Thiết kế bản vẽ thi công đê chắn sóng phía nam dự án luồng cho tàu biển trọng tải lớn vào sông hậu trà vinh

Chƣơng 1.

GIỚI THIỆU KHU CẢNG

1.1 Vị trí địa lý, địa hình.
1.1.1 Vị trí địa lý.

Trà Vinh là một tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long ; vị trí địa lý giới hạn
từ 9°31'46" đến 10°4'5" vĩ độ Bắc và từ 105°57'16" đến 106°36'04" kinh độ Đông. Dự án
thuộc Huyện Duyên Hải nằm về phía Nam của tỉnh Trà Vinh giữa hai cửa Cung Hầu và
Định An của hai nhánh sông Cửu Long: Sông Cổ Chiên và Sông Hậu:
 Phía Đông giáp Biển Đông Việt Nam.
 Phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Long.
 Phía Nam giáp tỉnh Sóc Trăng.
 Phía Bắc giáp tỉnh Bến Tre.

Hình 1-1. Vị trí địa lý của dự án.
Với tổng diện tích đất tự nhiên là 38.405 ha. Trong đó đất nông nghiệp 25.495 ha,
đất trồng cây lâu năm 3.952 ha, đất chuyên dùng 1.206 ha. Ngoài ra huyện còn có 55 km
bờ biển và 12 km bờ cửa sông, 2.640 ha sông, rạch và hơn 100 ha đất ven biển.
Dự án Luồng cho tàu biển trọng tải lớn vào sông Hậu (LSH) do Cục Hàng Hải Việt
Nam (CHHVN) làm chủ đầu tư (đại diện là BQLDA Hàng Hải III). Dự án được xây dựng
với mục tiêu mở luồng tàu ổn định, lâu dài cho tàu biển trọng tải 10,000DWT (đầy tải)
đến 20,000DWT (giảm tải) ra vào, đảm bảo thông qua lượng hàng hóa của khu vực
ĐBSCL
Dự án đã được BGTVT phê duyệt theo Quyết định số 3744/QĐ-BGTVT ngày
30/11/2007. Trong đó, tổng chiều dài luồng khoảng 40km (đoạn sông Hậu 6km, kênh
1


Quan Chánh Bố 19km, kênh Tắt 9km; và đoạn luồng biển 6km); đáy luồng -6.5m (Hệ

Hải đồ); chiều rộng 85m÷90m trong đất liền và 150m tại đoạn luồng biển, tổng khối
lượng nạo vét khoảng 22 triệu m3 . Nhằm ngăn chặn việc bồi lấp luồng biển mới đào do
sự vận chuyển bùn cát dọc bờ biển, đơn vị tư vấn đã thiết kế hai đê biển phía cửa vào
kênh Tắt. Trong đó, chiều dài đê Bắc là 2.5 km, chiều dài đê Nam là 1.5 km.
Đê biển được xây dựng ở 2 bên kênh biển. Khoảng cách giữa đê Bắc và đê Nam dự
định là 342m ở phần gốc đê và 657m từ đoạn giữa đê đến đầu đê. Khoảng cách này đã có
tính đến khả năng mở rộng luồng trong tương lai từ một thành hai chiều.

Hình 1-2. Mặt bằng tổng thể đê biển.
1.1.2 Đặc điểm địa hình

Để phục vụ cho công tác thiết kế đê LSH, địa hình đáy biển khu vực tuyến đê đã
được tiến hành khảo sát cập nhật trong tháng 4/2012 và phần gốc đê cập nhật đến tháng
7/2013. Theo kết quả khảo sát, địa hình xây dựng tuyến đê tương đối thoải, độ dốc
khoảng 1/1000, cách bờ 2km cao độ đạt khoảng -2.0m (Hệ Hải đồ).
1.2 Kinh tế xã hội
Mở ra lối ra biển mới cho Đồng Bằng Sông Cửu Long và tạo bước ngoặt quan trọng
trong sự phát triển kinh tế - xã hội của vùng.
Thống kê cho thấy, sản lượng hàng hóa thông qua cảng khu vực Đồng bằng sông
Cửu Long năm 2012 là 6,67 triệu tấn/tổng số 30 triệu tấn cần vận chuyển. Theo quy
hoạch, đến năm 2015 có khoảng 16 bến cảng tổng hợp và chuyên dùng với lượng hàng
thông qua là 16,5 triệu tấn và đến 2020 có khoảng 18 bến tổng hợp và chuyên dùng với
lượng hàng thông qua khoảng 44 triệu tấn, tương đương 20% tổng số lượng hàng hóa cần
vận chuyển của khu vực này.
2


Trong khi đó, khoảng 80% lượng hàng xuất, nhập khẩu phải chuyển qua các cảng
khu vực TP HCM do hiện các luồng tàu trên sông Hậu chỉ đáp ứng cho tàu 5.000 DWT.
Tổng chi phí phát sinh hàng năm lên tới hàng trăm triệu USD.

Hệ thống cảng biển ở ĐBSCL có tới gần 20 bến cảng nhưng chỉ đáp ứng được
khoảng 30% nhu cầu xuất khẩu hàng hóa của khu vực. Trong 10 tỷ USD kim ngạch xuất
khẩu hàng hóa chủ lực năm 2012 của miền Tây Nam bộ như gạo, thủy hải sản, trái cây,
chiếm đại đa số là doanh thu từ việc xuất khẩu qua hệ thống cảng biển ở TPHCM. Gần
20 bến cảng biển của ĐBSCL không phải không có khả năng xuất hàng mà nguyên nhân
chính là không có tuyến luồng đủ để cho tàu lớn ra vào. Không thuận tiện cho việc lưu
thông hàng hóa còn là một trong những cản ngại chính trong việc thu hút đầu tư vào
ĐBSCL.
Ngay như TP Cần Thơ là “thủ phủ” của vùng đất này cũng không được nhiều nhà
đầu tư mặn mà, một phần vì nguyên nhân trên. Chính vì vậy, khát khao có được một
tuyến luồng cho tàu lớn vào sông Hậu - nơi có nhiều bến cảng biển của miền Tây Nam
bộ, nhằm khơi thông luồng hàng hóa xuất nhập khẩu luôn cháy bỏng trong tâm trí nhiều
con người tâm huyết với vùng đất này.
1.3 Giao thông vận tải
1.3.1 Loại hàng

Luồng cho tàu biển trọng tải lớn vào Trà Vinh được xây dựng nhằm mục đích đáp
ứng được 2 loại hang chủ yếu là hàng hóa tổng hợp và hàng container.
1.3.2 Khối lượng

Mục tiêu của dự án là đáp ứng thông qua lượng hàng hóa tổng hợp 21 - 22 triệu
tấn/năm và hàng container 450.000 - 500.000 TEU/năm cho giai đoạn 2020.
1.3.3 Loại tàu

Mục tiêu của Dự án là xây dựng tuyến luồng cho tàu biển có trọng tải 10.000 tấn
đầy tải, 20.000 tấn giảm tải, các tàu có thông số kỹ thuật phù hợp chuẩn tắc luồng để
hành hải vào các cảng trên sông Hậu.

STT
1

2
3
4
5
6
7
8

Bảng 1-1. Bảng tải trọng , kích thƣớc tàu ra vào luồng sông Hậu
Số tàu
Trọng
Kích thƣớc
ra vào
Loại tàu
tải (T) Dài (L)
Rộng (B) Mớn (T)
luồng
2
10.000-20.000 DWT
11.000 180
21,5
8,8
5
5000 DWT
2600
103
15,4
6,8
20
400-500 CV

286
22
7
2,85
10
200 CV
132
21,5
6
2
15
140 CV
63
20,8
4,6
1,5
10
90 CV
36
18
4,2
1,2
20
33 CV
24,7
15
3,8
1,06
22
20 CV

12
11
2,8
1

1.4 Tổng quan về Cảng
-Tàu ra vào bến có trọng tải 10.000 DWT đầy tải và 20.000 DWT giảm tải .
3


-Khối lượng hàng thông qua cảng: Lượng hàng hóa tổng hợp 21 - 22 triệu tấn/năm
và hàng container 450.000 - 500.000 TEU/năm cho giai đoạn 2020
-Mực nước cao thiết kế (P=1%) :5,24m
-Mực nước thấp thiết kế(P=98%) : 0,82m
-Tổng mức đầu tư: tổng nguồn vốn đầu tư cho dự án hơn 9.780 tỷ đồng
1.5 Khí tƣợng , thủy hải văn
1.5.1 Khí tượng
1.5.1.1 Khí hậu

Vùng ĐBSCL thuộc vùng nhiệt đới chịu ảnh hưởng lớn của gió mùa Châu Á, có hai
loại gió chính tại khu vực này. - Gió mùa Tây Nam từ tháng 5-11, gió cùng với hơi nước
thổi từ biển gây mưa gọi là mùa mưa. - Gió mùa Đông Bắc từ tháng 12-4, gió thổi từ
Đông Bắc và gọi là mùa khô.

Hình 1-3. Hình vẽ thể hiện hƣớng gió hàng năm tại ĐBSCL
Dữ liệu gió theo quan sát của Trung tâm khí tượng thủy văn miền Nam gần khu vực
dự án cũng được thu thập để miêu tả điều kiện tại khu vực dự án. Công tác quan sát đo
đạc được thực hiện tại trạm Trà Vinh, thị xã Trà Vinh. Từ dữ liệu quan sát (2006-2008)
cho thấy phân phối hướng gió tại khu vực dự án như sau:

4


Hình 1-4. Biểu đồ phân phối hƣớng gió trung bình
1.5.1.2 Lượng mưa

Mưa tại ĐBSCL do gió mùa Đông Nam hoặc gió mùa hướng Đông gây ra. Phía Tây
ĐBSCL là khu vực có lượng mưa hàng năm lớn nhất với dữ liệu ghi nhận được là hơn
2000mm. Do hướng gió thổi từ biển vào đất liền gặp vịnh Thái Lan nên lượng mưa hàng
năm bị giảm Phân bố lượng mưa tại khu vực ĐBSCL như hình dưới đây:

Hình 1-5. Phân phối lƣợng mƣa ở ĐBSCL
Tại khu vực giữa sông Hậu và sông Cổ Chiên, khu vực hạ lưu có lượng mưa nhiều
hơn trên 1,800mm trong khi ở khu vực thượng lưu ví dụ như Châu Đốc, dữ liệu ghi nhận
được là dưới 1,400 mm. Một số dữ liệu tại khu vực gần dự án cũng đã được thu thập để
mô tả điều kiện thực tế. Dữ liệu sử dụng do Trung tâm khí tượng thủy văn miền Nam ghi
nhận tại Trạm Trà Cú (tỉnh Trà Vinh) giai đoạn 2006 – 2008.
5


1.5.2 Đặc điểm thủy văn
1.5.2.1 Đặc tính sóng

Theo số liệu mô phỏng sóng do gió ngoài khơi khu vực dự án trong 10 năm kể từ
năm 1999-2008 do UK Metrological Office (UK MET OFFICE) cung cấp. Sử dụng dữ
liệu này để mô phỏng số liệu sóng ở khu vực nước nông tại khu vực dự kiến xây dựng đê
Nam, các đặc tính của sóng ngoài khơi và gần bờ sẽ được phân tích và trình bày. Các
hình dưới đây thể hiện phân bố tần suất xuất hiện giữa chiều cao sóng và hướng sóng
trong mùa khô, mùa mưa và tổng các mùa tại khu vực ngoài khơi dựa trên dữ liệu sóng
dự báo do UK MET OFFICE cung cấp.

Phân bố chiều cao sóng và hướng sóng khu vực ngoài khơi

Mùa mưa (Tháng 5 đến Tháng 10)

Mùa khô (Tháng 11 đến Tháng 4)

Các mùa trong năm

Hình 1-6. Phân bố chiều cao sóng và hƣớng sóng khu vực ngoài khơi
Các hình dưới đây thể hiện phân bố tần suất xuất hiện giữa chiều cao sóng và hướng
sóng khu vực gần bờ thông qua mô phỏng lan truyền sóng.
Phân bố chiều cao sóng và hướng sóng khu vực gần bờ
6


Mùa mưa

Mùa khô

Các mùa trong năm

Hình 1-7. Phân bố chiều cao sóng và hƣớng sóng khu vực gần bờ
1.5.2.2 Hải lưu

Các dòng hải lưu trong khu vực dự án chủ yếu chịu ảnh hưởng của gió mùa. Hình
bên dưới thể hiện đồ thị hải lưu trong mỗi đợt gió mùa tại Biển Đông
Hoa dòng chảy trong gió mùa Đông Bắc và gió mùa Tây Nam :

7

Hoa dòng chảy ( Tháng 1 )

Hoa dòng chảy ( Tháng 4)

Hoa dòng chảy ( Tháng 7 )

Hoa dòng chảy ( Tháng 10 )

Hình 1-8. Hoa dòng chảy
1.5.2.3 Thủy triều

Mực nước thiết kế theo Hệ hải đồ (CDL) trong khu vực dự án được trình bày tóm
tắt như sau:
Mực nước cao nhất (HHWL) ： +5.17 m
Mực nước cao (HWL)

： +4.71 m

Mực nước trung bình (MWL) ： +3.13 m
Mực nước thấp (LWL)

： +1.22 m

Mực nước thấp nhất (LLWL) ： +0.92 m
Bảng 1-2. Bảng tần suất xuất hiện mực nƣớc cao nhất hàng năm
P%

1

2

5

10

20

50

Ghi chú

Hmax(cm) +524

+522

+520

+518

+515

+508

Hệ hải đồ

Hmax(cm) +212

+210

+208

+206

+203

+196

Hệ Hòn Dấu

Bảng 1-3. Bảng tuần suất xuất hiện mực nƣớc thấp nhất hàng năm
P%

50

75

90

95

98

99

Ghi chú

Hmin(cm) +101

+96

+91

+87

+82

+78

Hệ hải đồ

Hmin(cm) -211

-216

-221

-225

-230

-234

Hệ Hòn Dấu

1.6 Đặc điểm địa chất khu cảng
Địa tầng tại khu vực này là tương đối đồng nhất và chia thành các lớp từ trên xuống
như sau:
8

Lớp 2: Cát, kết cấu rất rời rạc.
Lớp 3a (CL/CH): Bùn sét, trạng thái từ chảy tới dẻo chảy, xám sẫm, tính dẻo trung
bình đến cao.
Lớp 3b (CL): Sét, sét pha cát, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, xám vàng, xám
xanh, tính dẻo vừa.
Lớp 4b (SM/SC-SM): Cát pha sét, pha bụi, xám vàng, kết cấu chặt vừa.
Lớp 5 (CL/CH): Sét, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, xám xanh, xám vàng, tính
dẻo thay đổi lớn từ trung bình đến cao.
Lớp 6 (SC/SC-SM): Cát pha bụi, pha sét, xám xanh, xám vàng, kết cấu chặt vừa.
Lớp 7 (CL/CH/MH): Sét, sét lẫn cát, trạng thái nửa cứng đến cứng, xám vàng, xám
xanh, tính dẻo biến đổi từ vừa đến cao.
Lớp 8 (SM/SC-SM): Cát pha bụi, xám xanh, xám, kết cấu chặt đến rất chặt.
Thấu kính TKC2 (SC-SM): Thấu kính cát pha bụi, xám vàng, kết cấu chặt vừa.
Thấu kính này xuất hiện trong lớp 5 của hố khoan LKD44.
Thấu kính TKC3: Thấu kính cát kết, xám vàng, rất cứng. Thấu kính này xuất hiện
trong hố khoan LKD46 (từ 52.0-52.5m).

Hình 1-9. Địa chất khu vực
9


1.7 Sự cần thiết của đê chắn sóng
Đê chắn sóng có vai trò bảo vệ tàu và các công trình cảng chống lại tác dụng của
sóng, tạo ra một khu nước yên tĩnh cho tàu thuyền vào làm hàng và là nơi trú ẩn khi có
bão…

10

Chƣơng 2. PHƢƠNG ÁN VỊ TRÍ ĐÊ CHẮN SÓNG
2.1 Tính toán diện tích khu nƣớc của Cảng
-

Chiều sâu vũng đảm bảo cho tàu đi lại và công tác hàng
H = T + Z 0 + Z1 + Z2 + Z 3 + Z4

Trong đó:
+ H : Độ sâu trước bến (m)
+ T : Mớn nước của tàu khi đầy hàng
+ Z0 : Độ sâu do nghiêng lệch tàu
+ Z1 : Độ sâu dự trữ tối thiểu chạy tàu
+ Z2 : Độ sâu do sóng
+ Z3 : Độ sâu vận tốc chạy tàu
+ Z4 : Độ sâu do sa bồi ( = 0,4m )

STT

Bảng 2-1. Bảng số liệu tính toán chiều sâu ứng với các loại tàu
Trọng tải
Z0
Z1
Z2
Z3
Z4
Loại tàu
T (m)
(m)
(m)
(m)

(m)
(m)
(DWT)

H (m)

1

Tàu hàng
tổng hợp

10.000

0,179

0,42

0,72

0,3

0,4

4,0

6,018

2

Tàu

Container

20.000

0,366

0,86

0,72

0,3

0,4

8,8

11,446

2.1.1 Khu nước cho tàu giảm tốc độ quay vòng vào bến

Vũng quay vòng của tàu trong điều kiện có sự giúp đỡ của tàu lai và quay lăng trụ
xoay.
2

D 
S1 =   qv  +L.B
 2 

2.1.2 Khu nước cho tàu neo đậu chờ đợi

Diện tích khu nước này xác định theo công thức:
S3=nt’.s3
Trong đó:
+ nt’ : Số tàu đồng thời neo đậu trên khu nước chời đợi :
nt' 

Qn .K kd .td
.2
Tn .Dtp

+ Qn: Lượng hàng đến cảng trong 1 năm (T);
+ Kkd: Hệ số không đều của hàng hóa;
+ td: Thời gian đỗ của tàu chờ đợi (ngày đêm);
11


+ Tn: Số ngày khai thác của cảng trong 1 năm (ngày đêm);
+ Dtp: Trọng tải của tàu tính toán (T);
+ s3: Diện tích cần thiết cho 1 tàu khi neo đậu tại khu nước chờ đợi;
s3=(Lt+40m)(Bt+2  B)
2.1.3 Khu nước sát bến, neo đậu bốc xếp hàng hóa giữa tàu với bờ

Chiều rộng của vũng được xác định như sau:
B = 2.Bx + 2Bt + B
Trong đó:
+ Bt, Bx : lần lượt là chiều rộng của tàu hàng, xà lan
+ B

: khoảng cách an toàn giữa các tàu ( = 1,5Bt )

Với tuyến bến thẳng chạy dọc đường bờ:
S4= B.Ltb
Trong đó:
+ B: Chiều rộng vũng;
+ Ltb: Tổng chiều dài tuyến bến;
STT

Bảng 2-1. Diện tích các khu nƣớc
Tên vũng
Diện tích

Đơn vị

1

Khu nước giảm tốc để quay vòng

82300

m2

2

Khu nước chờ đợi

68980

m2

3

Khu nước bốc xếp hàng hóa
Tổng diện tích

16890

m2

168200

m2

2.2 Các phƣơng án vị trí đê chắn sóng
2.2.1 Bề rộng ra vào cảng

Đối với các cảng biển nội địa: B = 100150m
Chọn B = 150m.
2.2.2 Hướng sóng chính cần che chắn

Hướng sóng chính cần che chắn là các hướng Nam, Đông Nam.
2.2.3 Hướng luồng vào cảng

Công trình đê chắn sóng phía nam của Dự án luồng sông Hậu có góc hợp bởi giữa
hướng tàu vào và bờ: α = 580. Góc β giữa hướng sóng chính thống và hướng tàu vào là: β
=320

12


Chƣơng 3.TÍNH TOÁN THỦY HẢI VĂN

3.1 Phân cấp công trình
“Cấp công trình đê chắn sóng và ngăn cát bảo vệ cảng được xác định theo chiều cao
sóng tính toán của tần suất h1% tại chân công trình, chỗ có độ sâu lớn nhất dọc theo
tuyến đê chính tại chân đê sát cửa cảng” – Theo 22 TCN 222-95
-

Cấp I nếu h1% > 7 (m) là công trình đê vĩnh cửu.

-

Cấp II nếu h1% < 7 (m) là công trình đê vĩnh cửu.

-

Cấp III nếu h1% < 5 (m) là công trình đê vĩnh cửu và tất cả các đê tạm.

Ngoài ra cấp công trình được xác định theo những quy đinh
̣ hiê ̣n hành.
Do đê được xây dựng để chắn sóng và bảo vệ luồng, do đó cấp công trình được
chọn theo hạng mục luồng là công trình giao thông cấp đặc biệt.
3.2 Mực nƣớc tính toán
MN cao nhất: +5,22m
MN trung bình: +3,13m
MN thấp nhất: +1,22m
3.3 Xác định tham số gió
3.3.1 Vận tốc gió

Tốc độ gió tính toán tính theo công thức:
“ Vw  K f .K t .vt ”

(Công thức 118-22TCN222-95)

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), vt = 28 m/s.

-

Kf : Hệ số tính đổi tốc độ gió bằng máy đo gió, theo công thức:
K f  0, 675 

-

4,5
4,5
 0, 675 
 0,835
vt
28

“Kt : Hệ số tính đổi gió sang điều kiện mặt nước.” - theo bảng 3-22TCN22295. Với dạng địa hình A
 Kt=1,09
 Vw  0,835.1,09.28  25, 48m / s

3.3.2 Tính toán đà gió

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 .


vw

”

(theo công thức 119-22TCN222-95)
13


Trong đó: + Kvis : Hệ số, bằng 5.1011
+

: Hệ số nhớt động học của không khí, bằng 10-5 (m/s)

+ vw : Vận tốc gió tính toán (m/s)
 : Lw =196000 m = 196 Km
Có Lw =196 Km < Lmax = 1200 Km nên thỏa mãn đk
3.4 Tính toán nƣớc dâng
Chiều cao nước dâng do gió hset (m) 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
theo công thức:
hset  K w .

Vw2 .L
.cosw + hb
g.d  0.5.hset 

Trong đó :

Lw: Đà gió , Lw = 196000m
Vw: Tốc độ gió tính toán , Vw=25,48 m/s
d: Độ sâu trung bình trên đà gió , d=25m
Kw: Đại lượng này phụ thuộc vào tốc độ gió Vw, Kw=2,4.10-6 [22 TCN 222-95]
g = 9,81(m/s2).
w: Góc hợp của hướng gió với pháp tuyến của đường bờ , w=450
hb : Chiều cao nước dâng do bão, hb  P /  n
Với P là độ chênh áp
 n là trọng lượng riêng của nước
 hb  0,5

Trong trường hợp này ta tính toán với hướng gió chủ đạo là hướng Đông Nam .
hset  2, 4.106.

25, 482.196000
.cos 450  0,5
9,81.(25  0,5.hset )

Giải phương trình trên ta có hset = 1,6(m)
3.5 Mực nƣớc lan truyền sóng
 lan truyền sóng = MNTT + hset = 5,22 + 1,6 = +6,82m

(3- 5)

Chọn  lan truyền sóng =+6,82m.
3.6 Tham số sóng khởi điểm
3.6.1 Lý thuyết áp dụng
14

Hình 3-1. Đồ thị xác định chiều cao, chu kỳ sóng.
Các thông số của sóng với suất đảm bảo 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.
3.6.1.2 Độ vượt cao của sóng

“Độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán c (m) phải tính toán theo trị số

c
h
d
 0,5 với sóng nước
xác định từ hình 2.3 ứng với giá trị i đã cho, trong đó lấy
hi
d
g .T 2
sâu, với sóng nước nông tra theo giá trị cụ thể.” – Trang 2-8 bài giảngCông trình bảo vệ
bờ biển và đê chắn sóng
3.6.2 Áp dụng tính toán
3.6.2.1 Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình,chiều dài sóng khởi điểm

* Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình
Ta tính toán với trường hợp thông số sóng không nằm trong vùng ảnh hưởng của
đường bờ.
Do không có số liệu về thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s.
Chiều dài đà gió Lw = 196000m.
Vận tốc gió tính toán Vw = 25,48m/s.
15

Độ sâu trung bình trên đà gió d = 25m.
Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2.
Ta có:
g.t 9,81.21600

 8316
Vw
25, 48

g.L 9,81.196000

 2961,59
Vw2
25, 482
g.d 9,81.25

 0,377
Vw2
25, 482

 Điểm tra nằm dưới đường cong bao trên nên Sóng khởi điểm là sóng nước nông.
Tra đồ thị 2.1 ta được:
- Với

g.hd
g.T
g.d
gt
 2,59 và

 0,377 và
 8316 ta có
 0, 04
2
Vw
Vw
Vw
Vw2

- Với

g.hd
g.T
g.d
gL
 2,54 và
 0, 036
 0,377 và 2  2961,59 ta có
2
Vw
Vw2
Vw
Vw

Chọn cặp giá trị nhỏ hơn để tính toán ta có:
g.T
2,54.25, 48
 2,54  T 
 6,59s
Vw

9,81

g.hd
0, 036.25, 482

0,
0275

h

 2,38m
d
Vw2
9,81

*Chiều dài sóng khởi điểm
Chiều dài trung bình  d của sóng xác định theo công thức :
2

gT
9,81.6,592
d 

 67,83m
2
2

Ta có:

d

2



67,83
 33,915 (m) > d = 25m.
2

Vậy sóng tính toán là sóng nước nông.
Dựa vào phần đã tính toán ở trên, ta có kết luận sóng khởi điểm là sóng nước nông,
rang giới của sóng khởi điểm là vùng có độ dốc i<0,001.
*Ranh giới vùng sóng khởi điểm
Trên hải đồ , ta thấy một trắc dọc theo hướng gió chủ đạo từ vị trí công trình ra biển
, từ đó ta xác định được ranh giới vùng sóng khởi điểm tại vị trí đường đồng mức -19m (
từ vị trí này trở ra đáy biển có độ dốc i<0,001)
3.7 Xác định thông số sóng biến dạng
16


3.7.1 Lý thuyết áp dụng
3.7.1.1 Chiều cao sóng biến dạng

“Chiều cao sóng ở vùng nước nông có suất đảm bảo i% với độ dốc đáy ≥ 0,001
được xác định theo công thức:
hi  k t k r k l k i hd

Trong đó:
kt : hệ số biến hình
kr : hệ số khúc xạ
kl : hệ số tổn thất

ki : được xác định như sóng nước sâu.
Hệ số biến hình kt lấy với đồ thị hình 3-2 theo đường cong l và tỷ số

d

d

.” – Theo

trang 2-9 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng

Hình 3-2. Sơ đồ xác định kt
3.7.1.2 Hệ số khúc xạ

“Hệ số khúc xạ được xác định theo công thức:
kr 

ad
a

Trong đó:
ad : khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau vùng nước sâu (m).

17


a : khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhưng theo đường thẳng vẽ qua một
điểm cho trước ở vùng nước nông (m)” - Trang 2-9 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển
và đê chắn sóng

Hình 3-3. Sơ đồ khúc xạ sóng.
3.7.1.3 Chiều dài sóng biến dạng

“Bước sóng truyền từ vùng nước sâu vào vùng nước nông phải xác định theo đồ
thị hình 3-4 từ các đại lượng

d

hi %

trong đó chu kỳ sóng được lấy bằng chu kỳ
d
g .T 2
sóng vùng nước sâu.” – Theo trang 2-11 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn
sóng
và

18


Hình 3-4. Đồ thị xác định  và  sur
3.7.1.4 Độ vượt cao sóng biến dạng

“Độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán c lấy theo đồ thị hình 3-5 dựa theo
d

d

và

hi
g .T 2

.” – Theo trang 2-11 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng

Hình 3-5. Đồ thị xác định c
3.7.1.5 Phân vùng sóng biến dạng

“Khi tính toán thông số sóng biến dạng cần xác định dọc theo tia khúc xạ đến tận
đường bờ , coi như sóng chưa đổ thiết lập bảng sau:
di
hii
dcr
d1
hi1
dcr1
d2
hi2
dcr2
19


....
dn

....
hin

....
dcrn

Trong đó dcr được xác định theo đồ thị hình 2.5 sách “Công trình Đê chắn sóng và
bảo vệ bờ biển” khi biết hi. Độ sâu tại vị trí sóng đổ lần đầu chính là vị trí mà di = dcri.
Sau khi biết được độ sâu sóng đổ lần đầu tính lại các hi nằm trong vùng sóng đổ” –
Theo trang 2-11 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng
3.7.2 Áp dụng tính toán
3.7.2.1 Xác định chiều cao của sóng biến dạng

Ta sẽ tiến hành tính toán với hướng sóng chủ đạo là hướng Đông Nam, ứng với
hướng sóng ta tính toán cho 3 chùm tia đại diện, trong một chùm tia (gồm 2 tia) thì mỗi
tia cách nhau 100m. Ba chùm tia tính toán có xu hướng lần lượt đi vào phần đầu, thân và
gốc của công trình. Kết quả tính toán các hệ số sẽ lần lượt được lập thành bảng tính.
Bảng 3-1. Bảng tính hệ số kr cho chùm tia I (Hƣớng Đông Nam)
di
Tia 1
Tia 2
ad
a
d
o
 o
o
 o

di

kr

25.32
24.32

21.82
19.32
17.82
15.32
12.57
10.82
10.07

0.37
0.36
0.32
0.28
0.26
0.23
0.19
0.16
0.15

26.7
21.1
36.6
56.6
31.5
12
22.8
15.1
3.4

1
0.6

4
2
2
1.8
1
0.9
0.6

26.4
25.3
37.2
56.9
33.6
8.6
22.5
13.5
2

1.00
0.80
4.20
2.00
0.82
1.50
1.00
0.80
0.50

137.5
137.5

137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5

136.3
134.4
124.7
106.6
94.88
87.81
85.31
83.75
84.56

1.005
1.012
1.050
1.136
1.204
1.251
1.270
1.281
1.275

9.32

0.14

25.3

1

24.1

1.00

137.5

85.63

1.267

Bảng 3-2. Bảng tính các hệ số kt, kl ,hi% cho chùm tia I (Hƣớng Đông Nam)
d
STT
d
k1%(1) g.d
kr
kt
kl
k1%(2) k1%
h1%
hd
2
V w
d

1

25.32 0.37

2.15

0.383 1.005 0.925 0.971

2.16

2.190

2.38

4.84

2

24.32 0.36

2.15

0.367 1.012 0.934 0.968

2.14

2.185

2.38

4.91

3

21.82 0.32

2.15

0.330 1.050 0.942 0.956

1.97

2.178

2.38

5.13
20


4

19.32 0.28

2.15

0.292 1.136 0.968 0.944

1.95

2.560

2.38

6.70

5

17.82 0.26

2.15

0.269 1.204 0.992 0.938

1.94

2.48

2.38

7.05

6

15.32 0.23

2.15

0.231 1.251 1.250 0.929

1.93

2.39

2.38

8.90

7

12.57 0.19

2.15

0.190 1.270 1.125 0.913

1.92

2.25

2.38

7.65

8

10.82 0.16

2.15

0.163 1.281 1.225 0.892

1.92

2.13

2.38

7.96

9

10.07 0.15

2.15

0.152 1.275 1.225 0.885

1.91

2.00

2.38

7.44

10

9.32

2.15

0.141 1.267 1.375 0.878

1.90

2.09

2.38

8.67

0.14

Bảng 3-3. Bảng tính hệ số kr cho chùm tia II (Hƣớng Đông Nam)
di

25.32
24.32
21.82
19.32
17.82
15.32
12.57
10.82
10.07
9.32
8.57

ST

T
1
2
3

di

Tia 3

Tia 4

d

o

 o

o

 o

0.37
0.36
0.32
0.28
0.26
0.23
0.19
0.16
0.15

0.14
0.13

9.9
34.9
23.7
28.3
45
28.7
11.6
18.1
8
20
36.7

0.6
1
2.2
1.5
3
4.5
1.1
1
0.6
1.4
2

8.3
32.4
22.1

19.5
43
41
14.3
19.6
10.1
22.5
39.7

0.50
0.90
2.10
1.00
2.80
6.50
1.40
0.90
0.70
1.50
2.20

ad

a

kr

137.5
137.5
137.5

137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5

138.1
139.1
141.4
149.6
176.1
169.1
142.1
117.9
99.25
83.75
62.25

0.998
0.994
0.986
0.959
0.884
0.902
0.984
1.080
1.177

1.281
1.486

Bảng 3-4. Bảng tính các hệ số kt, kl ,hi% cho chùm tia II (Hƣớng Đông Nam)
g.d
d
d
k1%(1
kr
kt
kl
k1%(2)
k1%
hd (m)
2
V w
d
)

h1%

25.32
24.32
21.82

4.81
4.83
4.82

0.37

0.36
0.32

2.15
2.15
2.15

0.383
0.367
0.330

0.998
0.994
0.986

0.925
0.934
0.942

0.97
0.96
0.95

2.167
2.146
1.972

2.190
2.185
2.178

2.38
2.38
2.38
21


4
5

19.32
17.82

0.28
0.26

2.15
2.15

0.292
0.269

0.959
0.884

0.968
0.992

0.94
0.93

1.956
1.942

2.560
2.48

2.38
2.38

5.66
5.17

6
7
8
9

15.32
12.57
10.82
10.07

0.23
0.19
0.16
0.15

0.231
0.190

0.163
0.152

0.902
0.984
1.080
1.177

1.250
1.125
1.225
1.225

0.92
0.91
0.89
0.88

1.935
1.928
1.92
1.915

2.39
2.25
2.13
2.00

2.38
2.38

2.38
2.38

6.41
5.93
6.71
6.86

10

9.32

0.14

2.15
2.15
2.15
2.15
2.15

0.141

1.281

1.375

0.87

1.91

2.09

2.38

8.76

11

8.57

0.13

2.15

0.129

1.486

1.375

0.87

1.907

2.08

2.38

10.13

Bảng 3-5. Bảng tính các hệ số kr cho chùm tia III (Hƣớng Đông Nam)
di
Tia 5
Tia 6
ad
a
kr
d
o
 o
o
 o

di

25.32
24.32
21.82
19.32
17.82
15.32
12.57
10.82
10.07
9.32
8.57
7.82

0.37
0.36

0.32
0.28
0.26
0.23
0.19
0.16
0.15
0.14
0.13
0.12

7.7
5.7
8.9
12.5
29.2
36.7
33.8
14.3
25.7
21.6
29.2
40.6

0.8
0.5
1.5
0.8
2
5.6

2
1.5
1.5
2
2.5
2.8

9.6
5.8
9.1
11.2
29.2
33.2
42
14.6
25.1
26.5
27.8
42.5

0.90
0.50
1.50
0.80
2.00
5.40
2.20
1.50
1.50
2.50

2.50
3.20

137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5
137.5

137.6
136
133.3
131.7
126.9
123.7
115.7
112.4
109.8
105.1
99.56
73.38

1.000

1.005
1.016
1.022
1.041
1.054
1.090
1.106
1.119
1.144
1.175
1.369

Bảng 3-6. Bảng tính các hệ số kt, kl ,hi% cho chùm tia III (Hƣớng Đông Nam)
g.d
d
STT
d
k1%(1)
kr
kt
kl
k1%(2) k1% hd (m)
h1%
2
V w
d
1

25.32 0.37

2.15

0.383

1.000 0.925 0.971 2.167

2.190

2.38

4.82

2

24.32 0.36

2.15

0.367

1.005 0.934 0.968 2.146

2.185

2.38

4.88

3

21.82 0.32

2.15

0.330

1.016 0.942 0.956 1.972

2.178

2.38

4.96

4

19.32 0.28

2.15

0.292

1.022 0.968 0.944 1.956

2.560

2.38

6.03

5

17.82 0.26

2.15

0.269

1.041 0.992 0.938 1.942

2.48

2.38

6.09

6

15.32 0.23

2.15

0.231

1.054 1.250 0.929 1.935

2.39

2.38

7.50

7

12.57 0.19

2.15

0.190

1.090 1.125 0.913 1.928

2.25

2.38

6.57
22


8

10.82 0.16

2.15

0.163

1.106 1.225 0.892

1.92

2.13

2.38

6.87

9

10.07 0.15

0.152

1.119 1.225 0.885 1.915

2.00

2.38

6.52

10

9.32

0.14

2.15
2.15

0.141

1.144 1.375 0.878

1.91

2.09

2.38

7.82

11

8.57

0.13

2.15

0.129

1.175 1.375 0.871 1.907

2.08

2.38

8.01

12

7.82

0.12

2.15

0.118

1.369 1.375 0.864 1.902

2.08

2.38

9.13

3.7.2.2 Xác định chiều dài sóng biến dạng

Kết quả tính toán chiều dài sóng được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3-7. Bảng tính chiều dài sóng i % cho chùm tia I (Hƣớng Đông Nam)
di
hi %
di
hi%

d


2
d
d
g .T
25.32
24.32
21.82
19.32
17.82
15.32
12.57
10.82
10.07
9.32

67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83

0.37
0.36
0.32
0.28

0.26
0.23
0.19
0.16
0.15
0.14

4.84
4.91
5.13
6.70
7.05
8.90
7.65
7.96
7.44
8.67

0.011
0.012
0.012
0.016
0.017
0.021
0.018
0.019
0.017
0.020

0.820

0.815
0.845
0.920
0.910
0.950
0.923
0.914
0.908
1.000

55.62
55.28
57.32
62.40
61.73
64.44
62.61
62.00
61.59
67.83

Bảng 3-8. Bảng tính chiều dài sóng i % cho chùm tia II (Hƣớng Đông Nam)
di
hi %
di
hi%

d

2

d
d
g .T
25.32

67.83

0.37

4.81

0.011

0.820

55.62

24.32

67.83

0.36

4.83

0.011

0.815

55.28

21.82

67.83

0.32

4.82

0.011

0.810

54.94
23


19.32

67.83

0.28

5.66

0.013

0.840

56.98

17.82

67.83

0.26

5.17

0.012

0.832

56.43

15.32

67.83

0.23

6.41

0.015

0.850

57.66

12.57

67.83

0.19

5.93

0.014

0.870

59.01

10.82

67.83

0.16

6.71

0.016

0.942

63.90

10.07

67.83

0.15

6.86

0.016

0.942

63.90

9.32

67.83

0.137

8.76

0.021

1.000

67.83

8.57

67.83

0.13

10.13

0.024

1.000

67.83

Bảng 3-9. Bảng tính chiều dài sóng i % cho chùm tia III (Hƣớng Đông Nam)
di
hi %
di(m)
hi%

d

2
d
d
g .T
25.32
24.32
21.82
19.32
17.82
15.32
12.57

67.83

67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83

0.37
0.36
0.32
0.28
0.26
0.23
0.19

4.82
4.88
4.96
6.03
6.09
7.50
6.57

0.011
0.011
0.012
0.014
0.014
0.018
0.015

0.820
0.815
0.810
0.842
0.839
0.843
0.865

55.62
55.28
54.94
57.11
56.91
57.18
58.67

10.82
10.07
9.32
8.57
7.82

67.83
67.83
67.83
67.83
67.83

0.16

0.15
0.14
0.13
0.12

6.87
6.52
7.82
8.01
9.13

0.016
0.015
0.018
0.019
0.021

0.942
0.939
0.952
0.965
1.000

63.90
63.69
64.57
65.46
67.83

3.7.2.3 Xác định độ vượt cao của sóng biến dạng

Kết quả được tính toán như bảng sau:
Bảng 3-10. Bảng tính độ vƣợt cao c cho chùm tia I (Hƣớng Đông Nam)
di

d

di

hi

d

hi
g .T

2

c
hi

c

25.32
24.32

67.83
67.83

0.37

0.36

4.84
4.91

0.011
0.012

0.775
0.784

3.75
3.85

21.82

67.83

0.32

5.13

0.012

0.800

4.10
24

19.32
17.82

67.83
67.83

0.28
0.26

6.70
7.05

0.016
0.017

0.802
0.795

5.37
5.60

15.32
12.57

67.83
67.83

0.23
0.19

8.90
7.65

0.021
0.018

0.720
0.700

6.41
5.35

10.82
10.07

67.83
67.83

0.16
0.15

7.96
7.44

0.019
0.017

0.692
0.692

5.51
5.15

9.32

67.83

0.14

8.67

0.020

0.680

5.89

Bảng 3-11. Bảng tính độ vƣợt cao c cho chùm tia II (Hƣớng Đông Nam)
di(m)

d

di

hi

d

25.32
24.32

21.82
19.32
17.82
15.32
12.57
10.82
10.07
9.32
8.57

67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83

0.37
0.36
0.32
0.28
0.26
0.23
0.19
0.16

0.15
0.14
0.13

hi
g .T

4.81
4.83
4.82
5.66
5.17
6.41
5.93
6.71
6.86
8.76
10.13

2

0.011
0.011
0.011
0.013
0.012
0.015
0.014
0.016
0.016

0.021
0.024

c
hi

c

0.775
0.784
0.795
0.792
0.797
0.760
0.762
0.740
0.740
0.685
0.600

3.73
3.79
3.83
4.48
4.12
4.87
4.52
4.96
5.08
6.00

6.08

Bảng 3-12. Bảng tính độ vƣợt cao c cho chùm tia III (Hƣớng Nam)
di(m)

d

di

hi

d

25.32
24.32
21.82
19.32
17.82
15.32
12.57
10.82

67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83
67.83

0.37
0.36
0.32
0.28
0.26
0.23
0.19
0.16

hi
g .T

4.82
4.88
4.96
6.03
6.09
7.50
6.57
6.87

2

0.011
0.011
0.012
0.014
0.014
0.018

0.015
0.016

c
hi

c

0.775
0.784
0.795
0.790
0.793
0.720
0.742
0.740

3.73
3.83
3.94
4.76
4.83
5.40
4.87
5.08
25