Thiết kế bản vẽ thi công đê chắn sóng cảng nghi sơn, thanh hóa

THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN

Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU.........................................................................................................
1.1 Vị trí địa lí, địa hình......................................................................................................
1.2 Vai trò kinh tế xã hội.....................................................................................................
1.3 Giao thông vận tải.........................................................................................................
1.4 Giới thiệu chung về cảng..............................................................................................
1.5 Đặc điểm khí tượng, thuỷ hải văn.................................................................................
1.5.1 Đường tần suất mực nước......................................................................................8
1.5.2 Thủy triều............................................................................................................. 11
1.5.3 Số liệu gió............................................................................................................11
1.5.4 Số liệu các cơn bão..............................................................................................12
1.5.5 Số liệu sóng.........................................................................................................13
1.5.6 Số liệu dòng chảy.................................................................................................14
1.5.7 Đặc điểm địa chất khu cảng.................................................................................14
1.5.8 Sự cần thiết của đê chắn sóng..............................................................................14
2.1 Diện tích khu nước trong cảng....................................................................................
2.2 Phương án mặt bằng đê chắn sóng..............................................................................
3.1 Xác định cấp công trình..............................................................................................
3.2 Xác định mực nước tính toán......................................................................................
3.3 Tính toán tham số gió.................................................................................................
3.3.1 Chuyển tốc độ gió sang điều kiện mực nước......................................................19
3.3.2 Xác định đà gió...................................................................................................20
3.4 Tính toán nước dâng do gió........................................................................................
3.5 Mực nước lan truyền sóng..........................................................................................
3.6 Tham số sóng khởi điểm.............................................................................................
3.6.1 Thông số sóng trong vùng không chịu ảnh hưởng của đường bờ.........................22
3.6.2 Chiều dài sóng khởi điểm....................................................................................23
3.6.3 Chiều cao sóng với suất đảm bảo i%...................................................................23
3.6.4 Xác định độ vượt cao của sóng............................................................................25

3.6.5 Phân vùng sóng khởi điểm...................................................................................25
3.7 Tính toán sóng tại chân công trình..............................................................................
3.7.1 Chiều cao sóng biến dạng....................................................................................26
3.7.2 Xác định chiều dài sóng biến dạng......................................................................31
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang1


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
...................................................................................................................................... 32
3.7.3 Xác định độ vượt cao của sóng biến dạng............................................................33
3.7.4 Xác định thông số sóng đổ...................................................................................34
3.8 Tính toán sóng nhiễu xạ..............................................................................................
3.8.2 Tính toán cho điểm đầu đê: điểm A.....................................................................39
3.8.3 Tính toán cho điểm thân đê: điểm B....................................................................40
3.8.4 Tính toán cho điểm gốc đê: điểm C.....................................................................41
3.8.5 Chiều cao sóng nhiễu xạ......................................................................................41
3.9 Chọn phương án tuyến đê...........................................................................................
3.10 Tham số sóng thiết kế...............................................................................................
4.1 Kết cấu sơ bộ cho từng phân đoạn..............................................................................
4.2 Xác định cao trình đỉnh đê..........................................................................................
4.3 Xác định kích thước cơ bản cho từng phân đoạn........................................................
4.3.1 Tính toán khối phủ mái........................................................................................45
4.3.2 Xác định bề rộng đỉnh đê.....................................................................................49
4.4 Tính toán đầu đê.........................................................................................................
4.4.2 Kích thước, cấu tạo đầu đê...................................................................................50
5.1 Tính toán ổn định công trình.......................................................................................
5.1.1 Xác định tải trọng tác dụng lên đê mái nghiêng...................................................52

5.1.2 Kiểm tra ổn định trượt cung tròn.........................................................................54
5.1.3 Xác định tâm trượt nguy hiểm nhất.....................................................................55
5.1.4 Xác định bán kính trượt nguy hiểm nhất ứng với mỗi tâm trượt..........................56
5.2 Tính toán biến dạng nền.............................................................................................
5.2.1 Kiểm tra sức chịu tải của nền..............................................................................57
5.2.2 Tính toán lún.......................................................................................................59
6.1 Phương án thi công.....................................................................................................
6.1.1 Công tác chuẩn bị................................................................................................61
6.1.2 Thi công bãi đúc cấu kiện và mố xuất vật liệu.....................................................61
6.1.3 Thi công các hạng mục của đê.............................................................................63
6.1.4 Thi công nạo vét hố móng...................................................................................65
6.1.5 Thi công đổ đá lõi đê...........................................................................................66
6.1.6 Thi công lớp lót....................................................................................................66
6.1.7 Thi công đổ khối bê tông tường đỉnh...................................................................66
6.1.8 Thi công lắp đặt các khối phủ mặt.......................................................................67
6.1.9 Thi công lắp đặt cột báo hiệu đầu đê....................................................................67

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang2


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
7.1 Các căn cứ lập dự toán................................................................................................

LỜI NÓI ĐẦU
“ Với đường bờ biển trên 3300 km, chúng ta có rất nhiều cảng phân bố suốt chiều dài
đất nước. Tuy nhiên, hệ thống cảng biển hiện tại chưa thể đáp ứng được nhu cầu hàng hoá
ngày càng tăng và bắt kịp với yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội.

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang3


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Hiện nay Việt Nam có khoảng 60 cảng biển thuộc các ngành, địa phương quản lý với
sản lượng hàng thông qua khoảng 30 triệu tấn/năm. Cơ sở kỹ thuật còn thiếu lạc hậu, chưa
đồng bộ, thiếu các bến cho tàu từ 3-5 vạn tấn (hàng tổng hợp, hàng rời, hàng container).
Quy mô cảng biển của nước thuộc loại vừa và nhỏ. Trong xu thế gia tăng trọng tải của đội
tàu biển thế giới, nước ta thiếu trầm trọng các cảng nước sâu cho các loại tàu lớn đến cập
cảng.
Trong hệ thống cảng biển Việt Nam, thuộc hệ thống giao thông vận tải khu vực Bắc
Bộ - Bắc Trung Bộ, cảng Nghi Sơn có một vị trí rất thuận lợi để phát triển thành một cảng
biển lớn.
Trong những năm qua nước ta có nhiều dự án lớn về công trình Bến cảng cũng như
các công trình bảo vệ bờ. Đặc biệt các dự án xây dựng bảo vệ bờ lớn như: cảng Chân Mây,
đê bảo vệ bờ Hải Phòng, đê bảo vệ bờ quần đảo Trường Sa…
Để đáp ứng yêu cầu cho công việc này, Khoa Công Trình -Trường Đại Học Hàng Hải
Việt Nam đã không ngừng nâng cao chất lượng đào tạo kỹ sư Xây Dựng Công Trình Thủy.
Nhận thức được tầm quan trọng của vấn đề này, trong thời gian học tập, rèn luyện tại trường
em đã được nâng cao kiến thức chuyên ngành Xây Dựng Công Trình Thủy để hoàn thành đồ
án tốt nghiệp, với đề tài “THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI
SƠN – THANH HÓA”.
Trong quá trình thực hiện đồ án bên cạnh sự cố gắng của bản thân, em luôn nhận được
sự chỉ bảo, hướng dẫn của các thầy cô trong khoa Công Trình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.s Lê Tùng Anh đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành
đồ án này.
Mặc dù đã nỗ lức rất nhiều, song do kinh nghiệm và thời gian có hạn nên đồ án này

không tránh khỏi những thiếu sót. Vậy kính mong các thầy cô cùng tất cả các bạn đọc bổ
sung để em có thêm những kiến thức cũng như kinh nghiệm bổ ích phục vụ công việc sau
này. ”
Hải Phòng, ngày

tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN HỮU DUY

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang4


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Chương 1

GIỚI THIỆU KHU CẢNG
“Cảng biển tổng hợp Nghi Sơn được xây dựng ở phía Nam bán đảo Nghi Sơn thuộc
địa phận xã Hải thượng, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hoá. Cảng cách Thành phố Thanh Hoá
khoảng 70 km về phía Nam và cách Quốc lộ 1A khoảng 9 km. Cảng biển Nghi Sơn là một
trong những cảng biển quan trọng thuộc nhóm cảng Bắc trung bộ của Hệ thống cảng biển
Việt nam, đã được Bộ Giao Thông Vận Tải trình Chính Phủ phê duyệt phát triển.
Qui mô cảng hiện tại bao gồm bến số 1 dài 165 m (bến mở đầu cho tầu 10000DWT,
thuộc khu cảng tổng hợp của địa phương đã được khởi công xây dựng tháng 11 năm 2000
và đã đưa vào khai thác chính thức), kho hàng bách hóa và CFS, đường bãi và các công
trình phụ trợ và mạng kỹ thuật. Ngoài ra một đê chắn cát có chiều dài 1125 m cũng đang

được thi công. Cảng có khả năng thông qua lượng hàng 460000 T/năm.
Mặc dù mới được đưa vào khai thác chính thức chưa lâu nhưng tính đến nay, cảng đã
tiếp nhận nhiều lượt tầu ra vào bến làm hàng, chủ yếu là hàng của nhà máy xi măng Nghi
Sơn. Ngoài ra, một lượng lớn xi măng của nhà máy xi măng Hoàng Mai cũng sẽ xuất qua
cảng Nghi Sơn trong tương lai không xa.
Dự án Khu Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn đã được Chính Phủ cho phép chuẩn bị đầu
tư và đang được tiến hành lập báo cáo NCKT. Quá trình xây dựng sẽ cần vận chuyển
khoảng 6,7 triệu tấn thiết bị, máy móc bằng đường thủy mà trong đó cảng biển Nghi Sơn
đóng một vai trò quan trọng.
Liên doanh sản xuất nguyên liệu giấy Việt-Nhật (VIJACHIP) là một liên doanh giữa
Tổng công ty Lâm nghiệp Việt Nam và tập đoàn NISSHO IWAI (Nhật Bản) đang hoạt động
tại Việt Nam. Liên doanh này chuyên sản xuất gỗ băm để xuất khẩu đi Nhật Bản, hiện đã và
đang có các nhà máy tại Tiên Sa- Đà Nẵng, Vũng Áng- Hà Tĩnh. Liên doanh đang có kế
hoạch xây dựng nhà máy băm dăm gỗ xuất khẩu tại Nghi Sơn - Thanh Hóa với công suất
280000 T/năm. Để kinh doanh có hiệu quả, việc vận chuyển dăm gỗ phải sử dụng tầu có tải
trọng lớn (dự kiến sẽ sử dụng tàu có trọng tải 30000DWT). Như vậy với một bến mở đầu,
cảng Nghi Sơn sẽ không thể đáp ứng được yêu cầu vận tải cho những năm sắp tới cả về quy
mô và cỡ tầu ra vào cảng. Đứng trước tình hình đó, sở GTVT Thanh Hóa đã được UBND
tỉnh Thanh Hoá giao nhiệm vụ tiến hành lập BCNCKT bến số 2 cảng Nghi Sơn. Báo cáo
NCKT đã được UBND Tỉnh Thanh Hoá phê duyệt bằng quyết định số 21/QDD-CT ngày 02
tháng 01 năm 2003.
Mặt khác, Bộ GTVT cũng có quyết định số 3262 QĐ/BGTVT ngày 4 tháng 11 năm
2003 phê duyệt qui hoạch chi tiết cảng biển Nghi Sơn đến năm 2015 (khu cảng địa
phương).”
1.1 Vị trí địa lí, địa hình.

“Vị trí cảng Nghi Sơn nằm ở vùng cực Nam huyện Tĩnh Gia, cách đường quốc lộ 1A
10km về phía Đông, cách Thành Phố Thanh Hoá khoảng 62km về phía Nam. Vùng đảo
Nghi Sơn có vị trí như sau:

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang5


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Vĩ độ Bắc:

19018’12” ∼ 19020’30”

Kinh độ Đông:

105048’30” ∼ 105049’18”

Hình 1.1. Vị trí dự án
Cảng Nghi Sơn được che chắn tốt phía Bắc và Đông Bắc bởi đảo Biện Sơn và đảo Hòn
Mê, cửa biển vào cảng rộng 2km hướng về phía Đông và Đông Nam tiếp giáp biển Đông.
Độ sâu cửa cảng khoảng -6.0m. Đây là một vùng vừa là địa hình xâm thực bóc mòn vừa là
địa hình tích tụ, tạo ra một vùng có điều kiện thuận lợi để xây dựng cảng.”
1.2 Vai trò kinh tế xã hội.

−

−

−

−

“Một cách tổng quát mục tiêu của dự án là:
Thanh Hoá nằm ở vị trớ cửa ngừ nối liền Bắc Bộ với Trung Bộ và Nam Bộ, có đường sắt
xuyên Việt và Quốc lộ 1 chạy qua vùng đồng bằng và ven biển của tỉnh, tạo điều kiện
thuận lợi giao lưu với các tỉnh và thành phố trong cả nước. Đường chiến lược 15A,
đường Hồ Chí Minh xuyên suốt vùng trung du và miền núi trong nội bộ tỉnh. Đường 217
nối liền tỉnh Thanh Hoá với tỉnh Hủa Phăn.
Hệ thống cảng biển Nghi Sơn (Thanh Hóa) gắn liền với thế mạnh vùng kinh tế động lực
Nam Thanh - Bắc Nghệ. Cảng nước sâu Nghi Sơn không chỉ có lợi thế to lớn đối với sự
phát triển kinh tế - xã hội của tỉnh Thanh Húa, mà còn được đánh giá là cảng biển quan
trọng của khu vực Bắc miền Trung.
Với lợi thế về điều kiện tự nhiên, Nghi Sơn đó hình thành khu cảng biển nước sõu với
hai chức năng chính: vừa là cảng tổng hợp, vừa là cảng chuyên dụng. Cảng nước sâu
Nghi Sơn gồm 2 bến với công suất thiết kế trên 1 triệu tấn hàng hóa/năm, hiện đang
được tỉnh giao cho Công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên Cảng Thanh Hóa tạm
thời quản lý và khai thác.
Trong những năm qua, Công ty này đó đầu tư máy móc, thiết bị, công nghệ xếp dỡ tiên
tiến, xây dựng, bổ sung, đào tạo nguồn nhân lực quản lý, tổ chức khai thác cảng, xếp dỡ

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang6


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
hàng hóa tương đối phự hợp với các cảng trong nước. Từ đó khai thác khá triệt để, thậm
chí khai thác vượt gấp đôi công suất thiết kế của cả 2 bến Cảng nước sâu Nghi Sơn. Nhờ
đó, từ đầu năm 2008 đến nay, Cảng nước sâu Nghi Sơn đã đón gần 650 lượt tàu với khối
lượng hàng hóa thông qua cảng khoảng 930 nghìn tấn.
Dự án “Cảng Nghi Sơnˮ được xây dựng hoàn chỉnh sẽ đáp ứng mong mỏi của nhân

dân địa phương.”
1.3 Giao thông vận tải.

“Kích cỡ đội tàu ra vào cảng phụ thuộc rất nhiều yếu tố, trong đó chủ yếu phụ thuộc
vào đặc tính của từng loại hàng, nguồn hàng, luồng hàng đi và đến cảng. Từ kết quả dự báo
lượng hàng như trên, ta có thể phân tích các tuyến vận tải thủy như sau:
Hàng nội địa:
Chủ yếu là xi măng xuất đi các tỉnh phía Nam, cỡ tàu thích hợp là tàu hàng có trọng
tải từ 5.000 DWT ÷ 15.000 DWT. Các loại hàng phục vụ sinh hoạt khác như
muối, lương thực, bách hóa ... với cự ly vận chuyển ngắn có thể dùng các tàu có
trọng tải từ 3.000 DWT ÷ 5.000 DWT.
Hàng xuất nhập khẩu:
Các mặt hàng khác như máy móc, thiết bị nhập từ nước ngoài, đặc biệt là thiết bị phục
vụ cho khu công nghiệp Nghi Sơn và khu Liên hợp lọc hóa dầu Nghi Sơn đòi hỏi
phải dùng các tàu trọng tải từ 20.000 DWT ÷ 30.000 DWT.
Container chủ yếu là tầu Feeder có trọng tải < 20.000 DWT.
Hàng dăm gỗ xuất đi Nhật dự kiến dùng tàu chuyên dụng trọng tải 30.000 DWT.
Như đã phân tích ở trên, có thể nhận thấy trong những năm tới, xu thế của đội tàu ra
vào cảng Nghi Sơn là các tàu có trọng tải lớn. Điều này cũng phù hợp với Quy
hoạch tổng thể phát triển hệ thống cảng biển Việt Nam đến năm 2015, trong đó có
nêu rõ cỡ tàu dự kiến vào cảng Nghi Sơn là tàu có trọng tải 30.000 DWT.
Do đó, đội tàu ra vào cảng Nghi Sơn được dự báo như sau:
Tàu chở hàng nội địa (hàng bách hóa, lương thực, thực phẩm, xi măng...): trọng tải từ
3.000 DWT ÷ 15.000 DWT.
Tàu chở hàng xuất, nhập khẩu:
Tàu chở máy móc, thiết bị: trọng tải từ 20.000 DWT ÷ 30.000 DWT.
Tàu hàng rời 30.000 DWT và tàu chuyên dụng chở dăm gỗ trọng tải 30.000 DWT.”
Bảng 1.1. Đặc trưng cơ bản của đội tàu tính toán
Kích thước tàu
Loại tàu

Chiều dài
L (m)

Chiều rộng
B (m)

Mớn nước
T (m)

Tàu chở hàng bách hóa
Tàu 5.000 DWT
Tàu 10.000 DWT
Tàu 15.000 DWT
Tàu 30.000 DWT

109
137
153
185

16.8
19.9
23.6
27.5

6.5
8.2
9.6
11.0

Tàu container

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang7


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
200

Tàu 20.000 DWT

27.9

10.1

27.5
23.2

11.0
10.0

Tàu hàng rời
Tàu 30.000 DWT
Tàu dăm gỗ 30.000 DWT

185
185

1.4 Giới thiệu chung về cảng.

“Vị trí cảng Nghi Sơn nằm ở vùng cực Nam huyện Tĩnh Gia, cách đường quốc lộ 1A
10km về phía Đông, cách Thành Phố Thanh Hoá khoảng 62km về phía Nam. Vùng đảo
Nghi Sơn có toạ độ địa lý 19018’12” ∼ 19020’30”vĩ độ Bắc và 105048’30” ∼ 105049’18”
kinh độ Đông. Cảng Nghi Sơn được che chắn tốt phía Bắc và Đông Bắc bởi đảo Biện Sơn
và đảo Hòn Mê, cửa biển vào cảng rộng 2km hướng về phía Đông và Đông Nam tiếp giáp
biển Đông. Độ sâu cửa cảng khoảng -6.0m. Đây là một vùng vừa là địa hình xâm thực bóc
mòn vừa là địa hình tích tụ, tạo ra một vùng có điều kiện thuận lợi để xây dựng cảng.
Khu vực dự kiến xây dựng đê chắn sóng nằm ở mũi phía Nam của đảo Biện Sơn. Gốc
đê sẽ được đặt tại sườn núi phía đuôi đảo và thân đê được kéo dài ra đến ngoài độ sâu
-6.0m. Đây là khu vực có rải đá ngầm tự nhiên. Có cao độ biến đổi đều từ +0.0m đến -6.0m
và có rất nhiều những mô đá nổi hẳn lên. Bề rộng dải đá ngầm khoảng 200m (cách tim đê
mỗi bên 100m đến 120m).
Cảng biển Nghi Sơn được quy hoạch với các bến có chức năng chính: vừa là bến tổng
hợp vừa là bến chuyên dụng. Khu cảng tổng hợp chuyên bốc xếp hàng tổng hợp phục vụ
cho cả vùng Nam Thanh Hoá-Bắc Nghệ An và toàn tỉnh Thanh Hóa. Với chức năng là cảng
chuyên dụng, hiện tại Nghi sơn đã có bến chuyên dụng của nhà máy xi măng Nghi Sơn và
trong tương lai là bến xuất sản phẩm dầu và bến nhập dầu thô khi Liên hợp lọc hóa dầu
Nghi Sơn được hình thành. Theo quy hoạch này, cảng Nghi Sơn được chia làm 3 khu chính
là: khu bến tổng hợp Trung ương, khu bến dầu và khu bến tổng hợp của địa phương.
Quy hoạch cảng Nghi Sơn giai đoạn 2015 bao gồm 3 bến, trong đó có một bến cho
tàu 30.000 DWT và hai bến cho tàu 10.000 DWT. Mặt bằng cảng được quy hoạch như sau:
Bến tàu 30.000 DWT được bố trí bên ngoài bến số 1 hiện có. Bến có dạng liền bờ,
tuyến bến thẳng với tuyến bến số 1. Bến tàu 10.000 DWT nằm sâu về phía trong so với bến
số 1. Luồng tàu và khu quay tầu nạo vét đủ cho tàu 30.000 DWT có thể vào bến.
Bến tàu lớn nằm phía ngoài nên khối lượng nạo vét ít hơn, dẫn đến giá thành xây dựng
công trình thấp hơn và thuận lợi hơn trong quá trình khai thác. Nhược điểm của phương án
này là tuyến bến và diện tích chiếm đất lấn ra phía ngoài biển nên chịu ảnh hưởng của sóng,

gió nhiều hơn.”
1.5 Đặc điểm khí tượng, thuỷ hải văn.
1.5.1 Đường tần suất mực nước.

“Mực nước tại Nghi Sơn đã được quan trắc trong 1 tháng và lập tương quan với trạm
Hòn Ngư theo phương trình tương quan dưới đây:
HNS = 1,0219HHN – 1,776 (m)
Trong đó:

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang8


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
HNS: Là cao độ mực nước tại Nghi Sơn theo hệ lục địa.
HHN: Là cao độ mực nước tại Hòn Ngư theo hệ hải đồ.
Bảng 1.1. Bảng cao độ mực nước trạm Hòn Ngư (Theo hệ cao độ Hải đồ)
Hgiờ
Hđỉnh triều
HTrung bình
Hchân triều

1

3

5

10

20

50

70

90

95

97

99

320
330
245
173

295
325
234
154

286
312
224
150

270
308
216
140

248
295
207
125

200
270
190
96

159
255
182
82

105
232
171
61

85
226
166
55

75
215
165
44

65
205
155
35

Dựa vào phương trình tương quan trên và độ chênh giữa hệ cao độ Lục địa và hệ cao
độ Hải đồ khu vực có bảng cao độ mực nước theo hệ hải đồ ứng với các tần suất ở trạm
Nghi Sơn như sau:
Bảng 1.2. Bảng cao độ mực nước trạm Nghi Sơn (Theo hệ cao độ Hải đồ)
Hgiờ
Hđỉnh triều
HTrung bình
Hchân triều

1

3

5

10

20

50

70

90

95

97

99

320
330
245
173

295
325
234
154

286
312
224
150

270
308
216

140

248
295
207
125

200
270
190
96

159
255
182
82

105
232
171
61

85
226
166
55

75
215
165

44

65
205
155
35

Dựa theo tài liệu mực nước cao nhất các năm từ 1961 đến 2003 của trạm Hòn Ngư,
lập đường tần suất lý luận mực nước cao nhất năm và quy đổi theo phương trình tương quan
về mực nước trạm Nghi Sơn.
Đường tần suất luỹ tích mực nước giờ, đỉnh chiều, chân triều và trung bình trạm Hòn
Ngư theo hệ hải đồ xem trên hình 1-2.”

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang9


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN

Hình 1.2. “Đường tần suất luỹ tích mực nước giờ, đỉnh triều, chân
triều và trung bình trạm Hòn Ngư (1984 - 2003)
Bảng 2.1. Tần suất lý luận mực nước cao nhất năm tại Nghi Sơn”
P%
Xp - trạm Nghi Sơn
0.010
463.403
0.100
443.029

0.200
436.373
0.333
431.275
0.500
427.069
1.000
419.553
2.000
411.505
3.000
406.489
5.000
399.754

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang10


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
10.000
20.000
25.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000

75.000
80.000
85.000
90.000
95.000
97.000
99.000
99.900
99.990
Số liệu

: Hệ cao độ Hải đồ

Số điểm

: 33

Hệ số Cv

: 0.071

Hệ số Cs

: 0.259

Cs/Cv

: 3.600

389.629

377.762
373.366
369.266
362.563
356.261
350.095
343.636
340.122
336.265
331.840
326.383
318.517
313.551
304.469
289.782
278.501

1.5.2 Thủy triều.

“Dao động mực nước biển tại Nghi Sơn thuộc chế độ nhật triều không đều, tương tự
vùng Hòn Ngư trong đó có quá nửa số ngày trong tháng xuất hiện 2 lần nước lớn và 2 lần
nước ròng.”
1.5.3 Số liệu gió.

“Tại vùng Nghi Sơn gió thịnh hành trong năm theo hướng Bắc & Bắc - Tây Bắc. Tần
suất gió hướng Bắc chiếm 15,23%, hướng Đông - Nam chiếm 8,88%, hướng Đông - Bắc
chiếm 8,59% và hướng Tây - Bắc chiếm 8,58%. Tốc độ gió phổ biến nằm trong khoảng 1 ÷
5m/s (chiếm 51,69%), gió có tốc độ > 15m/s chỉ chiếm 0,05%. Tốc độ gió mạnh nhất quan
trắc được là 42,8m/s xuất hiện vào 24/7/1989.
Từ tháng 4 đến tháng 5 gió thịnh hành theo hướng Đông - Nam, tháng 6 và tháng 7 gió

thịnh hành theo các hướng Đông - Nam, Nam và Tây - Nam. Tháng 8 gió có nhiều hướng
(thời kỳ chuyển tiếp giữa hai mùa).
Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là 42,8m/s theo hướng Tây ngày 24/07/1989.
Theo số liệu tính toán và dự báo trong báo cáo nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn biển khu
vực Nghi Sơn - Thanh Hoá của Trung tâm khí tượng thuỷ văn biển thuộc Bộ Tài Nguyên và
Môi Trường lập năm 2003 về trường phân bố tốc độ gió lớn nhất chu kỳ xuất hiện 100 năm

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang11


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
tại khu vực Hòn Mê Nghi Sơn – Thanh Hoá thì tốc độ gió lớn nhất tại khu vực này là từ 34
÷ 44m/s.
Trong năm trung bình có 10,6 ngày có sương mù. Sương mù thường xuất hiện từ tháng
11 đến tháng 4. Tháng 3 là tháng có nhiều ngày sương mù nhất trong năm (3,9 ngày).
Do ảnh hưởng của sương mù nên trong năm có 2,6 ngày có tầm nhìn dới 1 km, 31,5
ngày có tầm nhìn từ 1~10 km. Những ngày còn lại có tầm nhìn >10 km.”

Hình 1.1. “Hoa gió tổng hợp trạm Tĩnh Gia (1986 - 2003)”
1.5.4 Số liệu các cơn bão.

“Nghi Sơn là vùng chịu ảnh hưởng mạnh của bão biển Đông. Theo tài liệu thống kê từ
năm 1985 đến 2005 đã có 18 cơn bão đổ bộ vào khu vực này. Tốc độ gió lớn nhất đo đ ược
trong bão là 40m/s. Thời gian và tốc độ của các cơn bão được thể hiện trên bảng 1-5.
Bảng 1.1. Một số cơn bão ảnh hưởng tới khu vực Thanh Hoá (1985-2005)
Hướng và tốc độ gió
Tên bão, áp

Ngày tháng
mạnh nhất
TT
thấp nhiệt đới
Địa điểm độ bộ
đổ bộ
(ATNĐ)
Hướng
Tốc độ (m/s)
1
16/10/1985
CECL
Q.Trị-Thanh Hoá
13.8
2
20/10/1985
DOT
H. Tĩnh - Th. Hoá
16.4
3
22/8/1987
CARY
Vinh-Quỳnh Lưu
22
4
24/7/1989
LRVING
Thanh Hoá
40
5

3/10/1989
BRIAN
Ng. An - Th. Hoá
37
6
29/8/1990
BECKY
Hà Tĩnh
28
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang12


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
TT
7
8
9
10
11
12
13

Ngày tháng
đổ bộ
17/8/1991
12/7/1993
31/7/1994

14/9/1994
29/8/1995
11/10/1995
22/9/1996

Tên bão, áp
thấp nhiệt đới
(ATNĐ)
FRED
LEWIS
AMY
LUKE
LOIS
TED
WILLIE

14

20/10/1999

EVE

15
16
17
18

19/9/2000
11/8/2001
31/7/2005

27/9/2005

WOKONG
USAGI
WASHI
DAMREY

Địa điểm độ bộ
Hà Tĩnh
Ng. An - Th. Hoá
Thanh Hoá
Ng. An - Th. Hoá
Thanh Hoá
Thanh Hoá
Ng. An - Hà Tĩnh
Nam Hà Tĩnh Q.Bình - Q.Trị
Ng. An - Hà Tĩnh
Ng. An - Hà Tĩnh
Q.Ninh – T.Hoá
Q.Ninh – T.Hoá

Hướng và tốc độ gió
mạnh nhất
33
24.4
18
14
28
10
W

17 ÷ 24
NW

14

NW
N
-

10 ÷ 12
24
23
33

Số liệu tham khảo.”
1.5.5 Số liệu sóng.

Khu vực xây dựng cảng nằm ở phía Nam đảo Biện Sơn, các hướng từ Tây Nam theo
chiều kim đồng hồ đến Tây Bắc là lục địa, hướng Bắc đến Đông Bắc có đảo Biện Sơn che
chắn. Đồng thời còn có đảo Hòn Mê và một quàn thể các đảo nhỏ khác như Hòn Bảng, Hòn
Hộp, Hòn Miểng, Hòn Sổ … tạo thành bóng thuỷ hạn chế lan truyền sóng vào khu vực
cảng. Chỉ có các sóng hướng Đông đến Nam là ảnh hưởng trực tiếp đến khu cảng Nghi Sơn.
Sóng hướng Nam là sóng nước nông có hướng song song với đường bờ và đi qua khu
vực dải cát ven biển. Do đó, tác động của nó tới khu vực cảng là không đáng kể. Hơn nữa,
theo hướng này hiện đã có đê chắn cát vừa có tác dụng chắn cát vừa làm giảm tác động của
sóng hướng Nam.
Công ty TVXD cảng đường thuỷ đã tiến hành lập mô hình toán về trường sóng theo
các hướng: Đông, Đông - Đông Nam và Đông Nam trên cơ sở sử dụng hải đồ khu vực Nghi
Sơn và thu thập các số liệu mực nước, gió để tính các thông số sóng lan truyền từ vùng nước
sâu vào vị trí công trình. Kết quả tính toán như sau:

TT
1
2
3
4

TT

Bảng 1.1. Các thông số sóng nước sâu và vùng sóng vỡ
Chu ký
Chiều cao
Bước sóng λ
Cấp gió
Độ sâu sóng
hd (Ho) sóng To
sóng vỡ HB
(m/s)
(λo) (m)
vỡ hB (m)
(séc)
(m)
15
2,29
6,9
74,3
2,82
4,0
20
3,47

8,2
104,9
3,89
5,5
25
4,46
9,2
132,0
4,94
7,1
42,8
8,28
11,7
212,7
8,92
12,8
Bảng 1.2. Các thông số sóng tại đầu công trình (tính theo 22-TCN-222-95)
Độ sâu
Gió 15m/s
Gió 20m/s
Gió 25m/s
Gió 42,8m/s
nước
H1%
H1/3
H1%
H1/3
H1%
H1/3
H1%

H1/3
d(m)

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang13


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

12,0
11,0
10,0
9,0
8,0
7,0
6,0

5,0
4,0
3,0
2,0
1,0

4,20
3,30
2,30
1,50
0,80

2,63
2,06
1,44
0,94
0,50

4,20
3,30
2,50
1,50
0,80

2,63
2,06
1,56
0,94
0,50

5,3
4,6
4,20
3,20
2,50
1,50
0,80

2,63
2,00
1,56
0,80
0,50

8,68
8,22
7,61
7,01
6,13
5,36
4,74
3,81
3,27
2,47
1,67
1,00

5,20
4,92
4,56

4,20
3,67
3,21
2,84
2,28
1,96
1,48
1,00
0,60

Theo các số liệu trên đây sóng vỡ tại độ sâu 10 ÷ 11m, tương ứng với vùng có đường
đồng sâu -6,0 ÷ -7,0m. Theo đó đê chắn sóng nằm trong đới sóng vỡ.
1.5.6 Số liệu dòng chảy.

Vận tốc dòng chảy trong khu vực biến thiên khoảng 0.25m/s ÷ 0.35m/s, có hướng chủ
đạo Đông Bắc và Tây Nam, gần như song song với tuyến đường bờ.
1.5.7 Đặc điểm địa chất khu cảng.

Khu vực bố trí đê chắn sóng hầu hết nằm trên nền đá cát kết phong hoá. Từ gốc đê ra
đến độ sâu -3,5; dài 580m (Điểm D18). Riêng đoạn đầu đê gặp 1 lớp đất yếu trên bề mặt.
Đặc điểm địa chất công trình khu vực khảo sát được phân chia thành các lớp đất đá từ
trên xuống dưới như sau:
Lớp 1a: Bùn sét pha lẫn vỏ sò hến, màu xám nâu, trạng thái chảy, lớp này gặp ở 02 lỗ
khoan LK4, LK5 và các điểm khảo sát thăm do: Đ18, Đ20, Đ24, Đ25, Đ26, Đ27, Đ28, Đ30
và Đ2 ở khu vực đầu đê với bề dày thay đổi từ 0,5m (Đ20) đến 2,0m (Đ2).
Lớp 5: Cát kết, dựa vào nguồn gốc, thành phần thạch học, mức độ phong hoá phân
chia lớp thành 02 phụ lớp:
Phụ lớp 5a: Cát kết phong hoá mạnh (lõi khoan bị vỡ thành cát, sét, bột lẫn dăm, sạn),
màu xám nâu.
+ Trong khu vực khảo sát, mặt phụ lớp lộ ngay trên bề mặt thiên nhiên với địa hình gồ

ghề, một vài nơi có những khối tảng lộ ở cao độ +2m khi thuỷ triều xuống quan sát thấy rõ.
Cao độ đáy phụ lớp này từ -4,60m (LK2); -8,10m(LK3) đến -9,20(LK5) với bề dày trung
bình 1,95m.
+ Tỷ lệ lấy lõi khoan thấp, chiều dài lõi tối đa từ 10 ÷ 15cm.
Phụ lớp 5b: Cát kết phong hoá nhẹ, màu xám độ cứng III-IV (theo thang Mohs). Cao
độ mặt phụ lớp lộ ra ở khu vực lỗ khoan LK1 sau đó chìm xuống ở cao độ -4,6m (LK2),
-8,10m (LK3) đến -9,20m (LK5), các lỗ khoan đều kết thúc trong phụ lớp này.
1.5.8 Sự cần thiết của đê chắn sóng.

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang14


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Trong các quá trình thực hiện các dự án trước đây tại khu vực Nghi Sơn, đã tiến hành
nhiều nghiên cứu về vấn đề vận chuyển bùn cát và sa bồi. Kết quả nghiên cứu cho thấy:
Khu vực phía Nam đảo Biển Sơn, sa bồi hàng năm không lớn lắm. Theo tài liệu chập
địa hình các năm 1981 và 1997,tại những khu vực có độ sâu lớn hơn -3.0m chiều dày bồi
lắng rất nhỏ khoảng 43mm/năm, từ độ sâu -3.0m trở vào là 80 đến 100mm/năm.
Dòng bùn cát di chuyển từ phía Bắc xuống có trị số lớn, khi gặp đảo Biển Sơn sẽ bồi
lắng lại vùng phía Bắc đảo. Hệ thống đê biển đang xuống cấp trầm trọng.
Theo một số thống kê gần đây đê biển bảo vệ ở Thanh Hóa đang xuống cấp trầm trọng
do các nguyên nhân chủ yếu như nhiều tuyến đê đã xây dựng lâu dời, chủ yếu là do nhân
dân tự đắp để đối phó với lũ và tình trạng nước biển dâng do biến đổi khí hậu nên nay đã
xuống cấp nghiêm trọng. Trước đâynhà nước đã đầu tư kinh phí và đưa ra nhiều giải pháp
công trình nhưng do khó khăn về kinh phí nên quy mô công trình đang còn quá nhỏ, chưa
đồng bộ chưa đảm bảo được tính ổn định lâu dài mà lại chịu tác động thường xuyên của bão
lũ gây hư hỏng, không đủ sức chống chọi với bão lớn.

Vì vậy xây dựng đê chắn sóng một phần làm giảm tác động của sóng đối với đê, trong
tương lai ở khu vực này sẽ có một cảng biển nên việc làm đê chắn sóng vừa làm giảm tác
động của sóng vào tác động nên những công trình phía bên trong và ngăn chặn lượng bùn
cát bồi lắng mà còn làm cho các tàu thuyền di chuyển thuận tiện khi ra vào cảng và cũng
như việc phát triển thuận lợi cho mục tiêu phát triển kinh tế ở đây.

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang15


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Chương 2

PHƯƠNG ÁN MẶT BẰNG ĐÊ CHẮN
SÓNG
2.1 Diện tích khu nước trong cảng.

“Theo quy hoạch diện tích khu nước trong cảng Nghi Sơn rộng 410Ha.”
2.2 Phương án mặt bằng đê chắn sóng.

“Để công trình đê chắn sóng đạt hiệu quả cao nhất thì việc lựa chọn tuyến đê cần
đạt được những yêu cầu sau:
Chiều dài tuyến đê cần đạt đến vùng sóng đổ.
Chiều cao sóng nhiễu xạ ở đầu đê là nhỏ nhất.
Diện tích vùng nước lặng sau đê là lớn nhất.
Đảm bảo luồng tàu ra vào khu neo trú đậu hợp lý.
Khối lượng công trình hợp lý nhất.
Căn cứ vào đặc điểm kết cấu và cao trình đỉnh đê, đê được chia làm 2 đoạn

Đoạn đầu đê dài 440m có cao trình đỉnh đê +6.0m. Đoạn đầu đê có địa chất mặt
là lớp đất yếu (bùn sét cát lẫn vỏ sò vỏ hến màu nâu đen) được nạo vét đến
mặt đá gốc trước khi thi công lõi đê.
Đoạn gốc đê dài 160m có cao trình đỉnh đê +8.5m. Do yêu cầu phải che chắn
sóng và ngăn nước tràn vào phía bên trong nên trên đỉnh đặt khối bê tông
tường đỉnh. Mái đê phía bờ tiếp giáp với nền bãi của nhà máy đóng tàu chỉ
phủ 2 lớp khối bê tông. Phía ngoài tường đỉnh và trên mái dốc phủ 2 lớp khối
Tetrapod. Đoạn đê trong cùng dài 10m do địa hình tự nhiên cao trên +4.0m
nên kết cấu đê chỉ bằng các khối bê tông, phía trong đổ bê tông tại chỗ.”

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN

N
E

W

kh u v ùc ®a n g th i c« ng h ¹ m¸ i ®å i sa u c¶ n g ng h i s¬n

k h u v ùc b?n sè 1 c ¶n g n g hi s¬n

S
DCSNS11
k h u v ùc ®a ng th i c « n g b ?n sè 2 c¶ n g n g h i s¬n

b Ón í c

b Ón í c

sè
b? n
2c¶n
g
ng
hi
n
s¬

DCSNS10

DCSNS12
l « cè t

TBNS6

Hình 1.1. “Mặt bằng đê chắn sóng cảng Nghi Sơn”
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang17


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Chương 3

TÍNH TOÁN THỦY HẢI VĂN
3.1 Xác định cấp công trình.

“Cấp công trình đê chắn sóng - ngăn cát bảo vệ cảng được xác định theo chiều
cao sóng tính toán của tần suất h 1% tại chân công trình, chỗ có độ sâu lớn nhất dọc theo
tuyến đê chính tại chân đê sát cửa cảng.
Cấp I nếu h1%> 7m là công trình đê vĩnh cửu.
Cấp II nếu h1%< 7m là công trình đê vĩnh cửu.
Cấp III nếu h1%< 5m là công trình đê vĩnh cửu và tất cả các đê tạm.
Công trình chỉ được tăng một cấp so với quy định trên trong các trường hợp,
công trình có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, xây dựng trong điều kiện tự nhiên rất bất lợi
hoặc lần đầu tiên ứng dụng loại kết cấu mới.
Ngoài cách phân cấp trên đê chắn sóng còn được phân cấp theo độ sâu.
Cấp I khi độ sâu H > 20m.
Cấp II khi độ sâu H < 20m.
Công trình đê chắn sóng cảng Nghi Sơn có độ sâu theo đường đồng mức từ cao
độ -3m đến cao độ -6m. Mực nước cao nhất từng xuất hiện là 4,67m, vậy độ sâu nước
(H) của công trình thay đổi từ H= 7,67m đến H= 10,67m. vậy độ sâu nước
Hmax=10,67m. Do Hmax < 20m Từ đó ta xác định được cấp công trình theo độ sâu là
cấp II.”
3.2 Xác định mực nước tính toán.

“Các mực nước tính toán bao gồm mực nước cao thiết kế (MNCTK) và mực
nước thấp thiết kế (MNTTK). Theo mục 2.3.1 trang 22 – “Công trình đê chắn sóng và
bảo vệ bờ biểnˮ, mực nước tính toán được lấy không lớn hơn:
1% (1 lần trong 100 năm) đối với công trình cấp I
5% (1 lần trong 20 năm) đối với công trình cấp II, III
10% (1 lần trong 10 năm) đối với công trình cấp IV
Dựa vào tần suất mực nước tại xã Nghi Sơn, huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa, để

tính toán cao trình đỉnh đê, đối với công trình cấp II, ta sử dụng suất đảm bảo tính toán
của mực nước lấy không lớn hơn 5%:
+ Mực nước thi công H50% mực nước giờ:

+2,0m

+ Mực nước cao tính toán (MNCTT) H5%:

+4,0m

+ Mực nước thấp tính toán (MNTTT) H99% mực nước chân triều:

+0,43m”

3.3 Tính toán tham số gió.

“Trong tiêu chuẩn 22TCN 222-95 nêu tần suất của gió theo cơn bão tính toán là:
2% (1 lần trong 50 năm) – đối với công trình cấp I và II;
4% (1 lần trong 25 năm) đối với công trình cấp III và IV.
Công trình của ta là công trình cấp II do đó tần suất của gió theo cơn bão tính
toán được lấy với tần suất 2%. Ta sẽ tính toán với cơn bão có chu kì lặp là 50 năm.”
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
3.3.1 Chuyển tốc độ gió sang điều kiện mực nước

“ Tại vùng Nghi Sơn gió thịnh hành trong năm theo hướng Bắc & Bắc - Tây
Bắc. Tần suất gió hướng Bắc chiếm 15,23%, hướng Đông - Nam chiếm 8,88%, hướng
Đông - Bắc chiếm 8,59% và hướng Tây - Bắc chiếm 8,58%. Tốc độ gió phổ biến nằm
trong khoảng 1 ÷ 5m/s (chiếm 51,69%), gió có tốc độ > 15m/s chỉ chiếm 0,05%. Tốc
độ gió mạnh nhất quan trắc được là 42,8m/s xuất hiện vào 24/7/1989.
Từ tháng 4 đến tháng 5 gió thịnh hành theo hướng Đông - Nam, tháng 6 và
tháng 7 gió thịnh hành theo các hướng Đông - Nam, Nam và Tây - Nam. Tháng 8 gió
có nhiều hướng (thời kỳ chuyển tiếp giữa hai mùa).
Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là 42,8m/s theo hướng Tây ngày 24/07/1989.
Theo số liệu tính toán và dự báo trong báo cáo nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn
biển khu vực Nghi Sơn - Thanh Hoá của Trung tâm khí tượng thuỷ văn biển thuộc Bộ
Tài Nguyên và Môi Trường lập năm 2003 về trường phân bố tốc độ gió lớn nhất chu
kỳ xuất hiện 100 năm tại khu vực Hòn Mê Nghi Sơn – Thanh Hoá thì tốc độ gió lớn
nhất tại khu vực này là từ 34 ÷ 44m/s.
Để đảm bảo cho chất lượng cũng như sự ổn định lâu dài của công trình thì ta
chọn số liệu của cơn bão có cường độ lớn nhất để phục vụ tính toán Điều này cũng phù
hợp với nội dung tính toán của công trình cấp II, tương ứng với trường hợp chịu ảnh
hưởng mạnh nhất của tự nhiên.
Vậy vận tốc gió mà ta sử dụng tính toán là : vt = 42,8 m/s
Tốc độ gió tính toán ở độ cao 10m trên mặt nước phải xác định theo công thức:
Vw = K f .K t .vt

(công thức 118-22TCN222-95)

(3-1)

Trong đó:
+ vt : Tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt đất, lấy trong khoảng thời gian 10’ với
tần suất đảm bảo 2% (với công trình cấp II).
+ Kf : Hệ số tính đổi tốc độ gió bằng máy đo gió, xác định theo công thức:

K f = 0,675 +

4,5
vt

(không được lớn hơn 1)

(3-2)

+ Kt : Hệ số tính đổi gió sang điều kiện mặt nước
+ Kt = 1 khi tốc độ gió vt đo trên địa hình là bãi cát bằng phẳng
+ Kt được lấy theo bảng 3-22TCN222-95
Thay số ta có:
k f = 0, 675 +

4,5
= 0, 78
42,8

Kt - hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, K t =1 khi tốc độ gió vt đo
trên địa hình là bãi cát bằng phẳng và xác định theo bảng 3-1 với các dạng địa hình
khác.
Bảng 1.1. Giá trị hệ số Kt
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN

Tốc độ gió vt
(m/s)
10
15
20
25
30
35
40

Giá trị Kt khi địa hình thuộc loại
A
B
C
1,10
1,30
1,47
1,10
1,2
1,44
1,09
1,26
1,42
1,09
1,25
1,39
1,09
1,24
1,38
1,09

1,22
1,36
1,08
1,21
1,34

A- địa hình trống trải (bờ biển, đồng cỏ, rừng thưa, đồng bằng);
B - thành phố rừng rậm hoặc địa hình tương tự có chương ngai vật phân bố đều,
chiều cao hơn 10m so với mặt đất;
C - địa hình thành phố với nhà chiều cao hơn 25m.
Dựa vào bảng trên và ngoại suy với địa hình loại A và vận tốc gió V t = 42,8(m/s)
ta được kf=1,07.
Thay số ta có vận tốc gió ở điều kiện trên mặt nước là:
Vw = 42,8.0,78.1,07 = 35,72(m/s)”
3.3.2 Xác định đà gió

“Khi xác định sơ bộ các thông số sóng thì giá trị của đà gió (m) đối với vận tốc
gió tính toán vw (m/s) cho trước được xác định theo công thức:
Lw = K vis

υ
vw

(3-3)

Trong đó:
Kvis - hệ số, lấy bằng 5.1011;

υ - hệ số nhớt động học của không khí lấy bằng 10-5 m2/s.
Giá trị đà gió lớn nhất Lw (m) cho phép lấy theo bảng đối với vận tốc gió tính

toán cho trước.
Bảng 1.2. Giá trị đà gió theo vw
Tốc độ gió vw m/s
20
25
30
-3
Giá trị đà gió L.10 (m)
1600
1200
600

40
200

50
100

Thay số ta có:
LW = 5.1011.

10−5
= 139977 m = 139,977km
35, 72

Vậy giá trị đà gió tính toán thỏa mãn với Lmax trong bảng trên.”
3.4 Tính toán nước dâng do gió.

“Chiều cao nước dâng do gió (∆hset) được xác định qua quan trắc thực tế. Nếu
không có số liệu quan trắc thực tế thì có thể xác định ∆hset theo phương pháp đúng dần

(coi độ sâu đáy biển là hằng số).
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
∆h set

v 2w .L
= Kw.
. cos α w + ∆h b
g( d + 0,5.∆h set )

(3-1)

Trong đó:
∆hb - nước dâng do bão (chênh lệch áp suất), ∆h b =

∆P
=0
γn

∆P - độ chênh áp;
γ n - trọng lượng riêng của nước;
∆hset - nước dâng do nước dồn và bão;
Lw - đà gió; (đơn vị là mét), L = 139977m
vw - vận tốc gió tính toán; vw= 35,72(m/s)
d - độ sâu trung bình trên đà gió (m). Dựa vào bình đồ tổng thể ta xác định được

độ sâu trung bình trên đà gió d = 25 m.
Kw - hệ số lấy theo bảng 3-3; tra bảng với vw =35,72(m/s) ta được Kw = 3,5.10-6.

α w - góc hợp của hướng gió với pháp tuyến của đường bờ. Dựa vào bình đồ
tổng thể với hướng gió Đông Bắc ta xác định được α w = 690
Bảng 1.1. Bảng tra Kw
vw (m/s)
Kw
20
2,1.10-6
30
3,0.10-6
40
3,9.10-6
50
4,8.10-6
Thay số vào ta được:
∆hset = 3,5.10 −6.

35, 72 2.139977
cos690 + 0
9,81(25 + 0,5∆hset )

∆hset = 0,9 m.”
3.5 Mực nước lan truyền sóng.

“∇ lan truyền sóng = ∇ MNTT + ∆hset

(3-2)

Trong đó:
∇ MNTT : cao trình của mực nước tính toán. ∇ MNTT = + 4,0 m.
∆hset : chiều cao nước dâng do gió, ∆hset = 0,9 m.
Thay số ta được: ∇ lan truyền sóng = 0,9 + 4,0 = 4,9 (m).”
3.6 Tham số sóng khởi điểm.

“Vì công trình của chúng ta là công trình nằm ven bờ nên việc xác định thông số
sóng phải trải qua nhiều giai đoạn tương ứng với từng phân vùng sóng khác nhau:
Vùng sóng khởi điểm: là vùng mà sóng chưa bị biến dạng, khúc xạ.
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Vùng sóng biến dạng: là vùng mà sóng đã chịu ảnh hưởng của đường bờ và đã bị
khúc xạ, sóng bị thay đổi cả về hướng lẫn các đặc trưng.
Vùng sóng đổ.
Vùng sóng tràn lên bờ (sóng leo).
Phương pháp tính toán các thông số của sóng khởi điểm tùy thuộc vào tính chất
của sóng. Sóng khởi điểm có thể là sóng chịu ảnh hưởng của đường bờ hoặc là sóng
không chịu ảnh hưởng của đường bờ. Trong trường hợp cửa Mỹ Á thì sóng ở đây là
sóng không chịu ảnh hưởng của đường bờ.
Sóng khởi điểm không chịu ảnh hưởng của đường bờ được chia làm hai loại là
sóng nước sâu và sóng nước nông. Cơ sở để phân loại sóng nước sâu và sóng nước
nông là so sánh sự tương quan giữa độ sâu d và đại lượng

λ
(trong đó λ là chiều dài

2

sóng).
Sóng được coi là sóng nước sâu khi: d ≥

λ
2

Sóng được coi là sóng nước nông khi: d ≤

λ
2

Hướng của sóng khởi điểm là hướng của gió thổi. Để xác định tham số sóng khởi
điểm ảnh hưởng tới công trình ta tính toán với các hướng gió thổi từ biển vào khu vực
xây dựng công trình có tần xuất xuất hiện trong năm nhiều nhất tức là ta tính toán với
hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam (SE).”
3.6.1 Thông số sóng trong vùng không chịu ảnh hưởng của đường bờ

“Chiều cao trung bình h d (m) và chu kỳ trung bình của sóng T (s) ở vùng nước
sâu phải xác định theo đường cong bao trên cùng ở đồ thị 3.2. Căn cứ vào các giá trị
của các đại lượng không thứ nguyên gt / Vw , gL / Vw2 , gd / Vw2 để xác định các trị số
ghd / VW2 và g T / Vw , lấy các giá trị bé nhất tìm được để tính ra chiều cao và chu kỳ
trung bình của sóng. Thời gian gió thổi t lấy bằng 21600s khi không có số liệu.
Nếu điểm tra nằm ngoài vùng đồ thị thì chỉ tra trên đường cong bao trên và
khẳng định được sóng khởi điểm là sóng nước sâu, nếu điểm tra nằm dưới đường cong
bao trên thì sóng khởi điểm sóng nước nông.
−

Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió thì cho phép lấy hd theo kết quả xác định

liên tiếp chiều cao sóng cho các đoạn có tốc độ gió không đổi.
Trong các đại lượng không thứ nguyên trên:
t = 21600s ; L = 139977m ; Vw = 35,72 m/s; d = 25 m; g = 9,81 m/s2
Thay số ta có:
gd 9,81.25
=
= 0,19
Vw2 35, 722

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
gt 9,81.21600
gh
gT
=
= 5932 ⇒ 2 = 0, 029;
= 2, 22
Vw
35, 72
Vw
Vw
gL 9,81.139977
gh
gT
=

= 1076 ⇒ 2 = 0, 027;
= 2, 0
2
2
Vw
35,72
Vw
Vw

Lấy cặp giá trị nhỏ hơn ta có: hd = 3,5(m); T = 7,3(s )
”

Hình 1.1. “Đồ thị xác định chiều cao, chu kỳ song”
3.6.2 Chiều dài sóng khởi điểm.

“Chiều dài trung bình λ d của sóng xác định theo công thức sau:
λd =
⇒d<

gT 2 9,81.7,32
=
= 83, 24( m)
2π
2π

(3-3)

λd
. Vậy sóng khởi điểm là sóng nước nông.”
2

3.6.3 Chiều cao sóng với suất đảm bảo i%.

“Chiều cao sóng có suất bảo đảm i% trong hệ h d,i (m) phải xác định bằng cách
nhân chiều cao trung bình của sóng với hệ số k i lấy từ hình 3-2 ứng với đại lượng
2
2
không thứ nguyên g .L Vw . Khi đường bờ có hình dạng phức tạp thì trị số g.L Vw
2
phải xác định theo đại lượng g.hd Vw và đường cong bao trên cùng của hình 3-2.

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Các thông số của sóng với suất bảo đảm 1; 2; 4% phải lấy theo các hàm phân bố
được xác định theo các số liệu hiện trường, còn nếu không có hoặc không đủ các số
liệu đó thì lấy theo kết quả xử lý các bản đồ khí tượng. Khi sóng khởi điểm là nước
nông thì tra theo L, d sau đó lấy giá trị nhỏ nhất.

Hình 1.1. Đồ thị xác định ki
Khi xác định độ ổn định và độ bền của công trình thuỷ và các cấu kiện, suất bảo
đảm tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng được lấy theo bảng:
Bảng 1.1. Xác định suất bảo đảm của công trình thuỷ
Suất bảo đảm tính toán của chiều
Loại công trình thuỷ
cao sóng %

Công trình dạng đường thẳng
1
đứng
Công trình kiểu kết cấu hở và
vật liệu cản cục bộ:
- Cấp I
1
- Cấp II
5
- Cấp III
13
Công trình gia cố bờ:
- Cấp I, II
1
- Cấp III, IV
5
Công trình chắn sóng có mái
dốc gia cố bằng:
- Tấm, bản Bê tông
1
- Đá đổ, các khối kỳ dị
2
Với

gL
gd
= 1076; 2 = 0,19 , ta tra đồ thị được kết quả sau:
2
Vw
Vw

GVHD: Th.s Lê Tùng Anh
SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang


THIẾT KẾ BVTC ĐÊ CHẮN SÓNG CẢNG NGHI SƠN
Có

gL
= 1076 tra Hình 3-2 Bài giảng ta có ki = 2,60.
Vw2
g.d
= 0,19 tra Hình 3-2 Bài giảng ta có ki = 2,66.
Vw2

Lấy giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị trên. ki = 2,60.
Chiều cao sóng với suất bảo đảm 1% là:
hi % = 3,5.2, 6 = 9,1m. ”
3.6.4 Xác định độ vượt cao của sóng.

“Độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán η c (m) phải tính toán theo trị số
η c / hi xác định từ Hình 2-3 ứng với giá trị hi / gT đã cho, trong đó lấy d / λ d = 0,5 với
sóng nước sâu, với sóng nước nông tra theo giá trị cụ thể.
2

Hình 1.1. Đồ thị xác định η c
Do sóng khởi điểm là sóng nước nông.
d

25
=
= 0,3
λ d 83, 24
hi
gT

2

=

9,1
= 0, 017
9,81.7,32

Tra Hình 3-3 ta có

ηc
= 0, 64 ⇒ ηc = 0, 64.9,1 = 5,824 m
hi
”

3.6.5 Phân vùng sóng khởi điểm.

“Phương pháp dùng để phân vùng sóng khởi điểm tùy thuộc vào sóng khởi điểm
là sóng nước sâu hay sóng nước nông. Khi đã xác định được sóng khởi điểm là sóng
nước nông hay sóng nước sâu, ta cần xác định gianh giới của vùng sóng khởi điểm.
Theo kết quả tính toán trên thì tham số sóng khởi điểm là sóng nước nông cho nên
vùng sóng khởi điểm được xác định theo phương pháp sau:
GVHD: Th.s Lê Tùng Anh

SVTH: Nguyễn Hữu Duy

Trang