Nghiên cứu bổ trí hợp lý hệ thống đập mỏ hàn khu vực cồn tròn thuộc tuyến đê biển hải hậu, nam định
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (11.09 MB, 151 trang )
B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR
NG
B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
I H C TH Y L I
BÙI T T TH NG
NGHIÊN C U B
TRÍ H P LÝ H TH NG
PM
HÀN
KHU V C C N TRÒN THU C TUY N Ê BI N
H I H U, NAM
NH
LU N V N TH C S
Hà N i - 2014
B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR
NG
B NÔNG NGHI P VÀ PTNT
I H C TH Y L I
BÙI T T TH NG
TRÍ H P LÝ H TH NG
NGHIÊN C U B
PM
HÀN
KHU V C C N TRÒN THU C TUY N Ê BI N
H I H U, NAM
NH
Chuyên ngành:
Xây d ng công trình th y
Mã s :
60-58-02-02
LU N V N TH C S
Ng
ih
ng d n khoa h c:
1. GS.TS. Ph m Ng c Quý
2. TS. Nguy n Mai
Hà N i - 2014
ng
BÙI T T TH NG
LU N V N TH C S
HÀ N I – 2014
L IC M
N
Tôi xin chân thành c m n: Ban Giám hi u, Phòng
ào t o đ i h c và sau
đ i h c, Khoa Công trình, các th y cô giáo B môn Th y công – Tr
ng
ih c
Th y l i, Ban Giám đ c Công ty C ph n T v n xây d ng nông nghi p và Phát
tri n nông thôn Nam
nh, đã t o đi u ki n thu n l i giúp tôi trong quá trình h c
t p và nghiên c u.
Lu n v n này đ
c th c hi n d
is h
Ph m Ng c Quý và Ti n s Nguy n Mai
l i, tôi xin g i t i nh ng ng
ng d n t n tình c a Giáo s Ti n s
ng – Gi ng viên Tr
ng
i h c Th y
i th y c a mình lòng kính tr ng và bi t n sâu s c
nh t!
C m n đ ng nghi p! C m n gia đình và ng
i thân đã giúp đ tôi trong
nh ng lúc khó kh n.
Hà N i, ngày 18 tháng 11 n m 2014
Tác gi lu n v n
Bùi T t Th ng
L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan lu n v n là k t qu nghiên c u c a riêng tôi, không sao
chép c a ai. N i dung lu n v n có tham kh o và s d ng các tài li u, thông tin đ
c
đ ng t i trên các tác ph m, t p chí và các trang web theo danh m c tài li u tham
kh o c a lu n v n.
Tác gi lu n v n
Bùi T t Th ng
M CL C
M
U .....................................................................................................................1
1. Tính c p thi t c a đ tài ................................................................................1
2. M c đích c a đ tài .......................................................................................2
3.
it
3.1.
ng và ph m vi nghiên c u .................................................................2
it
ng nghiên c u ............................................................................2
3.2. Ph m vi nghiên c u................................................................................3
4. Ph
ng pháp nghiên c u ...............................................................................3
5. Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a đ tài ......................................................3
Ch
ng 1. T NG QUAN V CÔNG TRÌNH B O V BÃI, GI M SÓNG KHU
V C VEN BI N.........................................................................................................5
1.1. Công trình b o v bãi, gi m sóng khu v c ven bi n ..................................5
1.1.1. Tr ng r ng phòng h ..........................................................................5
1.1.2. Bi n pháp công trình ch ng xói, gi m sóng .......................................5
1.1.3. Nuôi bãi nhân t o ................................................................................6
1.2. Các v n đ khoa h c, công ngh trong xây d ng h th ng đ p m hàn ....7
1.2.1. Di n bi n vùng bãi khi có h th ng đ p m hàn ................................7
1.2.2. Ph
ng pháp thi t k h th ng đ p m hàn ........................................8
1.3. Các k t qu nghiên c u v đ p m hàn
Vi t Nam và trên th gi i.......10
1.3.1. Các nghiên c u v k t c u dòng ch y khu v c m hàn ....................10
1.3.2. Các nghiên c u v di n bi n lòng sông khu v c m hàn .................11
1.3.3. Các nghiên c u v kho ng cách h u hi u gi a các m hàn .............12
1.3.4. Các nghiên c u v k t c u công trình m hàn ..................................15
1.4. Nh ng v n đ còn t n t i và h
ng nghiên c u c a lu n v n .................17
1.4.1. Nh ng v n đ t n t i .........................................................................17
1.4.1.1. Di n bi n b i xói bãi bi n khu v c đ p m hàn ........................18
1.4.1.2. B trí không gian các công trình trong h th ng đ p m hàn ...18
1.4.2. H
ng nghiên c u c a lu n v n .......................................................18
Ch
ng 2. NH NG LÝ LU N C
B N V B O V BÃI, GI M SÓNG KHU
V C VEN BI N.......................................................................................................19
2.1.
c đi m t nhiên vùng ven bi n.............................................................19
2.1.1. V trí đ a lý ........................................................................................19
2.1.2.
c đi m đ a hình đ a m o ...............................................................19
2.1.3.
c đi m đ a ch t, th nh
2.1.4.
c đi m khí t
2.1.5.
c đi m h i v n...............................................................................21
2.1.5.1. Ch đ tri u
2.1.5.2. N
2.1.5.3.
2.1.6. nh h
ng .........................................................20
ng, th y v n ...........................................................21
b bi n Vi t Nam ...............................................21
c dâng
b bi n Vi t Nam .................................................24
c đi m tr
ng sóng vùng kh i và ven b Vi t Nam .............26
ng c a đi u ki n t nhiên đ n n đ nh b bãi .....................28
2.1.6.1. nh h
ng c a đi u ki n đ a hình .............................................28
2.1.6.2. nh h
ng c a đi u ki n đ a ch t .............................................28
2.1.6.3. nh h
ng c a các tác đ ng t nhiên .......................................28
2.2. Các gi i pháp b o v bãi, gi m sóng ........................................................29
2.2.1. Gi i pháp phi công trình ...................................................................29
2.2.1.1. Gi i pháp mang tính xã h i........................................................29
2.2.1.2. Gi i pháp sinh h c .....................................................................29
2.2.2. Gi i pháp công trình..........................................................................34
2.2.2.1. Nuôi bãi nhân t o .......................................................................34
2.2.2.2.
p m hàn ................................................................................36
2.2.2.3.
p gi m sóng ...........................................................................42
2.2.3. Xác đ nh kích th
c k t c u b o v mái đ p ....................................44
2.2.4. Tính toán n đ nh đ p m hàn d ng mái nghiêng.............................49
2.2.4.1. Tính toán n đ nh t ng th .........................................................49
2.2.4.2. Tính toán n đ nh kh i t
ng đ nh ............................................51
2.3. Mô hình toán xác đ nh b i, xói vùng bãi ven b bi n khu v c C n Tròn
...............................................................................................................................53
2.3.1. Gi i thi u mô hình nghiên c u .........................................................53
2.3.2. D li u đ u vào cho mô hình MIKE 21 ............................................56
2.3.2.1. D li u đ a hình .........................................................................56
ng, th y h i v n .................................................57
2.3.2.2. D li u khí t
2.3.2.3. D li u bùn cát...........................................................................58
2.3.3. Thi t l p mô hình ..............................................................................58
2.3.3.1. L
i tính toán ............................................................................58
2.3.3.2. K ch b n tính toán......................................................................58
2.3.4. Hi u ch nh và ki m đ nh mô hình .....................................................59
2.4. K t lu n ch
Ch
ng 2 ....................................................................................61
ng 3. L A CH N PH
NG ÁN B
TRÍ H P LÝ H TH NG
PM
HÀN KHU V C C N TRÒN .................................................................................62
3.1. V trí, đ c đi m t nhiên, tình hình dân sinh kinh t khu v c C n Tròn .62
3.1.1. V trí ..................................................................................................62
3.1.2.
c đi m t nhiên .............................................................................62
3.1.2.1.
c đi m đ a hình ......................................................................62
3.1.2.2.
c đi m đ a ch t, th nh
3.1.2.3.
c đi m khí t
ng ..................................................65
ng, th y h i v n .............................................67
3.1.3. Tình hình dân sinh, kinh t ...............................................................73
3.1.3.1. Khái quát chung .........................................................................73
3.1.3.2. Tình hình dân sinh kinh t vùng d án ......................................73
3.2. Di n bi n, hi n tr ng đê kè và vùng bãi bi n khu v c C n Tròn ............74
3.2.1. Di n bi n và hi n tr ng đê kè ...........................................................74
3.2.2. Di n bi n và hi n tr ng vùng bãi tr
c đê ........................................76
3.3. Phân tích nguyên nhân gây xói và đ xu t gi i pháp b o v bãi, gi m
sóng khu v c C n Tròn ........................................................................................77
3.4.
xu t các ph
ng án b trí h th ng đ p m hàn khu v c C n Tròn ..79
3.4.1. M c đích, yêu c u .............................................................................79
3.4.2. Ph
Nam
ng án b trí các h th ng đ p m hàn trên tuy n đê bi n t nh
nh đã xây d ng .....................................................................................79
3.4.3. Phân tích đ xu t các ph
ng án b trí h th ng đ p m hàn khu v c
C n Tròn ...........................................................................................................80
3.5. Tính toán k t c u đ p m hàn ..................................................................88
3.6. Phân tích hi u qu các ph
MIKE 21 và l a ch n ph
ng án công trình t k t qu tính toán mô hình
ng án h p lý ..............................................................91
3.6.1. Phân tích hi u qu các ph
3.6.2. L a ch n ph
ng án công trình ...................................91
ng án h p lý ..............................................................95
K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................99
1. K t lu n .......................................................................................................99
2. Ki n ngh .....................................................................................................99
TÀI LI U THAM KH O .......................................................................................101
PH L C ................................................................................................................104
DANH M C CÁC HÌNH V
Hình 0.1. Ph m vi nghiên c u t ng th .......................................................................4
Hình 0.2. Ph m vi nghiên c u c c b .........................................................................4
Hình 1.1. R ng ng p m n đê bi n
H i Phòng .........................................................5
Hình 1.2.
p m hàn t i Nam
Hình 1.3.
p m hàn t i Qu ng Bình ........................................................................5
nh ..........................................................................5
Hình 1.4. Nuôi bãi xa b t tàu n o vét - b m th i cát và nuôi bãi tr c ti p b ng h
th ng đ
ng ng b cát t i b bi n.............................................................................6
Hình 1.5. Nuôi bãi k t h p v i đ p m hàn L t i M i Né, Bình Thu n .....................6
Hình 1.6. B i xói bên trong h th ng m hàn .............................................................7
Hình 1.7. Hi n t
ng ch y l
n, ch y xoáy, tách xa b khu v c gi a 2 m hàn.......7
Hình 1.8. B i, xói gi a các m hàn khi góc θ=30°÷55° .............................................8
Hình 1.9. B i, xói gi a các m hàn khi góc θ=90° .....................................................8
Hình 1.10. Dòng ch y khu v c m hàn không ng p.................................................10
Hình 1.11. Dòng ch y khu v c m hàn ng p ............................................................10
Hình 1.12. Kho ng cách gi a các m hàn ................................................................13
Hình 1.13. Ph
ng th c tính toán kho ng cách gi a các m hàn (EAK, 1993).......14
Hình 1.14. S
đ tính kho ng cách và chi u dài m hàn
vùng chuy n ti p
(HEBRICH, 1999).....................................................................................................15
Hình 1.15.
p m
hàn b ng hai hàng c c
ng bê tông c t thép trên sông
Brahmaputra – Jamuna – Bangladet .........................................................................16
Hình 1.16. Công trình b o v b sông Dinh – Phan Rang – Ninh Thu n b ng h
th ng công trình hoàn l u .........................................................................................16
Hình 1.17.
p m hàn ch G ng t quãng ................................................................17
Hình 1.18.
p m hàn b ng r đá ...........................................................................17
Hình 2.1. Ch đ tri u d c b bi n Vi t Nam [14] ...................................................22
Hình 2.2. S truy n sóng qua th m cây ng p m n r ng 100 m ................................30
Hình 2.3. Quan h đai r ng ng p m n và h s gi m sóng [1] .................................31
Hình 2.4. Bão s 6 n m 2013 tàn phá r ng phòng h
xã Qu ng C , th xã S m
S n, Thanh Hóa.........................................................................................................32
Hình 2.5. Các thông s c b n c a m t công trình nuôi bãi nhân t o ......................35
Hình 2.6. C u t o m hàn..........................................................................................37
Hình 2.7. Quan h gi a tr c m hàn và h
ng sóng ................................................38
Hình 2.8. H th ng đ p m hàn H i Th nh II, H i H u, Nam
nh .........................39
Hình 2.9. M t c t ngang đê khu v c H i Th nh II qua các th i k ...........................39
Hình 2.10. Các d ng m t c t ngang m hàn mái nghiêng ........................................41
Hình 2.11. S đ c u t o t
ng gi m sóng ...............................................................43
Hình 2.12. Các lo i kh i bê tông d hình th
ng s d ng ........................................44
Hình 2.13. Kh i Tetrapod .........................................................................................45
Hình 2.14. Kh i TIS01 ..............................................................................................45
Hinh 2.15. H s th m, ph thu c vào c u t o và đ r ng c a l p đá b o v và n n
c a chúng...................................................................................................................48
Hinh 2.16. S đ tính n đ nh mái đ p theo ph
ng pháp tr
t cung tròn ..............50
Hinh 2.17. S đ tính n đ nh mái đ p theo ph
ng pháp tr
t cung tròn c i ti n .51
Hinh 2.18. M i liên h gi a các mô đun MIKE 21...................................................54
Hinh 2.19. S đ các b
c ng d ng mô hình MIKE 21 đ nghiên c u th y đ ng
l c và b i xói khu v c C n Tròn ..............................................................................55
Hình 2.20.
a hình khu v c nghiên c u ..................................................................56
Hình 2.21. L u l
ng dòng ch y t ng gi tháng 1 n m 2014 sông Ninh C qua m t
c t t i tr m Phú L ....................................................................................................57
Hình 2.22. L u l
ng dòng ch y t ng gi tháng 7 n m 2013 sông Ninh C qua m t
c t t i tr m Phú L ....................................................................................................57
Hình 2.23. L
i tính trong khu v c nghiên c u .......................................................59
Hình 2.24. So sánh m c n
c gi a k t qu tính toán b ng mô hình v i b ng phép
phân tích đi u hòa th y tri u .....................................................................................60
Hình 2.25. So sánh m c n
c gi a k t qu tính toán mô hình và s li u quan tr c t i
c a Ninh C ..............................................................................................................60
Hình 3.1. V trí đo n đê bi n khu v c C n Tròn, t K20+050 đ n K21+600 ..........62
Hình 3.2. nh v tinh Landsat đo n đê bi n khu v c C n Tròn ..............................63
Hình 3.3. nh ch p đo n đê bi n C n Tròn, tháng 4-2014 ......................................63
Hình 3.4. Phân vùng b i, xói đê bi n t nh Nam
nh ...............................................64
Hình 3.5. M t c t đ a ch t đê bi n khu v c C n Tròn ..............................................66
Hình 3.6.
ng cong c p ph i h t l p đ t s 2b ....................................................66
Hình 3.7. Bi u đ phân ph i l
Hình 3.8. H
ng m a n m tr m V n Lý .....................................68
ng gió th nh hành trên vùng b bi n Nam
Hình 3.9. K ch b n n
nh ................................68
c bi n dâng khu v c C n Tròn ............................................71
Hình 3.10. M t c t thi t k kè khu v c C n Tròn n m 2000....................................74
Hình 3.11. M t c t thi t k đê kè khu v c C n Tròn n m 2008 ...............................75
Hình 3.12. M t c t ngang đê khu v c C n Tròn qua các th i k .............................77
Hình 3.13. Tác d ng gây b i
Hình 3.14. Tác d ng gây b i
h th ng đ p m hàn Kiên Chính, H i H u ............85
h th ng đ p m hàn
ông, Tây c ng Thanh Niên,
Giao Th y..................................................................................................................85
Hình 3.15. Tác d ng gây b i
h th ng đ p m hàn Ngh a Phúc, Ngh a H ng .....85
Hình 3.16. B trí h th ng đ p m hàn khu v c C n Tròn, ph
ng án 1 ................86
Hình 3.17. B trí h th ng đ p m hàn khu v c C n Tròn, ph
ng án 2 ................87
Hình 3.18. B trí h th ng đ p m hàn khu v c C n Tròn, ph
ng án 3 ................87
Hình 3.19. M t b ng đ p m hàn khu v c C n Tròn ...............................................89
Hình 3.20. M t c t d c thân đ p m hàn khu v c C n Tròn ....................................89
Hình 3.21. M t c t d c cánh đ p m hàn khu v c C n Tròn ...................................89
Hình 3.22. M t c t ngang cánh đ p m hàn khu v c C n Tròn ...............................90
Hình 3.23. M t c t ngang thân đ p m hàn khu v c C n Tròn ................................90
Hình 3.24. C u ki n Tetrapod ...................................................................................90
Hình 3.25. V trí các đi m trích xu t giá tr v n t c .................................................91
Hình 3.26. V n t c dòng ch y trong pha tri u lên t i th i đi m 18h ngày 4/1/2014 93
Hình 3.27. V n t c dòng ch y trong pha tri u xu ng t i th i đi m 9h ngày 3/1/ 2014
...................................................................................................................................94
Hình 3.28. So sánh v n t c dòng ch y theo hai k ch b n 1 và 2 t i m t s đi m trích
xu t ............................................................................................................................95
Hình 3.29. So sánh v n t c dòng ch y t i các đi m khu v c trong h th ng đ p m
hàn vào th i k mùa đông .........................................................................................96
Hình 3.30. So sánh v n t c dòng ch y t i các đi m khu v c trong h th ng đ p m
hàn vào th i k mùa hè .............................................................................................97
Hình 3.31. M c đ bi n đ ng đáy sau 1 tháng tính toán th i k mùa đông .............98
DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 1.1. H s k ....................................................................................................12
B ng 1.2. H s k m ....................................................................................................12
B ng 1.3. H s k Q ....................................................................................................12
B ng 2.1. B ng th ng kê s c n bão đ b vào đ t li n d c b bi n Vi t Nam ......26
B ng 2.2.
cao sóng trung bình H [m], chu k sóng τ [s] và t c đ gió v [m/s]
t i các tr m h i v n ven b và ngoài kh i Vi t Nam ................................................27
B ng 2.3.
cao sóng h u hi u c c đ i và chu k sóng t
ng ng theo s li u
th ng kê nhi u n m t i các vùng ven b Vi t Nam ..................................................27
B ng 2.4. Tham s gi m sóng (r) ..............................................................................31
B ng 2.5. Tr ng thái r ng ng p m n ng v i m t đ và tán che ..............................32
B ng 2.6. H s K D ...................................................................................................45
B ng 2.7. Phân lo i nh ng m c đ h h ng theo S v i đá t nhiên khai thác t m
...................................................................................................................................47
B ng 2.8. Tham s h h ng ban đ u các kh i bê tông d hình .................................49
B ng 2.9. Ph
ng pháp xác đ nh các ch tiêu C u , ϕ u , C’, ϕ’ ....................................50
B ng 2.10. H s an toàn n đ nh ch ng tr
t..........................................................51
B ng 2.11. Tr s c a h s ma sát ............................................................................52
B ng 2.12. H s an toàn n đ nh ch ng tr
t c a công trình thành đ ng...............52
B ng 2.13. H s an toàn n đ nh ch ng l t c a đê thành đ ng ...............................53
B ng 2.14. Tr
ng sóng gió trong các k ch b n tính toán mô hình..........................58
B ng 2.15. B thông s mô hình sau khi hi u ch nh đ
c s d ng trong tính toán .61
B ng 3.1. Thành ph n h t các l p đ t bãi bi n khu v c C n Tròn ...........................66
B ng 3.2. Ch tiêu c lý các l p đ t bãi bi n khu v c C n Tròn ..............................67
B ng 3.3. T n su t (%) c a các h
ng gió và l ng gió (%) tr m V n Lý (20007’N;
106018’E) ..................................................................................................................69
B ng 3.4. Xác su t c a t c đ gió theo các c p t c đ (tính b ng % c a t ng s
tr
ng h p) tr m V n Lý (20007’N; 106018’E) ........................................................69
B ng 3.5. S li u quan tr c v n
h
ng đ n b bi n Nam
B ng 3.6. M c n
B ng 3.7.
c dâng và sóng c a m t s c n bão đi n hình nh
nh ...................................................................................70
c dâng theo các k ch b n phát th i khu v c C n Tròn (cm) ......71
cao trung bình h (m), đ cao H 1% , chu k trung bình τ (s) c a sóng
và t c đ gió V (m/s) t i tr m V n Lý (20007’N; 106018’E) ....................................72
B ng 3.8. M c đ h th p m t bãi bi n khu v c C n Tròn ......................................77
B ng 3.9. M c n
B ng 3.10. Các ph
c chân tri u th p nh t các tháng trong n m t i V n Lý .............83
ng án b trí h th ng đ p m hàn khu v c C n Tròn .............86
B ng 3.11. T a đ các đi m trích xu t giá tr v n t c ..............................................91
1
M
U
1. Tính c p thi t c a đ tài
Nam
nh là t nh đ ng b ng ven bi n B c B . Tuy n đê bi n Nam
nh
ch y d c theo tuy n b bi n t c a Ba L t (sông H ng) đ n c a áy (sông áy) có
chi u dài 91.981 mét b o v cho các huy n: Giao Th y, H i H u, Ngh a H ng và 6
xã phía t sông Ninh c a huy n Tr c Ninh. Vùng nh h
ng tr c ti p c a tuy n đê
g m 64 xã có 56.911 ha đ t t nhiên và tính m ng, tài s n c a 536.200 ng
i dân.
Nh ng n m g n đây, do di n bi n ph c t p c a khí h u, tác đ ng c a sóng,
tri u, dòng ch y, bãi bi n tr
th
c đê đã b xói l nghiêm tr ng. M t s v trí sóng bi n
ng xuyên tác đ ng tr c ti p vào mái và thân đê nh khu v c H i Th nh III và
C n Tròn thu c tuy n đê bi n huy n H i H u, n u không có gi i pháp đ u t b o v
k p th i đ t o bãi và gi bãi, s
nh h
ng nghiêm tr ng đ n an toàn c a tuy n đê.
Th c hi n Quy t đ nh s 58/2006/Q -TTg ngày 14/3/2006 c a Th t
Chính ph phê duy t: "Ch
ng
ng trình đ u t , c ng c , b o v và nâng c p đê bi n
các t nh t Qu ng Ninh đ n Qu ng Nam", t nh Nam
nh đang tri n khai các b
c
l p d án đ u t : Xây d ng kh n c p h th ng m kè gi bãi khu v c H i Th nh III
và C n Tròn, thu c tuy n đê bi n huy n H i H u. Trong d án này, t i khu v c đê
bi n C n Tròn d ki n xây d ng h th ng đ p m hàn tr
l
c đê nh m gi m n ng
ng sóng, gây b i gi bãi đ m b o an toàn cho tuy n đê – kè.
p m hàn lo i công trình ng n cát, gi m sóng có u đi m ch đ ng gi m
tác đ ng c a sóng lên đê, b bi n, gây b i t o bãi, n đ nh đ
nên đã đ
c áp d ng khá r ng rãi
nhi u n
c chân đê và b bi n
c trên th gi i. Tuy nhiên, do tính
ch t ph c t p v nguyên lý làm vi c, các tác đ ng c a sóng, tri u, dòng ch y đ n
công trình và ng
c l i đ i v i di n bi n xói – b i b bi n, nên m c dù cho đ n
nay đã có khá nhi u nghiên c u v lo i công trình này, v n còn nhi u v n đ c n
bàn lu n. T i Vi t Nam, trong đ tài nghiên c u khoa h c c p B “Xác đ nh chi u cao
sóng trong tính toán thi t k đê bi n t Qu ng Ninh đ n Qu ng Nam” thu c Ch
ng
trình Khoa h c công ngh ph c v xây d ng đê bi n và công trình th y l i vùng c a
sông ven bi n do PGS.TS Nguy n Kh c Ngh a – Phòng Thí nghi m tr ng đi m Qu c
2
gia v đ ng l c Sông Bi n - Vi n Khoa h c Th y l i Vi t Nam làm ch nhi m, có thí
nghi m xác đ nh hi u qu gi m sóng cho lo i công trình đê ch n sóng tách b d ng
ng m (t
ng gi m sóng) và đ p m hàn ch T trong máng sóng, nh ng m i ch đ
ki m ch ng m t s tr
ng h p cho m t công trình đ n l so v i các nghiên c u đã có
v quan h gi a chi u cao t
ng đ i c a đê ng m và cánh ch T v i hi u qu gi m
sóng. N m 2013, trong Nhi m v nghiên c u th
ng xuyên c a Phòng Thí
nghi m tr ng đi m Qu c gia v đ ng l c h c Sông Bi n – Vi n Khoa h c Th y l i
Vi t Nam, có đ tài “Nghiên c u th c nghi m xác đ nh nguyên t c b trí không gian
h p lý công trình ng n cát, gi m sóng b o v đê bi n và b bi n khu v c B c B và
B c Trung B ”, hi n nay đ tài v n đang trong giai đo n nghiên c u [22].
Tiêu chu n 14TCN 130-2002 – H
ng d n thi t k đê bi n và Tiêu chu n k
thu t thi t k đê bi n, ban hành kèm theo Quy t đ nh s 1613/Q -BNN-KHCN
ngày 9/7/2012 c a B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn, có đ c p đ n hai lo i
công trình đ p m hàn và đ p gi m sóng nh ng m i nêu đ
chung v b trí công trình, ch a đ đi u ki n đ ng
c m t s nguyên t c
i thi t k có th áp d ng cho
các đo n b bi n khác nhau, đ c bi t trong đi u ki n b bi n Vi t Nam có nhi u s
khác bi t v đ a hình, ch đ th y đ ng l c gi a các vùng, khu v c.
Vì v y, vi c nghiên c u b trí h p lý h th ng đ p m hàn v i m c đích b o
v bãi, gi m sóng khu v c ven bi n là h t s c c n thi t.
2. M c đích c a đ tài
Phân tích l a ch n các ph
ng án b trí h th ng đ p m hàn khu v c C n
Tròn trên tuy n đê bi n H i H u, Nam
c a các ph
nh. Trên c s đánh giá hi u qu k thu t
ng án thông qua vi c tính toán b ng mô hình toán đ l a ch n ph
ng
án phù h p v i đi u ki n thu l c, di n bi n lòng d n, đáp ng yêu c u t o gi bãi
b o v h th ng đê, kè, đ m b o an toàn trong công tác phòng ch ng l t bão.
3.
3.1.
it
ng và ph m vi nghiên c u
it
ng nghiên c u
H th ng đ p m hàn trên tuy n đê bi n, m t gi i pháp công trình b o v bãi,
gi m sóng.
3
3.2. Ph m vi nghiên c u
- Ph m vi nghiên c u t ng th : Khu v c ven bi n Nam
nh kéo dài t c a
Ba L t (sông H ng) đ n c a áy (sông áy) (Hình 0.1).
- Ph m vi nghiên c u c c b :
o n đê bi n khu v c C n Tròn t K20+050
đ n K21+600, thu c đ a ph n xã H i Hòa, ti p giáp và n m v phía
Th nh Long, huy n H i H u, t nh Nam
ông th tr n
nh, cách c a L ch Giang (sông Ninh C )
kho ng 6 km (Hình 0.2).
4. Ph
ng pháp nghiên c u
gi i quy t m c tiêu và nhi m v trên, lu n v n s s d ng t ng h p m t
s ph
v n
ng pháp nghiên c u sau: Ph
ng pháp th ng kê các quá trình di n bi n; ph
vùng nghiên c u; ph
pháp mô hình toán; ph
ng pháp kh o sát, đi u tra th c đ a, ph ng
ng pháp phân tích t ng h p; ph
ng
ng pháp chuyên gia.
5. Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a đ tài
Th c t , nhi u hi n t
ng ph c t p
m t b n ch t và quy lu t, nh t là các hi n t
b bi n v n ch a hoàn toàn sáng t v
ng th y đ ng l c và hình thái đ ng l c
vùng sóng v . Trong công tác thi t k công trình b o v bãi, gi m sóng ven bi n,
do có nh ng v n đ trong lý lu n ch a đ
thi t k m i ch đ a ra nh ng h
c gi i quy t th u đáo, nên tiêu chu n
ng d n chung. Nh ng ch th tham gia trong công
tác xây d ng c b n, t thi t k , th m đ nh đ n quy t đ nh đ u t , n u ch c n c
theo nh ng h
ng d n này, s thi u c s khoa h c đ k t lu n v vi c đáp ng yêu
c u k thu t và kinh t c a ph
ng án xây d ng. Th c t , có nh ng công trình đã
xây d ng đ m b o yêu c u và c ng có nh ng công trình ch a đ m b o yêu c u.
Vi c ng d ng công c tính toán hi n đ i vào tính toán thi t k giúp chúng ta có
b c tranh t ng th v quá trình th y đ ng l c, v n chuy n tr m tích và bi n đ ng
đáy bi n t i vùng lân c n công trình, d
i tác đ ng c a sóng và dòng ch y, tr
sau khi có công trình, t đó có quy t đ nh l a ch n ph
c và
ng án công trình đ m b o
các yêu c u trên.
K t qu nghiên c u c a lu n v n có th làm tài li u tham kh o trong đào t o,
nghiên c u và thi t k công trình b o v bãi, gi m sóng khu v c ven bi n.
4
C a Ba L t
C a Hà L n
Bi n ông
C a L ch Giang
C a áy
Hình 0.1. Ph m vi nghiên c u t ng th
Khu du l ch ngh
Bi n ông
mát Th nh Long
ê bi n C n Tròn
K20+050 đ n K21+600
Hình 0.2. Ph m vi nghiên c u c c b
5
Ch
ng 1. T NG QUAN V CÔNG TRÌNH B O V BÃI, GI M SÓNG
KHU V C VEN BI N
1.1. Công trình b o v bãi, gi m sóng khu v c ven bi n
1.1.1. Tr ng r ng phòng h
R ng phòng h ven bi n là m t b ph n c u thành c a công trình đê bi n, có
tác d ng gi m chi u cao sóng tr
b o v môi tr
ng sinh thái.
c đê, t ng kh n ng l ng đ ng phù sa b o v bãi,
ây là gi i pháp đ
có nhi u u đi m nh : Thân thi n v i môi tr
c áp d ng nhi u trong th c t do
ng, chi phí đ u t th p, d th c hi n.
Hình 1.1. R ng ng p m n đê bi n
H i Phòng
1.1.2. Bi n pháp công trình ch ng xói, gi m sóng
i v i vùng bãi bi n b xâm th c và t i đó không tr ng đ
c cây ch n sóng,
gi i pháp b o v bãi là xây d ng công trình gi m sóng, ch ng xói, t o bãi. Các d ng
công trình th
ng áp d ng là đ p m hàn ho c đ p phá/gi m sóng. Trên th gi i
c ng nh t i Vi t Nam, đây là gi i pháp đ
c ng d ng nhi u trong th c t . Nh ng
nghiên c u v đ p m hàn hay đ p phá/gi m sóng là t
ng đ i phong phú, tuy v y,
v n có nh ng công trình xây d ng xong nh ng hi u qu th c t không đ
c nh
mong mu n.
Hình 1.2.
p m hàn t i Nam
nh
Hình 1.3.
p m hàn t i Qu ng Bình
6
1.1.3. Nuôi bãi nhân t o
Nuôi bãi nhân t o là lo i công trình dùng ph
ng pháp v n chuy n bùn cát t
n i khác đ n bù vào b , bãi bi n c n thi t b o v đ duy trì, c i thi n s
n đ nh c a
b bi n ho c đ t o ra m t bãi bi n theo ý mu n, khôi ph c tr ng thái t nhiên. ây
là gi i pháp phòng ch ng xói l , n đ nh đ
ng b mang tính “phi công trình” hay
còn g i là gi i pháp công trình “m m” đã đ
c áp d ng thành công
nhi u n
c có
n n khoa h c k thu t tiên ti n trên th gi i. T i Vi t Nam, gi i pháp này đã đ
đ a vào Tiêu chu n k thu t thi t k đê bi n [1], dù v y có r t ít công trình đ
c
c áp
d ng trên th c t , và ch y u là đ i v i các bãi bi n c n tôn t o, m r ng ph c v
phát tri n du l ch, ví d t i bãi bi n M i Né, Bình Thu n hay t i
a Ph
c,
à
N ng [15].
Hình 1.4. Nuôi bãi xa b t tàu n o vét - b m th i cát và nuôi bãi tr c ti p b ng
h th ng đ
ng ng b cát t i b bi n
(Ngu n: Internet)
Hình 1.5. Nuôi bãi k t h p v i đ p m hàn L t i M i Né, Bình Thu n
(Ngu n: Google Earth)
7
1.2. Các v n đ khoa h c, công ngh trong xây d ng h th ng đ p m hàn
1.2.1. Di n bi n vùng bãi khi có h th ng đ p m hàn
D a trên các k t qu nghiên c u và thành t u xây d ng m hàn bi n, có th
rút ra m t s m i quan h và ng x c a h th ng m hàn nh sau [21]:
- Quy lu t di n bi n b i xói bên trong h th ng m hàn: Th
ng l u b i, h
l u xói l (Hình 1.6).
Hình 1.6. B i xói bên trong h th ng m hàn
- Hi n t
ng ch y l
theo tác đ ng c a h
t
ng: Ch y l
n, ch y xoáy, tách xa b khu v c gi a 2 m hàn: Tùy
ng sóng và dòng ch y ven b mà có th xu t hi n các hi n
n theo b và d c theo m hàn r i h
ng ra bi n - Hình 1.7 (a); ch y
xoáy m t vòng tròn - Hình 1.7 (b); ch y xoáy hai vòng tròn t o thành khu n
bên c nh m hàn - Hình 1.7 (c).
(a)
Hình 1.7. Hi n t
(b)
ng ch y l
n, ch y
xoáy, tách xa b khu v c gi a 2 m hàn
(c)
cv t
8
- B i l ng và xói l gi a các m hàn: Ph thu c vi c b trí công trình trong
h th ng đ p (Hình 1.8, 1.9).
Hình 1.8. B i, xói gi a các m hàn khi góc θ=30°÷55°
Hình 1.9. B i, xói gi a các m hàn khi góc θ=90°
- Tác đ ng tiêu c c do h th ng m hàn gây ra: Thi u h t hàm l
chuy n v h du, gây ra tình tr ng xói l h l u h th ng m hàn.
ng cát v n
kh c ph c tác
đ ng tiêu c c này, khi xây d ng h th ng đ p m hàn, có th xem xét gi i pháp
kh c ph c b ng cách k t h p nuôi bãi.
H th ng m hàn bi n ch u tác đ ng c a nhi u y u t nh sóng, dòng ch y
ven b , đi u ki n k thu t c a n n móng, môi tr
ng n
c bi n... S t
ng tác gi a
h th ng m hàn v i vách b , bãi bi n và các y u t nêu trên là r t ph c t p và khó
d đoán h t. Nh ng m i quan h và s
bãi bi n trên đây đ
ng x c a h th ng m hàn v i vách b ,
c làm sáng t t các quan tr c, b ng mô hình v t lý và mô hình
toán h c. Tuy nhiên, v i ph m vi nh c a khu v c đ t h th ng m hàn so v i vùng
bi n r ng l n và v i các tác đ ng ng u nhiên, ph c t p c a nhi u y u t thì các mô
hình v t lý và toán h c không ph i lúc nào c ng có th di n đ t đi u ki n làm vi c,
ng x và hi u qu c a h th ng m hàn sát v i th c t .
1.2.2. Ph
ng pháp thi t k h th ng đ p m hàn
H th ng đ p m hàn thu c lo i công trình b o v b . Khi quy ho ch và thi t
k , c n c n c vào đ c đi m vùng b , m c tiêu b o v , hi n tr ng công trình, đi u
9
ki n đ a hình, đ a ch t đ ti n hành v ch tuy n và b trí các công trình b o v . Ti p
theo c n tính toán các ch tiêu k thu t, kinh t và thông qua so sánh đ l a ch n
ph
ng án t i u.
- V tuy n công trình: Tính toán, xác đ nh đ
hàn và n i ti p v i đ
ng bao ngoài cho h th ng m
ng b v c hai phía đ t o thành đ
ng tr n thu n.
- Các hình th c m t c t ngang: Có th s d ng các d ng hình th c m t c t
ngang:
+ D ng t
ng đ ng: Lo i tr ng l c, lo i c c;
+ Công trình d ng mái nghiêng: Có nhi u ki u k t c u, ph thu c vào: Cách
hình thành lõi đê (đá đ có ho c không phân lo i, ch ng ch t các kh i bê tông...);
cách ph mái ch n sóng; cách th c l p đ m; x lý đ nh đê.
+ Công trình d ng h n h p: Bao g m ph n t
ng đ ng (t
ng tr ng l c) đ t
trên b đê mái nghiêng có chi u cao chi m quá n a t ng chi u cao đê.
+ Công trình có k t c u d ng đ c bi t: C c ván thép, c c ng, phao ho c xà
lan đánh chìm v.v...
Khi l a ch n hình th c k t c u đ p m hàn c n xét đ n đi u ki n t nhiên
(đ a hình, đ a ch t, th y v n), nhi m v công trình, đi u ki n thi công, kh n ng
cung c p v t li u, kinh phí đ u t . Có th l a ch n m t lo i hình k t c u cho toàn
tuy n, c ng có th s d ng các lo i hình k t c u khác nhau cho các đo n khác nhau,
phù h p v i đi u ki n đ a hình, đ a ch t t ng đo n.
- Các n i dung tính toán: Tùy thu c vào lo i hình th c k t c u có các n i
dung tính toán phù h p:
+ V i đê t
đáy t
ng và
ng đ ng d ng tr ng l c: C n tính n đ nh ch ng l t (quanh tr c
các khe n m ngang, khe r ng), n đ nh ch ng tr
và theo các khe n m ngang trong đê kh i x p, n đ nh ch ng tr
t theo đáy t
ng
t theo đáy b đê,
s c ch u t i c a b đê, s c ch u t i c a đ t n n, tính lún c a đê;
+ V i đê t
ng đ ng b ng c c c : Có các bài toán v
n đ nh t ng th c a đê
nh s c gi c a các c c c (xác đ nh chi u sâu đóng c c), bài toán v đ b n c a
c c c và các c u ki n khác;
10
+ V i đ p m hàn d ng mái nghiêng: Có các bài toán v tính tr ng l
ng n
đ nh c a kh i ph mái nghiêng, tính n đ nh công trình mái nghiêng (đ i v i kh i
t
ng đ nh, n đ nh c a đê và n n).
T i Vi t Nam, hi n nay công tác thi t k h th ng đ p m hàn
đê bi n đang
áp d ng “Tiêu chu n k thu t thi t k đê bi n” ban hành theo Quy t đ nh s
1613/Q -BNN-KHCN ngày 9/7/2012 c a B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn.
Trong tiêu chu n này, vi c xác đ nh kích th
và tr ng l
ng kh i ph mái đ p đ
th ng (v tuy n, ph
ch
c k t c u b o v mái đ p, kích th
c
ng d n khá chi ti t. N i dung b trí h
ng đ t tr c d c, chi u cao, kho ng cách gi a các đ p), tiêu
chu n c ng đ a ra nh ng ch d n mang tính đ nh h
ng và quy đ nh: Tr
ng h p
d án có quy mô l n, ph i ti n hành th nghi m, t ch c quan tr c đ đi u ch nh
thi t k cho phù h p.
1.3. Các k t qu nghiên c u v đ p m hàn
Vi t Nam và trên th gi i
1.3.1. Các nghiên c u v k t c u dòng ch y khu v c m hàn
K t c u dòng ch y khu v c m hàn trong công tác ch nh tr sông đ
c nghiên
c u s m b i nhi u nhà khoa h c trên th gi i. K t qu c a nh ng nghiên c u này
đ
c trình bày trong các sách giáo khoa v công trình ch nh tr .
i v i m hàn trong dòng sông, nguyên t c làm vi c c a đ p ph thu c vào
tr ng thái làm vi c c a nó [3]:
Hình 1.10. Dòng ch y khu
v c m hàn không ng p
Hình 1.11. Dòng ch y khu v c m hàn ng p
(a – M t c t d c; b-M t b ng)
