Để cú cơ sở thiết lập vựng neo đậu an toàn cho tàu, thụng qua đú tạo cơ sở
cho cụng tỏc quản lý tàu cỏ trong KNĐ TTB, tụi tiến hành xỏc định cỏc yếu tố sau
để bố trớ tàu cỏ neo đậu hợp lý, an toàn:
a. Độ sõu
Độ sõu là yếu tố quan trọng nhất trong việc lựa chọn vị trớ neo đậu cho tàu. Nú quyết định việc tàu cú neo đậu được tại vị trớ đú hay khụng và ảnh hưởng đến sự
an toàn của tàu nghĩa là tàu cú nguy cơ bị mắc cạn hay khụng. Để xỏc định độ sõu cho phộp tàu neo đậu ta sử dụng cụng thức tớnh toỏn sau:
D s N d h h H = + + 3 2 (2.2) [4, 5]
Hỡnh 2.1. Độ sõu khu vực neo
d hD
Trong đú:
- HN: Độ sõu tối thiểu khu vực neo (m). - d: Mớn nước của tàu (m).
- hs: Chiều cao súng cực đại cú thể đạt được tại khu vực neo (m). Chọn hs=0,5 m vỡ khu vực này chủ yếu súng do tàu hành trỡnh gõy ra.
- hD: Độ sõu dự trữ dưới ky tàu, chọn hD =0,6 m.
b. Chất đỏy
Chất đỏy là yếu tố gúp phần quan trọng trong việc tạo lực giữ cho neo, đồng thời cũng liờn quan đến khả năng tàu thoỏt khỏi mắc cạn dễ dàng hay khụng. Tựy thuộc vào từng loại chất đỏy mà khả năng bỏm của neo khỏc nhau. Cỏc thụng số về
hệ số lực giữ của neo được tra ở bảng 2, phụ lục 1.
c. Giú
Giú là yếu tố ngoại cảnh tỏc dụng lờn phần nổi của tàu và gõy ra sự mất ổn
định của tàu trong quỏ trỡnh neo đậu. Lực tỏc dụng của giú lờn phần nổi của tàu phụ
thuộc vào vị trớ tương đối của tàu so với hướng giú. Độ lớn của giú tỏc dụng lờn phần nổi của tàu được tớnh theo cụng thức:
2 * * giú giú giú k A V K = (2.3) [34] Trong đú:
- Kgiú: Tổng lực giú tỏc dụng lờn tàu (tấn)
- k: hằng số liờn quan đến hướng giú tỏc dụng lờn tàu. Trong trường hợp hướng giú song song với tàu thỡ k = 0,39*10-4, hướng giú vuụng gúc với tàu thỡ k = 0,52*10-4 [34]
- Agiú: Diện tớch phần chịu tỏc dụng của giú (m2) - Vgiú: Tốc độ giú (m/s)
d. Dũng chảy
Dũng chảy là yếu tố ngoại cảnh tỏc dụng lờn phầm chỡm của tàu và làm tăng sự mất ổn định cho tàu. Khi dũng chảy tỏc dụng lờn phần chỡm của tàu quỏ lớn cú thể gõy rờ neo, đứt lĩn neo và dẫn đến những tổn thất cho tàu khi va chạm. Dũng chảy tỏc dụng vào phần chỡm của tàu được tớnh toỏn theo cụng thức:
Knước = k * f * Anước * V2nước (2.4) [34] Trong đú:
- Knước: Tổng lực dũng chảy tỏc dụng lờn tàu (tấn) - k: Hằng số (k = 0,033)
- f: Tham số liờn quan đến tỷ số độ sõu neo đậu với mớn nước của tàu và
được tra ở hỡnh sau:
Hỡnh 2.2: Tương quan giữa tỷ sốđộ sõu neo đậu và mớn nước tàu - Anước: Diện tớch phần chịu tỏc dụng của dũng chảy (m2)
- Trường hợp dũng chảy tỏc dụng song song với tàu Anước = B * d * b (2.5) (b=0,78 đối với tàu lưới kộo, b=0,84 đối với tàu cỏc nghề khỏc. [2]).
- B: Bề rộng của tàu (m) - b: Hệ sốđầy mặt cắt ngang - Vnước: Tốc độ dũng chảy (m/s)
e. Diện tớch cần thiết cho tàu neo đậu
Nhằm trỏnh sự va chạm lẫn nhau giữa cỏc tàu trong khu vực neo đậu thỡ diện tớch vựng neo đậu phải đỏp ứng được số lượng tàu neo đậu.
ỉ Trường hợp tàu thả 1 neo (1 neo mũi hoặc 1 neo lỏi) thỡ diện tớch cần thiết cho một tàu neo đậu an toàn chớnh là đường trũn bỏn kớnh R và tõm chớnh là neo. Bỏn kớnh R được tớnh toỏn theo cụng thức:
R = L + L1 + X (2.6) [4, 5] Trong đú:
- R: Bỏn kớnh tối thiểu của khu vực neo tàu (m). - L: Chiều dài tàu (m)
- L1: Khoảng cỏch dự phũng, lấy bằng chiều dài lĩn neo cần thiết phải thả
thờm để tăng lực giữ cho neo khi thời tiết xấu. Trong trường hợp tàu neo gần bờ mà buộc lỏi vào bờ, neo mũi thả thỡ L1 = 3m [13].
- X: Là hỡnh chiếu trờn phương nằm ngang của chiều dài lĩn neo đó thả ra ngoài mạn tàu trong điều kiện bỡnh thường (m). Giỏ trị của X được xỏc định theo cụng thức: 2 2 Z L X = N - (2.7) Trong đú:
- LN: Chiều dài lĩn neo đó thả (m)
- Z: Chiều cao tớnh từ lỗ neo hoặc chỗ lĩn neo tiếp xỳc với tàu đến nơi đặt neo theo phương thẳng đứng (m).
Hỡnh 2.3: Biểu diễn đường trũn diện tớch khu vực neo
Hỡnh 2.4: Biểu diễn khu vực neo
ỉ Trong trường hợp tàu thả 2 neo (1 neo mũi và 1 neo lỏi) thỡ diện tớch cần thiết cho một tàu neo đậu an toàn chớnh là diện tớch hỡnh chữ nhật S (hỡnh 2.5). S được tớnh toỏn theo cụng thức:
S = (B + 2b) * (2X + L + 2L1) (2.8) Trong đú: b dự phũng độ xờ dịch ngang, lấy b = 0,5 m. X L L1 R X Z LN
f. Trang thiết bị phục vụ neo đậu
Neo và lĩn neo là những trang thiết bị rất quan trọng trong quỏ trỡnh neo đậu của tàu, nú gúp phần giữ ổn định cho tàu trong suốt thời gian neo đậu.
ỉ Trang bị neo cho tàu:
3 2 * D K PN = n (2.9) [4, 5] Trong đú: - PN: Trọng lượng neo (kg) - Kn: Hệ số phụ thuộc vào tải trọng, cụng suất và loại nghề. Kn = 4 đối với tàu lưới kộo, Kn = 4,93 đối với tàu lưới rờ, cõu và Kn = 5,26 đối với tàu lưới võy. [12].
- D: Lượng nước rẽ của tàu (tấn) - Ta cú D=L*B*d*Cb*gnước (2.10) - gnước: Khối lượng riờng của nước (kg/m3). Lấy gnước=1.000 kg/m3 - Cb: Hệ số bộo của tàu (Cb =0,58
đối với tàu lưới kộo, Cb =0,65 đối với tàu cỏc nghề khỏc [2])
ỉ Chiều dài lĩn neo:
Theo [13], [34] chiều dài lĩn neo được tớnh toỏn theo cụng thức: LN = (5 á7) * HN (2.11) L1 X L X L1 B b b Diện tớch S
Hỡnh 2.5: Diện tớch neo cần thiết cho tàu thả 2 neo (1 neo mũi và 1 neo lỏi)
Theo [4, 5], độ sõu tại KNĐ TTB sụng Tắc – Hũn Rớ cú độ sõu ở phạm vi nhỏ hơn 10 m nờn LN được xỏc định theo cụng thức:
LN = (4 á 5) * HN (2.12)
Theo kinh nghiệm người dõn khi quan sỏt hướng của lĩn neo tạo với phương thẳng đứng một gúc khoảng 00á300 thỡ cú thể núi chiều dài lĩn neo thả là phự hợp. Từđõy cho thấy LN = (1 á 6,5) * Z (2.13)
Từ cụng thức (2.11, 2.12, 2.13), tụi chọn: LN = 7 * HN (2.14) ỉ Đường kớnh lĩn neo:
Ngoài việc chọn neo, chiều dài lĩn neo thỡ việc tớnh toỏn chọn đường kớnh lĩn neo cho phự hợp, đủ sức giữ tàu ổn định dưới tỏc dụng của ngoại lực. Đường kớnh lĩn neo được xỏc định theo cụng thức sau:
3 * D k dl = l (2.15) [4, 5] Trong đú: - dl : Đường kớnh lĩn neo (mm) - kl là hằng số, được tra ở bảng 1 phụ lục 1
Sau khi tớnh toỏn được đường kớnh lĩn neo, tụi tiến hành tra bảng 3 ở phụ lục 1 để so sỏnh tải trọng đứt của lĩn neo (hay tải trọng làm việc) với tổng tải trọng đứt tỏc dụng lờn tàu. Sau đú chọn đường kớnh phự hợp với hệ sộ an toàn cho phộp. Theo [3] hệ số an toàn cho lĩn neo là hat=4á6, tụi chọn hat= 5.
at hl đ h P P = ln (2.16) [3]
Trong đú: - Pđln: Tải trọng đứt của lĩn neo hay tải trọng làm việc - Phl : Tổng tải trọng đứt tỏc dụng lờn tàu
Từ cụng thức (2.16) ta tớnh được Pđln và tra bảng 3 phụ lục 1 để chọn được
ỉ Lực giữ của neo và lĩn neo
Lực giữ của neo và lĩn neo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như chất đỏy, loại neo, lĩn neo… Để xem xột khả năng lực giữ của neo và lĩn neo tụi sử dụng cụng thức:
FN = F1 + F2 (2.17) [4, 5] Trong đú: - FN: Lực giữ của neo và lĩn neo (kg)
- F1: Lực giữ do trọng lượng neo (kg) - F2: Lực giữ của lĩn neo (kg)
F1 = KN1 * PN (2.18)
KN1: Hệ số lực giữ của neo phụ thuộc vào loại neo, chất đỏy và tớnh chất tỏc dụng của ngoại lực. Hệ số này được tra tại bảng 2, phụ lục 1.
P Z Z L F N 2 2 2 2 - = (2.19) q p P= * (2.20) Trong đú:
- P: Trọng lượng của 1 m lĩn neo trong nước (kg/m). Tra bảng 3 phụ lục 1. - p: Trọng lượng của 1 m lĩn neo trong khụng khớ (kg).
- q: Xuất nổi của vật liệu làm lĩn neo trong mụi trường nước ngọt hoặc nước biển. Ởđõy vật liệu làm lĩn neo là sợi tổng hợp PolyProtilen (PP) do vậy q = - 0,14 trong mụi trường nước biển và q = - 0,11 [3] trong mụi trường nước ngọt. KNĐ
TTB sụng Tắc vừa chịu ảnh hưởng của nước ngọt, vừa chịu ảnh hưởng của nước biển, do vậy tụi chọn q= - 0,14 sẽđảm bảo được cho cả hai mụi trường nước.
g. Chiều rộng luồng cần thiết cho tàu hành trỡnh an toàn [25]
Chiều rộng luồng để tàu hành trỡnh an toàn trờn sụng như KNĐ TTB sụng Tắc – Hũn Rớđược tớnh toỏn như sau:
+ Luồng 2 làn tàu: Bl ³3B (2.21) + Luồng 1 làn tàu: Bl ³1,5B (2.22)
- Đối với đoạn cong: Chiều rộng luồng vần mở rộng thờm về phớa bờ lồi. Độ
mở rộng cú thểđược tớnh như sau: B’c = Kc’(Rc2-L2/d) (2.23) Trong đú: Bl : Chiều rộng luồng (m) B’c: Độ mở rộng luồng (m) Rc: Bỏn kớnh cong (m) Kc’: Hệ số; Kc’=3,85 khi Rc=3L, Kc’=3,89 khi Rc=6L
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIấN CỨU 3.1. Thực trạng KNĐ TTB sụng Tắc – Hũn Rớ
3.1.1. Phạm vi KNĐ TTB sụng Tắc – Hũn Rớ
Theo tài liệu [22, 23, 24] thỡ KNĐ TTB sụng Tắc – Hũn Rớ là đoạn cuối của sụng Tắc tớnh từ cầu Bỡnh Tõn ra cửa biển. Phớa bờn phải của KNĐ TTB sụng Tắc là khu dõn cư phường Vĩnh Trường, bờn trỏi là khu dõn cư Hũn Rớ - Phước Đồng. Từ những giới hạn trờn, tụi sử dụng định vị cầm tay GPSMAP 60CSx để xỏc định mốc KNĐ và kết hợp phần mềm Google Earth Plus; ArcView 3.2; MapInfo 7.5; DNR Garmin 5.4.1 chia sẻ dữ liệu và vẽđược bản đồ KNĐ TTB như hỡnh sau:
Hỡnh 3.1: Phạm vi nghiờn cứu của luận văn
3.1.2. Độ sõu
Với 5.867 điểm đo sõu từ bảng 5 phụ lục 2, mỗi điểm đo sõu bao gồm cỏc thụng số như kinh độ, vĩ độ và độ sõu. Sử dụng Microsoft Excel biến đổi những
thụng số mỗi điểm cho phự hợp với định dạng của phần mềm ArcView 3.2, đồng thời hiệu chỉnh thụng sốđộ sõu theo biờn độ thủy triều. Sau đú thực hiện cụng việc kết nối dữ liệu từ Microsoft Excel với ArcView 3.2 cho kết quả như hỡnh sau:
Hỡnh 3.2: Phõn bốđiểm khảo sỏt độ sõu KNĐ TTB sụng Tắc – Hũn Rớđầu năm 2009 Tiếp theo tiến hành nội suy thụng số độ sõu theo mụ hỡnh TIN từ phần mềm ArcView 3.2 ta được kết quả như hỡnh 3.3.
Kết quả ở hỡnh 3.3 cho thấy: - Độ sõu trong KNĐ TTB phõn bố khụng đều,
độ sõu lớn chủ yếu tập trung trước nhà mỏy sửa chữa tàu biển Bỡnh Tõn và trước cảng Hũn Rớ. Đõy là khú khăn cho việc tỡm kiếm vị trớ cú đủ độ sõu để neo đậu tàu an toàn.
- Độ sõu KNĐ đó giảm hơn 1 m trong toàn vựng so với thời điểm vừa nạo vột xong năm 2007. Theo kết quả nghiờn cứu của bà Lờ Thị Vinh (2009) [18] cho thấy từ năm 2007 đến đầu năm 2009 quỏ trỡnh bồi lắng đó làm giảm độ sõu luồng khoảng từ 1,0á1,2 m đoạn từ cảng Hũn Rớđến trạm biờn phũng Hũn Rớ, khu Phỳ Quý độ sõu giảm đến 1,5 m. Độ sõu ngày một giảm dần sẽ là nguy cơ cho những tai nạn, sự cố tàu cỏ ngày một tăng.
3.1.3. Chất đỏy
Từ số liệu khảo sỏt chất đỏy tại cỏc trạm (chi tiết bảng 6, phụ lục 2). Mỗi trạm bao gồm cỏc thụng số về kinh độ, vĩ độ và mật độ cỏc loại chất đỏy. Sử dụng Microsoft Excel biến đổi những thụng số mỗi trạm cho phự hợp với định dạng của phần mềm ArcView 3.2, sau đú thực hiện cụng việc kết nối dữ liệu từ Microsoft Excel với ArcView 3.2 cho kết quả như hỡnh 3.4. Sau đú nội suy phõn bố từng loại chất đỏy riờng rẽ theo mụ hỡnh TIN cho kết quả như hỡnh 3.5, 3.6, 3.7.
Hỡnh 3.6: Nội suy phõn bố cỏt (%) Hỡnh 3.7: Nội suy phõn bố bựn (%) Từ hỡnh 3.5, 3.6, 3.7 cho thấy: Mật độ sỏi là rất ớt, chiếm tỷ lệ dưới 10%, trong khi đú tỷ lệ cỏt và bựn chiếm tỷ lệ cao, trờn 50%. Mật độ sỏi chiếm tỷ lệ rất thấp trong KNĐ là điều kiện thuận lợi cho tàu cỏ neo đậu an toàn.
Để biết chớnh xỏc khu vực nào phõn bố chất đỏy gỡ là chủ yếu, tụi tiến hành phõn tớch lưới bản đồ từ phần mềm ArcView 2.3 và cho kết quả như hỡnh 3.8.
Hỡnh 3.8: Phõn bố chất chỏy trong khu vực nghiờn cứu
Qua hỡnh 3.8 cho ta thấy: Chất đỏy trong KNĐ TTB hầu hết là bựn, bựn – cỏt, một số cũn lại là cỏt – bựn, cỏt. Đõy chớnh là điều kiện thuận lợi cho quỏ trỡnh
neo đậu của tàu, giỳp tăng lực giữ cho neo, tạo sựổn định và an toàn cho tàu, đồng thời tàu dễ dàng thoỏt khỏi cạn nếu cú tớnh huống mắc cạn xảy ra.
3.1.4. Giú
Khu neo đậu TTB sụng Tắc – Hũn Rớđược che chắn rất tốt bởi hai nỳi đú là nỳi Chụt phớa Vĩnh Trường với độ cao 100 m và nỳi Đồng Bũ phớa Hũn Rớ với độ
cao 300 m. Phớa cửa luồng cũn được che chắn bởi Hũn Miễu (hỡnh 3.9). Ngoài ra xung quanh luồng cũn được che chắn bởi khu dõn cư Hũn Rớ, Bỡnh Tõn và Vĩnh Trường.
Hỡnh 3.9: Sự che chắn của cỏc dóy nỳi đến KNĐ TTB Sụng Tắc (nguồn từ google earth) Chớnh sự che chắn tốt nờn giú vào khu vực này luụn cú hướng song song với luồng và tốc độ sẽ giảm hơn so với ngoài vịnh Nha Trang, gúp phần tạo nờn sự an toàn cho tàu cỏ khi neo đậu.
Theo thống kờ từ năm 2005-2009, số lượng bóo, ATNĐảnh hưởng đến vựng biển Việt Nam dao động từ 7 đến 11, trong khi đú số lượng bóo, ATNĐ ảnh hưởng
Bảng 3.1: Thống kờ bóo, ATNĐ ảnh hưởng đến vựng biển Khỏnh Hũa từ năm 2005 đến năm 2009 [36] Năm Tờn cơn bóo Thời gian Tốc độ lớn nhất (knots) Tốc độ lớn nhất (m/s) Cấp bóo VICENTE 16á17/9 35 18,01 8 2005 KAI_TAK 28á29/10 50 25,72 10 2006 DURIAN 3á4/12 80 41,16 Trờn 12 06W 2á3/8 30 15,43 7 (ATNĐ) PEIPAH 9/11 25 12,86 6 (ATNĐ) 2007 HAGIBIS 22á26/11 85 43,73 Trờn 12 01W 13á14/1 35 18,01 8 NEOGURI 15á16/4 65 33,44 12 2008 NOUL 16á17/11 40 20,58 8 CHAN_HOM 4á5/5 55 28,29 10 1á2/11 65 33,44 12 2009 MIRINAE 12h, 2/11 45 23,15 9
Để biết cường độ giú trong thời điểm mưa bóo tại KNĐ TTB sụng Tắc, tụi tiến hành đo tốc độ giú vào thời điểm bóo (từ 14há16h30 ngày 2/11/2009) và kết quả như sau: Bảng 3.2: Kết quả tốc độ giú tại cỏc điểm đo đạc ở KNĐ TTB sụng Tắc Trạm 1 (Biờn phũng Hũn Rớ) Trạm 2 (Cảng Hũn Rớ) Trạm 3 (Cầu Bỡnh Tõn) TT
Vạch/2 phỳt Vạch/giõy Vạch/2 phỳt Vạch/giõy Vạch/2 phỳt Vạch/giõy
1 1.050 8,75 1.005 8,38 1.035 8,63
2 1.000 8,33 995 8,29 900 7,50
3 990 8,25 1.048 8,73 950 7,92
4 1.010 8,42 1.020 8,50 1.040 8,67
6 970 8,08 995 8,29 1.000 8,33 7 1.010 8,42 990 8,25 1.015 8,46 8 1.023 8,53 1.020 8,50 1.000 8,33 9 975 8,13 1.010 8,42 940 7,83 10 1.040 8,67 990 8,25 940 7,83 Sử dụng chức năng phõn tớch mụ tả thống kờ trong Excel [1, 9] với số liệu bảng 3.2 và được kết quả như bảng 3.3. Bảng 3.3: Tốc độ giú trung bỡnh tại cỏc trạm đo Vị trớ đo Trung bỡnh (vạch /giõy) Tra bảng được tốc độ (m/s)
Hướng Cấp giú
Trạm 1 8,4 8,7 SE Cấp 5
Trạm 2 8,4 8,7 SE Cấp 5
Trạm 3 8,3 8,6 E Cấp 5
Từ số liệu bảng 3.3, sử dụng Surfer 8.0 tiến hành nội suy theo tốc độ giú và