Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PT NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM NGUYỄN ANH TUẤN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐÁY CHẠY TÀU HỢP LÝ TRONG TRƯỜNG HỢP CĨ BÙN LỖNG TẠI MỘT SỐ LUỒNG HÀNG HẢI Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THUỶ HÀ NỘI, NĂM 2020 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP & PT NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THUỶ LỢI VIỆT NAM ĐỀ TÀI LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐÁY CHẠY TÀU HỢP LÝ TRONG TRƯỜNG HỢP CĨ BÙN LỖNG TẠI MỘT SỐ LUỒNG HÀNG HẢI Ở VIỆT NAM CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THUỶ MÃ SỐ: 09-58-02-02 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH Cán hướng dẫn GS TSKH Nguyễn Ngọc Huệ Cán hướng dẫn PGS TS Nguyễn Khắc Nghĩa Hà Nội, 2020 Nguyễn Anh Tuấn i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tôi, kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận án trung thực, khách quan chƣa đƣợc bảo vệ học vị Tơi xin cam đoan thơng tin trích dẫn luận án đƣợc rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Tác giả luận án Nguyễn Anh Tuấn ii LỜI CÁM ƠN Tác giả xin chân thành cám ơn Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đào tạo, hƣớng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận án Chân thành cảm ơn Cục Hàng hải Việt Nam gia đình tạo điều kiện thời gian hội tiếp cận, sử dụng nhiều nguồn số liệu phục vụ cho trình thực luận án Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hƣớng dẫn GS.TSKH Nguyễn Ngọc Huệ PGS.TS Nguyễn Khắc Nghĩa tận tình hƣớng dẫn, định hƣớng giúp tác giả hoàn thành luận án iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CÁM ƠN DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ CHẠY TÀU TRONG LUỒNG CĨ BÙN LỖNG 1.1 Tổng quan nghiên cứu bùn loãng 1.1.1 Các vấn đề nghiên cứu 1.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.2 Một số kết nghiên cứu giới 1.2.1 Nghiên cứu bùn loãng 1.2.2 Nghiên cứu đáy chạy tầu độ sâu chạy tầu 1.2.3 Nghiên cứu tính khả thi chạy tầu bùn loãng 1.2.4 Các ứng dụng xử lý lớp bùn loãng 1.3 Kết nghiên cứu Việt Nam 1.3.1 Kết nghiên cứu ứng dụng luồng Nam Triệu, Hải Phòng 1.3.2 Kết nghiên cứu luồng Soài Rạp 1.3.3 Kết nghiên cứu luồng tầu nhà máy nhiệt điện Duyên Hải 1.3.4 Kết nghiên cứu luồng Sơng Hậu 1.4 Phân tích chung vấn đề nghiên cứu Việt Nam 1.5 Định hƣớng nghiên cứu luận án Kết luận chƣơng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LỚP BÙN LOÃNG VÀ ĐÁY CHẠY TẦU TRONG LUỒNG CĨ BÙN LỖNG 2.1 Cơ sở lý thuyết vấn đề nghiên cứu 2.1.1 Cơ sở lý thuyết chuyển động bùn dƣới tác động yếu tố động lực cửa sông ven biển 2.1.2 Cơ sở lý thuyết phép phân tích Fourier 2.1.3 Cơ sở lý thuyết mơ hình hồi quy đa biến 2.2 Cơ sở số liệu phục vụ cho nghiên cứu 2.2.1 Số liệu địa hình 2.2.2 Số liệu thủy hải văn, bùn cát Trang i ii vi ix x 8 13 13 18 21 23 27 27 28 29 30 31 32 34 36 36 36 46 48 50 50 54 iv 2.2.3 Ảnh viễn thám 2.3 Các phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng luận án 2.3.1 Phƣơng pháp khảo sát trƣờng 2.3.2 Phƣơng pháp phân tích Fourier 2.3.3 Phƣơng pháp phân tích mơ hình hồi quy đa biến xây dựng tƣơng quan chiều dày lớp bùn loãng số yếu tố thủy hải văn, bùn cát Kết luận chƣơng CHƯƠNG 3: ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG CHẠY TẦU TRÊN BÙN LOÃNG, PHÂN TÍCH FOURIER VÀ MƠ HÌNH HỒI QUY ĐA BIẾN XÁC ĐỊNH QUY LUẬT SA BỒI VÀ CHIỀU DÀY LỚP BÙN LOÃNG 3.1 Kết nghiên cứu điều kiện sử dụng cơng nghệ chạy tầu bùn lỗng luồng tầu biển Việt Nam 3.1.1 Điều kiện khai thác, vận tải 3.1.2 Điều kiện tự nhiên 3.1.3 Thực tế bùn lỗng cao trình đáy luồng số luồng hàng hải 3.2 Xây dựng phƣơng trình xác định chiều dày lớp bùn lỗng mơ hình hồi quy đa biến 3.2.1 Xác định tham số đầu vào 3.2.2 Tính tốn xây dựng cơng thức đặc trƣng xác định chiều dày lớp bùn lỗng mơ hình hồi quy đa biến 3.3 Xây dựng mơ hình tính toán biến động sa bồi luồng tầu theo tháng 3.3.1 Dữ liệu đầu vào 3.3.2 Chƣơng trình tự động hóa tính tốn 3.3.3 Quy trình tính tốn 3.3.4 Kết xây dựng hàm chiều dày sa bồi theo tháng cho luồng Bạch Đằng Kết luận chƣơng CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Ứng dụng công thức đặc trƣng tính tốn độ dày lớp bùn lỗng xác định đáy chạy tầu đáy nạo vét hợp lý trƣờng hợp có bùn lỗng luồng Sồi Rạp – Hiệp Phƣớc 4.1.1 Tính tốn thử nghiệm dự báo chiều dày lớp bùn loãng 4.1.2 Xác định đáy chạy tầu thiết kế đáy nạo vét 4.2 Xác định thời điểm nạo vét hợp lý theo tiêu chí hiệu khai 55 56 56 58 60 64 65 65 65 67 78 81 81 90 99 100 100 102 102 107 109 109 109 117 v thác luồng Bạch Đằng Kết luận chƣơng KẾT LUẬN DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 119 123 124 128 129 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Băng đo sâu tần số 210 kHz 33 kHz …………………… Hình 1.2 Kết mơ tƣơng tác sóng bùn lỗng ………… …… 12 Hình 1.3 Tính chất lƣu biến bùn lỗng ……………… …………… 16 Hình 1.4 Độ sâu luồng đƣợc đo thiết bị hồi âm đa tần (h.vẽ minh họa) 19 Hình 1.5 Cảng Savannah vùng lân cận, bẫy bùn cát cửa ngăn triều … 26 Hình 1.6 Giải pháp cơng trình cửa sơng Tapi: (a) phƣơng án kết hợp đê chìm hƣớng dịng dọc tuyến luồng; (b) phƣơng án đào bẫy bùn vũng quay 27 tầu Hình 1.7 Vị trí lấy mẫu bùn cát lỗng tuyến luồng Sồi Rạp 29 Hình 1.8 Luồng tầu nhà máy nhiệt điện Duyên Hải ………………….… 30 Hình 2.1 Sơ đồ biến động lớp bùn lỗng …………………………… 37 Hình 2.2 Biểu đồ mơ tả khởi động bứt phá bùn loãng ……………… 38 Hình 2.3 Biểu đồ quan hệ S Vw Vbe gh …………………………………… 40 Hình 2.4 Phân bố nồng độ kết đƣợc lựa chọn ……………… 42 Hình 2.5 Tính tốn tốc độ chìm lắng bị cản trở ………………………… 43 Hình 2.6 Các trình vận chuyển bùn ….………………………… 44 Hình 2.7 Kỹ thuật đo sâu hồi âm (hình vẽ minh họa) ……………………… 57 Hình 2.8 Sơ đồ q trình phân tích Fourier …… ……………………… 59 Hình 2.9 Lƣợc đồ quy trình thiết lập phƣơng trình dự báo 62 Hình 3.1 Cao độ đáy luồng tần số 33kHz 200kHz – Đoạn luồng Lạch Huyện … ……………………………………….……………… 79 Hình 3.2 Cao độ đáy luồng tần số 33kHz 200kHz – Đoạn luồng Soài Rạp ……………………………………………………….……… 79 Hình 3.3 Cao độ đáy luồng tần số 33kHz 200kHz – Đoạn luồng Quan Chánh Bố ……………………………………………………… 80 Hình 3.4 Cao độ đáy luồng tần số 33kHz 200kHz – Đoạn luồng Vũng Tầu Thị Vải …………………………………………… ……… 80 vii Hình 3.5 Bản đồ phân bố bùn lỏng toàn tuyến 2018………………………… 83 Hình 3.6 Bản đồ phân bố bùn lỏng (mặt cắt 30-42) năm 2016-2017……… 84 Hình 3.7 Bản đồ phân bố bùn lỏng (mặt cắt 30-42) năm 2018……….…… 84 Hình 3.8 Lựa chọn khu vực lựa chọn tính tốn …………………………… 88 Hình 3.9 Xây dựng mơ hình khu vực tính tốn (a) địa hình lịng dẫn; (b) lƣới tính; (c) điều kiện biên 88 Hình 3.10 Kiểm định mực nƣớc, theo mực nƣớc theo số liệu thực đo …… 89 Hình 3.11 Kiểm định vận tốc dịng chảy ………………………………… 89 Hình 3.12 Kiểm định hƣớng dịng chảy … … ………………………… 90 Hình 3.13 Đồng liệu hệ thống lƣới trực giao …… … 91 Hình 3.14 Sơ đồ trình định dạng đồng liệu ……………………… 92 Hình 3.15 Sơ đồ tính tốn xây dựng hàm hồi quy đa biến ………………… 93 Hình 3.16 Sơ đồ rút gọn quy trình tính tốn hồi quy đa biến ……………… 95 Hình 3.17 Scatter plot giá trị thu đƣợc từ phƣơng trình hồi quy giá trị quan trắc thực sử dụng nhân tố dự báo…………………………… 98 Hình 3.18 So sánh kết tính tốn độ dày lớp bùn lỗng hàm hồi quy biến, biến biến, luồng Soài Rạp 99 Hình 3.19 Sơ đồ thuật tốn mơ hình tính tốn sa bồi tháng (SBThang) …… 100 Hình 3.20 Sơ đồ giản lƣợc q trình tính tốn ……………………………… 101 Hình 3.21 Biểu đồ độ dày sa bồi trung bình luồng Bạch Đằng…………… 102 Hình 3.22 So sánh kết dự báo sa bồi luồng Bạch Đằng với chuỗi trung bình tháng sử dụng cơng thức BĐ1-BĐ3 hàm hồi quy bậc … …… 105 Hình 3.23 Hình 3.20 So sánh lựa chọn cơng thức theo hệ số tƣơng 105 quan R2…… ……………………………………………………………… Hình 4.1 Đoạn luồng lựa chọn tính tốn thử nghiệm (Phao 49 đến phao 58 Luồng Sồi Rạp) …………………………………………………………… 109 Hình 4.2 Trƣờng vận tốc tính tốn trung bình năm (từ P49 đến P58) …… 110 Hình 4.3 Trƣờng hệ số kéo tính tốn …………………………… ……… 110 Hình 4.4 Trƣờng SPM (độ đục) trung bình đƣợc tính tốn từ ảnh Landsat8 111 Hình 4.5 Phân bố độ dày trung bình lớp bùn lỗng ………………………… 111 viii Hình 4.6 Độ dày lớp bùn loãng đoạn từ P54 đến đoạn P56 ………………… 112 Hình 4.7 Độ dày lớp bùn lỗng cho đoạn luồng từ phao 49 đến phao 54…… 112 Hình 4.8 Sơ đồ mật cắt dọc tuyến nghiên cứu thử nghiệm gồm 79 điểm … 113 Hình 4.9 Biểu đồ tổng giá trị hcl tổ chức nạo vét vào tháng khác luồng Bạch Đằng ………………… ………………………………… 122 ... trì luồng tàu làm sở xác định đáy chạy tàu thời điểm nạo vét hợp lý trường hợp có bùn loãng cho số luồng tàu Việt Nam 36 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH LỚP BÙN LOÃNG... pháp xác định độ dầy lớp bùn loãng, ứng dụng cho số luồng tàu Việt Nam; (3) Xây dựng tiêu hiệu trì luồng tàu làm sở xác định đáy chạy tàu thời điểm nạo vét hợp lý trường hợp có bùn loãng cho số luồng. .. THUỶ LỢI VIỆT NAM ĐỀ TÀI LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH ĐÁY CHẠY TÀU HỢP LÝ TRONG TRƯỜNG HỢP CĨ BÙN LỖNG TẠI MỘT SỐ LUỒNG HÀNG HẢI Ở VIỆT NAM CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH THUỶ MÃ SỐ: 09-58-02-02
Ngày đăng: 29/09/2020, 08:05
Xem thêm:
