496 75.5219 77.2604 76.4207 75.9217 75.7379 75.6776 75.2727 75.1212 76.0046 77.0628 76.8616 76.7085 76.2919 76.0865 75.9821 75.7739 75.5722 75.2684 75.3914 75.235 74.874 TT Thực đo 198 79.69 199 75.31 200 75.71 201 76.75 202 74.42 203 69.95 204 72.52 205 68.72 206 70.39 207 65.34 208 66.97 209 64.18 210 64.74 211 65.42 212 67.04 213 64.99 214 69.85 215 73.86 216 73.17 217 71.1 218 59.4 219 99 220 92.7 221 87.3 222 62.1 223 64.8 224 70.2 225 68.4 226 68.4 227 99 228 65.7 229 80.1 230 83.7 231 49.5 232 61.2 233 90.9 234 91.8 235 94.5 236 94.5 237 90 238 100.8 239 82.8 122 Tính tốn 72.92 72.8386 72.536 72.0283 71.9212 71.9359 71.7645 71.5485 71.4929 71.276 71.0938 70.6516 70.328 69.8295 70.3701 71.2576 70.7699 70.4435 70.5386 70.453 70.2771 70.3989 70.2321 69.9365 69.9339 69.9753 70.7788 71.8387 71.7958 71.8754 71.8574 71.818 71.5373 71.4473 71.3137 70.9465 70.5043 70.424 70.3889 70.7406 71.2561 71.453 TT 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 Thực đo Tính tốn 68.09 82.6098 69.01 82.1837 60.35 81.8958 68.66 81.7191 68.54 81.0563 69.02 80.2589 64.94 80.1056 59.16 79.5782 59.9 78.775 69.1 78.2458 69.78 78.461 70.74 78.7643 73.63 78.6181 74.54 78.4774 76.66 78.4137 70.52 78.2001 73.14 78.0267 72.09 77.8286 67.55 77.6631 68.53 77.8612 66.65 77.9427 71.19 77.7735 63.43 77.956 69.08 78.1758 67.03 78.1132 67.08 78.1712 67.44 78.2698 67.81 78.148 71.56 77.1153 61.06 75.9856 63.17 75.7316 67.84 76.2282 66.17 76.7271 69.78 76.449 69.87 76.2681 71.51 76.0717 67.52 75.9687 70.68 75.9213 73.02 75.733 78.08 75.3262 69.67 74.7898 69.31 74.8203 TT 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 Thực đo 75.77 79.27 80.44 78.86 82.03 78.69 80.86 84.01 81.65 83.37 78.9 81.53 83.63 81.18 79.18 Tính tốn 74.8422 74.8327 74.9471 76.0838 77.4196 76.9979 76.8828 76.9944 78.254 79.3791 79.2673 79.4293 79.2408 79.0497 79.0291 TT Thực đo 240 79.2 241 71.1 242 80.1 243 82.8 244 86.4 245 81.9 246 88.2 247 57.6 248 104.4 249 52.2 250 88.2 251 55.8 252 67.5 253 59.4 254 93.6 Tính tốn 71.6545 71.8486 72.0446 72.2655 72.4781 73.8962 75.6588 76.0401 76.3412 76.4411 75.3112 73.5514 73.42 73.2001 73.2621 TT 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 Thực đo Tính tốn 69.15 74.9417 68.83 73.6956 69.85 72.1098 68.96 71.8981 70.27 71.7678 71.96 71.5749 64.17 71.464 67.31 71.4375 67.15 71.4124 64.63 71.3873 65.81 71.2645 64.61 71.1558 66.55 71.1547 63.23 71.4854 61.77 72.3172 Phụ lục P3 - Tính tốn kết cấu kè 1/ Xác định cao trình đỉnh kè: Cao trình đỉnh kè biển khơng cho phép sóng tràn qua, theo mục 8.3.1 [31] xác định theo công thức (P3-1): Z đ = Z tkp + R slp + a + b (P3-1) Trong đó: Z đ - cao trình đỉnh kè thiết kế (m) Z tkp - cao trình mực nước biển tính tốn (m), xác định theo bảng 3.3 a - Trị số gia tăng độ cao an toàn, theo [31] lấy a = 0,3m b - Chiều cao nước dâng bão (m) Ở đây, giá trị mực nước triều cao tính tốn Z tkp bao gồm giá trị độ cao nước dâng bão Vì lấy b = R slp - Chiều cao sóng leo, theo [31] xác định theo cơng thức (P3-2): R slp = γ β γ f H sp (4,3 − 1,6 ξ0 ξ0 ) γ β - hệ số chiết giảm sóng tới xiên góc, với β = 00 γ β = 123 (P3-2) γ b - hệ số chiết giảm kè có cơ, kè khơng có nên γ b = γ f - hệ số chiết giảm độ nhám mái dốc, chọn phương án bảo vệ mái cấu kiện Tsc, tra bảng C.1 [31], có γ f = 0,85 ξ - hệ số tương tự sóng vỡ ξ0 = tan α (P3-3) S0 α - góc nghiên mái kè, chọn mái kè m = S - độ dốc sóng S0 = 2πH sp (P3-4) gTm2 −1, H sp - chiều cao sóng ứng với tần suất thiết kế chân cơng trình, bảng 3.4 g - gia tốc trọng trường, g = 10 m/s2 T m-1,0 - chu kỳ phổ sóng Tm −1, = Tp (P3-5) δ T p - chu kỳ đỉnh sóng, bảng 3.4 δ - số, lấy δ = 1,2 Kết tính tốn: Bảng P3.1 - Kết tính tốn xác định cao trình đỉnh kè Vị trí tuyến kè Z tkp a T m-1,0 S0 ξ0 R slp Z đ tt Z đ chọn Tuyến kè số 3,54 0,3 10,01 0,011 2,4 2,66 6,50 6,50 Tuyến kè số 3,54 0,3 9,93 0,01 2,51 2,33 6,17 6,50 Tuyến kè số 3,54 0,3 9,68 0,013 2,19 3,17 7,01 7,00 Tuyến kè số 3,54 0,3 9,55 0,013 2,19 3,11 6,95 7,00 124 2/ Tính tốn xác định chiều dày lớp bảo vệ mái kè Chiều dày lớp bảo vệ mái kè tính tốn theo cơng thức (27) (28) [31], sau chọn trị số lớn để thiết kế: δ B1 = η.H sp L sp γ γ B − γ l t m (P3-6) δ B2 = H sp φ γ ξ / γB − γ Trong đó: δ B - Chiều dày bê tông (m) η - Hệ số hiệu chỉnh, η = 0,0075 H SP - Chiều cao sóng thiết kế, theo bảng 3.4 γ B - Trọng lượng riêng vật liệu khối phủ, γ B = 2,4 (t/m3) γ - Khối lượng riêng nước biển, γ = 1,03 (t/m3) m - Hệ số mái dốc, m = l t - Chiều dài cạnh bê tông theo phương vng góc đường mép nước, l t = 0,525m ϕ - Hệ số phụ thuộc hình dạng cách lắp đặt, tra bảng 13 [31] ξ - Hệ số sóng vỡ, xác định theo cơng thức (29) [31] ζ= tgα (P3-7) Hs L sp L sp - Chiều dài sóng thiết kế (m), tra bảng E5 [31], ứng với chiều sâu nước trung bình khu vực là: h = MNTK max - Z đhtb = 3,54 - 0,45 = 3,09 (m) Với: MNTK p max - Mực nước triều thiết kế cao ứng với tần suất (bảng 3.3) 125 Với cơng trình sát bờ đảo kè bảo vệ bờ, cơng trình cầu cảng…, theo số liệu địa hình khảo sát thu thập được, lấy Z đh TB = +0,45m Kết tính tốn: Bảng P3.2 - Chiều dày lớp bảo vệ mái cho tuyến kè - Phương án Tuyến kè H SP (m) ξ L SP (s) δ B1 (m) δ B2 (m) δ chon (m) Tuyến kè số 1,72 1,39 53,1 0,06 0,2 0,33 Tuyến kè số 1,55 1,46 53,1 0,05 0,19 0,33 Tuyến kè số 1,93 1,31 53,1 0,06 0,22 0,33 Tuyến kè số 1,89 1,32 53,1 0,06 0,21 0,33 Bảng P3.3 - Chiều dày lớp bảo vệ mái cho tuyến kè - Phương án Tuyến kè H SP (m) L SP (s) δ B1 (m) δ B2 (m) δ chon (m) 1,72 ξ 1,39 Tuyến kè số 53,1 0,05 0,27 0,40 Tuyến kè số 1,55 1,46 53,1 0,04 0,25 0,40 Tuyến kè số 1,93 1,31 53,1 0,05 0,29 0,40 Tuyến kè số 1,89 1,32 53,1 0,05 0,29 0,40 3/ Tính tốn trọng lượng khối phủ mái kè: Trọng lượng ổn định cấu kiện phủ mái kè, xác định theo công thức (36) [31]: G= Trong đó: γ B * H SP (P3-8) γ − γ KD  B  * cot gα  γ  G - Khối lượng tối thiểu khối phủ mái nghiêng (t) γ B - Trọng lượng riêng vật liệu khối phủ, γ B = 2,4 (t/m3) γ - Khối lượng riêng nước biển, γ = 1,03 (t/m3) α - Góc nghiêng mái kè só với phương nằm ngang (độ) (cotgα = m=4) K D - Hệ số ổn định khối vật liệu phủ mái, tra bảng 21 [31] H SP - Chiều cao sóng thiết kế, theo bảng 3.4 Kết tính toán: 126 Bảng P3.4 - Trọng lượng cấu kiện phủ mái cho tuyến kè - Phương án Tuyến kè H SP (m) γ B (t/m3) KD m G (kg) Tuyến kè số 1,72 2,4 15 87 Tuyến kè số 1,55 2,4 15 63 Tuyến kè số 1,93 2,4 15 122 Tuyến kè số 1,89 2,4 15 114 Bảng P3.5 - Trọng lượng cấu kiện phủ mái cho tuyến kè - Phương án Tuyến kè H SP (m) Tuyến kè số KD m G (kg) 1,72 γ B (t/m3) 2,4 3,5 371 Tuyến kè số 1,55 2,4 3,5 272 Tuyến kè số 1,93 2,4 3,5 524 Tuyến kè số 1,89 2,4 3,5 492 Vậy: - Đối với phương án 1: chọn cấu kiện Tsc-178 có thơng số sau: trọng lượng cấu kiện G = 135kg, chiều dày cấu kiện d = 33cm - Đối với phương án 2: chọn cấu kiện có kích thước sau: (80x80x40)cm có trọng lượng G = 535kg 4/ Khối lượng viên đá chần kè: Khối lượng ổn định viên đá chân kè phải đảm bảo cho ổn định tác dụng dịng chảy sóng tạo chân kè Vận tốc dòng chảy cực đại chân kè xác định theo công thức (25) [31]: Vmax = π.H sp (P3-9) π.L sp 4πh sin g L sp Với thông xác định Căn vào bảng 11 [31], xác định khối lượng viên đá Kết tính tốn: 127 Bảng P3.6 - Khối lượng ổn định viên đá chân kè Tuyến kè Tuyến kè số V max (m/s) 1,62 G d (kg) > 40 Tuyến kè số 1,46 > 40 Tuyến kè số 1,82 > 40 Tuyến kè số 1,78 > 40 Phụ lục P4 - Tính tốn khu neo trú tàu thuyền 1/ Diện tích khu nước neo đậu tàu Để xác định diện tích vũng, cần xét đến phương pháp thả neo tàu đỗ Trong bể cảng kín có đê chắn sóng, để giảm diện tích khu nước tàu thường đỗ điểm neo đỗ nhờ trụ neo trụ đỡ tàu Vũng bố trí dựa vào số tàu đồng thời neo đậu vũng, tàu thường đỗ thành 6-10 chiếc, tàu neo đậu trực tiếp vào thiết bị neo bố trí vũng hình thức phao Tổng số chủng loại tàu thuyền dự kiến cho khu trú tránh bão đề xuất xây dựng (bảng P4.1): Bảng P4.1 - Số lượng tàu thuyền dự kiến cho khu trú tránh xây dựng TT Loại phương tiện Đơn vị Số lượng tàu Tàu 20CV ÷ 90CV 500 Tàu 90CV ÷ 600CV 500 Tổng cộng 1000 * Vũng cho tàu từ 20CV đến 90CV: Tồn số tàu có cơng suất 20CV đến 90CV bố trí thành 50 cụm phao neo, cụm phao neo bố trí 10 tàu Loại tàu tính trung bình cho loại tàu có cơng suất 60CV Đối với hệ phao neo diện tích vũng: Ω = (Lt + 5H)(10Bt + 1,5Bt) (P4-1) Trong đó: 128 Ω - Diện tích vũng hệ phao neo (m2) Lt - Chiều dài lớn tàu (m) H - Chiều cao mạn tàu (m) Bt - Chiều rộng lớn tàu (m) Với tàu có cơng suất 60CV Lt = 18m; Bt = 4,6m; H = 1,5m thay vào công thức (P4-1), ta có: Ω = (18 + 5*1,5)(10*4,6 +1,5*4,6) = 1349,0 (m2) ⇒ Tổng diện tích vũng đậu: Ω V1 = 50 * Ω = 50*1349,0 = 67448 (m2) * Vũng cho tàu từ 90CV đến 600CV: Tồn số tàu có cơng suất 90CV đến 600CV bố trí thành 50 cụm phao neo, cụm phao neo bố trí 10 tàu Loại tàu tính trung bình cho loại tàu có cơng suất 400CV Với tàu có cơng suất 400CV Lt = 32m; Bt = 7,0m; H = 3,7m Áp dụng công thức (P4-1) xác định diện tích vũng hệ phao neo: Ω = (32 + 5*3,7)(10*7 +1,5*7) = 4065,3 (m2) ⇒ Tổng diện tích vũng đậu: Ω V2 = 50 * Ω = 50*4065,3 = 203263 (m2) Tổng diện tích vũng neo tàu: Ω v = Ω V1 + Ω V2 = 67448 + 203263 = 270711 (m2) Diện tích vũng quay tàu, theo [34]: Ω Q = π.(3.Lt)2/4 = π.(3,32)2/4 = 7238 (m2) Tổng diện tích khu nước yêu cầu: Ω YC = Ω V + Ω Q = 270711 + 7238 = 27,8 (ha) 2/ Cao trình đáy vũng neo tàu * Mực nước tính toán: 129 - Mực nước cao thiết kế H p1% = +3,63m - Mực nước cao thiết kế H p5% = +3,51m - Mực nước trung bình thiết kế H p50% = +2,42m - Mực nước thấp thiết kế H p95% = +0,90m * Cao trình đáy vũng neo tàu: Theo [32], cao trình đáy vũng neo xác định theo (P4-2): ∇ đáy = ∇ MNTTK - H o (P4-2) Với: ∇ MNTTK - Cao trình mực nước thấp thiết kế H p95% = +0,9m H - Độ sâu thiết kế H0 = T + Z0 + Z1+ Z2 + Z3 + Z4 Với: T - Mớn nước tàu tính tốn, T = 2,8 (m) Z - Dự phòng nghiêng lệch tàu, Z = 0,026xB = 0,026x7 = 0,18 (m) Z - Độ dự phòng chạy tàu tối thiểu, Z = 0,04xT = 0,04x2,8 = 0,11 (m) Z - Dự phòng sóng, Z = 0,2 (m) Z - Dự phòng vận tốc chạy tàu, Z = 0,2 (m) Z - Dự phòng sa bồi, Z = 0,4 (m) Thay vào (P4-2), ta được: ∇ đáy = -3,0 (m) 4/ Cấp cơng trình: cấp IV - Đối với cơng trình đê chắn sóng: cấp IV - Đối với cơng trình vũng neo đậu, bến cảng: cấp III 130 (P4-3) 5/ Các thông số thiết kế bản: * Hướng gió gió Đơng Bắc (NE) * Mực nước triều thiết kế Tra (bảng 3.3), có: Bảng P4.2 - Thơng số thiết kế mực nước triều Thông số TK mực nước triều Với cơng trình đê chắn sóng Với cơng trình vũng neo tàu, bến cảng Mực nước triều cao TK (m) P 3,33% = 353,90 P 2% = 357,75 Mực nước triều trung bình TK (m) P 50% = 242,17 P 50% = 242,17 Mực nước triều thấp TK (m) P 95% = 90,03 P 95% = 90,03 * Yếu tố sóng thiết kế: Dựa vào hướng sóng Đơng Bắc vị trí bất lợi nhất, tra bảng 3.5, ta có: Bảng P4.3 - Thơng số thiết kế yếu tố sóng Thơng số thiết kế sóng Tần suất 3,33% Chiều cao đỉnh sóng thiết kế H s (m/s) 6,18 Chu kỳ sóng thiết kế T p (km) 12,35 6/ Xác định cao trình đỉnh đê: Vì tuyến đê nằm trực tiếp mực nước biển nên cho phép nước tràn qua, theo mục 8.3.2 [31] cao trình đỉnh đê xác định theo công thức (P4-4): Z đ = Z tkp + R cp + a + b (P4-4) Trong đó: Z đ - cao trình đỉnh đê thiết kế (m) Z tkp - cao trình mực nước biển tính tốn (m), theo bảng P4.2 ứng với tần suất mực nước triều cao thiết kế P = 3,33% Z tkp = +3,54m a - Trị số gia tăng độ cao an toàn, lấy a = 0,3m b - Chiều cao nước dâng bão (m), lấy b = R cp - Độ cao lưu không theo tiêu chuẩn sóng tràn 131 Xác định yếu tố: γ b - hệ số chiết giảm có đê, đê khơng có nên γ b = γ β - hệ số chiết giảm sóng tới xiên góc, với β = 00 γ β = ξ - hệ số tương tự sóng vỡ, xác định theo (P3-3) α - góc nghiên mái đê, chọn mái đê m = 2, có tanα = 0,5095 S - độ dốc sóng, xác định theo (P3-4) H sp - chiều cao sóng ứng với tần suất thiết kế chân cơng trình, bảng P4.3 g - gia tốc trọng trường, g = 10 m/s2 T m-1,0 - chu kỳ phổ sóng, xác định theo (P3-5) T p - chu kỳ đỉnh sóng, bảng P4.3 Thay vào cơng thức (P3-3), (P3.-), (P3-5), ta có: T m-1,0 = 10,29; ξ = 2,661 S = 0,0367; Vậy: γ b ξ = 1*2,661>2 nên độ cao lưu khơng theo tiêu chuẩn sóng tràn R cp xác định theo công thức (D.2) [31]  R cp = 0,2 exp − 2,3  H γf γβ g.H 3s s  q     (P4-5) Trong đó: q - Lưu lượng tràn đơn vị (m3/s/m), chọn [q] = (l/s/m) γ f - hệ số chiết giảm độ nhám mái dốc, có γ f = 0,85 Kết tính tốn: Z tkp 3,54 Bảng P4.4 - Kết tính tốn xác định cao trình đỉnh đê q tt a b T m-1,0 S0 R cp Z đ tt ξ0 0,3 10,29 0,0367 132 2,661 2,68 6,52 Zđ chọn 6,60 7/ Chiều dày cấu kiện phủ mái đê phía trong: Chiều dày lớp bảo vệ mái kè tính tốn theo cơng thức (27) (28) [31], sau chọn trị số lớn để thiết kế: δ B1 = η.H sp L sp γ γ B − γ l t m (P4-6) δ B2 = H sp φ γ ξ / γB − γ Trong đó: δ B - Chiều dày bê tơng (m) η - Hệ số hiệu chỉnh, η = 0,0075 H SP - Chiều cao sóng thiết kế, theo bảng P4.3 γ B - Trọng lượng riêng vật liệu khối phủ, γ B = 2,4 (t/m3) γ - Khối lượng riêng nước biển, γ = 1,03 (t/m3) m - Hệ số mái dốc, m = l t - Chiều dài cạnh bê tông, l t = 0,9m ϕ - Hệ số phụ thuộc hình dạng cách lắp đặt, tra bảng 13 [31], ϕ= ξ - Hệ số sóng vỡ, xác định theo cơng thức (29) [31] ζ= tgα (P4-7) Hs L sp L sp - Chiều dài sóng thiết kế (m), tra bảng E5 [31], ứng với chiều sâu nước trung bình khu vực là: h = MNTK max - Z đhtb = 3,54 + 0,5 = 4,04 (m) 133 Với: MNTK p max - Mực nước triều thiết kế cao ứng với tần suất (bảng P4.2) Với cơng trình sát bờ đảo kè bảo vệ bờ, cơng trình cầu cảng…, theo số liệu địa hình khảo sát thu thập được, lấy Z đh TB = -0,50m Kết tính tốn: δ B1 = 0,07m δ B2 = 0,48m Vậy chọn cấu kiện bê tông lục lăng có đục lỗ, kích thước cạnh 90cm, có chiều dày d = 50cm, trọng lượng G = 830kg 8/ Tính tốn trọng lượng cấu kiện Tsc-178 phủ mái đê phía biển: Trọng lượng ổn định cấu kiện phủ mái kè, xác định theo công thức (36) [31]: G= γ B * H SP (P4-8) γ − γ KD  B  * cot gα γ   Trong đó: G - Khối lượng tối thiểu khối phủ mái nghiêng (t) γ B - Trọng lượng riêng vật liệu khối phủ, γ B = 2,4 (t/m3) γ - Khối lượng riêng nước biển, γ = 1,0 (t/m3) α - Góc nghiêng mái kè só với phương nằm ngang (độ) (cotgα = m=2) K D - Hệ số ổn định khối vật liệu phủ mái, K D = 8,0 H SP - Chiều cao sóng thiết kế, theo bảng P4.3 Thay vào (P4-8), ta được: G = 15 (t) 9/ Chiều dày lớp phủ mái nghiêng phía biển Chiều dày lớp phủ mái nghiêng xác định theo công thức (37) [31]: 134 G δ t = n.C f    γB  1/ (P4-9) Trong đó: δ t - Chiều dày lớp phủ mái (m) G - Khối lượng khối phủ mái (t) n - Số lớp khối phủ, n=2 γ B - Trọng lượng riêng vật liệu khối phủ, γ B = 2,4 (t/m3) C f - Hệ số, C f = 1,04 Thay vào công thức P4-9, ta được: δ t = 3,83 (m) 10/ Số lượng khối phủ mái Số lượng khối Tetrapod phủ mái đê, xác định theo công thức 38 [31]: γ  N x = F.n.C f (1 − p) B  G 2/3 (P4-10) Trong đó: N x - Số lượng khối phủ (chiếc) G - Khối lượng khối phủ mái nghiêng (t) F - Diện tích trung bình lớp phủ mái (m2) n - Số lớp khối phủ, n = p - Hệ số rỗng, theo bảng 24 [31], có p = 50% Thay vào cơng thức P4-10, ta được: N x = 31 kiện 135 136 ... Phú Quý - Đề xuất giải pháp bảo vệ bờ đảo - Xác định thông số thiết kế cho cơng trình bảo vệ bờ khu trú tránh tàu thuyền đảo - Thiết kế sơ kết cấu cho cơng trình bảo vệ bờ khu trú tránh tàu thuyền... 1.1 Tổng quan nghiên cứu bảo vệ bờ 1.1.1 Nghiên cứu sóng diễn biến hình thái bờ biển .5 1.1.2 Các nghiên cứu bảo vệ bờ đảo 1.1.3 Một số nghiên cứu cơng trình bảo vệ bờ Việt Nam... giải pháp cơng trình bảo vệ bờ - Nghiên cứu tính tốn trường sóng ven bờ phục vụ thiết kế cơng trình bảo vệ bờ bãi biển, bảo vệ công trình đê, kè biển - Nghiên cứu dạng kết cấu cơng trình giảm sóng,