Phan phu luc

Quy trình thiết kế kênh biển

Phụ lục I:

Phơng pháp luận chứng kinh tế kỹ thuật về mực nớc tính toán
Cao độ mực nớc tính toán (ở biển có thuỷ triều là mực nớc chạy tàu) cần đợc lựa chọn thế nào
để với một chiều sâu thiết kế cho trớc của kênh sẽ có đợc tổng bé nhất các chi phí nạo vét (kiến thiết
cơ bản và sửa chữa) và các chi phí tính đổi cho tàu vận tải và cảng do tàu phải chờ đợi vì không đủ
chiều sâu kênh.
Với mực nớc P%, tổng các chi phí trên xác định theo công thức:

K P% = 0,1.K k + E k + (1

t1
0,1.K t
)t 2 .Q t (E t +
) + E2
N
t3

Trong đó:
KP%: Tổng các chi phí với mực nớc P% trong mùa vận tải.
Kk: Chi phí cho nạo vét cơ bản với chiều sâu thiết kế cho trớc H0 của kênh (0,1Kk - Chi
phí khấu hao).
Ek: Chi phí nạo vét, sửa chữa hàng năm (thay đổi theo chiều sâu luồng đào).
N: Thời gian của mùa vận tải, tính bằng ngày đêm.
t1: Số ngày đêm trong mùa vận tải mà tàu không vào kênh do các nguyên nhân khí tợng
và các nguyên nhân khác không phụ thuộc vào tình trạng chiều sâu trên kênh.
t2: Số ngày đêm trong mùa vận tải mà tàu không qua kênh đợc do không đủ chiều sâu:
100 P
t2 =

.N với N=365
100
Qt: Số tàu tính toán (theo mớn nớc) vào cảng trung bình một ngày đêm.
Et: Giá tiền chi phí cho một tàu tính toán phải đậu trong một ngày đêm.
Kt: Giá thành tàu tính toán (0,1Kt - Chi phí khấu hao cơ bản của con tàu trong một năm).
t3: Thời gian tính toán khai thác trong 1 năm tính bằng ngày đêm.
E2: Chi phí khấu hao của cảng có liên quan đến thời gian chờ đợi của tàu.
P: Tần suất bảo đảm mực nớc.
ở những đoạn mà đáy có độ ngiêng thoải và ở những đoạn cửa sông thì tiến hành thay đổi mực
nớc từng 10cm một để tính K P%, ở những đoạn mà đáy có độ ngiêng tơng đối dốc thì thay đổi từng
20cm một. Nhng thay đổi này thực hiện trong phạm vi đảm bảo nhận đợc cực tiểu cho đại lợng phải
tính. Khi tính toán cần theo dõi xem việc qua lại trên kênh của những tàu có mớn nớc bé hơn mớn nớc tính toán sẽ đa đợc đảm bảo nh thế nào và khi cần thiết sẽ đa vào tính toán những chi phí cho thời
gian chờ đợi của cả những tàu này.
Số giờ chở (t2) có khả năng xảy ra đối với một tàu phải chờ đợi để có mực nớc chạy tàu xác
định theo công thức:
t
t ' 2 = q. 0
2
Trong đó:

t0 + tk
t0 + t P
t0: thời gian triều xuống trung bình so với mực nớc chạy tàu tính bằng giờ.
tP: Thời gian triều lên trung bình.
tk: Thời gian cần để thông tàu qua kênh.
Tổng thời gian chết (tính bằng ngày đêm) trong suốt mùa vận tải là:
N
t 2 = t ' 2 = .Qt .t ' 2
C
Trong đó:

C=24,83 đối với nhật triều.
C=12,42 đối với bán nhật triều.
Các chi phí khấu hao E2 của cảng sẽ xác định xuất phát từ những điều kiện cụ thể. Tiến hành
tính toán giá thành các chi phí của cảng cho sự chờ đợi của cầu bến, thiết bị, nhân lực, kho bãi ...
Nếu ở cảng có tiềm lực sản xuất dồi dào thì không đa E2 vào tính toán.
q: Xác suất giờ chết, bằng

30


Quy trình thiết kế kênh biển

Phụ lục II

Phơng pháp luận chứng kinh tế kỹ thuật về chế độ chạy tàu trên
kênh
Theo nhịp độ tăng lu lợng tàu chạy trên các kênh giao thông một chiều và sau đó tăng dần thời
gian chết của tàu ở kênh để chờ đợi những chiếc tàu từ đầu kênh kia đi lại qua kênh. Với kênh giao
thông 2 chiều sẽ không có những thời gian chết này, nhng phải chi phí thêm để mở rộng kênh (nạo
vét cơ bản và nạo vét chính thức).
Khi so sánh kinh tế kỹ thuật các phơng án chỉ xét những chi phí thêm vào có liên quan đến tổ
chức giao thông hai chiều tức là có liên quan đến việc tăng chiều rộng kênh, nhằm mục đích này ngời ta sẽ xác định các chi phí tính đổi cho tàu và cảng (E 1+E2) là những chi phí do tàu phải chờ đợi ở
kênh khi tổ chức giao thông 1 chiều và những chi phí do có liên quan đến việc mở rộng kênh để tổ
chức chạy tàu 2 chiều:
Nếu E1+E2 >E3 thì làm kênh hai chiều.
Nếu E1+E2 Trị số E1 và E3 tính toán theo công thức:
E1=0,1.Kt+Et
E3=0,1.Kk+Ek
Trong đó:

Kt: Vốn đầu t cơ bản để đóng thân tàu do tàu phải chờ đợi.
Et: Chi phí khai thác cho đội tàu đóng thêm.
Kk: Chi phí cơ bản bỏ thêm để mở rộng kênh.
Ek: Chi phí khai thác bỏ thêm cho kênh:
Pt .K
K 't =
0
t3
Trong đó:
Pt : Tổng số giờ tàu chờ đợi trong một năm.
Tk =200'

38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4

2

0

160'
120' 100'
140'
Tk =90'

Tk =80'
Tk =70'

Tk =60'

Tk =50'
T k=40'

T k=30'

5

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Lu lợng tàu trong ngày đêm (theo cả hai hớng)
Đồ thị quan hệ giữa thời gian tàu chờ đợi với trị số lu lợng tàu cho những thời gian thông tàu
qua kênh khác nhau.
31


Quy trình thiết kế kênh biển

Kc: Giá thành đóng tàu tính bình quân gia quyền cho các tàu chờ đợi ở kênh.
t3: Khoảng thời gian tính toán của thời kỳ khai thác tàu trong 1 năm tính bằng giờ.
Pt: Số giờ chờ đợi của tàu có khả năng xảy ra để đợi qua kênh tính bằng số giờ tàu trong
một ngày đêm.
Trị số Pt phụ thuộc vào mật độ lu lợng tàu, thời gian thông tàu qua kênh (T k) xác định trên đồ
thị kèm theo. Nhằm mục đích này sẽ tính toán lu lợng tàu trung bình ngày đêm cho mỗi tháng hoặc
mùa (có xét tình trạng đến không đều). Xác định khoảng thời gian chờ đợi và các kết quả đem cộng
lại cho suốt mùa vận tải:
Pt .E
E 't =
C
24
Trong đó:
EC: Giá thành chi phí cho một đoàn tàu trong một ngày đêm tính theo bình quân gia
quyền.
Kk và Ek: Tính theo phơng pháp thông thờng, trong đó chỉ xét khối lợng đất làm thêm
để mở rộng kênh tức là hiệu số giữa hai khối lợng đất đào để làm kênh một chiều và
kênh hai chiều.
E2 xác định từ các điều kiện cụ thể.

32


Quy trình thiết kế kênh biển

Phụ lục III

Chỉ dẫn tóm tắt về tính toán các kích thớc của kênh biển
Tính toán các kích thớc kênh nên tiến hành theo cách thức và trình tự sau đây:
1. Ghi lại tất cả những đặc trng cần thiết của các tàu sẽ đi trên kênh, xác định các mớn nớc

tính toán của tàu T và Tb, chiều rộng B và chiều dài L.
2. Xác định các đặc trng của tuyến kênh cho từng phơng án (nếu có 1 số phơng án) góc phơng
vị của từng đoạn kênh và sau đó xác định theo từng đoạn chiều sâu H t theo tuyến kênh, các hệ số
mái dốc m0 và m1, tỉ số Ht/T và Ht/Tb cho từng kênh hoặc từng đoạn ngắn hơn (Bảng 1).
Bảng 1
Số hiệu đoạnkênh
Góc phơng vị của đoạn kênh
Đoạn
Chiều sâu Ht
Hệ số mái dốc: m0
m1
Ht/T
Ht/Tb

I

II

3. Xác định riêng cho từng đoạn:
Chiều cao tính toán của sóng (tần suất 1% trong mùa vận tải và tần suất 3% trong hệ thống
sóng).
Sau đó đối với từng hớng trong 8 hớng la bàn sẽ xác định: góc chỉ hớng của gió và tốc độ gió
lớn nhất tơng ứng với mỗi góc địa bàn, góc phơng vị và góc chỉ hớng dòng chảy tốc độ dòng chảy
lớn nhất (Bảng 2).
Bảng 2
Đoạn I
Chiều cao của sóng
Hớng địa bàn
Góc chỉ hớng
Gió ở trạm khí tợng

Tốc độ lớn nhất
Góc phơng vị
Dòng chảy
Góc chỉ hớng

B

DB

D

DN

N

TN

T

TB

Đoạn II (Nh trên)
4. Đối với mỗi đoạn (theo từng hớng trong 8 hớng địa bàn) định góc chỉ hớng và tốc độ gió
biểu kiến và đối với mỗi tổ hợp tiếp xúc xác định góc tàu chênh lệch do gió (2) khi tàu chở hàng và
khi tàu chạy balát và góc chênh lệch lớn nhất của tàu do dòng chảy tại đoạn kênh này (1) có xét
đến các trị số Ht/T và Ht/Tb. Cuối cùng xác định tổng số 1+2 cũng đối với tàu có hàng và balát.
Phép tính này làm đối với 3 loại tốc độ tàu (thí dụ 5,8 và 11 hảilý/h) bao gồm toàn bộ khoang
tốc độ có thể chạy trên kênh (bảng 3).
Cũng lập các bảng tơng tự với V=8 và 12 hảilý/h.
Nếu kênh bao gồm 1 vài đoạn thì phải tính toán cho từng đoạn.

5. Giải quyết vấn đề chạy tàu 1 chiều hoặc 2 chiều trên kênh. Trong trờng hợp cần thiết, làm
những tính toán kinh tế kỹ thuật.
6. Nếu cần kiểm tra xem với các góc tìm đợc 1+2 thì chiều dài và chiều rộng của tàu nào sẽ
xác định bề rộng kênh nghĩa là đối với tàu nào thì trị số L sin(1+2) ữBcos(1+2) ở cao độ mớn nớc
tính toán sẽ là lớn nhất.
8. Trong số những trị số bề rộng tìm đợc ở bảng 4 chọn một số nhỏ nhất. Với bề rộng này và
với độ sâu thiết kế quy ớc H0=1,15T đối với kênh không bị sa bồi và H 0=1,20T đối với kênh có dự
33


Quy trình thiết kế kênh biển
kiến có dự phòng sa bồi, dùng bảng 2a trong quy trình này để xác định trị số tốc độ tới hạn V th tại
mỗi đoạn kênh và quy định tốc độ tính toán của tàu Vmax nhng không quá 0,9Vth (bảng 5).
Bảng 3
Đoạn I: V=5 hảilý/h (2,6m/s)
Góc chỉ hớng
Gió biểu kiến
Tốc độ
Có hàng
Góc chênh lớn nhất của
tàu do dòng chảy 1
Ba lát
Có hàng
Góc chênh của tàu do gió
2
Ba lát
Có hàng
1+2
Ba lát

B

DB

D

DN

N

TN

T

TB

Đoạn II: Với V=4-5 hảilý/h
Bảng 4
Đoạn

Các thông số của kênh

I

II

Bề rộng dải hoạt động, đối với tàu có hàng
Đối với tàu chở balát
Tính đổi thành mớn nớc có hàng
Dự phòng chiều rộng

2C1
C
B
Chiều rộng sơ bộ của kênh.
Lập các bảng tơng tự đối với V=8 và 12 hảilý/h.

Bảng 5
Các thông số

ở đầu

Đoạn I
ở giữa

34

ở cuối

ở đầu

Đoạn II
ở giữa

ở cuối


Quy trình thiết kế kênh biển
Chiều sâu quy ớc của kênh
(H0=1,15ữ1,20T)
Chiều rộng sơ bộ của kênh

Tốc độ Vth
Tốc độ Vth
Tốc độ Vth
0,9Vth
Tốc độ Vmax đợc chấp nhận
cho khúc kênh (có xét đến các
yếu cầu về tính không xói của
đất taluy)
9. Với các trị số dịnh trớc của Vmax và góc 1+2 ứng với tốc độ này (góc đợc xác định theo nội
dung giữa các trị số tơng ứng với V=4ữ5, V=8 và V=12 hảilý/h xác định chiều rộng thực tế cần thiết
của mỗi đoạn kênh (bảng 6).
10. Xác định dự phòng chạy tàu ít nhất và tính cho mỗi đoạn kênh một dự phòng cho sóng
(bảng 7).
11. Đối với mỗi đoạn kênh tính dự phòng tốc độ z 3 (với trị số quy ớc H0=1,15 hoặc 1,20T).
Xác định dự phòng z0 cho độ lệch tàu và tổng dự phòng z i = z 0 + z1 + z 2 + z 3 . Xác định chiều sâu
chạy tàu H 0 = T + z i và chiều sâu chạy tàu của 1 luồng đào:
hC = HC Ht
Bảng 6
Các thông số
Vmax
1+2
Bhđ
2C1
C
B
BC
BC đợc chấp nhận

Đoạn I

Đoạn II

Tại đoạn cong

Chú thích:
Để lấy trị số dứt khoát của BC - tính trị số sai số xác định vị trí tàu trên kênh, gọi là sai
số chạy tàu: đối với các kênh có đặt các cột tín hiệu sai số này phụ thuộc vào độ chạy
tàu của các mốc dấu này, và nếu 3V max thì phải thêm vào chiều rộng B C một rị số bằng
hiệu -3Vmax

Bảng 7
ở đầu

Đoạn I
ở giữa

Dự phòng z1
Tính toán dự
T/H0
phòng z2
h3%
35

ở cuối

ở đầu

Đoạn II
ở giữa

ở cuối


Quy trình thiết kế kênh biển
z2
Chú thích:
Quy ớc lấy H0=1,15T hay 1,20T ứng với trị số tính toán đã tính trớc của lớp sa bồi và hệ
số sa bồi quy định lẫn nạo vét sửa chữa trong một năm, xác định trị số dự phòng cho sa
bồi và sau đó xác định chiều sâu thiết kế luồng tàu h0 và chiều sâu thiết kế kênh HC.
Bảng 8
ở đầu

Tính toán dự
phòng z3

Đoạn I
ở giữa

T0
h0/H0
B0/BC
Bm=B0+2H0.m0
Sk
St
N
K3
P1
r.H
z3
3

Dự phòng z0

z
i =0

i

H 0 = T + zi

Dự phòng z4

hC
h
P
1-P
t0
h0
z4

Chiều sâu thiết kế :
Chiều sâu chấp nhận:

H0= .......
HC= ........

36

ở cuối

ở đầu

Đoạn II
ở giữa

ở cuối


Quy trình thiết kế kênh biển

Phụ lục IV

Thí dụ tính toán
kích thớc luồng đào cho một đoạn kênh
1. Kích thớc tàu tính toán:
T=8,0m; TC=4,2m;

B=18m;

L=130m.

2. Đặc trng tuyến kênh:
Góc phơng vị trục tim kênh 1920-120.
Đoạn luồng
Số km cột mốc

I
0-3
3,0
1:3

1:4
0,37
0,71

Chiều sâu ở thành bờ kênh HT
Độ dốc taluy: mC=
m1=
HT/T
HT/Tb

II
3-7
5,2
1:3
1:7
0,65
1,0

III
7-12
6,5
1:7
1:10
0,81
1,0

IV
12-18
8,3
1:10

1:15
1,0
1,0

3. Sóng, gió và dòng chảy:

Gió tại
trạm
khí tợng
Dòng
chảy

Hớng la bàn
Chiều sao lớn nhất
của sóng (m)
Góc chỉ hớng của
luồng (độ)
Tốc độ lớn nhất (m/s)
Góc phơng vị (độ)
Góc chỉ hớng (độ)
Tốc độ lớn nhất (m/s)

B

ĐB

Đ
2,0

ĐN

1,6

N

TN
1.9

T

TB

12

33

78

57

12

33

78

57

14
180
12

0,28

15
225
33
0,34

22
270
78
0,44

20
315
57
0,40

0
12

17
45
33
0,34

90
78

24
135

57
0,48

Chú thích:
Hớng dòng chảy quy ớc cũng lấy nh hớng gió, tốc độ dòng chảy xác định theo công
thức: Vdc = 0,02.W
4. Gió biểu kiến góc chênh do dòng chảy và gió đối với đoạn I; với V=5 hảilý/h (2,6m/s)
Hớng gió thực
Góc chỉ hớng (độ)
Gió biểu
kiến
Tốc độ (m/s)
Chở hàng
H
Góc chênh
1. t
do
dòng
T
chảy của
Chạy balát
tàu 1
H
1. t
T
Góc chênh
Chở hàng
do gió của
Chạy balát
tàu 2

Chở hàng
1+2

B

ĐB
280
19
4
(1,5)
4
(3)

37

Đ
720
23
2
(4)
10
(7)

ĐN
520
22
8
(3)
8
(6)

N

TN

T

TB
520
26
10
(4)
10
(7)

9
4

9
23

8
17

9
22

5,5

13

11

13


Quy trình thiết kế kênh biển
Chạy balát

14

30

23

29

Chú thích:
1. Trị số nêu trong ngoặc là góc chênh do dòng chảy có hiệu chỉnh theo tỷ số HT/T.
2. Góc chênh tính toán lớn nhất do dòng chảy và do gió lấy tổng cộng đối với tàu chạy
balát là 250 với V=8 hảilý/h (4,1m/s). Góc lớn nhất 1+2 đối với tàu có hàng là 7,50, đối
với tàu chạy balát là 200.
Khi V=12 hảilý/h (6,2m/s) thì góc (1+2) giảm tơng ứng tới 3,50 và 120.
5. Chiều rộng nhỏ nhất cần thiết của kênh tại đoạn I với chiều sâu chạy tàu quy ớc lấy bằng
H0=1,15T.
Tốc độ tàu (m/s)

2,6

4,1

6,2

55

46

38

ở cao độ mớn nớc chở balát

79

73

63

ở cao độ độ sâu chạy tàu

67

61

51

Dự phòng chiều rộng 2C1 (m)

18

18

18

Dự phòng chiều rộng giữa các tàu C (m)

18

18

18

Dự phòng chiều rộng cho sa bồi B (m)

6

6

6

Bề rộng kênh giao thông một chiều BC

91

85

75

Bề rộng kênh giao thông hai chiều BC

164

145

131

Bề rộng giải hoạt
động Bhđ (m)

Đối với tàu có hàng
Đối với tàu
chạy balát

Chú thích:
Với mật độ thực tế chạy tàu, ứng với công thức (1) kênh phải là loại giao thông hai
chiều, trong đó chiều rộng đợc tính cho hai tàu tránh nhau: một tàu có hàng, một tàu
chạy balát.
6. Trị số tốc độ tới hạn thứ nhất với độ sâu H0=1,15T, H0=9,2 m và bề rộng kênh khác nhau.
Bề rộng kênh (m)

100

131

164

Chiều sâu luồng đào h0 (m)
h0/H0
Độ dốc taluy m0
Tốc độ Vth
Tốc độ Vth

Tốc độ Vth
0,9.Vth

6,2
0,67
3-4
5,0
6,9
5,6
5,0

6,2
0,67
3-4
5,7
6,9
6,0
5,4

6,2
0,6
3-4
6,0
6,9
6,3
5,7

Vì xét đất đáy kênh không dễ bị xói lở, nên lấy tốc độ chạy tàu lớn nhất cho phép đối với một
tàu chạy trên kênh Vmax=4m/s và đối với hai tàu tránh nhau là 2,6m/s và bề rộng tơng ứng với tốc độ
này của kênh là 164m.

7. Kiểm tra xem có cần xét sai số xác định (sai số chạy tàu) không.
Kênh có trang bị các cột tính hiệu cách nhau 1,7km.
Độ nhạy của các mốc này ở cách xa D=4,0km là bằng:

38


Quy trình thiết kế kênh biển
4

D
0,58D + 1 = 0,58.4
+ 1 = 8m
d

1,7
Trị số dịch và tàu khi chạy chòng chành bằng 3V max=3.4=12m. Nh vậy ngay cả không dùng
ống nhòm để tăng độ nhạy cảm của mốc dấu với số lần phóng đại tơng ứng thì sai số xác định cũng
không vợt quá trị số vi dịch khi tàu chòng chành và do đó không cần xét sai số này.
Chiều rộng kênh tìm đợc theo tính toán là 164m có thể đợc giảm đi nếu cho các tàu tính toán
chạy hai chiều với sức gió hạn chế thí dụ không quá 10m/s còn khi gió lớn hơn thì chỉ cho tàu chạy
trên kênh một chiều. Tính hợp lý của phơng án ấy cần phải đợc kiểm tra bằng các tính toán kinh tế
kỹ thuật.
8. Dự phòng chiều sâu và chiều sâu H0:
z1 = 0,04.T = 0,04.8 = 0,32m (Theo bảng 7).
z2=0,19m
(Theo bảng 8, với chiều cao sóng 2,0m).
Tính toán dự phòng z3 theo các biểu đồ ở hình 3 và 4:
m0=3,0; n=12,1;
h0/H0=0,67;

K3=1,5;
B0=164m
2
2
Bm=220m;
Sk=1766m ; Bt=144m ;
n1=18,3;
FrH=0,42
z3 = 0,02.18 = 0,26m
Tính toán dự phòng z0 theo công thức (9):
z0 = 9.0,07 - 0,32 = 0,31
Chiều sâu chạy tàu: HC=9,18m.
Tính toán dự phòng z4 theo công thức (10):
hC=6,2m;
h=1,0m;
1-P=0,82;
t0=0,5;
h0=6,85
z4 = 6,85 - 6,2 = 0,65
Chiều sâu thiết kế:
H0 = 9,18 + 0,65 = 9,83m.
Chấp nhận:
H0 = 9,85m.

39