Nghiên cứu sự ổn định của đê biển khi có sóng tràn qua

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI Y Z - NGUYỄN ANH SƠN NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN KHI CÓ SÓNG TRÀN QUA Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thủy Mã số: 60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Trọng Tư Hà Nội – 2011 Luận văn Thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Qua thời gian dài tập trung nghiên cứu làm việc nghiêm túc, tác giả hoàn thành luận văn thời hạn theo quy định nhà trường giao Có kết trên, trước tiên tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo PGS.TS: Nguyễn Trọng Tư dành nhiều thời gian, tâm huyết, tận tình hướng dẫn để tác giả hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn giảng viên khoa sau Đại học, trường Đại học Thủy lợi tận tình giảng dạy, giúp đỡ, truyền đạt kiến thức tới tác giả suốt trình học tập Đại học trình học Cao học Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, quan, người thân, bạn bè động viên, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tác giả hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2011 HỌC VIÊN Nguyễn Anh Sơn Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU I Sự cần thiết đề tài .1 II Mục đích nhiệm vụ đề tài III Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu IV Nội dung Luận văn CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN & HÌNH THỨC ĐÊ BIỂN 1.1: Tình hình đê biển giới .4 1.2: Tình hình đê biển Việt Nam 1.2.1 Đê biển tỉnh Bắc bộ: Từ Quảng Ninh đến Ninh Bình 1.2.2 Đê biển Trung 1.2.2.1 Đê biển Bắc trung bộ: Các Tỉnh từ Thanh hóa đến Hà tĩnh 1.2.2.2 Đê biển Trung trung bộ: tỉnh từ Quảng bình đến Quảng nam 11 1.2.3 Đê biển Nam (từ Bà rịa- Vũng tàu đến Kiên giang) 13 1.2.3.1 Tình trạng kỹ thuật đê biển nam 14 1.2.3.2 Hiện trạng ổn định đê biển Nam 15 CHƯƠNG 2: CƠ CHẾ PHÁ HOẠI ĐÊ BIỂN DO SÓNG TRONG TRƯỜNG HỢP BÃO LỚN 17 2.1: Tình hình đê biển giới .17 2.1.1 Giới thiệu .18 2.2: Cơ chế phá hoại đê bão 18 2.3: Sóng đặc trưng 24 2.3.1 Khái niệm Sóng 24 2.3.2 Sóng tràn đặc trưng .26 2.3.3 Sóng tràn qua đê mái dốc 28 2.3.4 Các đặc trưng sóng tràn theo sóng 33 2.3.4.1 Lượng tràn sóng .33 2.3.4.2 Dịng chảy sóng tràn đỉnh đê 34 Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ 2.4: Thấm- Ổn định đê biển có nước tràn qua 36 2.4.1 Tầm quan trọng tính thấm qua đê biển có nước tràn qua 36 2.4.2 Các phương pháp tính thấm 37 2.4.2.1 Nghiên cứu lý luận 37 2.4.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm .38 2.4.2.3 Sự phát triển phương pháp tính ổn định mái dốc .38 2.4.2.4 Cơ sở phương pháp tính ổn định trượt mái .39 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN NAM ĐỊNH KHI CÓ SÓNG LEO TRÀN QUA 48 3.1: Tổng quan vùng biển Nam Định 48 3.1.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên 48 3.1.1.1 Vị trí địa lý 48 3.1.1.2 Điều kiện địa hình địa mạo 49 3.1.2 Đặc điểm khí tượng thủy văn 53 3.1.2.1 Chế độ khí tượng 53 3.1.2.2 Chế độ thủy hải văn .57 3.1.3 Đặc điểm địa chất .2 3.1.3.1 Đặc điểm địa chất khu vực cửa sông 62 3.1.3.2 Đặc điểm địa chất đường bờ tỉnh Nam Định .62 3.1.3.3 Địa chất cơng trình khu vực bờ biển Hải Hậu – Nam Định 63 3.1.4 Tình hình diễn biến đường bờ vùng biển Hải Hậu- Nam Định 64 3.1.5 Các chế phá hoại đê kè biển 68 3.1.5.1 Phá hoại mái đê phía biển 68 3.1.5.2 Phá hoại từ mái đê phía đồng .70 3.2: Ứng dụng cơng nghệ tính tốn thực tế 71 3.2.1 Phần mền Wadibe 71 3.2.1.1 Giới thiệu .71 3.2.1.2 Cấu trúc 71 3.2.2 Phần mềm tính ổn định Slope 72 Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ 3.3: Áp dụng phần mềm tính tốn ổn định đê biển có sóng leo đoạn cửa biển Nam Định .73 3.3.1 Tính tốn thơng số sóng leo, sóng leo 73 3.3.1.1 Tính tốn sóng từ bão 73 3.3.1.2 Tính tốn tham số sóng tuyến tính 74 3.3.1.3 Tính tốn truyền sóng vào bờ 74 3.3.1.4 Tính tốn sóng tràn, sóng leo 77 3.3.2: Tính tốn Thấm ổn định 78 3.3.2.1: Nhiệm vụ tính tốn 78 3.3.2.2: Trường hợp tính toán 78 3.3.2.3: Giả thuyết tính tốn .78 3.3.2.3: Thông số phục vụ tính tốn 79 3.3.2.4: Kết tính tốn 80 3.3.2.5: Đánh giá theo yêu cầu quy phạm 82 3.3.2.6: Đề xuất biện pháp bảo vệ an toàn cho đê biển 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 KẾT LUẬN 85 NHỮNG HẠN CHẾ 85 KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phụ lục 2: Phụ lục 3: Phụ lục 4: Phụ lục 5: Phụ lục 6: Phụ lục 7: Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ MỞ ĐẦU I: cần thiết đề tài: Hệ thống đê biển giải pháp bảo vệ đất liền mang tính chiến lược quốc gia nước bên bờ đại dương Nước ta có đường bờ biển dài khoảng 3200 km trải dài từ móng đến hà tiên Các tuyến đê biển đê biển xây dựng từ bao đời có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt, bảo vệ sinh mạng tài sản nhân dân vùng ven biển, bảo vệ cho sản xuất nơng nghiệp, ngồi cịn bảo vệ số vùng nuôi trồng thủy săn sản xuất muối Theo xu phát triển chung, vùng ven biển nước ta vùng kinh tế trọng điểm động ngày đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân an ninh quốc phòng Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghiệp, du lịch, việc chuyển đổi cấu sản xuất (tăng nuôi trồng thủy, hải sản) khôi phục ngành nghề truyền thống, tuyến đê biển nói chung đê biển nói riêng khơng mục tiêu ngăn lũ, ngăn mặn mà phải kết hợp đa mục tiêu, vừa ngăn lũ, kiểm soát mặn bảo đảm an toàn dân sinh, kinh tế cho vùng đê bảo vệ, đồng thời kết hợp tuyến đường giao thông ven biển quan trọng phục vụ phát triển kinh tế, du lịch, an ninh quốc phịng Vì nhiệm vụ quan trọng trên, hệ thống đê biển cần phải bảo vệ an toàn trước nguy bị xuống cấp, phá vỡ, đồng thời tiếp tục cải tạo, củng cố thêm bước đê nâng cao lực phòng, chống thiên tai nhằm tạo tiền đề thúc đẩy phát triển kinh tế, đảm bảo phát triển bền vững vùng ven biển Do việc nghiên cứu q trình hoạt động đê đòi hỏi phải thường xuyên, cấp thiết có tính ứng dụng cơng nghệ thực tiễn cao, hoạt động đê biển có sóng tràn qua trường hợp bão lũ triều cường II: Mục đích nhiệm vụ đề tài: 1: Mục đích: Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng bão lớn triều cường đến làm việc đê biển, đặc biệt yếu tố sóng tràn qua mặt đê, từ có sở khoa học đánh giá làm việc đê biển đề xuất giải pháp bảo vệ đê biển trường hợp sóng tràn qua đỉnh đê 2: Nhiệm vụ: - Xác định yếu tố truyền sóng tác động đến đê biển - Xác định lượng nước tràn vào thân đê có sóng leo tràn qua - Lập thuật tốn tính tốn thấm, ổn định cho đê biển - Áp dụng cho vùng đê biển cụ thể Việt Nam - Đề xuất giải pháp bảo vệ đê biển có sóng tràn qua III: Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng lý luận kết thực nghiệm IV: Nội dung Luận văn: Mở đầu Sự cần thiết đề tài Chương 1: Tổng quan phát triển hình thức đê biển 1.1: Tình hình đê biển giới: 1.2: Tình hình đê biển Việt Nam: Chương 2: Phương pháp xác định tác động sóng tràn ảnh hưởng tới đê biển 2.1: Tình hình khí hậu biển bão lũ: 2.2: Cơ chế phá hoại đê biển bão: 2.3: Sóng đặc trưng: 2.4: Thấm- ổn định đê biển có sóng tràn qua: Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ Chương 3: Ứng dụng tính tốn cho đê biển Tỉnh Nam Định 3.1: Giới thiệu vè cơng trình cụ thể phục vụ cho việc tính tốn: 3.2: Chọn sơ đồ tính tốn: 3.3: Xác định lưu lượng thấm sóng tràn tạo ra: 3.4: Ứng dụng phần mềm tính tốn sóng tràn tính tốn thấm, ổn định Kết luận kiến nghị Từ kết việc ứng dụng phần mềm tính tốn cho đê biển tỉnh Nam Định, trình bày kết đạt được, tồn kiến nghị Đề suất biện pháp xây dựng bảo vệ đê biển Chuyên ngành: Xây dựng công trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN VÀ HÌNH THỨC ĐÊ BIỂN 1.1: Tình hình đê biển giới: Biển có ảnh hưởng lớn đến phát triển văn minh, văn hóa quốc gia sống ven biển Nghiên cứu văn hóa biển đơng Nam Á nhà khoa học khẳng định "Văn hóa biển tảng văn hóa địa Đông Nam: Núi, đồng bằng, biển" Văn hóa biển có vai trị to lớn phát triển kinh tê- xã hội quốc gia sông bờ đại dương Việt nam nước thuộc quốc gia vùng Đông Nam Á Biển Đơng Nam Á có vị trí đặc biệt tên đường giao lưu quốc tế nối liền Thái Bình Dương với Ấn Độ Dương trở thành cửa ngõ tuyến đường hàng hải nối liền Đông Á với Tây Âu Châu Phi Đối với quốc gia Đông Nam Á biển đường truyền giáo hiệu nhất, đường thương mại số 1, nơi "Quyết tử cho tổ quốc sinh" vùng biển khác biển Đông Nam Á kho báu tài nguyên thiên nhiên Các quốc gia vùng ven biển phải đối mặt với bão tố, triều dâng, sóng gió, sóng thần , tác động biến đổi khí hậu mà mức độ nguy hiểm cịn dự báo Xây dựng hệ thống để biển phát triển mạng lưới cảnh báo sóng thần chiến lược quan trọng cấp thiết quốc gia có bờ biển đặc biệt quan trọng quốc gia có nhiều vùng đất thấp mực nước biển nơi chịu nhiều ảnh hưởng thiên tai Lãnh thổ Hà lan vùng đất thấp mực nước biển có nhiều khu vực ngập lụt, nhiễm mặn, phèn hóa, châu thổ chịu lũ lưu vực, tiền tiêu chịu triều cường biển bắc, lịch sử phát triển Hà lan lịch sử đắp đê hứng chịu thảm họa từ phía biển Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Luận văn Thạc sĩ Hình1.1: Đê biển Afsluitdifk dài 32km, rộng 90m, cao 7.25m mực nước biển trung bình Sau thảm họa lịch sử năm 1953, phủ Hà Lan tâm xây dựng dự án đê biển Dự án kéo dài từ năm 1958 đến năm 1997 với kinh phí lên tới hàng ngàn tỷ Guider (tiền Hà lan) Dự án gồm cáo đập khóa, đập phụ gần cửa sơng tuyến đê đại (xem hình1.1) "Điều làm cho Hà Lan không tiếng hoa tulip, cối xay gió, đơi giày gỗ…mà cịn tiếng cơng trình biển vĩ đại hàng đầu giới" Thành tựu chinh phục biển, Hà Lan xứng đáng với lời đánh giá "Chúa tạo dựng nên giới Hà Lan tạo dựng người Hà Lan" Hầu nước ven biển có vùng đất thấp mực nước biển kinh nghiệm kỹ thuật đê biển sử dụng phát triển rộng rãi Tùy thuộc vào phát triển kinh tế mà mức độ khoa học mức độ đại cơng trình để biển mức độ khác Ngoài Hà Lan nước có kinh nghiệm trình độ khoa học công nghệ đê biển thu hút ý giới cịn có Mỹ, Đan Mạch, Nhật Bản, Trung Quốc… Cho đến nước bờ biển coi việc xây dựng hệ thống đê biển giải pháp hữu hiệu để đề phòng, chống thích ứng ngăn chặn nước biển dâng xâm nhập mặn phương thức quai đê lấn biển tăng diện tích đất canh tác Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 73 Luận văn Thạc sĩ SLOPE/W có lựa chọn cho phép tính tốn khối trượt gồm nhiều loại đất đá, ngập nước không theo dạng khối trượt khác dạng trụ tròn, dạng gãy khúc trường hợp có lớp mềm yếu, có đá, trượt theo mặt cắt giả định theo mái hố móng Nhiều dạng tải trọng trường hợp áp dụng kết cấu neo, cọc nhồi 3.3: Áp dụng phần mềm tính tốn ổn định đê biển có sóng leo đoạn cửa biển Nam Định: 3.3.1: Tính tốn thơng số sóng leo, sóng leo: Sử dụng phầm mềm WaDiBe tính tốn điều kiện biên phục vụ cho tính tốn ổn định đê biển 3.3.1.1: Tính tốn sóng từ bão Điều kiện tốn đặt có bão cấp xuất khơi khu vực nghiên cứu Sóng hình thành từ bão di chuyển vào khu vực nghiên cứu gây nguy hiểm cho tuyến đê biển nghiên cứu Chiều cao sóng bão gây xác định dựa vào phầm mềm WaDiBe sau: Bão cấp 9, bán kính gió lớn 10km, độ sâu nước 3m, thời gian bão t = 7h Hình 3.12: Tính sóng từ bão Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 74 Luận văn Thạc sĩ Kết tính tốn: Chiều cao sóng: H = 0,91 (m) Chu kì sóng: Tp = 3,84 (s) 3.3.1.2: Tính tốn tham số sóng tuyến tính Từ kết tính tốn sóng từ bão mục trên, ta tính tốn tham số sóng tuyến tính sau: Hình 3.13: Tính tốn tham số sóng tuyến tính 3.3.1.3: Tính tốn truyền sóng vào bờ a Xác định mực nước thiết kế phục vụ tính tốn MNTK = MNTB + Atrmax + And(P%) (3.1) Trong đó: ƒ MNTK: Mực nước thiết kế (m) ƒ MNTB: Mực nước trung bình khu vực xây dựng cơng trình (m) ƒ Atrmax: Biên độ triều lớn khu vực xây dựng cơng trình (m) ƒ And (P%): Mực nước dâng ứng với tần suất thiết kế (m) Sử dụng đường tần suất mực nước tổng hợp điểm MC14 (Hải lý, Hải hậu) Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 75 Luận văn Thạc sĩ P mực nước tổng hợp, Mặt cắt 14 H (cm) 100 600 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 1 50 25 20 10 5 10 10 20 P (%) : Tr (nam) : 100 H (cm) : 365.4 50 298.7 20 228.9 10 10 187.2 20 153.1 50 100 100 50 116.9 0.5 P(%) Tr (Năm 200 Tr(năm) 100 88.2 Hình 3.14: Đường tần suất mực nước tổng hợp điểm MC14 (106°19', 20°08') Hải Lý, Hải Hậu, Nam Định Theo dự thảo hướng dẫn thiết kế đê biển Lựa chọn tần suất bão hàng năm xảy ra, tra đường tần suất mực nước tổng hợp 0,882m b Lựa chọn mặt cắt ngang truyền sóng Cao trình bãi khu vực Hải Hậu – Nam Định thay đổi từ – 0,5, có nơi thấp cao trình bãi khoảng -0,5 Bề rộng bãi trung bình 200 – 300m với độ dốc khoảng 2% Lựa chọn mặt cắt ngang bãi sau: MẶT CẮT NGANG BÃI Cao trình -2 -4 -100 100 200 300 400 K/C phía biển Hình 3.15: Mặt cắt ngang truyền sóng Truyền sóng WaDiBe: - Điều kiện biên: - Cao trình mực nước biển: MNTK = +0,882 (m) Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 500 600 76 Luận văn Thạc sĩ - Chiều cao sóng biên phía biển Hrms = H/sqrt(2) = 0,64 (m) - Chu kì đỉnh sóng Tp = 3,84 (s) - Góc sóng tới biên phía biển, xét trường hợp nguy hiểm α0 = 50 - Độ dốc sóng nước sâu Sp = 5% Hình 3.16: Thơng số đầu vào tính tốn truyền sóng Kết truyền sóng Hình 3.17: Kết truyền sóng WaDiBe Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 77 Luận văn Thạc sĩ Chiều cao sóng chân cơng trình xác định chiều cao sóng vị trí cách mép nước khoảng 1/2 L (trong L chiều dài bước sóng) Từ kết tính tốn tham số sóng tuyến tính có L = 17,92 (m) Ỉ Chiều cao sóng chân cơng trình chiều cao sóng vị trí cách mép nước khoảng 9m Từ kết truyền sóng ta chiều cao sóng chân cơng trình: Hrms = 0,524 (m) Ỉ Hs = sqrt(2).Hrms = 0,74 (m) Chu kì sóng Tp = 3,84 (s) Ỉ T m-1,0 = Tp/1,1 = 3,49 (s) 3.3.1.4: Tính tốn sóng tràn, sóng leo a Điều kiện biên Chiều cao sóng chân đê Hm0 = Hs = 0,74 (m) Chu kì sóng Tp = 3,84 (s) Góc sóng tới = 50 Tỷ số Tp/ T m-1,0 = 1,1 Độ dốc mái phía biển m = Khoảng vượt khơng Δ RC đỉnh đê phía mực nước thiết kế Δ RC = Cao trình đỉnh đê – Mực nước thiết kế Δ RC = 3,4 – 0,882 = 2,52 (m) b Kết tính tốn sóng tràn, sóng leo Lưu lượng tràn qua đê q = 0,15 (l/m/s) – (lưu lượng tàn tb – TAW) Chiều cao sóng leo Ru2%= 2,53m– (chiều cao sóng leo 2%- Van der Meer-TAW) Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 78 Luận văn Thạc sĩ Hình 3.18: Kết tính tốn sóng tràn – sóng leo 3.3.2: Tính tốn Thấm ổn định: 3.3.2.1: Nhiệm vụ tính tốn: - Xác định lưu lượng thấm - Xác định đường bão hoà thân đập - Xác định gradient max - Kiểm tra ổn định đập 3.3.2.2: Trường hợp tính tốn: Theo số liệu tính truyền sóng trên, bão trì vòng với lưu lượng tràn q=0.15l/m/s toán xác định hoạt động đê biển biến đổi ảnh hưởng thời gian * Tính tốn với trường hợp chưa có sóng tràn qua- TH1 * Tính tốn với trường hợp có sóng tràn qua- TH2, chia làm 10 thời đoạn tính tốn (0,5giờ/thời đoạn) 3.3.2.3: Giả thuyết tính tốn Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 79 Luận văn Thạc sĩ Do tần suất xuất q tràn Tp = 3,84 (s)/1 lần kéo dài liên tục 5h với q=0.15l/m/s không đổi, để thuận tiện cho tính tốn ta giả thuyết bề mặt ln có lớp nước thấm trực tiếp vào đê biển theo định luật dacy thời gian Giả thuyết mái thượng, hạ lưu mặt đê biển đất đắp, khơng có trồng cỏ (trường hợp bất lợi nhất) 3.3.2.3: Thơng số phục vụ tính tốn - Mặt cắt tính tốn: Là mặt cắt khu vực đê biển chưa gia cố bất lợi Hình 3.19: Mặt cắt đê biển đại diện tính tốn - Chỉ tiêu lý phục vụ tính tốn: Bảng 3.7: Bảng đặc trưng lý đất kiến nghị sử dụng tính tốn Dung trọng Kn/m3 Lóp - Đới Đất đắp đê Lớp đất số Lớp đất số Lớp đất số Tự nhiên Bão hòa 18.25 17.48 16.87 17.76 19.64 - Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ Chỉ tiêu học Tự nhiên Bão hòa Hệ số thấm K, m/s C C φ(độ) (Kpa) (Kpa) 22 4.10 19 2.73 1.25x10-6 15.80 3.40 9.70x10-6 6.73 4.40 6.50x10-6 6.10 2.80 3.20x10-6 φ(độ) 80 Luận văn Thạc sĩ 3.3.2.4: Kết tính tốn Bảng 3.8: Bảng tổng hợp kết tính tốn ổn định đê biển TT Giai đoạn TH1- Thấm ổn định TH2- TH2- TH2- TH2- TH2- MNTL MNHL q(l/s/m) (m) (m) Jxy max KHLmin q thấm qua mặt cắt đập 2.5 0 0.4785 1.276 6.6523x10-6 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 0 0 0.15 0.15 0.15 0.15 0.15 8.971 6.638 4.985 4.084 3.541 1.217 1.178 1.146 1.062 0.997 4.8747x10-6 5.8519x10-6 6.2390x10-6 6.4434x10-6 6.6030x10-6 Hình 3.20: Mơ hình tính thấm cho TH1- thấm ổn định Hình 3.21: Mơ hình tính thấm cho TH2- Thấm không ổn định Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 81 Luận văn Thạc sĩ Hình 3.22: Sự thay đổi đường bão hòa giờ- có nước sóng tràn Kết luận: Từ bảng ta thất có sóng tràn qua liên tục giờ, đường bão hòa đê biển biến đổi liên tục dâng lên gần với đỉnh đê, làm tăng phạm vi bão hòa nước Biểu đồ K hl min- t K hl K hlmin [Kat] 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 0.9 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 Thời gian- t Hình 3.23:Biểu đồ quan hệ Khl Kết luận: Từ biểu đồ quan hệ Khl min- t (Hệ số ổn định mái đê biển phía hạ lưu thời gian sóng tràn qua đỉnh đê biển, ta thấy với điều kiện làm việc đê biển (đã khai báo phần trên) thông số tác động sóng hệ số ổn định mái hạ lưu giảm dần theo thời gian sóng tràn qua đê sau 4.35h mái đê biển phía hạ lưu có nguy ổn định (Khi Khl min< [Kat]) Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 82 Luận văn Thạc sĩ Kết tính tốn chi tiết thơng số thể phụ lục đính kèm luận văn 3.3.2.5: Đánh giá theo yêu cầu quy phạm Theo tiêu chuẩn ngành 14TCN 157-2005: Trị số Građient cho phép khối đất đắp thân đập với vật liệu Á sét ứng với công trình cấp IV hạ lưu cơng trình [Jra] = 0,90 Như vậy, theo phụ lục 07 bảng số 7.5 giá trị Gradient đảm bảo điều kiện ổn định thấm Theo tiêu chuẩn 285-2002 hệ số an toàn ổn định đập xác định sau: K=nc.kn/m với nc: Hệ số tổ hợp tải trọng nc=0.9 ứng với tổ hợp tải trọng đặc biệt kn: Hệ số bảo đảm xét theo quy mơ điều kiện cơng trình kn=1.15 Ứng với cơng trình cấp IV m: Hệ số điều kiện làm việc m= Ứng với hệ số cho mái dốc tự nhiên nhân tạo [Kat]=0.9*1.15/1=1.035 Vậy theo bảng 3.8- Bảng tổng hợp kết tính tốn ổn định đê biển, sóng tràn vào thời đoạn 5h ứng với Khlmin = 0.997 Cơng trình có nguy ổn định tổng thể có khả sinh trượt, xói lở phía hạ lưu phía đồng => Cần phải có biện pháp gia cố bảo đảm an toàn cho đập 3.3.2.6: Đề xuất biện pháp bảo vệ an toàn cho đê biển Do xây dựng từ lâu, biện pháp thi công thô sơ không tu sửa thường xuyên nên hầu hết tuyến đê biển bị xuống cấp trầm trọng có nguy sạt lở, xói mịn ổn định có triều cường sóng tràn qua Bài tốn ngồi việc xác định diễn biến làm việc đê biển có sóng tràn qua kết hợp với triều cường (khi xảy xói lở, ổn định), ngồi Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 83 Luận văn Thạc sĩ sở cho việc cảnh báo, đề xuất biện pháp khắc phục làm gia tăng độ ổn định đê Trong giới hạn luận văn này, tác giả xin đề xuất số biện pháp gia cường, xử lý áp dụng thực tế vào cơng trình đê biển - Biện pháp khắc phục tức thời: Khi có mưa lũ tức thời, khơng tu sửa nên đoạn đê xung yếu hay bị sạt trượt, để đề phòng cần chuẩn bị bao tải đất, cát đoạn xung yếu đó, kết hợp đổ đá hộc gia cường chân đê, đóng cọc tre bảo vệ bao tải cát - Biện pháp sửa chữa, gia cố thường xuyên Theo tiêu chuẩn ngành 14TCN 157-2005, tuyến đê chưa sửa chữa không đáp ứng yêu cầu mái thượng, hạ lưu cao trình mặt đê chất lượng đất đắp biện pháp bảo vệ mái đê, nên cần bổ sung thêm cao trình đê gia cố mái đê Ví dụ, trồng cỏ mái hạ lưu đê phía đồng, lát bê tơng phía biển, làm rãnh nước phía hạ lưu, bê tơng hóa bề mặt đê biển - Một số biện pháp cụ thể: + Gia cường cường độ lõi đập Chế tạo cọc đất – vôi; Cọc xi măng đất; Phương pháp điện silicat cho cơng trình đất sét đất bùn; Phương pháp nhiệt dùng để gia cường loại đất hoàng thổ có hệ số thấm 10-20 cm/phút + Gia cố mái đê biển: Kè lát mái đá xây - đá chít mạch: - Kè lát mái đá xây; - Kè lát mái đá chít mạch Kè bê tông: - Kè lát mái bê tông đổ chỗ; - Kè lát mái bê tông lắp ghép nhỏ hình vng; - Kè lát mái bê tông lập phương; - Kè lát mái bê tơng lắp ghép có lỗ nước; Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 84 Luận văn Thạc sĩ - Kè lát mái bê tơng lắp ghép có ngàm liên kết chiều; - Kè lát mái bê tơng lắp ghép có ngàm chiều TAC- 2, TAC- 3; - Kè lát mái bê tông lắp ghép có ngàm chiều TSC – 178 Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 85 Luận văn Thạc sĩ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Tác giả vận dụng kiến thức nâng cao chương trình đào tạo cao học Trường Đại học Thuỷ Lợi thực tế để nghiên cứu ảnh hưởng sóng tràn tới trạng thái ổn định đê biển áp dụng kiểm chứng cho mặt cắt đê biển Tỉnh Nam Định Luận văn nêu tính cấp thiết, ý nghĩa thực tiễn đề tài, tính tốn phân tích ảnh hưởng thơng số sóng tràn hệ số thấm đất, hệ số mái đập, tiêu lý đất đắp đập biện pháp gia cố đê tới trạng thái biến đổi thấm hệ số ổn định đê biển có sóng tràn qua từ xác định nguyên nhân đề xuất biện pháp xử lý Các nội dung nghiên cứu luận văn đạt được: Xác định trường hợp, yếu tố xảy gây bất lợi đê biển có sóng tràn qua Xác định thơng số truyền sóng tới chân đê bão sinh từ khơi, phục vụ tính tốn ổn định thấm tổng thể đê biển Phân tích, xác định yếu tố biến đổi trước q trình có bão lớn tràn qua mặt đê Đề xuất số biện pháp xử lý, gia cường đê biển Đã ứng dụng kết nghiên cứu luận văn tính tốn cụ thể cho tuyến đê biển Nam định Tác giả phân tích nguyên nhân, diễn biến trình hình thành phát triển đường bão hịa biến đổ hệ số ổn định đê biển Kết tính tốn tương đối xác phù hợp với thực tế cơng trình, làm sở cảnh báo có bão lũ NHỮNG HẠN CHẾ - Tổ hợp tính tốn luận văn chưa nhiều Mới tính tốn cho vài giá trị thời gian cụ thể, chưa kiểm tra trình biến đổi đập với thời gian hết bão, hệ số mái kết cấu đê khác nhau, mặt cắt đập khác Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 86 Luận văn Thạc sĩ - Cách tiếp cận tốn sử dụng phương pháp phân tích khác với mơ hình vật liệu khác cho kết khác - Cần sử dụng phầm mềm tính tốn ứng suất - biến dạng khác (VD phần mềm plaxis ) để so sánh KIẾN NGHỊ Với cơng trình cụ thể cần địa hình, địa chất thực tế, kết thí nghiệm tiêu lý cụ thể phục vụ tính tốn kiểm tra, kết hợp với yếu tố ảnh hưởng khác từ đánh giá xác hoạt động đê biển có sóng tràn qua có biện pháp cảnh báo, xử lý hiệu đảm bảo an tồn cho cơng trình Hà Nội, tháng 12 năm 2011 Học viên Nguyễn Anh Sơn Chun ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ 87 Luận văn Thạc si TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Báo cáo tổng hợp thiên tai Tỉnh Nam Định từ năm 1976 đến năm 2005 Công ty tư vấn XDTL I (2005), Quy phạm thiết kế đập đất đầm nén 14TCN 157 – 2005, Hà Nội Dự thảo lần 11: Hướng dẫn thiết kế đê biển tháng 11/2009 Hướng dẫn thiết kế đê biển 14TCN 130- 2002 Trường Đại Học Thuỷ Lợi (2004), Giáo trình thuỷ công tập 1, Hà Nội Tiêu chuẩn xây dựng Việt nam- TCXDVN 285:2002 Nguyễn Cảnh Thái, Bài giảng cao học – Thiết kế đập vật liệu địa phương, Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Nguyễn Cảnh Thái, Bài giảng cao học – Thấm qua công trình thủy lợi, Trường Đại học Thuỷ lợi, Hà Nội Nguyễn Văn Thìn, Ngơ Trí Viềng, Nguyễn Bá Quỳ, Cơ chế phá hoại đê biển sóng trường hợp có bão lớn 10 Thiều Quang Tuấn, Tổng quan nghiên cứu phương pháp tính tốn sóng tràn qua đê biển 11 Thiều Quang Tuấn, Hướng dẫn thiết kế, sử dụng phần mềm WADIBE 12 Nguyễn Trọng Tư, Đề tài nhánh Nghiên cứu điều tra đánh giá tài liệu số liệu (khí tượng thủy văn, địa hình, địa chất, bùn cát…) vùng đê biển nước tràn, Mã số: KC08.15/06-10 13 Nguyễn Xuân Trường (1976), Thiết kế đập đất, Hà Nội TIẾNG ANH TAW, 2002, Technical report wave run-up and wave overtopping at dikes, Technical Advisory Committee on Flood Defence, The Netherlands Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình thuỷ ... 2.4.2.3 Sự phát triển phương pháp tính ổn định mái dốc .38 2.4.2.4 Cơ sở phương pháp tính ổn định trượt mái .39 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU SỰ ỔN ĐỊNH CỦA ĐÊ BIỂN NAM ĐỊNH KHI CÓ SÓNG LEO TRÀN QUA. .. sóng tràn qua đỉnh đê 2: Nhiệm vụ: - Xác định yếu tố truyền sóng tác động đến đê biển - Xác định lượng nước tràn vào thân đê có sóng leo tràn qua - Lập thuật tốn tính toán thấm, ổn định cho đê. .. lệch sóng tràn, Các tham số hàm số điều kiện biên thủy lực hình học mái đê phía biển 2.4: Thấm- Ổn định đê biển có nước tràn qua: 2.4.1: Tầm quan trọng tính thấm qua đê biển có nước tràn qua: