Bài giảng cơ sở kỹ thuật bờ biển (đại học thủy lợi)

Nội dung trình bày I Những nét bờ biển Việt nam (A) II Biên thủy động lực Thủy triều (B) Các thông số thiết kế cao trình đê biển wl.ico HWRU/CE PROJECT Quan hệ nhân tố trình hình thành đường bờ Yếu tố nội sinh gồm kiến tạo địa chất Yếu tố ngoại sinh gồm sóng, gió, dịng chảy Biến hình đường bờ biển Hoạt động kinh tế xã hội vùng bờ wl.ico HWRU/CE PROJECT Lịch sử phát triển địa chất đường bờ Việt nam Đường bờ biển Việt Nam dài 3254 km, kể đường bao quanh đảo Hướng đường bờ theo trục kiến tạo chính: Tây bắc – Đông Nam Đông bắc – Tây nam Vùng đồng sông Hồng sông Mê Kông bao phủ trầm tích thuộc kỷ Holocene Trừ đồng bằng, đường bờ đá, cát san hơ phát triển dọc bờ đá, nơi khơng có dịng chảy sơng chảy wl.ico HWRU/CE PROJECT Các kiểu đường bờ biển: Kiểu đường bờ Cliff gồm: - Cliff có bãi trước - Cliff khơng có bãi trước Đường bờ đá thấp - Có bãi trước - Khơng có bãi trước Kiểu đụn cát bãi cát Kiểu đường bờ bãi biển thấp Vũng, vịnh, cửa sơng có đảo chắn Kiểu đường bờ ngập mặn phát triển phổ biến (Mud flat) Kiểu đường bờ san hô wl.ico HWRU/CE PROJECT Kiểu đường bờ Cliff Là đường bờ cấu tạo loại đá cứng (đá biến chất, đá mac ma đá trầm tích gắn kết trước đệ tứ có vách thẳng đứng nằm sát bờ biển - Cliff có bãi trước: Khi triều kiệt có bãi biển, thường bãi cát ngắn, có nơi bãi bùn: Đoạn bờ thuộc Quảng Ninh - Cliff bãi trước: Khi triều kiệt khơng có bãi biển, đoạn bờ khu vực đèo Hải Vân; đoạn tỉnh Phú Yên, Khánh Hòa wl.ico HWRU/CE PROJECT Đường bờ đá thấp Kiểu cấu tạo đá cứng, thấp, khơng có vách dựng đứng, khối đá nằm sát bờ biển - Có bãi trước: Khi triều kiệt có bãi biển: Bãi Cháy ví dụ điển hình - Khơng có bãi trước: Khơng có bãi triều kiệt Đường bờ khu vực vịnh Vân Phong, Vũng rơ, đảo ngồi khơi Kiểu đụn cát bãi cát wl.ico HWRU/CE PROJECT Cấu tạo đụn cát bãi cát, cồn cát cao 20 – 30 m phía Bãi cát thoải phía ngồi mép nước Điển hình bãi biển cát thuộc tỉnh miền Trung từ Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình, Quảng Nam, Quảng Ngãi v.v… wl.ico HWRU/CE PROJECT Kiểu đường bờ bãi biển thấp - Bãi Cát thấp bãi bùn triều lên biển lấn sâu vào đất liền, triều rút bãi rộng Bãi biển thuộc cửa sơng Đáy, thuộc tỉnh Ninh Bình; bãi thuộc mũi đất Cà mau ví dụ điển hình loại đường bờ wl.ico HWRU/CE PROJECT Kiểu bờ biển vũng vịnh, đầm phá điển hình đường bờ thuộc tỉnh Thừa Thiên – Huế wl.ico HWRU/CE PROJECT Kiểu đường bờ có đảo chắn điển hình đường bờ khu vực Vịnh hạ long TÍNH TỐN THUỶ LỰC, THUỶ HẢI VĂN BIỂN • Tính tốn sóng mực nước • Tính tốn phát triển sóng • Tính tốn thay đổi chiều cao sóng vào nước nơng • Tính tốn sóng leo lưu lượng tràn qua cơng trình • Truyền sóng qua cơng trình • Dịng triều dao động mực nước cảng CÁC MENU CỦA CRESS TÍNH TỐN DỊNG CHẢY TRONG SƠNG VÀ CỬA SƠNG • Tính tốn dịng chảy kênh hở • Tính tốn đập tràn • Tính tốn cơng trình nhỏ • Tính tốn dịng chảy ống TÍNH TỐN BÙN CÁT • Nước biển, bùn cát mặt cắt ngang dọc bờ biển • Tính tốn vận chuyển bùn cát • Tính xói • Dịng bùn hạt mịn • Tính tốn bồi lắng CÁC MENU CỦA CRESS TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH CỬA SƠNG VÀ BỜ BIỂn • Tính tốn ổn định cơng trình đá • ổn định chân cơng trình • Tính tốn đê phá sóng dạng thùng chìm TÍNH TỐN CƠNG TRÌNH TRONG SƠNG • Tính tốn bảo vệ đáy sơng • ổn định kè QUẢN LÝ TỔNG HỢP VÙNG BỜ • Hình thành tổ hợp hoạt động kinh tế xã hội khác để đánh giá tương tác hoạt động tới đường bờ TÍNH TỐN THUỶ LỰC, THUỶ HẢI VĂN BIỂN TÍNH TỐN SĨNG VÀ MỰC NƯỚC • Tính chiều dài sóng nước nơng • Tính tốn thay đổi mực nước gió TÍNH TỐN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA SĨNG • Khi chiều sâu nước khơng đổi • Khi chiều sâu nước thay đổi • Tính tốn đà gió hiệu qủa TÍNH TỐN THUỶ LỰC, THUỶ HẢI VĂN BIỂN TÍNH TỐN THAY ĐỔI CHIỀU CAO SĨNG KHI ĐI VÀO NƯỚC NƠNG • ảnh hưởng khúc xạ, nước nơng dịng chảy dọc bờ • Tính tốn dịng chảy dọc bờ • Tính suy giảm lượng sóng • Bao gồm dịng chảy • Khi có rừng ngập mặn • Sóng nhiễu xạ quanh đê phá sóng TÍNH TỐN SĨNG LEO VÀ LƯU LƯỢNG TRÀN QUA CƠNG TRÌNH • Sóng leo mái cơng trình • Lưu lượng tràn qua đê • Lưu lượng tràn qua tường đứng TÍNH TỐN THUỶ LỰC, THUỶ HẢI VĂN BIỂN • TRUYỀN SĨNG QUA CƠNG TRÌNH • Truyền sóng qua hệ cọc trước cơng trình • Truyền sóng sau đê phá sóng • DỊNG TRIỀU VÀ SỰ DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC TRONG CÁC CẢNG • Tính tốn dịng chảy cửa sơng vùng triều • Tính mực nước cảng sơng vùng triều PhÇn tÝnh toán Tần suất thiết kế Căn vào hớng dẫn thiết kế đê biển tạm thời toàn dải bờ biển nghiên cứu chọn tần suất thiết kế p = 10% Mực nớc triều thiên văn lớn (Hhws) Mốc chuẩn "0" Dáu (Hải Phòng) Tỉnh Quảng Ninh Hải Phòng Thái Bình Nam Định Ninh Bình Hhws (m) 2.00 1.80 1.80 1.80 1.80 Nớc dâng Đoạn I: Móng Cái - Bắc Yên Hng Độ lớn nớc dâng (m) Sè lÇn x hiƯn < 0.50 50 0.51 - 1.00 38 1.01 - 1.50 1.51 - 2.00 > 2.00 Chiều cao gia tăng nớc biển dâng hiệu ứng nhà kính (hnbd) Do nóng lên khí quyển, băng tan làm mực nớc biển tăng lên Theo ớc tính độ gia tăng khoảng 60 cm/100 năm Đê ta thiết kế với tần suất p =10%, lợng gia tăng hnbd = 10 cm Đoạn II: Bắc Yên Hng - Ninh Bình Độ lớn nớc dâng (m) Số lần x < 0.50 35 0.51 - 1.00 38 1.01 - 1.50 17 1.51 - 2.00 > 2.00 Xây dựng đờng tần suất nớc dâng cho hai đoạn bờ nh sau: Hndp=10%(I) = 1.46 m Hndp=10%(II) = 1.76 m TÍNH TỐN SĨNG LEO BẰNG CRESS • Bước 1: Tính chiều cao sóng hiệu Hs chu kỳ sóng Ts ngồi khơi • Bước 2: Tính tốn đặc trưng sóng trước đê • Bước 3: Tính chiều cao sóng leo lên mái đê VÍ DỤ TÍNH TỐN CHO ĐOẠN BỜ TỪ QUẢNG NINH ĐẾN NINH BÌNH B−íc 1: TÝnh chiỊu cao sóng hiệu Hs chu kỳ sóng Ts khơi Thời gian trì trận bÃo chọn tbÃo = ứng dụng CRESS - 223 tính đợc đà gió cho đoạn bờ (File Bacbo1 Bacbo2.223) Đoạn Móng Cái - Bắc Yên Hng: Feffect = 258 km Đoạn Bắc Yên Hng - Ninh Bình: Feffect = 271 km TÝnh to¸n vËn tèc giã thiÕt kÕ: Dùa vào tài liệu quan trắc gió tự ghi trạm khu vực nghiên cứu tính đợc U10% = 32 m/s Theo kết khảo sát địa hình đáy biển Viện Địa lý (Trung tâm khoa học Công nghệ quốc gia), độ sâu nớc vùng biển nớc ta khơi từ 20m đến 30m Trong tính toán chọn độ sâu d=20 m CRESS - 221 tính toán đặc trng sóng nớc sâu Tỉnh Hs (m) Tp (s) Quảng Ninh 4.39 8.90 Hải Phòng 4.40 8.90 Thái Bình 4.40 8.90 Nam Định 4.40 8.90 Ninh Bình 4.40 8.90 ứng dụng CRESS - 233 tính toán đặc trng sóng trớc công trình Không chắn sóng Có chắn sóng Đặc trng Hs (m) Tp (s) Hs (m) Tp (s) Quảng Hải Ninh Phòng 2.66 2.61 8.90 8.90 1.23 1.19 8.90 8.90 Thái Bình 2.54 8.90 1.13 8.90 Nam Định 2.76 8.90 1.25 8.90 Ninh Bình 2.26 8.90 0.85 8.90 • • • • • B−íc 3: TÝnh sãng leo b»ng CRESS 241 M¸i phÝa biĨn m = 2.5 - 3.0 (m = 3.0 - 4.0 sau đợc nâng cấp) Mái phía đồng m = 2.0 - 2.5 Phần lớn đê Những đoạn xung yếu đợc gia cố kè lát mái, đá chít mạch bê tông đúc sẵn Phần lớn đoạn đê có chắn sóng với chiều cao