THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN NGHĨA HƯNG- NAM ĐỊNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN NGHĨA
HƯNG- NAM ĐỊNH
Giảng viên hướng dẫn:

ThS. Nguyễn Thị Phương Thảo

1


Nội dung thực hiện
Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu

1

Tính tốn điều kiện biên thiết kế

2

Thiết kế đê biển Nghĩa Hưng

3
4

Tính tốn ổn định cho cơng trình

2

1. Giới thiệu chung về khu vực nghiên cứu.
1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình địa chất, dân sinh, kinh tế

Nghĩa Hưng là một huyện ở phía Nam tỉnh Nam Định
Địa hình đồng bằng tương đối bằng phẳng
Địa chất gồm 3 lớp :
Diện tích: 250,5 km2
 Dân số: 199.300 người( năm 2001)
3


1.2. Điều kiện khí hậu,khí tượng, thủy hải văn và đặc
trưng dịng chảy.
 1.2.1. Đặc điểm khí hậu, khí tượng : nhiệt độ, gió, mưa, bão.
 1.2.2. Đặc điểm thủy hải văn.
Thủy văn:
Hải văn: Nghĩa Hưng có bờ biển nằm ở phía nam huyện, nằm trong vùng bờ
biển thuộc vùng nam đồng bằng thủy Hồng, huyện có bờ
• Chế độ thủy triều: mang đặc tính chung củaSơng triều Vịnh Bắc Bộ. biển dài
12km, phía tây giới hạn bởi sơng Đáy, ranh giới phía đơng là sơng
• Chế độ sóng: mùa hè sóng vng góc với bờ biển, mùa đơng sóng nhìn chung
Ninh Cơ. Vùng tiếp giáp với cửa sơng Ninh Cơ là các bãi cát, các
trùng với hướng gió mùa Đơng Bắc. phía đơng khu vực là các đầm ni trồng
đụn cát và đầm nước mặn.
• Nước dâng: bất cứ cơn bão nào đổ vào Vịnh Bắc Bộ đều trực tiếp gây ra nước
thuỷ sản.
dâng cho bờ biển Nam Định.
 1.2.3. Đặc trưng dòng chảy: dòng triều( thuận nghịch), dòng chảy do gió.

4

1.3. Hiện trạng khu vực nghiên cứu.
 Bãi biển Nghĩa Hưng thường xuyên bị xói lở, hạ thấp qua các năm.
 Nguyên nhân xói lở đầu tiên cần phải kể đến là: các yếu tố ngoại sinh thường
xuyên tác dụng vào đường bờ bao gồm, sóng gió, dịng chảy, bão biển đổi mực
nước, các yếu tố động lực dòng chảy ( dịng triều, dịng do gió, dịng do sóng,
sóng trong sơng ra), sóng thì gồm có (sóng bão, sóng do gió).
 Ngày nay do q trình hoạt động sản xuất con người thường xuyên tác động
vào thiên nhiên với cường độ cao hơn làm cho thiên nhiên biến đổi theo chiều
hướng bất lợi như: lấn biển, thủy lợi xây dựng đập làm lượng bùn cát vận
chuyển ra biển ít hơn là nguyên nhân gây xói.

5


1.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ.

Các
giải
pháp
bảo
vệ

Giải pháp phi cơng
trình

Trồng cây chắn sóng

Đập phá sóng

Giải pháp cơng trình
Xây dựng đê biển

=> Giải pháp bảo vệ hợp lý nhất là xây dựng đê biển

6


2. Tính tốn điều kiện biên thiết kế.
2.1 Xác định tuyến cơng trình và cấp cơng trình

2.2. Xác định mực nước thiết kế
2.3 Tính tốn các tham số sóng nước sâu thiết kế
2.4 Tính tốn tham số sóng thiết kế trước chân cơng
trình

7


2.1. Xác định tuyến cơng trình và cấp cơng trình.
2.1.1. Xác định tuyến cơng trình.
2.1.2. Xác định cấp cơng trình.
 Theo tiêu chuẩn hướng dẫn thiết kế đê biển 2012 thì tiêu chuẩn an tồn cho đê
biển xã Cấp đê có chu kỳ lặp lạiII 50 năm..
Nam Điền
là
I
III
IV
V

 Theo hướng dẫn thiết kế đê biển, cấp đê biển được xác định như sau: Đê
biển
TCAT
được phân làm 5 cấp: cấp I, cấp II, cấp III, cấp IV, cấp V.
(chu kỳ lặp lại:
 Với T= 50 năm, cấp thiết kế là III và tần suất thiết kế P= 1/T=1/50=
150
100
50
30
10
năm)
2%

8


2.2. Xác định mực nước thiết kế.

106012 ',19059'

Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC16 ( ) Nghĩa phúc,Nghĩa hưng, Nam định

Dựa vào hình trên ta tra được MNTKptra = 3,27 (m).

9


2.3. Tính tốn các tham số sóng nước sâu thiết kế.
2.3.1 Chiều cao sóng nước sâu H0

Từ đường tần suất sóng cực trị ta có mực nước triều ứng với tần suất 2% là: H0 =
6,97 (m).
Đ ƯỜNG T ẦN SU ẤT CHI Ề U CAO SÓ NG TR ẠM A (THE O W E D IBULL)

FFC 2008 © Ng hiem Tien Lam

11.5

Chiều cao s óng
TB=3.33, Cv=0.46, Cs =0.67

10.5

Phân bố Weibull
TB=3.33, Cv=0.46, Cs =0.67

9.5

2.3.2. Xác định chu kỳ đỉnh (Tp)
CHI Ề U CAO S Ĩ NG Hs(m )

8.5

7.5

6,138
Chu kỳ sóng momen lấy từ công thức của Nguyễn Xuân Hùng: H 0 = 3,14.10−5.Tm
⇒Tm = 5.4* = 5.4 * 6.970.16 =7.43
6.5

5.5

4.5

3.5

Chu kỳ đỉnh phổ sóng:
Tp = 1.2* Tm = 1.2*7.43=8.92(s)
2.5

1.5

0.5
0.01

0.1

1

10

20

30

40

50

60

Tần su ất, P(% )

70

80

90

99

99.9

99.99
© FFC 2008


2.3. Tính tốn các tham số sóng nước sâu thiết kế.
2.3.3 Xác định chiều dài sóng nước sâu (Lo)
Chiều dài sóng nước sâu:
g .Tp2 9,81.8,922
L0 =
= 124.12 (m)
=
2π
2.3,14

2.3.4 Xác định độ dốc sóng (s0).
S0 =

= 0.056

H0
6,97
=
L0 124,12
2.3.5 Xác định góc sóng tới tại biên nước sâu (φ0)
Đối với đê biển khi thiết kế người ta thường chọn trường hợp bất lợi nhất (sóng đi trực diện với đê
biển), cho cơng trình đảm bảo an tồn φ0 = 0.
Kết luận: vậy góc sóng tới tại biên nước sâu φ0 = 0.

11


2.4. Tính tốn tham số sóng thiết kế trước chân cơng
trình.
2.4.1.Các q trình biến đổi sóng khi tiến vào vùng ven bờ.
Hiệu ứng nước nơng.
Hiện tượng khúc xạ sóng.
 Sóng vỡ.

2.4.2. Chiều cao sóng thiết kế từ nước sâu vào cơng trình.
STT
Mặt cắt 1 Mặt cắt 2 Mặt cắt 3

Hrms (m)

0.65

0.6

0.85

Hs (m)

0.92

0.85

1.2

12


3. Thiết kế đê biển Nghĩa Hưng.
3.1. Tính tốn kích thước hình học của đê
3.1.1. Chiều rộng đỉnh đê.
Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển ứng với cơng trình cấp III có chiều rộng
đỉnh đê Bđ = 5 (m).

3.1.2. Hệ số mái đê.
Theo tiêu chuẩn thiết kế đê biển ta chọn m = 2 với mái phía đồng, cịn mái
phía biển ta chọn thay đổi khác nhau tùy theo từng phương án khác nhau.

3.1.3. Cơ đê phía biển
Chọn cơ đê có bề rộng B=4m,cao trình mặt cơ đê = +3,27m.

3.1.4. Cơ đê phía đồng: đê biển Nghĩa Hưng khơng cần bố trí

13

3.1.Tính tốn kích thước hình học của đê.
3.1.5. Cao trình đỉnh đê.
ζ0

a. Xác định tiêu chuẩn thiết kế.
Rcp
Khi γ b.ζ
2
q
0, 067
1
=
γ bζ 0 lưu lượng
)
Theo tiêu chuẩn sóng tràn, .exp(−4,3 tràn. cho phép [q]=10(l/s/m) 0 ≤
3
H mo ζ 0.γ bγ f γ β γ f
tan α
gH mo
b. Tính tốn cao trình đỉnh đê.
− 2,3.Rcp
q
Khi 2 < γ
< 7
Zđđ= MNTK+ 0, 2.exp(
Rcp+ a
=
)

b.ζ 0
3
H
gHMNTK= 3,27m mo .γ f γ β
Trong đó mo
Rcp
Khi
>7
a ( Trịqsố gia0, 21.exp(− của đê) với cơng trình cấp III, tra được a=0,4m
tăng an toàn
ζ
=
)
0
3
H mo .γ f γ β (0,33 + 0, 022.ζ 0
gH mo

14


3.1.5. Cao trình đỉnh đê.

Trong đó:
+ q: Lưu lượng tràn đơn vị (l/s/m);
+ Hm0: Chiều cao sóng thiết kế tại chân cơng trình (Hm0 = Hs) (m)
+ Chỉ số tương tự sóng

ζ0 =

S0 : Độ dốc sóng; S0=Hs/Lm-1,0

tan α
Với
S0

α : Góc của mái đê.

γβ: Hệ số chiết giảm do sóng tới xiên góc: Trong tất cả các phương án coi

góc sóng tới vng góc với bờ (β=0o) nên γβ=1.

γf : Hệ số chiết giảm do độ nhám trên mái dốc lấy theo Bảng 1-Phụ lục C “Tiêu
chuẩn kỹ thuật thiết kế đên biển” Chọn vật liệu làm mái là cấu kiện bê tông .Ta
xác định được γf= 0.9

15


3.1.5. Cao trình đỉnh đê.
• γv : Hệ số chiết giảm do tường đỉnh: ở đây chỉ xem xét đến kè khơng có tường
đỉnh nên hệ số chiết giảm sóng tràn do tường đứng γv= 1.
• γb : Hệ số chiết giảm khi có cơ đê
Bco
dh
• Được xác định theo công thức sau:
γ =1 −
(0, 5 + 0, 5.cos(π
))
b

Lco
x
với 0,6 ≤ γb≤ 1.0
• Trong đó:
• Bcơ - Bề rộng của cơ đê (m);
• Lcơ - Chiều dài tính tốn của cơ đê (m). Lcơ = Hs.m1 + Bcơ + Hs.m2
• dh Độ ngập sâu của cơ đê (m); Với dh = 0 nếu cơ nằm ngang với MNTK

16


3.1.5. Cao trình đỉnh đê.

Rcp =

γ f .γ β .H s
2, 3

 0, 2. g .H 3
s

.ln

q



÷ = 2,3
÷



= 2,07
17


3.2. Thiết kế chi tiết các kết cấu bảo vệ.
3.2.1. Đỉnh đê
Thiết kế theo tiêu chuẩn sóng tràn nên chọn biện pháp bảo vệ là bê tông.
Bề dày của lớp bê tơng M250 bảo vệ là 25cm.
Phía dưới là lớp đá dăm dày 15cm.
Tiếp theo là lớp cát vàng gia cố dày 5 cm.
Mặt đỉnh đê dốc về phía biển, độ dốc i= 1%
Cao trình mặt đê = + 5,7 m
Lựa chọn bề rộng đỉnh đê là 5m
3.2.2. Mái đê
a. Gia cố mái đê phía đồng: dùng biện pháp trồng cỏ
b. Gia cố mái đê phía biển: trong thiết kế đê biển huyện Nghĩa Hưng ta lựa chọn kết
cấu bảo vệ mái phái biển là cấu kiện bê tơng hình lục lăng.
* Cơ đê: lớp mặt chọn bê tông M250 dày 20 cm,phía dưới là lớp đá dăm (1x2) dày 15
cm,tiếp theo là lớp cát vàng dày 5 cm, cao trình mặt cơ đê = +3,27m.

18


3.2.2. Mái đê.
Hs
b
D≥
.ξp

ψu .φ.∆m .cosα

• c. Tính kích thước bảo vệ mái:
•

:Hệ
ψ u số chất lượng ổn định mái kè (xác định theo loại áo kè): chọn kết cấu kè đá tự nhiện chất lượng

φ

tốt nên chọn =2

ψu

2 0,1
b

• :hàm số biểu thị cho ngưỡng chuyển động/ổn định của vật liệu:
0,18  S 
φ = 6,2.Pb .  ÷ (ξ < 3)
• Pb: Hệ số phản ánh khả năng thấm/thốt nước của thân và nền kè; thường chọn Pb=0,1 đối với kè 
N bảo
ψ
vệ mái đê;
ψ
• Sb: Tham số hư hỏng ban đầu, có thể lấy bằng 0,5 đến 2,0 đối với cấu kiện bê tơng đúc sẵn,lấy Sb=2
• N: Số con sóng tới chân cơng trình trong một trận bão Tb: thời đoạn bão (giờ), thường khoảng từ 4 đến
6 giờ lấy Tb=6
•
Tm: chu kỳ sóng trung bình. Tm = 7.43s.

• Thay số vào cơng thức ta được: Φ = 2,01
u

u

1,2
D≥
2,872 3 = 0,48(m) = 48(cm)
2.2,01.1,34.0,962

19


3.2.3. Thân đê và nền đê.
a. Thân đê: Với điều kiện đất đắp sẵn có, do đó lựa chọn đê kết cấu nền đê là đất sét
pha lấy tại chỗ

b. Nền đê.
+ Xử lý nền bằng đệm cát.
+ Xử lý đất nền bằng đệm cọc cát.
+ Xử lý nền bằng vật liệu cố kết: khoan phụt vữa xi măng hoặc đất sét.
+ Giải pháp thi công phân chia giai đoạn đắp hợp lý để tăng độ cố kết của nền.

20


3.2.4. Lớp lọc.
Với địa chất lớp trên cùng là cát hạt mịn, hiện tượng
cát bị xói sau khi xây dựng cơng trình có nhiều khả
năng xẩy ra dẫn đến phá huỷ cơng trình. Do vậy để

đảm bảo tính an tồn và ổn định cho tuổi thọ của
cơng trình thì vải lọc ĐKT đã và đang được sử dụng
phổ biến rộng rãi trong thiết kế và thi cơng cơng trình
biển hiện nay.
21


3.2.5. Chân đê.
a. Phân loại: Chân kè nông, chân kè sâu.
b. Độ sâu hố xói tới hạn.
Smax =1,5 Hs =1,5.1,2 = 1,8(m)
c. Chiều rộng lớp đá đổ bảo vệ chân kè: bề rộng chân kè có thể
lấy trong khoảng giá trị từ (3- 4)Hs= (3,6- 4,8)m.
Chọn bề rộng lớp bảo vệ ngồi chân kè: Bchân kè = 4 (m).
d. Kích thước đá chân kè:

Vmax =

πHs
π Ls

4π h
.sinh .
g
Ls

=1,99 (m/s)

22

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2010 – 2015

Cảm ơn sự lắng nghe của
thầy cô và các bạn!
30