Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
Bé n«ng nghiÖp vµ ptnt
Trêng ®¹i häc thuû lîi
----------
NguyÔn v¨n toµn
Nghiªn cøu gi¶I ph¸p thi c«ng c«ng tr×nh
Cèng chÞu ¶nh hëng vïng triÒu
Chuyªn ngµnh: X©y dùng c«ng tr×nh thñy
M· sè: 60.58.40
luËn v¨n th¹c sÜ
Ngêi híng dÉn khoa häc: TS §ång Kim H¹nh
Hµ néi - 2013
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận văn xin được cảm ơn sâu sắc đối với cô giáo hướng dẫn TS.
Đồng Kim Hạnh đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình thực hiện
luận văn tốt nghiệp.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới các thầy, cô giáo tham gia giảng dạy khóa cao
học 18 trường Đại học Thủy lợi đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt cho tác giả
những tri thức khoa học quý giá.
Tác giả cũng xin cảm ơn Lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi, Phòng đào tạo
đại học và sau đại học và Bộ môn Công nghệ và Quản lý xây dựng đã tạo điều kiện
cho tôi hoàn thành tốt công việc nghiên cứu khoa học của mình.
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
đã giúp đỡ, động viên, khích lệ để luận văn tốt nghiệp được hoàn thành tốt đẹp.
Hà Nội, ngày
tháng
TÁC GIẢ
Nguyễn Văn Toàn
năm 2013
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu trích
dẫn là trung thực. Các kết quả nghiên cứu trong luận văn chưa từng được người nào
công bố trong bất kỳ công trình nào khác./.
Hà Nội, ngày
tháng
TÁC GIẢ
Nguyễn Văn Toàn
năm 2013
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH
CỐNG CHỊU ẢNH HƯỞNG VÙNG TRIỀU ...................................................... 4
1.1.Tổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình cống vùng triều .............. 4
1.1.1Vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Nghệ An (Cửa Hội) ............................... 4
1.1.2Vùng ven bờ từ Nghệ An (Cửa Hội) đến Quảng Binh (Cửa Tùng) .............. 4
1.1.3 Vùng ven bờ từ Cửa Nam Quảng Bình (Cửa Tùng) đến Cửa Thuận An ..... 5
1.1.4 Vùng ven biển Cửa Thuận An và lân cận ..................................................... 5
1.1.5Vùng ven bờ Nam Thừa Thiên – Huế đến Bắc Quảng Nam Đà Nẵng ......... 5
1.1.6 Vùng ven bờ từ Quảng Nam Đà Nẵng đến Thuận Hải ................................ 5
1.1.7Vùng ven bờ từ Hàm Tân đến Mũi Cà Mau .................................................. 5
1.1.8 Đặc tính thủy văn vùng cửa sông có thủy triều ............................................ 7
1.1.9 Chuyển động bùn cát vùng cửa sông ............................................................ 8
1.1.10 Điều kiện địa hình, địa chất ...................................................................... 15
1.2.Các biện pháp thi công công trình vùng triều .................................................... 21
1.2.1 Công nghệ thi cống cống vùng triều dạng truyền thống ............................... 23
1.2.2 Công nghệ thi công kiểu đập xà lan ............................................................... 27
1.2.3 Công nghệ ngăn sông dạng Đập trụ đỡ ........................................................... 29
1.3.
Kết luận chương I .......................................................................................... 32
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG TỚI QUÁ TRÌNH
THI CÔNG CÔNG TRÌNH CHỊU ẢNH HƯỞNG vùng TRIỀU ..................... 33
2.1.Phân tích, đánh giá các điều kiện ảnh hưởng tới công trình vùng triều ............. 33
2.1.1.Điều kiện về địa hình .................................................................................. 33
2.1.2.Điều kiện về địa chất .................................................................................. 33
2.1.3.Điều kiện về thủy văn, dòng chảy, thủy triều. ............................................ 33
2.1.4.Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy ..................................................... 34
2.2.Các nhân tố ảnh hưởng tới giải pháp thi công ................................................... 34
2.2.1 Nhóm các nhân tố về điều kiện tự nhiên của khu vực thi công công trình 34
2.2.2 Nhóm các nhân tố về điều kiện thi công công trình ................................... 35
2.2.3 Nhóm các nhân tố về đặc điểm kết cấu công trình ..................................... 35
2.3.Các giải pháp công trình cống trong điều kiện vùng triều ................................. 35
2.4 Kết luận chương II .............................................................................................. 51
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP HỢP LÝ THI CÔNG
CÔNG TRÌNH CỐNG NHIÊU LỘC - THỊ NGHÈ ........................................... 52
3.1 Tổng quan về dự án “ Thi công cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè” .......................... 52
3.2. Đặc điểm kết cấu, điều kiện tự nhiên ................................................................ 53
3.2.1 Đặc điểm kết cấu ........................................................................................ 53
3.2.2 Điều kiện địa hình....................................................................................... 55
3.2.3 Điều kiện địa chất ....................................................................................... 56
3.2.4 Điều kiện thủy văn ...................................................................................... 57
3.3Giải pháp thi công Cống ..................................................................................... 61
3.3.1 Tính toán các thông số phục vụ cho thi công theo phương án chọn .......... 63
3.3.2 Thi công xử lý nền ...................................................................................... 70
3.4Kết luận chương III ............................................................................................. 89
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 93
MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Số mũ trong công thức 1.4.......................................................................12
T
0
3
T
0
3
Bảng 1.2: Thống kê một số công trình ngăn vùng cửa sông, ven biển .....................23
T
0
3
T
0
3
Bảng 1.3: Bảng thống kê xói lở hạ lưu một số cống lộ thiên ....................................26
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.1: Kích thước thiết bị neo .............................................................................41
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.2: Thông số xích neo .....................................................................................42
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.3: Thông số mắt xích cuối .............................................................................42
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.4: Thông số mắt xích quay ............................................................................43
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.5 : Thông số vòng liên kết .............................................................................43
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.6: Thông số vòng nối ....................................................................................44
T
0
3
T
0
3
Bảng 2.7: Thông số cáp ............................................................................................44
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.1: Phân bố địa hình lưu vực .........................................................................56
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.2: Các đặc trưng nhiệt độ. ............................................................................57
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.3: Các đặc trưng gió. ....................................................................................57
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.4: Mô hình mưa trận 3 giờ ứng với các chu kỳ lặp lại (năm) .....................59
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.5 :Thời gian duy trì độ mặn 4 g/l ở một số vị trí trong điều kiện tự nhiên ..60
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.6: Mực nước cực trị tại trạm Phú An ...........................................................60
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.7: Mực nước triều lớn nhất tính theo số liệu tại trạm Phú An H(cm) ..........61
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.8: Điều kiện thủy văn thủy lực .....................................................................63
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.9: Đặc trưng kỹ thuật của cọc cừ ván thép Larsen SP IV ...........................64
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.10: Cường độ chịu lực cho phép của cọc cừ ván thép ................................64
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.11: Đặc tính kỹ thuật của cáp PC36............................................................65
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.12: Thông số đất nền và đất đắp ..................................................................67
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.13: Thông số vật liệu mô hình ......................................................................67
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.14: Thông số ô tô ..........................................................................................74
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.15: Thông số yêu cầu của vữa bentonite ......................................................76
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.16: Thông số điều chỉnh độ nhớt của vữa bentonite ....................................79
T
0
3
T
0
3
Bảng 3.17: Sai lệch cho phép của cọc khoan nhồi ...................................................87
T
0
3
T
0
3
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Biểu đồ quan hệ giữa
T
0
3
...................9
T
0
3
Hình 1.2: Phân bố chiều dày và hàm lượng bùn cát với lưu tốc dòng triều.............10
T
0
3
T
0
3
Hình 1.3: Cống lower - Rhine ...................................................................................22
T
0
3
T
0
3
Hình 1.4: Cắt dọc, mặt đứng phía thượng lưu, hạ lưu cống đại diện.......................24
T
0
3
T
0
3
Hình 1.5: Mặt bằng, cắt dọc biện pháp thi công hố móng cống đại diện.................25
T
0
3
T
0
3
Hình 1.6: Cấu tạo đập xà lan ....................................................................................29
T
0
3
T
0
3
Hình 1.7: Công trình ngăn mặn giữ ngọt Phó Sinh (Bạc Liêu -1998)......................30
T
0
3
T
0
3
Hình 1.8: Công trình ngăn mặn giữ ngọt Sông Cui (Long An -2001) ......................31
T
0
3
T
0
3
Hình 1.9: Công trình cống Hiền Lương (Quảng Ngãi) ............................................32
T
0
3
T
0
3
Hình 2.1: Tìm trọng tâm hợp lực ..............................................................................37
T
0
3
T
0
3
Hình 2.2: Tính độ chìm .............................................................................................38
T
0
3
T
0
3
Hình 2.3: Tính bán kính ổn định ...............................................................................39
T
0
3
T
0
3
Hình 2.4: Tính bán kính ổn định ..............................................................................39
T
0
3
T
0
3
Hình 2.5: Tính độ nghiêng ........................................................................................40
T
0
3
T
0
3
Hình 2.6: Thiết bị neo ...............................................................................................41
T
0
3
T
0
3
Hình 2.7: Xích neo ....................................................................................................41
T
0
3
T
0
3
Hình 2.8: Vòng xích ..................................................................................................42
T
0
3
T
0
3
Hình 2.9: Mắt xích cuối ............................................................................................42
T
0
3
T
0
3
Hình2.10: Mắt xích quay...........................................................................................43
T
0
3
T
0
3
Hình 2.11 : Vòng liên kết ..........................................................................................43
T
0
3
T
0
3
Hình 2.12: Vòng nối ..................................................................................................44
T
0
3
T
0
3
Hình 2.13: Neo ..........................................................................................................45
T
0
3
T
0
3
Hình 2.14: Lực tác dụng vào neo ..............................................................................47
T
0
3
T
0
3
Hình 2.15: Lực xung kích tác dụng lên cáp neo .......................................................47
T
0
3
T
0
3
Hình 2.16: Chiều dài cáp neo ...................................................................................47
T
0
3
T
0
3
Hình 2.17: Một số hình ảnh thi công bằng hệ nổi ...................................................48
T
0
3
T
0
3
Hình 2.18: Một số hình ảnh thi công bằng phương pháp đắp đảo ...........................50
T
0
3
T
0
3
Hình 3.1: Khu vực dự án ..........................................................................................53
T
0
3
T
0
3
Hình 3.2: Mặt bằng công trình .................................................................................55
T
0
3
T
0
3
Hình 3.3: Mặt bằng và mặt cắt khung vây đắp cát ..................................................65
T
0
3
T
0
3
Hình 3.4: Mô hình, tải tác dụng và nội lực trong cừ, phản lực gối tựa....................66
T
0
3
T
0
3
Hình 3.5: Mô hình tính toán giai đoạn thi công .......................................................68
T
0
3
T
0
3
Hình 3.6: Biến dạng tổng thể và biểu đồ mô men cừ - TH1 .....................................68
T
0
3
T
0
3
Hình 3.7: Biến dạng tổng thể và biểu đồ mô men cừ - TH2 .....................................69
T
0
3
T
0
3
Hình 3.8: Ổn định tổng thể của khung vây – TH2 ....................................................69
T
0
3
T
0
3
Hình 3.9: Máy khoan SOILMEC RT3 – ST ...............................................................75
T
0
3
T
0
3
Hình 3.10: Cấu tạo phiễu thử nhớt ...........................................................................77
T
0
3
T
0
3
Hình 3.11: Sơ đồ tạo lỗ khoan ..................................................................................79
T
0
3
T
0
3
Hình 3.12: Công tác gia công cốt thép .....................................................................81
T
0
3
T
0
3
Hình 3.13: Công tác hạ cốt thép ...............................................................................82
T
0
3
T
0
3
Hình 3.14: Quy trình thi công cọc khoan nhồi .........................................................85
T
0
3
T
0
3
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Là một quốc gia với chiều dài bờ biển khoảng 3260 km, và một hệ thống
sông ngòi dày đặc, cùng với đó là rất nhiều các công trình thủy lợi vùng cửa sông
ven biển, Việt Nam có một lợi thế rất lớn trong việc phát triển kinh tế biển và khai
thác nguồn lợi từ vùng bãi ven bờ. Nhưng bên cạnh đó, chúng ta cũng phải gánh
chịu những thiệt hại hết sức nặng nề do thiên tai từ biển mang lại. Hàng năm cứ
đến thời điểm triều cường lên cao gây ngập úng trên diện rộng làm ảnh hưởng rất
lớn đến đời sống sinh hoạt, sản xuất của nhân dân.
Mặt khác vài thập niên gần đây thiên tai xảy ra khốc liệt hơn do biến đổi khí
hậu toàn cầu. Tình hình bão lũ, động đất, sóng thần, xói lở..., xuất hiện nhiều hơn,
cường độ lớn hơn, diễn biến khó lường, không tuân theo quy luật. Đặc biệt trong
tương lai biến đổi khí hậu toàn cầu sẽ dẫn tới tình trạng nước biển dâng. Theo cảnh
báo của Liên hiệp quốc thì Việt Nam là một trong những nước chịu ảnh hưởng
nghiêm trọng của hiện tượng nước biển dâng. Nếu mực nước biển tăng thêm 1m,
Việt Nam sẽ phải đối mặt với mức thiệt hại lên tới 17 tỷ USD/năm, 1/5 dân số sẽ
mất nhà cửa, 12,3% diện tích đất trồng trọt sẽ biến mất và 40.000 km2 diện tích
đồng bằng, 17 km2 diện tích bờ biển ở khu vực các tỉnh lưu vực sông Mêkông sẽ
chịu tác động của những trận lũ ở mức độ không thể dự đoán được. Chính vì thế
việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi, đặc biệt là các công trình vùng triều là
một nhu cầu bức thiết, nhằm hạn chế mức độ tàn phá của thiên nhiên.
Trong các vùng chịu ảnh hưởng của thủy triều thì thành phố Hồ Chí Minh là
một trong những vùng đang chịu ảnh hưởng rõ rệt nhất.
Các công trình xây dựng ở vùng triều của Tp. Hồ Chí Minh thường xuyên
chịu tác động của những điều kiện phức tạp ảnh hưởng đến điều kiện thi công cũng
như khả năng vận hành an toàn, hiệu quả của công trình, các yếu tố ảnh hưởng:
- Mật độ dân số tập trung đông, mặt bằng thi công trật hẹp.
- Trong quá trình thi công vẫn phải đảm bảo giao thông và dòng chảy của
sông
2
- Các công trình kiến trúc hiện hữu và các công trình ngầm cũng là một trở
ngại lớn trong quá trình thi công các công trình chịu ảnh hưởng vùng triều
Tp. Hồ Chí Minh.
- Hệ thống đường giao thông, cầu cống nhỏ hẹp, đang xuống cấp và số lượng
vẫn còn hạn chế so với nhu cầu thực, do đó việc vận chuyển vật tư thiết bị
chủ yếu bằng đường thủy, dẫn tới tăng thời gian vận chuyển và chi phí xây
dựng bến bãi.
- Chế độ triều của Tp. Hồ chí Minh cũng là một trong các tác nhân gây khó
khăn trong công tác thi công đào kênh, đắp đê quây, đập cũng như vận
chuyển vật liệu, vật tư thiết bị.
- Địa chất công trình cũng gây các khó khăn nhất định cho thi công như các
lớp đất trên mặt nền công trình mềm yếu, lớp đất có khả năng chống cọc
nằm sâu do đó phải khoan cọc nhồi xử lý nền, biện pháp thi công dựng cừ
chống.
Vì thế việc nghiên cứu áp dụng các biện pháp thi công mới trong xây dựng
các công trình vùng triều là một nhu cầu cần thiết, nhằm hạn chế tới mức thấp nhất
các tác động xấu của điều kiện tự nhiên đến quá trình thi công công trình.
2. Mục đích của đề tài
-
Nghiên cứu đặc trưng cơ bản trong thi công các công trình cống chịu ảnh
hưởng triều.
-
Đề xuất các giải pháp thi công cho công trình cống xây dựng ở vùng triều.
-
Nghiên cứu lựa chọn giải pháp thi công thích hợp cống Nhiêu Lộc - Thị
Nghè.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-
Đối tượng nghiên cứu: Các công trình cống xây dựng ở vùng triều.
-
Phạm vi nghiên cứu: Đề xuất giải pháp thi công thích hợp công trình cống
Nhiêu Lộc – Thị Nghè.
4. Phương pháp tiếp cận và nghiên cứu
-
Nghiên cứu lý thuyết và áp dụng cho bài toán cụ thể.
3
-
Nghiên cứu tài liệu trong nước và ngoài nước liên quan đến công nghệ thi
công công trình chịu ảnh hưởng triều.
-
Nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng tới phương án thi công và phân tích lựa
chọn phương án thi công hợp lý.
5. Kết quả đạt được
-
Đặc trưng cơ bản trong thi công các công trình cống chịu ảnh hưởng triều.
-
Đề xuất các giải pháp thi công công trình cống vùng triều.
-
Đề xuất giải pháp thi công thích hợp công trình cống Nhiêu Lộc – Thị Nghè.
4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH THI CÔNG CÁC CÔNG
TRÌNH CỐNG CHỊU ẢNH HƯỞNG VÙNG TRIỀU
1.1. Tổng quan về đặc điểm, điều kiện tự nhiên công trình cống vùng triều
Thủy triều ở Việt Nam
Thủy triều ở vùng biển ven bờ biển Việt Nam diễn ra rất phong phú và đặc
sắc, khác biệt đáng kể với nhiều vùng biển khác. Thủy triều dọc ven biển Việt Nam
đã phản ảnh một cách tập trung nhiều nét đặc sắc và đa dạng của thủy triều Biển
Đông. Gồm đủ 4 kiểu thủy triều chính của thế giới: nhật triều, nhật triều không đều,
bán nhật triều không đều, bán nhật triều. Cụ thể:
1.1.1Vùng ven biển từ Quảng Ninh đến Nghệ An (Cửa Hội)
Là vùng nhật triều đều, điển hình là khu vực Hòn Dấu thuộc nhật triều rất
thuần nhất với hầu hết số ngày nhật triều trong tháng (trên dưới 25 ngày), mỗi ngày
chỉ có mộ lần nước lớn và một lần nước ròng. Độ lớn triều vùng này thuộc loại triều
lớn nhất ở nước ta, trung bình khoảng 3 – 4 mét vào thời kỳ nước cường.
Vùng lân cận Hải Phòng và Hồng Gai, hàng tháng chỉ có chừng 1 – 3 ngày
có 2 lần nước lớn, 2 lần nước ròng. Thời gian triều dâng và thời gian triều rút chênh
lệch nhau ít.
Vùng Quảng Ninh, Ninh Bình và Bắc Thanh Hóa, tính chất nhật triều đã kém
thuần nhất, trong tháng có 5 – 7 ngày bán nhật triều.
Vùng Nam Thanh Hóa từ Lạch Bạng trở vào, hàng tháng có 8 – 12 ngày bán
nhật triều. Độ lớn triều cũng giảm dần từ Bắc vào Nam. Trong các ngày nước
cường biến thiên mực nước tại các địa điểm vùng này khá giống nhau.
1.1.2 Vùng ven bờ từ Nghệ An (Cửa Hội) đến Quảng Binh (Cửa Tùng)
Vùng Nghệ An, Hà Tĩnh chủ yếu thuộc chế độ nhật triều không đều với số
ngày nhật triều chiếm trên1/2 tháng. Các ngày có 2 lần nước lớn, 2 lần nước ròng
thường xảy ra vào kỳ nước kém. Thời gian triều rút (15 – 16 giờ) lớn hơn thời gian
triều dâng (10 giờ), đặc biệt là ở cửa sông.
5
Vùng ven bờ từ Ròn đến Cửa Tùng thuộc chế độ bán nhật triều không đều,
hầu hết các ngày trong tháng đều có 2 lần nước lớn và chênh lệch độ cao của 2 lần
nước ròng là khá rõ rệt. Thời gian triều dâng và thời gian triều rút của 2 lần nước
lớn và nước ròng cũng khác nhau.
Riêng tại Cửa Tùng đã có nhiều tính chất bán nhật triều đều, chênh lệch về
thời gian triều dâng và thời gian triều rút hầu như không có, chỉ có chênh lệch độ
cao của 2 lần nước ròng thể hiện tương đối rõ.
1.1.3 Vùng ven bờ từ Cửa Nam Quảng Bình (Cửa Tùng) đến Cửa Thuận An
Là vùng bán nhật triều không đều. Phần lớn hoặc hầu hết số ngày trong
tháng có 2 lần nước lớn và 2 lần nước ròng hàng ngày. Độ lớn thủy triều trung bình
kỳ nước cường khoảng 1,1 – 0,5m, giảm từ Bắc đến Nam.
1.1.4 Vùng ven biển Cửa Thuận An và lân cận
Là vùng bán nhật triều đều, không có sự khác biệt rõ rệt giữa nước cường và
nước kém trong chu kỳ nửa tháng. Độ lớn thủy triều trung bình 0,4 – 0,5m.
1.1.5 Vùng ven bờ Nam Thừa Thiên – Huế đến Bắc Quảng Nam Đà Nẵng
Là vùng bán nhật triều không đều. Trong tháng có khoảng 20 – 25 ngày bán
nhật triều. Độ lớn thủy triều trung bình kỳ nước cường khoảng 0,8 – 1,2m, tăng dần
về phía Nam.
1.1.6 Vùng ven bờ từ Quảng Nam Đà Nẵng đến Thuận Hải
Là vùng nhật triều không đều. Tại Quy Nhơn và từ Quảng Ngãi đến Nha
Trang hàng tháng có khoảng 18 – 22 ngày nhật triều, các nơi khác có số ngày nhật
triều ít hơn. Thời gian triều dâng kéo dài hơn thời gian triều rút. Độ lớn triều trung
bình trong thời kỳ nước cường 1,5 – 2,0m, tăng dần về phía Nam.
1.1.7 Vùng ven bờ từ Hàm Tân đến Mũi Cà Mau
Vùng biển từ Bình Thuận đến Cần Giờ, triều chuyển dần sang chế độ bán
nhật triều không đều. Biên độ triều lớn nhất ở Vũng Tàu có thể đạt 3,5 – 4,0m,
thuộc loại cao nhất trong cả nước. Một đặc trưng quan trọng của triều ở đây là
chênh lệch giữa hai chân rất lớn (2,0 – 3,0m), trong khi chênh lệch giữa hai đỉnh rất
nhỏ (0,2 – 0.4m). Thời gian giữa hai đỉnh vào khoảng 12 – 12,5 giờ và thời gian
6
một chu kỳ triều lfa 24,83 giờ. Hàng tháng triều xuất hiện 2 lần triều cường và hai
lần triều kém theo chu kỳ trăng.
Ở vùng Cà Mau là khu vực chuyển tiếp, thủy triều phức tạp lên chút ít, số
ngày nhật triều tăng hơn. Tuy vùng này mang tính chất bán nhật triều là chính
nhưng ảnh hưởng nhật triều cũng rất quan trọng, vì vậy có sự chênh lệch triều rõ rệt,
thủy triều biến thiên khá phức tạp, nhất là lân cận ở các cửa sông. Độ lớn triều
khoảng 3,0 – 4.0m trong thời kỳ nước cường.
Vùng ven bờ tư Mũi Cà Mau đến Hà Tiên
Vùng ven biển Nam Bộ chế độ bán nhật triều không đều hoặc nhật triều đều
lại trở nên rõ rệt. Hầu hết các ngày trong tháng có 2 lần triều lên và 2 lần triều
xuống với chênh lệch rõ rệt giữa các độ cao nước ròng. Độ lớn triều trong vùng
khoảng 3-4m trong kỳ nước cường và 1,5 – 2m vào kỳ nước kém. Tốc độ thủy triều
ở vùng này lên xuống khá nhanh, có thể đạt 0,5 – 0,6m/giờ. Biên độ triều lớn nhất
gặp ở Vũng Tàu và có xu hướng giảm dần về phía mũi Trà Vinh.
Tại Rạch Giá là nhật triều không đều, nhưng càng rời xa khu vực này về phía
Hà Tiên cũng như về phía Mũi Cà Mau và ra khơi, tính chất thiên về nhật triều tăng
lên. Độ lớn triều trung bình kỳ nước cường khoảng 1 mét và rất ít khác nhau giữa
các nơi.
Tóm lại, dọc theo vùng biển ven bờ Việt Nam, do các nguyên nhân động lực,
tính chất và độ lớn thủy triều đã được phân bố rất khác nhau giữa các miền. Vùng
nhật triều và nhật triều không đều chiếm 2/3 vùng ven biển Việt Nam. Về độ lớn thì
thủy triều giảm dần từ Bắc vào Nam, tới Huế là nhỏ nhất, sau đó lại tăng dần từ Huế
trở vào Nam Bộ. Phía bờ vịnh Thái Lan thì thủy triều giảm dần từ Cà Mau đến Hà
Tiên.
Vùng có độ lớn triều lớn nhất nước ta thuộc ven biển Quảng Ninh, độ lớn
thủy triều cường đạt tới trên 4m. Vùng còn lại thuộc vùng ven bờ Bắc Bộ và vùng
ven bờ từ Vũng Tàu đến Cà Mau độ lớn thủy triều cũng tương đối lớn, vùng Nam
Bộ khoảng trên 3m, bờ Tây Nam Bộ khoảng nhỏ hơn 1m. Vùng có độ lớn triều nhỏ
nhất và đồng thời cũng là vùng bán nhật triều duy nhất của vùng biển ven bờ Việt
Nam là Cửa Thuận An, độ lớn triều còn 0,5m.
7
1.1.8 Đặc tính thủy văn vùng cửa sông có thủy triều
1.1.8.1. Hiện tượng thủy triều ở cửa sông
Quá trình truyền sóng triều vào cửa sông được mô tả như sau:
- Trong thời gian triều bắt đầu lên, tốc độ nước sông tương đối mạnh hơn tốc
độ dòng triều nên đỉnh sóng triều không thể tiến ngay vào trong sông. Tuy
vậy, sức mạnh của nước sông cũng không đủ để đẩy dòng triều ra ngoài xa,
kết quả nước triều nằm tại nơi tiếp giáp giữa sông và biển, đồng thời nước
sông bị biển cản không ngừng đọng lại phía trước, sóng triều dần phát triển
về phía thượng lưu.
- Triều lên đến lúc tốc độ dòng triều lớn hơn tốc độ dòng sông, đỉnh sóng
triều mới dần dần truyền vào sông, nước biển cũng chảy vào sông. Trong
quá trình triều truyền vào sông, do ảnh hưởng của đáy sông cao dần và
nước trong sông chảy về cản trở, năng lực của dòng triều bị tiêu hao, tốc độ
dần dần giảm nhỏ, biên độ triều cũng bé dần.
- Khi triều tiến sâu vào sông, ngoài cửa sông bắt đầu thời kỳ triều xuống,
mực nước triều hạ dần, nước triều sau sóng triều chảy trở lại biển, cho nên
dòng triều đang tiến vào sông bị yếu đi đến một điểm nào đó, tốc độ dòng
triều triệt tiêu với tốc độ dòng nước sông chảy xuống, nước biển sẽ ngừng
chảy ngược lên trên. Nơi đó gọi là giới hạn dòng triều. Phía trên giới hạn
này sóng triều vẫn còn tiếp tục đi một khoảng nữa (do sự tích đọng của
nước sông bị ứ lại sinh ra). Nhưng cao độ và biên độ sóng triều giảm đi rất
nhanh. Đến lúc biên độ triều bằng 0, lúc đó sóng triều tiến đến điểm giới
hạn gọi là giới hạn thủy triều.
Đoạn sông từ cửa sông đến giới hạn thủy triều gọi là đoạn sông chịu ảnh
hưởng thủy triều. Vị trí giới hạn luôn thay đổi theo mùa lũ hay mùa kiệt của dòng
chảy sông ngòi. Quỹ đạo của các đỉnh sóng triều gọi là đường đỉnh triều, quỹ đạo
các chân sóng gọi là đường chân triều.
1.1.8.2. Sự thay đổi mực nước cửa sông chịu ảnh hưởng triều
Sự thay đổi mực nước ở cửa sông chịu ảnh hưởng không những quan hệ của
lưu lượng chảy trong sông mà còn quan hệ với sự thay đổi triều, tốc độ và hướng
8
gió, sự thay đổi địa hình và đáy sông... Gió thổi từ biển vào làm cho mực nước triều
cao thêm và ngược lại, gió thổi từ đất liền làm cho mực nước triều thấp đi. Mức
nước tăng lên hay thấp đi do gió gọi là nước tăng hay nước giảm.
1.1.9 Chuyển động bùn cát vùng cửa sông
Bùn cát trong vùng cửa sông có nguồn gốc từ bùn cát của lưu vực do dòng
chảy mặt nội địa mang đến (chủ yếu trong mùa lũ) và bùn cát hải vực do dòng triều,
sóng biển đưa vào. Mùa lũ, các khối bùn cát này bị đẩy ra bãi xa ngoài cửa; mùa
kiệt, lại được các yếu tố động lực biển mang trở lại cửa sông, có thể lại có một phần
từ một cửa sông lân cận.
9
Hình 1.1 : Biểu đồ quan hệ giữa
10
1.1.9.1 Hiện tượng chìm lắng và chuyển động di đẩy của bùn cát đáy vùng cửa
sông
Bùn cát đáy từ thượng lưu chuyển động đến đoạn sông nằm giữa giới hạn
vùng triều và giới hạn dòng triều, mặc dầu ở đây không tồn tại dòng chảy ngược,
nhưng lưu tốc dòng chảy xuôi cũng tăng, giảm theo ảnh hưởng của thủy triều,
chuyển động theo phương thức sóng cát trở nên phức tạp hơn. Vượt quá giới hạn
dòng triều, do tồn tại dòng chảy trong thời kỳ triều dâng, bùn cát đáy không còn
chuyển động đơn hướng về xuôi, mà chuyển động xuôi, ngược xen kẽ nhau. Gặp
trường hợp cửa sông có dòng dị trọng nêm mặn, dòng chảy đáy hướng về thượng
lưu kéo theo bùn cát đáy cùng đi. Trong tình hình chung, bùn cát đáy bất kể là từ
thượng lưu về hay từ ngoài biển tới đều tích tụ lại trong đoạn giữa hai giới hạn trên
và dưới của nêm mặn (hình 1.2). Trong mùa lũ, khu vực bồi tích có thể bị đẩy ra
ngoài vùng xa hơn.
Vùng cửa sông thường có độ dốc bé, thủy vực rộng, lại chịu ảnh hưởng của
thủy triều, tác dụng động lực của dòng chảy bị suy giảm nhiều. Vì vậy, thông qua
một chặng đường dài di tải, phân tuyển, bùn cát đến với cửa sông đa phần là loại đất
sét, hạt bột keo có kích thước cực bé (0,02 – 0,005mm). Các loại hạt này rất khó
chìm lắng trong môi trường nước ngọt, nhưng khi gặp phải loại nước có độ mặn
nhất định thì chúng xảy ra hiện tượng keo tụ: hàng chục, thậm chí hàng trăm hạt kết
lại thành chùm để rồi lắng xuống. Tốc độ chìm lắng của cả chùm lớn gấp chục lần
so với độ thô thủy lực của từng hạt.
Hình 1.2: Phân bố chiều dày và hàm lượng bùn cát với lưu tốc dòng triều
11
Quan hệ giữa độ mặn của nước với tốc độ chìm lắng của hạt bùn cát chịu ảnh
hưởng đáng kể của hàm lượng bùn cát. Nguyên nhân là, khi hàm lượng bùn cát tăng
lên, xác suất để các hạt va chạm nhau càng nhiều, tạo thuận lợi cho việc keo tụ và
kết chùm, làm cho tốc độ chìm lắng tăng lên. Nhưng đến một trị số hàm lượng bùn
cát nhất định, bùn cát keo tụ đã tạo ra cho mình một cơ cấu kết chùm ổn định, nếu
tăng lên sẽ làm cho tốc độ chìm lắng giảm xuống. Ngoài ra, nhiệt độ nước tăng lên
cũng làm giảm nhỏ tính nhớt của nước, tăng cường chuyển động Brown, xúc tiến
hiệu quả keo tụ, dẫn đến sự tăng lên của vận tốc chìm lắng của bùn cát.
Những hạt bùn cát nhỏ trong nước biển bị các sinh vật dưới nước nuốt vào
cơ thể cùng với thức ăn,sau đó lại bị thải loại ra. Loại hạt này mang theo những chất
kết dính ở bề mặt, dễ hình thành các chùm lớn, làm cho tốc độ chìm lắng tăng lên
tới hàng trăm lần.
Để nghiên cứu sự chìm lắng của loại chùm hạt này trong mô hình,Schiller
(1932) vẫn sử dụng thông số độ thô thủy lực cho hạt bùn cát xác định theo định luật
Stokes trong dòng chảy với R e < 1.
R
R
(1.1)
Tuy nhiên sử dụng công thức trên sẽ không phù hợp với loại hạt kết chùm vì
có sự khác biệt rất lớn về cỡ hạt và độ nhám bề mặt. Thực nghiệm của Chase
(1979), Hawley (1982) và Gibbs (1985) đã chỉ ra độ thô thủy lực của loại hạt này
lớn hơn so với tính theo công thức ứng dụng định luật Stokes, được chỉ ra theo công
thức sau:
W s =KCm
R
Trong đó:
R
P
P
(1.2)
C – hàm lượng bùn cát lơ lửng; (mg.l-1)
P
P
K và m – hằng số thực nghiệm, phụ thuộc loại bùn cát, độ mặn và
mức độ chảy rối của dòng chảy, m chọn bằng 1,33.
Có hai công thức được ứng dụng tính độ thô thủy lực loại bùn cát hạt chùm
là:
(1.3)
12
Trong đó:
w s – độ thô thủy lực bùn cát hạt chùm (cms-1);
R
R
P
P
D – đường kính chùm hạt (m);
ν – hệ số nhớt động học của nước (cm2s-1);
P
P
P
P
ρ f – khối lượng riêng của hạt chùm (gcm-3);
R
R
P
P
ρ - khối lượng riêng của nước chùm (gcm-3);
P
P
g = 981 cm-2 và ρ f - ρ = 0,0098D-0,5
P
P
R
R
P
Sự di chuyển bùn cát là do bùn cát được khởi động dưới tác dụng của dòng
và sóng. Công thức tổng quát về điều kiện khởi động bùn cát như sau:
(1.4)
Trong đó:
– tốc độ góc của sóng khi bùn cát khởi động,cms-1);
P
P
– khối lượng riêng của cát, nước; (gcm-3);
P
P
C – hệ số tổng hợp;
d – đường kính hạt bùn cát,(m);
– biên độ dao động ngang ở gần mặt đáy chất điểm nước dưới tác dụng
của sóng;
V – tốc độ truyền sóng sát đáy; (cms-1);
P
P
a, b, c, d – số mũ các thành phần tương ứng trong công thức lấy theo bảng 1.1
Bảng 1.1: Số mũ trong công thức 1.4
Trạng thát
Tác giả
chảy lớp
biên
Manohar -
CHẢY
Eagleson
TẦNG
Trạng thái
chảy bao
quanh hạt
a
b
c
d
0,670
0,670
-0,330
-0,670
bùn cát
Tầng
- Xem thêm -