Bài giảng hệ thống mỏ hàn

Trường Đại học Thủy Lợi Khoa Kỹ thuật bờ biển HỆ THỐNG MỎ HÀN Trình bày: Phạm Thu Hương Nội dung • Khái niệm hệ thống mỏ hàn • Những nhân tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống mỏ hàn • Mối quan hệ ứng xử hệ thống mỏ hàn • Phân loại mỏ hàn • Cấu tạo mỏ hàn biển vật liệu đá • Thiết kế hệ thống mỏ hàn • Ví dụ thiết kế hệ thống mỏ hàn cho vùng Hải Hậu – Nam Định Khái niệm mỏ hàn • Mỏ hàn loại cơng trình để chỉnh trị đoạn sơng hay đoạn bờ biển • Chức năng:: giảm lưu tốc dòng chảy giảm vận chuyển bùn cát dọc bờ Tạo vùng nước tĩnh xoáy nhẹ để giữ bùn cát lại gây bồi cho vùng bờ, bãi bị xói Che chắn cho bờ sóng xiên truyền tới Giảm lực xung kích sóng tác dụng vào bờ Hướng dòng chảy ven bờ lệch xa gây xói bờ Hình dạng đường bờ OCEAN Direction of Net Long-shore Transport Original Shoreline Groyne Adjusted shoreline OCEAN Direction of Net Long-shore Transport BEACH Groyne Adjusted shoreline BEACH Groyne Adjusted shoreline Original Shoreline Groyne Adjusted shoreline Hệ thống mỏ hàn sông Hà Lan Hệ thống mỏ hàn biển The groyne field in Poole Bay, Southbourne, England Nhân tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống mỏ hàn • Các yếu tố ảnh hưởng: sóng, dịng chảy ven bờ, điều kiện địa kỹ thuật móng, mơi trường nước biển • Sự tương tác hệ thống mỏ hàn với vách bờ, bãi biển Xác định quan trắc, mơ hình vật lý mơ hình tốn học Mối quan hệ ứng xử hệ thống mỏ hàn • Qui luật diễn biến bồi xói bên hệ thống mỏ hàn: hàn: thượng lưu bồi lắng, hạ lưu xói lở • Hiện tượng chảy lượn, chảy xoáy, tách xa bờ khu vực mỏ hàn Thiết kế hệ thống mỏ hàn Một số lưu ý thiết kế hệ thống mỏ hàn: - Nên kết hợp mỏ hàn với ni bãi giảm xói hạ lưu - Chiều dài hệ thống mỏ hàn nên ngắn dần phía hạ lưu, tạo thành góc khoảng 6o giảm xói hạ lưu - Có thể thiết kế mỏ hàn chữ T giảm dòng rút 10 qui tắc thiết kế mỏ hàn 10 Nếu vận chuyển bùn cát ngang bờ chủ yếu cần xem xét toán thiết kế đập chắn sóng trước Giữ cân tổng lượng bùn cát dọc bờ ngang bờ Tránh gây xói lở vùng lân cận, cần có giải pháp thay thiết kế Chiều rộng bãi min, đủ bảo vệ khu vực nghiên cứu khỏi tác động bão Khoảng cách mỏ hàn = (2 – 3) chiều dài mỏ hàn Sử dụng mơ hình tốn dự đoán thay đổi đường bờ thiết kế mỏ hàn (GENESIS) Sử dụng mơ hình tốn để xác định chiều rộng bãi có bão (SBEACH) Sử dụng hình thức chuyển cát loại mỏ hàn cho phép thấm Xem xét phương án rút ngắn mỏ hàn cuối để giảm tác động tới hạ lưu Công bố kết thành công thất bại sau xây dựng cơng trình Ví dụ: Thiết kế hệ thống mỏ hàn kết hợp nuôi bãi cho vùng Hải Hậu – Nam Định • Đặc điểm tự nhiên vùng Nam Định Định:: - Nam Định có đường bờ biển dài khoảng 72km, với cửa sông: cửa Ba Lạt (sông Hồng), cửa Hà Lạn (sông Sô), cửa Lạch Giang (sông Ninh Cơ) cửa Đáy (sông Đáy) - Hệ thống đê biển (dài khoảng 48km) chịu tác động mạnh mẽ sóng , thủy triều bão Một phần hệ thống đê bị phá hoại nặng nề Vì người ta xây dựng hệ thống đê thứ lùi vào phía đất liền khoảng 200m khu vực Hải Hậu • Khu vực nghiên cứu cứu:: bờ biển dài 27,42 km từ Hải Đông đến Hải Thịnh (giữa cửa sông Hà Lạn Lạch Giang) Mô hình tốn UNIBEST Mơ hình tốn UNIBEST gồm phần: • UNIBEST-TC : mơ hình tính vận chuyển bùn cát ngang bờ tác động sóng, gió thủy triều gây nên biến đổi đường bờ • UNIBEST-CL+: mô tả diễn biến đường bờ chênh lệch gradient lượng bùn cát vận chuyển dọc bờ biển UNIBEST-CL+ gồm có modules: - LT module (Longshore Transport module): tính dịng chảy ven bờ sóng thủy triều gây vận chuyển bùn cát dọc bờ cho đường bờ biển thẳng - CL module (CoastLine module): mô tả biến đổi đường bờ chênh lệch gradient lượng bùn cát dọc bờ Sử dụng mơ hình UNIBEST-CL+ để mô biến đổi đường bờ biển Hải Hậu – Nam Định Điều kiện biên tốn • Khu vực nghiên cứu: đường bờ biển dài 24 km từ Hải Đơng đến Hải Thịnh • Pháp tuyến đường bờ biển tạo thành góc 132o so với hướng Bắc • Hướng sóng: - Phía cửa sơng Ba Lạt, hướng sóng từ 90o – 224o - Phía cửa sơng Lạch Giang, hướng sóng từ 44o – 180o (số liệu đo sóng quan trắc trạm Văn lý: hướng sóng dao động từ 44o – 224o) Lựa chọn giải pháp • Lượng bùn cát 175 000 m3/ năm • Khu vực Hải Lý đến Hải Chính có tỷ lệ xói 3.0 m/năm • Các vùng khác có tỷ lệ xói trung bình 1.0 m/năm Bài tốn đặt ra: ra: khu vực Hải Lý (2km) khơng cịn xói lở, hạ lưu khu vực bảo vệ tỷ lệ xói < 1m /năm Giải pháp: pháp: Mỏ hàn kết hợp với ni bãi • Hệ thống mỏ hàn: hàn: - Vị trí hệ thống mỏ hàn: 2km bờ biển Hải Lý - Chiều cao mỏ hàn - Chiều dài mỏ hàn: 60, 80, 100, 150, 200m - Khoảng cách mỏ hàn: 2, 2.5 lần chiều dài • Ni bãi: bãi: - Vị trí: phía hạ lưu khu vực bảo vệ - Phân bố OCEAN Direction of Net Long-shore Transport Groyne Adjusted shoreline Original Shoreline Groyne Adjusted shoreline BEACH Sự thay đổi đường bờ sau có cơng trình Kết tính tốn No No of groynes Groyne length (m) Total length (m) Structure Volume (m3) Volume of Stone (m3) Volume of Sand (m3) 300 600 4500 5400 107.35 200 600 4500 5400 94.0 3 200 600 4500 5400 99.0 150 450 3375 4050 89.0 150 600 4500 5400 86.0 100 500 3750 4500 96.0 100 600 4500 5400 106.0 80 480 3600 4320 93.0 80 640 4800 5760 94.0 10 60 480 3600 4320 86.0 Phương án lựa chọn • Hệ thống mỏ hàn • Chiều dài mỏ hàn: 60m • Khoảng cách mỏ hàn: 180m • Tổng khối lượng cát nuôi bãi: 86m3/năm No No of groynes Groyne length (m) Total length (m) Groynes spacing (m) Max erosion rate at lee side (m/year) Volume of sand (Km3/m/ yr) Life time (years) 300 600 750 13.50 107.35 24 200 600 400 11.43 94.0 17.2 3 200 600 500 12.48 99.0 19.5 150 450 450 10.45 89.0 15.5 150 600 450 10.25 86.0 15.5 100 500 300 9.86 96.0 16 100 600 250 9.96 106.0 16 80 480 240 8.80 93.0 15 80 640 200 9.40 94.0 15 10 60 480 180 7.98 86.0 15 ... niệm hệ thống mỏ hàn • Những nhân tố ảnh hưởng đến hiệu hệ thống mỏ hàn • Mối quan hệ ứng xử hệ thống mỏ hàn • Phân loại mỏ hàn • Cấu tạo mỏ hàn biển vật liệu đá • Thiết kế hệ thống mỏ hàn •... kế hệ thống mỏ hàn Phương mỏ hàn: - Mỏ hàn thường vng góc với đường bờ - Bờ biển chịu hướng sóng chính, mỏ hàn nên vng góc với phương sóng vỡ (mỏ hàn xiên góc giảm dòng rút) Thiết kế hệ thống mỏ. .. xun qua mỏ hàn • Theo hình dạng mỏ hàn mặt • Theo cao trình so với mặt nước: Mỏ hàn ngập nước Mỏ hàn nhô mặt nước Cấu tạo mỏ hàn biển dùng vật liệu đá • Các phận mỏ hàn: Gốc: Nơi mỏ hàn tiếp