Tài liệu Đồ án môn học: Thiết kế đê chắn sóng xa bờ - Trường đại học Thủy Lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA KỸ THUẬT BIỂN -------- ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II ĐỀ BÀI: THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN SÓNG XA BỜ CHO PHƯỜNG NGỌC XUYÊN QUẬN ĐỒ SƠN TỈNH HẢI PHÒNG Giáo viên HD: TS. Lê Hải Trung Sinh viên TH: Phạm Lê Trường Lớp : 55B2 MSV : 1351082209 STT : 39 Nhóm : 8.4 Hà Nội, 6/2017 Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ PHẦN I: TÍNH ..................................... I. 1. 2. 3. 4. 5. II. III. 1. 2. 3. 4. TOÁN 2.1. 2.2. 2.3. 3. 4. 5. 6. 7. 8. KIỆN BIÊN THIẾT KẾ Giới thiệu sơ lược về khu vực thiết kế đê chắn sóng xa bờ ………… Vị trí địa lý ......................................................................................... Địa hình .............................................................................................. Đặc điểm khí hậu, khí tượng .............................................................. Đặc điểm thủy, hải văn ...................................................................... Cơ cấu kinh tế .................................................................................... Đề bài …………………………………………………………….......... Tính toán …………………………………………………………….... Xác định Mực nước thiết kế (MNTK) ứng với tần suất thiết kế theo 2 phương pháp: tổ hợp các thành phần và tra theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển hiện hành…………………………………………................. Xác định chiều cao sóng nước sâu (H 0) phương pháp tra theo tiêu chuẩn………………………............................................................... Xác định các tham số sóng tại vị trí thiết kế ...................................... Tính toán và bố trí mặt bằng .............................................................. PHẦN II: THIẾT KẾ ............................................... 1. 2. ĐIỀU ĐÊ CHẮN SÓNG XA BỜ Tính toán kích thước khối phủ Tetrapod ............................................ Tính toán cao trình đỉnh đê theo 2 tiêu chuẩn thiết kế là sóng leo và sóng tràn ...………………………………………………………….. Tính toán cao trình đỉnh đê theo tiêu chuẩn sóng leo ..................... Tính toán cao trình đỉnh đê theo tiêu chuẩn sóng tràn…………….. Kiểm tra lai bằng tiêu chuẩn sóng truyền ...............…………….... Tính bề rộng và kết cấu đỉnh đê …………………………………….. Tính toán mặt cắt ngang: Kích thước các lớp theo tiêu chuẩn ............. Tính kích thước chân đê bảo vệ mái .................................................. Tính kích thước lớp đệm đáy ............................................................. Tính toán mở rộng đầu đập ................................................................ Tính toán ổn định ............................................................................... 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL PHẦN III: TÀI KHẢO .................................................................. LIỆU THAM MỞ ĐẦU Hải Phòng(1) là thành phố duyên hải nằm ở hạ lưu của hệ thống sông Thái Bình thuộc đồng bằng sông Hồng có Bờ biển Hải Phòng dài trên 125 km, thấp và khá bằng phẳng. Vùng bờ biển Hải Phòng khu vực đông bắc Đồ Sơn đặc trưng bởi cửa sông hình phễu Bạch Đằng, hiện tượng xói –bồi bờ biển diễn biến phức tạp và gia tăng cả về cường độ và tần suất trong thời gian gần đây. Tổng số chiều dài bờ biển Hải Phòng bị xói lở 16,1 km, chiếm 23,0% trên tổng số 125km đường bờ biển. Trong đó khu vực bờ biển Ngọc Xuyên quận Đồ Sơn cũng đang bị xói lở trong những năm gần đây do diện tích rừng ngập mặn bị suy giảm đáng kể. Nhiều năm trước đây, hàng ngàn hecta rừng ngập mặn ở Hải Phòng đã bị chặt phá tràn lan do việc quản lý lỏng lẻo và do hạn chế về mặt nhận thức của người dân, cán bộ. Điều đó đã ít nhiều dẫn tới những hệ luỵ về bão lũ, thuỷ triều dâng sau này. Rừng ngập mặn(3) là hệ sinh thái đa dạng, có vai trò rất quan trọng, được ví như lá chắn xanh bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển để chống xói lở, hạn chế tác hại của gió bão, mở rộng đất liền. Rừng ngập mặn còn được ví như một nhà máy lọc sinh học khổng lồ, không chỉ hấp thụ khí CO2 do hoạt động công nghiệp và sinh hoạt thải ra, mà còn sinh ra một lượng ô-xy rất lớn, làm cho bầu không khí trong lành. Về kinh tế, tài nguyên rừng ngập mặn rất đa dạng, như: gỗ, than, ta-nin, chim, thú và nhiều loài hải sản có giá trị xuất khẩu...Thế nhưng, rừng ngập mặn bị tàn phá trong những năm gần đây đã làm suy giảm nghiêm trọng nguồn tài nguyên sinh học, nguồn lợi thủy hải sản bị suy kiệt. Do đó năng lượng sóng tác động vào bờ ngày càng lớn dẫn đến ảnh hưởng rất nhiều đến dân sinh kinh tế và đặc biệt là biến đổi đường bờ phường Ngọc Xuyên quận Đố Sơn. Từ tính cấp thiết đó cho nên em đã chọn giải pháp để giải quyết vấn đề này là xây dựng hệ thống đê chắn sóng xa bờ, tạo ra vùng lặng sóng giúp tạo bãi và môi trường cho rừng ngập mặn phát triển để đem lại nguồn lợi cho người dân tại đây và để hạn chế biến đổi hình thái khu vực này. 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL PHẦN I: TÍNH TOÁN ĐIỀU KIỆN BIÊN THIẾT KẾ I. Giới thiệu sơ lược về khu vực thiết kế đê chắn sóng xa bờ: 1. Vị trí địa lý: Khu vực lập dự án xây dựng đê chắn sóng xa bờ tại phường Ngọc Xuyên, quận Đồ Sơn, TP Hải Phòng. Tọa độ: 20044’00”B, 106047’25.53”Đ Phường Ngọc Xuyên nằm ở phía Bắc của quận Đồ Sơn: phía Bắc và Đông giáp Vịnh Bắc Bộ, phía Nam giáp phường Bằng La, Vạn Sơn và phía Tây giáp phường Minh Đức. Hình 1: Khu vực nghiên cứu 2. Địa hình, trầm tích khu vực Đặc điểm môi trường trầm tích(2) trong khu vực  Trầm tích tầng mặt: + Thời kỳ mùa hè: tồn tại có 5 loại chính, với cấp độ hạt thay đổi từ 0.001 1 mm, trong đó hàm lượng cấp hạt 1-0.5 mm chiếm dưới 5%, cấp hạt từ 0.25-0.01 mm chiếm 50-70%, cấp hạt nhỏ hơn 0.01 mm chiếm từ 10-40%. Các giá trị của đường kính trung bình (Md), hệ số chọn lọc (S0), hệ số độ lệch (SK), hàm lượng phần trăm cấp hạt (%) thường thay đổi theo từng loại trầm tích và có mối quan hệ với chế độ động lực, địa hình khá đặc trưng. 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL + Thời kỳ mùa đông: cấp độ hạt thay đổi từ 0.001 mm đến 1 mm, trong đó hàm lượng cấp hạt 1-0.5 mm chiếm dưới 10%, cấp hạt từ 0.25-0.01 mm chiếm 500%, cấp hạt nhỏ hơn 0.01mm chiếm từ 10-40%. Các giá trị của đường kính trung bình (Md), hệ số chọn lọc (S0), hệ số độ lệch (SK), hàm lượng phần trăm cấp hạt (%) có mối quan hệ với nhau khá phức tạp.  Trầm tích lơ lửng: Trong nước ven bờ chủ yếu do sông cung cấp, ngoài ra còn do sóng khuấy đục. Nước ở các cửa sông từ cửa Thái Bình, Văn Úc đến cửa Cấm, Bạch Đằng, trầm tích lơ lửng có hàm lượng trung bình 300-500 g/m3 vào mùa mưa, 50-100 g/m3 vào mùa khô. Hàm lượng trầm tích lơ lửng của các cửa sông đưa ra đạt giá trị cao nhất vào lúc mực nước thấp trung bình từ 1.5-1.86 m (so với 0 m Hải đồ). Khi triều cường, trầm tích lơ lửng các cửa sông đưa ra biển đã bị trung hoà điện tích hạt keo được dòng triều đưa trở lại vùng ven bờ biển Hải Phòng, bồi tụ cho trầm tích bãi triều. Trung bình hàm lượng trầm tích lơ lửng của nước ven bờ biển vào lúc triều cường mùa mưa là 70-100 g/m3 , mùa kiệt là 20-50 g/m3. Hàm lượng trầm tích lơ lửng nước ven bờ các cửa sông Văn Úc, Thái Bình cao gấp hai, ba lần cửa Bạch Đằng. Nhìn chung, trầm tích lơ lửng từ cửa sông đưa ra khá cao, nhờ thuỷ triều trầm tích lơ lửng được ngưng keo, bồi tụ duy trì, mở rộng diện tích bãi triều (Nguyễn Văn Cư, 2008 [2]). + Địa hình Ngọc Xuyên thuộc dạng đồi, cấu tạo chủ yếu là đá cát kết và đá phiến sét thuộc trầm tích trung sinh, kết quả của cuộc vận động kiến tạo Đại trung sinh và bị sụt lún sau vận động Tân kiến tạo. Qúa trình phong hóa kéo dài, đá núi biến chất, làm cho lớp vỏ núi có dạng đất Feralitic, thích hợp với nhiều loại cây trồng, nhất là loại cây thân nhỏ 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL + Địa hình(3) đáy biển vịnh Hải Phòng có độ dốc thoải đều theo hướng Bắc Tây Bắc – Nam Đông Nam. Độ sâu trung bình của Vịnh Hải Phòng không lớn, đường đồng mức sâu - 6.0m (Hải đồ) chạy giăng ngang cửa vịnh nối đảo Hòn Dấu với đảo Cát Bà. Tại các lòng máng gần cửa sống (sông ngầm) cao độ đáy khá sâu và có thể đạt -12.0m đến -13.0m (của Lạch Huyện); 7.0m đến -8.0m ở cửa Nam Triệu. 3. Đặc điểm khí hậu, khí tượng  Nhiệt độ không khí: theo số liệu trong báo cáo thu thập tào liệu khí tượng thủy hải văn (Tedi-086-Nca-TV2) + Nhiệt độ không khí cao nhất trong 21 năm quan trắc đi=ược là 38,6 0C (ngày 3/8/1985) + Nhiệt độ không khí thấp nhất là 6,60C (ngày 21/2/1996) + Nhiệt độ trung bình nhiều năm là 23,90C + Nhiệt độ trung bình mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 4) là 200C + Nhiệt độ trung bình mùa hạ (từ tháng 5 đến tháng 10) là 27,90C  Độ ẩm không khí: Độ ẩm không khí trung bình nhiều năm là 85,7%, độ ẩm không khí thấp nhất là 27% (tháng 10/1991). (Báo cáo thu thập tài liệu khí tượng thủy hải văn Tedi-086-Nca-TV2)  Lượng mưa: Lượng mưa ở Hải Phòng trung bình năm đạt từ 1600 đến 1800 mm, cao nhất là ở Phù Lễu (X0 = 1808 mm) và thấp nhất là Bạch Long Vĩ (X0 = 1035 mm) và phân thành 2 mùa: mùa mưa và mùa ít mưa (bảng 1.1) + Mùa khô: từ tháng XI đến tháng IV năm sau, lượng mưa trung bình là 218,7 mm, lượng mưa trung bình các tháng là 30 – 40 mm (bảng 1.1). Số ngày mưa trong tháng trung bình từ 7 – 9 ngày, có tháng 10 – 12 ngày. Mưa chủ yếu là mưa nhỏ và mưa phùn, nhất là vào tháng II và III, đax làm giảm tầm nhìn xa về phía biển dưới cấp V (2-4 km) gây ảnh hưởng cho mọi hoạt động và giao thông trên biển. + Mùa mưa: từ tháng V đến tháng X, lượng mưa trung bình đạt 1340 mm chiếm 80 – 85% lượng mưa năm. Lượng mưa trung bình trong các tháng dao động trong khoảng 180 – 220 mm (bảng 1.1) với số ngày có mưa từ 10 -12 ngày/tháng. Lượng mưa chủ yếu do mưa dông và bão, lượng mưa cao nhất trong một tháng của nhiều năm đạt 783,8 mm vào tháng VIII/1979 và ngày có lượng mưa cao nhất trong tháng của nhiều năm là 434,7 mm (ngày 26/4/1966). 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL Bảng 1.1: Lượng mưa trung bình tháng, năm vùng Hải Phòng (mm)  Gió: Chế độ gió khu vực nghiên cứu mang đặc tính mùa rất rõ nét phù hợp với đặc điểm hoạt động của hoàn lưu khí quyển. + Mùa đông (tháng XI – II): Các hướng gió chính là B, ĐB và Đ (bảng 1.2). Vào thời kỳ đầu mùa đông hướng gió chủ yếu là B và ĐB, sau đó chuyển dần sang hướng Đông vào cuối mùa. Trong mùa đông trung bình tháng có tới 3 – 4 đợt gió mùa ĐB ( đôi khi có tới 5 – 6 đợt), mỗi đợt thường kéo dài từ 3 – 5 ngày. Tốc độ gió trung bình trong mùa này đạt 4.6 – 4.8m/s. Tốc độ lớn nhất đạt 40 -50 m/s, đôi khi đạt trên 50 m/s (bảng 1.3) Bảng 1.2: Tần suất xuất hiện gió nhiều năm trạm Hòn Dấu (%) + Mùa hè (tháng VI – X): là thời kỳ thống trị của gió mùa Tây Nam biến tính, có các hướng chính là N, ĐN và Đ với tần suất khá cao (bản 1.2). Đôi khi có gió Tây Nam từ đất lền thổi ra với đặc điểm khô nóng. Tốc độ gió trung bình mùa này đạt 4.5 – 6.0 m/s. Đặc biệt thời kì này có sự hoạt động của lưỡi áp cao phó nhiệt đới Tây Thái Bình Dương, bão và dải hội tụ nhiệt đới tác động mạnh tới 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL chế độ gió. Tốc độ gió cực đại đạt tới 40 – 45 m/s (bảng 1.3). Cơn bão Wendy đổ bộ vào Hải Phòng ngày 9/9/21968 đã gây sức gió mạnh có tốc độ cực đại quan trắc được tại Hòn Dấu là 40 m.s.  Bão: Theo số liệu thống kê nhiều năm (1972 – 2005) cho thấy hàng năm trung bình có 1 cơn bão hướng đến khu vực Hải Phòng. Tốc độ gió lớn nhất tỏng bão ở cấp 12 (36m/s) vào ngày 23/7/1980 và 27/9/2005 (bảng 1.4) Bảng 1.4: Tốc độ gió bão cực trị với chu kỳ lặp khác nhau tại trạm Hòn Dấu Ghi chú: tốc độ gió (m/sec), ngoại suy theo hàm Weibull Bảng 1.5: Số lượng bão đổ bộ ở các khu vực Hải Phòng và lân cận (1960–1994) Theo số liệu thống kê nhiều năm trong bảng 1.5 cho thấy mùa bão ở đấy thường bắt đầu vào tháng VI và kết thúc vào tháng XI. Tháng có nhiều bão nhât là tháng VII có 10 cơn bão, chiếm 33,3%, tiếp theo là tháng VIII có 7 cơn bão chiếm 23,3% tháng XI chỉ có một cơn bão chiếm 3,4%. Tác động và ảnh hưởng của bão thường kéo theo gió và sóng lớn, mưa kéo dài, nước dâng... gây lũ lụt khu vực đồng bằng của sông và xói lwor bờ biển. 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL  Sương mù và rầm nhìn: sương mù trong năm thường tập trung vào các tháng mùa đông, bình quân năm có 21,2 ngày có sương mù, tháng 3 là tháng có nhiều sương mù nhất, trung bình trong tháng có 6.5 ngày có sương mù, các tháng mùa hạ hầu như không có sương mù. Do ảnh hưởng của sương mù nên tầm nhìn hạn chế, số ngày có tầm nhìn dưới 1km thường xuất hiện vào mùa đông 4. Đặc điểm thủy, hải văn  Mực nước: Mực nước tại Hòn Dấu thuộc chế độ nhật triều thuần khiết, trong tháng có khoảng 25 ngày có 1 lần nước lớn, một lần nước ròng. Độ lớn triều ở đây thuộc loại lớn, khoảng 3-4m. Vào kỳ triều cường mực nước cao nhất đo được là 421 cm (22/10/1985), mực nước thấp nhất là -3cm (2/1/1991). Dựa vào tài liệu mực nước cao nhất năm từ 1974 đến 2004 đã tính và vẽ tấn suất lý luận ực nước cao nhất cho kết quả mực nước tương ứng với các tần suất (bảng 1.6) Bảng 1.6: Mực nước ứng với các tần suất lý luận tại Hòn Dấu (hệ tọa độ hải đồ) Dựa vào mực nước giờ, đỉnh triều, chân triều, trung bình tính tần suất lũy tích cho kết quả mực nước ứng với các tần suất (bảng 1.7) Bảng 1.7: Mực nước ứng với các tần suất lũy tích tại Hòn Dấu  Dòng chảy: Chế độ dòng chảy của vùng của sông ven biển Hải Phòng chịu ảnh hưởng trực tiếp của các dòng sông và dòng triều. Vào mùa lũ, nước 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL thượng nguồn các sông chảy ra biển dưới sự tương tác với dòng triều và dòng lũ, nước bị dồn ép ở pha triều lên và khi triều rút tạo nên sự cộng hưởng của dòng triều và dòng nước sông gây ra tốc độ dòng chảy rất lớn.  Sóng: Tại vùng vịnh Hải Phòng sóng gió là một trong các yếu tố tác động trực tiếp đến sự xói lở, bồi lắp của khu vực. Trong năm sóng có độ cao lớn thường tập trung vào tháng V+IX, lớn nhất vào tháng VII và IX. Các yếu tố sóng cực trị đều quan trắc được vào ngày 3/7/1964: + Hmax = 5.6m, Độ dài sóng: 210m, hướng Nam, Chu kỳ sóng: 11s Bảng 1.8: Độ cao, độ dài, tốc độ và chu kỳ sóng lớn nhất (1956-1985) các đặc trưng độ cao (m) hướng ngày năm xuất hiện độ dài (m) hướng ngày năm xuất hiện chu kỳ (s) ngày năm xuất hiện 7 8 9 10 11 12 cả năm 4 5.6 5 5.6 2.4 2.1 2.1 5.6 SSE 4 59 SE 19 75 S 3 64 E 13 68 E 20 75 E 12 60 S 1 59 ENE 1 63 E, S 20 75 80 62 66 210 91 96 90 65 47 210 SE 2 74 SSE 11 59 ESE 21 57 SSW 12 61 S 3 64 S 12 62 SE 2 62 ESE 24 71 S 8 83 ENE 23 71 S 3 64 7.6 7.5 9.3 9.3 8.2 11 8 7.7 6.8 6.7 7.1 11 26 73 2 73 22 58 25 57 17 59 3 64 12 62 22 62 13 57 23 76 3 76 3 64 1 2 3 4 5 2.8 2.2 2.3 2.8 3.5 S 28 57 ESE 20 69 E 19 76 SSE 24 58 63 63 67 S, E 22 64 ESE 2 83 9.1 28 57 tháng 6 Hướng sóng chủ yếu theo hướng Đông và Đông Nam, hướng vận chuyển bùn cát theo hướng từ phía Nam lên phía Bắc của đường bờ do nằm trong khu vực được che chắn bởi các mũi đá như hình 1. 5. Cơ cấu kinh tế: Toàn quận Đồ Sơn trong đó ngành Du lịch và dịch vụ chiếm khoảng 70%, đánh bắt thủy sản và nông nghiệp: chiếm 23% và Công nghiệp và xây dựng: 7%. 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL II. Đề bài: Nhóm tư vấn thiết kế 55B tiến hành lập dự án xây dựng một hệ thống đê chắn sóng xa bờ vùng biển phường Ngọc Xuyên, quận Đồ Sơn, TP Hải Phòng. Các số liệu cho trước: + Tần suất thiết kế là 2% + Bình đồ khu vực dự án III. TÍNH TOÁN: 1. Xác định Mực nước thiết kế (MNTK) ứng với tần suất thiết kế theo 2 phương pháp: tổ hợp các thành phần và tra theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển hiện hành - Phương pháp 1: Tính mực nước thiết kế dựa theo tổ hợp các thành phần để tính toán: Từ công thức xác định mực nước: MNTK = MNTB + Atr,max + HndP% + Xác định MNTB như sau: Z0,lục địa = Z0,hải đồ - 1.9m Do tại khu vực thiết kế không có trạm đo sóng nên ta lấy trạm đo gần nhất là trạm Ba Lạt(4) (20021’, 106038’) có mực MNTB là 1.92m. Vậy ta xác định được MNTB của vùng thiết kế là: Z0,lục địa = Z0,hải đồ - 1.9m = 1.92 – 1.9 = 0.02m + Xác định biên độ triều lớn nhất: Atr,max = Ztr,max – MNTB Ta lấy trạm đo Ba Lạt để tính toán nên ta tra được mực nước triều cực đại theo dự báo chu kỳ 19 năm là 3.64m. Từ kết quả MNTB ta xác định được biên độ triều lớn nhất: Atr,max = Ztr,max – MNTB = 3.64 – 0.02 = 3.62m + Chiều cao nước dâng: Hnd phụ thuộc vào tần xuất thiết kế Pct% xác định dựa theo vùng trên bản đồ dưới đây: 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL Hình 1: Nước dâng lớn nhất đã và có thể xảy ra tại vùng bờ biển bắc vĩ tuyến 16 (Nguồn: Phân viện cơ học biển – Viện cơ học) Từ bản đồ ta xác định được tọa độ vùng thiết kế nằm từ 200N ð  210N tra bảng ta được chiều cao nước dâng theo tần suất của đoạn bờ Cửa Ông – Cửa Đáy ta thu được bảng tính toán chiều cao nước dâng dưới đây: Bảng 1.9: TÍNH TOÁN CHIỀU CAO NƯỚC DÂNG (Hnd,P%) Hnd, khoảng (m) n ntích lũy Ptích lũy (%) Hnd, tính toán (m) > 2.5 0 0 0.00 2.5 2.0 – 2.5 3 3 2.97 2.0 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL 1.5 – 2.0 8 11 10.89 1.5 1.0 – 1.5 17 28 27.72 1.0 0.5 – 1.0 38 66 65.35 0.5 0 – 0.5 35 101 100 0 TỔNG 101 ĐƯỜNG PHÂN BỐ TẦN SUẤT CHIỀU CAO NƯỚC DÂNG 2.5 Hnd (m) 2.0 1.5 1.0 0.5 0 .0 1 10 100 P (%) Hình 2: Đường phân bố chiều cao nước dâng trong hệ tọa độ bán logarit Hình 3: Đường phân bố chiều cao nước dâng quy đổi từ hệ tọa độ bán logarit sang hệ tọa độ mũ Với tần xuất là 2% ta tra đồ thị được chiều cao nước dâng là 2.05m  Vậy MNTK = MNTB + Atr,max + HndP% = 0.02 + 3.62 + 2.05 = 5.69m - Phương pháp 2: Tính mực nước thiết kế dựa trên tra tiêu chuẩn thiết kế đê biển hiện hành như sau: 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL Ta tra đồ thị đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC10 (106°46’, 20°42’) Bàng La, Đồ Sơn, TP. Hải Phòng. Do gần khu vực dự án nhất. Hình 4: Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC10 Với tần xuất thiết kế là 2% ta tra được Ztk,p = 338.1cm  Vậy mực nước thiết kế: Ztk,p = 3.381 m.  Dùng kết quả này để tính cho các câu sau 2. Xác định chiều cao sóng nước sâu (H0) phương pháp tra theo tiêu chuẩn - Phương pháp: Tra theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển tại phụ lục B ta xác định được chiều cao sóng H0. 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL - Hình 7: Sơ đồ 5 vùng tính sóng ven bờ, tại mỗi vùng sẽ tiến hành xác định các tham số sóng vùng nước sâu - Từ tần suất thiết kế là 2% ta tra được H0 = 10.67m do vùng nghiên cứu thuộc vùng 1 từ Quảng Ninh đến Hải Phòng. 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL  Ta chọn kết quả của phương pháp này để tính toán  Xác định các tham số sóng nước sâu (Tp, L0, S0p ) Tp  1.15  4.5  H 0 0.35  1.15  4.5  10.67 0.35  11.45s + chu kỳ sóng nước sâu: gTp 2 + Chiều dài sóng nước sâu : 9.81 11.452 L0    204.8m 2 2 S0  + Độ dốc sóng nước sâu : H 0 10.67   0.052 L0 204.8 H rms  H 0 10.67   7.54 2 2 + Chiều cao sóng quân phương : m  Xác định chiều cao và độ sâu sóng vỡ bằng phần mềm WADIBE với tham số đầu vào: + góc sóng tới 00 + chiều cao sóng tới nước sâu H0 = 10.67m Tp  11.45 s + chu kỳ sóng + hệ số sóng vỡ gama = 0.75 do ở mốc này sóng vỡ ngẫu nhiên + đường kính hạt bùn cát chọn d = 0.2mm do đường kính từ 0.2 - 0.01 chiếm từ 50 - 70% thành phần hạt khu vực này mà đường kính 0.02 là đường kính phổ biến nhất trong thành phần hạt đáy biển 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL + độ dốc đáy biển khu vực công trình được xác định thực tế như sau: 1) độ sâu lớn nhất của vận chuyển bùn cát dọc bờ(6) H 10.67 DLT 0  (2.3  10.9  H 0 )  0  (2.3  10.9  10.67)  1.28  6.06 L0 204.8 2) Tham số A phụ thuộc đường kính hạt cát vùng gần bờ với đường kính hạt bằng 0.2mm ta có tham số A(5) được xác định như sau: A  0.067  w 0.44 s ws  0.01gD50  10  1   1  D50  2  Với ws được xác định theo công thức: 10  106  0.01 1.65  9.81 (200  10 6 )3  ws    1   0.026 m / s  200  106  (106 ) 2  thay số ta được: A  0.067  (2.6)0.44  0.102 m1/3 ð hệ số Vậy độ dốc trung bình của mặt cắt cân bằng vùng gần bờ được xác đinh: A3 0.1023 0.1023 tan      0.029  0.013 DLT 0 1.28 6.06 sau đó vào thư mục sóng khúc xạ, sóng dềnh, bùn cát xuất hiện cửa sổ, nhập thông số đầu vào ta được giá trị đầu ra: ð Hình 8: Thông số đầu vào và kết quả đầu ra phần mềm wadibe Từ kết quả đầu ra ta xác định được các thông số của đới sóng vỡ như sau: 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL + chiều cao sóng vỡ H b  10.41m + Độ sâu tại biên sóng vỡ db  13.88m X 80  + Đới sóng vỡ có giá trị db 13.88   471.92m tan  1/ 34   => chọn vị trí đê X = 0.5xX80 = 236 m với 0.5 X* 2. 3. Xác định các tham số sóng tại vị trí thiết kế (Sử dụng WADIBE) Do dịa hình đường bờ không có sự thay đổi nhiều về cao độ cũng như biến đổi do đó việc tính toán sẽ dựa trên 3 mặt cắt điển hình có sự khác nhau không nhiều về cao độ đáy như hình 9. Hình 9: Mặt cắt khu vực để tính toán sóng thiết kế 3.1. Xác định vị trí thiết kế và các tham số thiết kế tại mặt cắt (1-1). Mặt cắt 1-1 nằm tại đầu tuyến đường bờ khu vực dự án về phía bắc như hình vẽ Các tham số đầu vào cho mô hình gồm : + MNTK = 3.381m + Mặt cắt ngang địa hình đáy được cho dưới bảng sau: 18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL Bảng 1.11 : Số liệu địa hình đáy mặt cắt 1-1 Mặt cắt (1-1) TT Khoảng cách thực (m) Khỏang cách CD (m) cao độ Z(m) 1 -5.666 -5.666 5 2 0.000 0.000 3.5 3 1.942 1.942 3 4 1.965 3.884 2.5 5 2.212 6.096 2 6 2.230 8.309 1.5 7 3.752 12.061 1 8 2.791 15.813 0.96 ... .... .... .... 68 5.465 285.693 -0.1 69 3.773 289.466 -0.11 70 2.630 293.240 -0.12 71 4.020 297.260 -0.13 72 7.160 301.280 -0.14 73 5.734 307.014 -0.15 do số liệu địa hình không đủ để phân tích sóng nên ta phải ngoại suy theo đường tuyến tính với số liệu ngoài suy theo dạng tọa độ trung điểm của 3 giá trị liền nhau. Số phía sau bằng 2 lần số ở giữa trừ đi phía trước. ta xác định được cao độ đáy + Góc sóng tới tại biên nước sâu (φ0): 0° + Các tham số sóng nước sâu : Hrms, L0, S0p, Tp, α0 Hrms, (m) L0 (m) S0p Tp (s) αp (0) 7.54 204.8 0.052 11.45 Hình 10: Cửa sổ nhập số liệu đầu vào mặt cắt 1-1 19 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II 0 Nhóm 8 - BĐ 8.1 Khoa kỹ thuật biển – ĐHTL Hình 11: Kết quả tính toán phân bố chiều cao sóng ngang bờ mặt cắt (1-1) WADIBE Bảng 1.12: trích kết quả đầu ra của chiều cao sóng ngang bờ mặt cắt (1-1) X 0.462196 2.462046905 4.461897809 6.461748714 8.461599618 10.46145052 12.46130143 14.46115233 16.46100324 Zđ 3.381 2.866105328 2.369372105 1.917363598 1.47966423 1.213159579 0.995732394 0.974412022 0.866086488 MNTK 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 Hrms 1.582442852 1.509077236 1.449724535 1.398544492 1.351131177 1.327060442 1.308525928 1.309639854 1.301039748 Bảng 1.13: trích kết quả chiều dài sóng mặt cắt 1-1 X 0.462196 2.462046905 4.461897809 6.461748714 8.461599618 10.46145052 12.46130143 14.46115233 16.46100324 Zđ 3.381 2.866105328 2.369372105 1.917363598 1.47966423 1.213159579 0.995732394 0.974412022 0.866086488 MNTK 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 3.381 L 31.59164319 41.09164319 48.19164319 53.79164319 58.59164319 61.29164319 63.39164319 63.59164319 64.69164319 Từ kết quả tính toán của phần mềm WADIBE ta tính các tham số sau: Dựa vào kết quả file chiều cao sóng ngang bờ với vị trí đặt công trình cách bờ X=236 m ta tra được Hrms = 1.33 (m) tại Zđáy = 0.0032 (m) Độ sâu nước thiết kế: ds = MNTK – Zđ = 3.381 – 0.0032 = 3.378 (m) Chiều cao sóng thiết kế: Hs = √ 2 .Hrms = √ 2 x 1.33 = 1.88 (m) Dựa vào kết quả file chiều dài L ta tra được Ls = 72.09 (m) 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ II