Đồ án tốt nghiệp thiết kế đê chắn sóng

Cửa Thuận An là cửa thoát lũ sông Hương, ảnh hưởng trực tiếp đến tình trạngúng ngập kéo dài vùng hạ lưu sông Hương trong đó có thành phố Huế vào mùa lũ.Cho đến nay cảng Thuận An cùng vớ

MỤC LỤC

Nguyễn Tuấn Anh_B Lớp 45B 1

CHƯƠNG I 11

GIỚI THIỆU CHUNG 11

I.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu : 11

I.2 Xác định vấn đề 12

I.2.1 Sạt lở bờ biển xã Hải Dương : 13

I.2.2 Khu vực Thuận An – Hòa Duân 13

I.3 Mục tiêu của đồ án 14

I.4 Phạm vi của đồ án 14

I.5 Phương pháp thực hiện 14

CHƯƠNG II 16

ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN 16

II.1 Điều kiện địa lý, địa hình 16

II.1.1 Vị trí địa lí: 16

II.2.2 Đặc điểm địa hình 17

II.2 Điều kiện khí hậu 19

II.2.1 Gió 19

II.2.2 Bão 20

II.2.3 Mưa 21

II.3 Điều kiện thủy, hải văn 21

II.3.1 Thủy triều: 21

II.3.2 Chế độ sóng: 22

II.3.3 Dòng chảy: 24

II.3.4 Nước dâng 25

II.4 Điều kiện địa chất và bùn cát 26

CHƯƠNG III 29

PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ ĐIỀU KIỆN BIÊN 29

III.1 Phân tích xác định mực nước thiết kế 29

III.1.1 Xác định cấp công trình 29

III.1.2 Mực nước triều thiết kế : 30

III.1.3 Nước dâng thiết kế : 31

III.1.4 Mực nước thiết kế: 32

III.2 Tính toán tham số gió 32

III.2.1 Giá trị vận tốc Vgió do bão: 32

III.2.2 Xác định đà gió 35

III.3 Phân tích xác định các đặc trưng sóng thiết kế 35

III.3.1.Tính toán tham số sóng khởi điểm 35

III.3.2 Thông số sóng tại chân công trình 36

III.3.2.1: Hệ số khúc xạ (kr ) và hệ số biến hình ( ks ) theo hướng Đông Bắc(NE) 37

III.3.2.2: Hệ số khúc xạ (kr ) và hệ số biến hình ( ks ) theo hướng Đông (E) .38

III.3.3 Xác định biên sóng đổ : 38

III.3.3.1 Độ sâu sóng đổ: 38

III.4 Phân tích, xác định vận chuyển bùn cát 39

CHƯƠNG IV 41

PHÂN TÍCH NGUYÊN NHÂN VÀ CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG TRÌNH 41

IV.1 Phân tích cơ chế xói, bồi, phá hoại bờ biển và công trình bảo vệ bờ 41

IV.2 Phương án lựa chọn tuyến đê chắn bùn cát 41

IV.3 Tính toán sóng nhiễu xạ sau công trình 45

IV.3.1 Tính toán sóng nhiễu xạ hướng Đông Bắc 46

IV.3.1 Tính toán sóng nhiễu xạ hướng Đông 47

IV.4 Hiệu quả đê chắn bùn cát 49

IV.4.1 Dự báo lượng bùn cát bồi lấp trong luồng theo thông số sóng 49

IV.4.2 Hiệu quả đê chắn bùn cát 51

CHƯƠNG V 53

THIẾT KẾ ĐÊ CHẮN BÙN CÁT 53

V.1 Giới thiệu về các loại đê chắn bùn cát ( chắn sóng) 53

V.1.1.Đê trọng lực tường đứng: 53

V.1.2 Đê chắn sóng mái nghiêng 53

V.1.3.Đê chắn sóng hỗn hợp 54

V.2 Thiết kế sơ bộ cho đê chắn bùn cát mái nghiêng 55

V.2.1 Xác định cao trình đỉnh đê 55

V.2.2 Xác định trọng lượng khối phủ mái 58

V.2.2.1 Trọng lượng khối phủ mặt: 58

V.2.2.2 Chiều dày lớp phủ và lớp lót 61

V.2.2.3 Giới hạn chân của lớp phủ chính 62

V.2.3 Lớp lót 63

V.2.3.1 Trọng lượng lớp lót 63

V.2.3.2 Chiều dày lớp lót 64

V.2.4 Tính toán chân khay 65

V.2.4.1 Kích thước chân khay theo điều kiện ổn định trượt 67

V.2.4.2 Kiểm tra ổn định chân khay 71

V.2.5 Tính toán lớp lõi 73

V.2.6 Bề rộng đỉnh đê 73

V.2.7 Tính toán cho đầu đê mở rộng 74

V.2.7.1 Các yếu tố gây mất ổn định đầu đê: 74

V.2.7.2 Kích thước cấu tạo đầu đê 75

V.2.7.3 Kích thước khối phủ đầu đê mở rộng 76

V.2.8 Tính toán lớp thềm dùng để chống xói chân khay 76

V.2.9 Tổng hợp khối lượng vật liệu dùng cho công trình 77

V.3 Thiết kế kỹ thuật đê chắn bùn cát mái nghiêng 77

V.3.1 Kích thước vật liệu gia cố đê 77

V.3.1.1 Trọng lượng khối phủ mái 77

V.3.1.2 Kích thước khối Tetrapod phủ mái 78

V.3.1.3 Kích thước vật liệu lớp lót 79

V.3.1.4 Kích thước vật liệu lõi 80

V.3.1.5 Kích thước vật liệu chân khay 80

V.3.1.6 Kích thước khối bê tông đỉnh 80

V.3.2 Tính toán sức chịu tải của đất nền 80

V.3.2.1 Xác định ứng suất nén của công trình lên đất nền 81

V.3.2.2 Xác định khả năng chịu tải của đất nền 83

V.3.3 Tính toán ổn định trượt cho công trình 85

V.3.3.1 Tải trọng sóng tác dụng lên đê mái nghiêng 85

V.3.3.2 Kiểm tra trượt phẳng cho đê mái nghiêng 88

V.3.4 Kiểm tra ổn định lún cho công trình 89

V.3.4.1 Số liệu áp suất bề mặt 89

V.3.4.2 Số liệu lớp đất 89

V.4 Thiết kế sơ bộ đê chắn sóng trọng lực tường đứng 92

V.4.1 Điều kiện áp dụng 92

V.4.2 Kết cấu thùng chìm 93

V.5 Kết cấu sơ bộ cho từng phân đoạn 95

V.5.1 Mặt cắt ngang và dọc của đê chắn sóng trọng lực tường đứng thùng chìm 95

V.5.2 Xác định cao trình đê 96

V.5.3 Xác định kích thước thềm đá 98

V.5.4 Xác định bề rộng tường đứng cho từng phân đoạn của các tuyến đê 100

V.5.5 Tính toán kích thước thùng chìm 108

CHƯƠNG VI 114

TRÌNH TỰ THI CÔNG ĐÊ CHẮN CÁT 114

VI.1 Tổng quát 114

VI.2 Thiết bị thi công 114

VI.3 Định vị công trình 114

VI.4 Thi công chân đê 114

VI.5 Thi công lõi đê và lớp lót 115

VI.6 Thi công lắp đặt khối Tetrapod 116

VI.7 Các quy định khi thi công 116

VI.8 Kiểm tra và bảo dưỡng 117

CHƯƠNG VII 119

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119

VII.1 Kết luận 119

VII.2 Kiến nghị 120

Phụ lục 121

Phụ lục 1 Tính toán hệ số khúc xạ với sóng hướng Đông Bắc 121

Phụ lục 2 Tính toán hệ số khúc xạ với sóng hướng Đông 124

Phụ lục 3 Tính toán vận chuyển bùn cát ven bờ 125

Phụ lục 4 Sơ bộ khái toán giá thành công trình 128

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Cửa Thuận An 11

Hình 2-1: Bản đồ hành chính Thừa Thiên Huế 16

Hình 2-3: Biểu đồ hoa gió trạm Cồn Cỏ 24

Hình 2-4: Lát cắt địa chất công trình khu vực khao sát 28

Hình 3.1 – Đồ thị phân bố Weibull 33

Hình 3-2 : Đồ thị phân bố Weibull 36

Hình 3-3: Hoa gió tổng hợp tại cửa Thuận An (1988) 36

Hình 3-4: Giản đồ khúc xạ sóng 37

Hình 4-1: Sơ đồ bố trí tuyến đê theo phương án 1 43

Hình 4-2: Sơ đồ bố trí tuyến đê theo phương án 2 45

Hình 4-3: Tra hệ số kdif với góc sóng tới =450 và B/L = 2 47

Hình 4-4: Tính toán nhiễu xạ qua 1 đê bằng CRESS 48

Hình 4-5: Mặt cắt ngang luồng tại phân đoạn 1 50

Hình 4-6: Mặt cắt ngang luồng tại phân đoạn 2 50

Hình 4-7: Mặt cắt ngang luồng tại phân đoạn 3 50

Hình 5-1: Tính toán Rc bằng Wadibe 57

Hình 5-2: Tính toán trọng lượng khối phủ mái bằng Wadibea 60

Hình 5-3: Sơ đồ săp xếp khối Tetrapot 60

Hình 5-4: Chân khay nước rất nông 66

Hình 5-5: Chân khay nước nông 66

Hình 5-6: Chân khay nước sâu 66

Hình 5-7: Sơ đồ xác định kích thước chân khay 67

Hình 5-8: Đồ thị xác định kích thước viên đá chân khay 69

Hình 5-12: Sơ đồ đầu đê 74

75

Hình 5-14: Sơ đồ cấu tạo khối Tetrapod 78

Hình 5-15: Mặt cắt ngang đầu đê 82

Hình 5-15: Biểu đồ áp lực sóng tính toán lớn nhất tác dụng lên mái dốc 85

Hình 5-16: Sơ đồ tính lún từng lớp 90

Hình 5-17: Một kết cấu thùng chìm điển hình 93

Hình 5-18 Mặt cắt ngang đê tường đứng 95

Hình 5-19: Mặt cắt ngang thềm đá 98

Hình 5-20: Tải trọng sóng tác động lên công trình theo Goda 101

Hình 5-21: Tính toán các giá trị và các lực p1, p2, p3 bằng Cress 104

( Tính với phần đầu đê ) 104

Hình 5-22: Sơ đồ biểu thị các áp lực tác dụng 106

Hình 5-23: Sơ đồ thể hiện các lực gây trượt 107

Hình 5-24 Kích thước thùng chìm 109

Hình 5-25 Sơ đồ tính toán ổn định nổi của thùng chìm 109

Hình P1: Tính toán các hệ số bằng CRESS 121

Hình P3.1: Tính toán vận chuyển bùn cát vào mùa đông 126

( Với hướng Đông Bắc ) 126

Hình 3.2: Tính toán vận chuyển bùn cát vào mùa đông 126

( Với hướng Đông ) 126

Hình 3.3: Tính toán vận chuyển bùn cát vào mùa hè 127

(Với hướng Đông Nam) 127

Hình 3.4: Tính toán vận chuyển bùn cát vào mùa hè 128

(Với hướng Tây Nam) 128

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Bảng vận tốc trung bình theo tháng (TCVN 4088) 19

Bảng 2.2 Vận tốc gió lớn nhất theo tháng trong thời kì quan trắc (1959÷1995) 19

Bảng 2 3 Vận tốc gió cực đại ứng với chu kì lặp ( TCVN 4088) 20

Bảng 2.4: Các cơn bão đổ bộ, ảnh hưởng đến khu vực (1960 – 2000 ) 20

Bảng 2.5: Tần suất mực nước: 22

Bảng 2.6: Một số đặc trưng chế độ sóng ở cửa vịnh Bắc Bộ 23

và ven cửa Thừa Thiên Huế: 23

Bảng 2.7: Tần suất chiều cao sóng theo hướng (1993 ÷1994), Đơn vị đo là %: 23 Bảng 2-8: Tần suất xuất hiện tốc độ và hướng dòng chảy tại cửa Thuận An 25

Bảng 3-1: Bảng phân cấp công trình theo cấp luồng 30

Bảng 3-2 - Phân cấp công trình theo thông số kỹ thuật của tàu 31

Bảng 3-3 - Kết quả tính chênh lệch giữa trạm nghiệm triều và cao độ quốc gia 31

Bảng 3-4: Số liệu vận tốc gió tính theo phân bố Weibull: 34

Bảng 3-5: Bảng tra giá trị Kt theo địa hình 35

Bảng 3-6: Đà gió cho phép 36

Bảng 3 – 7: Bảng xác định độ sâu sóng vỡ 39

Bảng 3 – 8 : Bảng thống kê chiều cao sóng đổ tại độ sâu d = 6m 40

Bảng 3- 9: Lượng vận chuyển bùn cát trong năm 41

Bảng 4-1: Bảng tính hdif với hướng gió Đông Bắc qua 2 đê AI và AII 50

Bảng 4-2: Chiều cao sóng nhiễu xạ cho đê AII với sóng hướng Đông 52

Bảng 4-3: Tính toán hệ số sa bồi cho các phân đoạn của tuyến luồng 52

Bảng 4-4: Bảng tính toán chiều dày lớp sa bồi do sóng gây ra 54

Bảng 4-5: Tính toán lượng bùn cát do các tuyến đê chắn được 55

Bảng 5-1: Hệ số thực nghiệm a, b với mái dốc thẳng sóng nước sâu 59

Bảng 5-2: Tính toán giá trị Rc 59

Bảng 5-3: Trọng lượng khối gia cố mái ngoài 62

Bảng 5-4: Trọng lượng khối gia cố mái trong 62

Bảng 5-5: Giá trị và P 64

Bảng 5-6: Chiều dày mái phủ phía ngoài 65

Bảng 5-7: Chiều dày mái phủ phía trong 65

Bảng 5-8: Trọng lượng lớp lót ngoài 66

Bảng 5-9: Trọng lượng lớp lót trong 67

Bảng 5-10: Chiều dày lớp lót mái phía ngoài 67

Bảng 5-11: Chiều dày lớp lót mái phía trong 68

Bảng 5-12: Tính toán chiều cao và cao trình đỉnh chân khay cho từng đoạn mái trước đê 71

Bảng 5-13: Tính toán chiều cao và cao trình đỉnh chân khay cho từng đoạn mái sau đê 71

Bảng 5-14: Tính toán đường kính và trọng lượng viên đá chân khay cho các tuyến đê 73

Bảng 5-15: Tính toán bề rộng đỉnh và đáy chân khay 74

Bảng 5-16: Trọng lượng viên đá lớp lõi 76

Bảng 5-17: Tính toán bề rộng đỉnh đê 77

Bảng 5-18: Kích thước đoạn mở rộng đầu đê 79

Bảng 5-19: Bảng tính trọng lượng khối phủ cho đầu đê mở rộng 79

Bảng 5-18: Tính trọng lượng và kích thước vật liệu thềm chống xói 79

Bảng 5-19: Tổng hợp số lượng kết cấu sử dụng cho thi công đê A1 80

Bảng 5-20: Tính toán khối lượng vật liệu dùng cho công trình 80

Bảng 5-21: Tính toán kích thước khối Tetrapod 81

Bảng 5-22: Chiều dày lớp phủ 82

Bảng 5-23: Bảng trọng lượng của lớp dưới 82

Bảng 5-24: Chiều dày lớp dưới 82

Bảng 5-25: Kích thước chân khay 83

Bảng 5-26 Bảng tra giá trị m1, m2 87

Bảng 5-27: Các chỉ tiêu cơ lý của đất 92

Bảng 5-28: Bảng tính lún tổng cộng 94

Bảng 5-29 : Hệ số γs 100

Bảng 5- 30: Bảng tính toán Rc 100

Bảng 5-31: Cao trình thềm đá 102

Bảng 5-32: Tính toán Dn50, W50 và chiều dày chân thềm t 102

Bảng 5-33: Sơ bộ chọn kích thước chiều rộng tuyến đê A1 103

Bảng 5-34: Tính toán giá trị L tại độ sâu tính toán 106

Bảng 5-35: Tính toán giá trị hb 106

Bảng 5-36: Tính toán α1, α2, α3 107

Bảng 5-37: Tính toán p1, p2, p3, và pu 109

Bảng 5-38: Tính toán các lực tác dụng lên đê 110

Bảng 5-39: Tính toán hệ số SFsliding 111

Bảng 5-40 Kích thước thùng chìm 112

Bảng 5-41 Tính toán sơ bộ khối lượng thùng chìm 114

Bảng 5-42 Tính toán mớn nước và trọng tâm C của thùng chìm 114

Bảng 5-43 Tính toán tâm nổi W của thùng chìm 115

Bảng 5-44 Bảng tính toán chiều cao tâm nghiêng ρ của thùng chìm 115

Bảng 5-45 Bảng tính toán tâm nghiêng m của thùng chìm 115

Bảng P1.1: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 1 – Đi vào gốc 124

( Hướng NE – đê A1 ) 124

Bảng P1.2: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 2 – Đi vào thân đê 125

( Hướng NE – đê A1 ) 125

Bảng P1.3: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 3 – Đi vào đầu đê 125

( Hướng NE – đê A1 ) 125

Bảng P1.4: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 4 – Đi vào đầu đê 126

( Hướng NE – đê A2 ) 126

Bảng P1.5: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 5 – Đi vào thân đê 126

( Hướng NE – đê A2 ) 126

Bảng P1.6: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 6 – Đi vào gốc đê 127

( Hướng NE – đê A2 ) 127

Bảng 2.1: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 7 – Đi vào gốc đê 127

( Hướng E – đê A2 ) 127

Bảng 2.2: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 8 – Đi vào thân đê 128

( Hướng E – đê A2 ) 128

Bảng 2.3: Tính toán hệ số kr, ks cho tia sóng 9 – Đi vào đầu đê 128

( Hướng E – đê A2 ) 128

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG I.1 Giới thiệu khu vực nghiên cứu :

Tỉnh Thừa Thiên Huế là tỉnh phía Nam của vùng duyên hải Bắc Trung Bộ,phía Bắc giáp tỉnh Quảng Trị, phía Tây giáp với nước CHDCND Lào, phía Namgiáp với thành phố Đà Nẵng, phía Đông giáp với biển Đông với đường bờ biển dàikhoảng 120Km

Khu vực cửa Thuận An – tỉnh Thừa Thiên Huế ( Hình 1-1 ) có tọa độ địa lý từ

16034’ đến 16034’20’’ vĩ độ bắc và từ 107037’ đến 107037’20’’ kinh độ Đông, nằmgiữa hai xã Thuận An thuộc huyện Phú Vang và Hải Dương thuộc huyện HươngTrà, cách thành phố Huế khoảng 15Km

Hình 1-1: Cửa Thuận An

Cửa Thuận An có vai trò là cửa ngõ giao thông đường biển của thành phố Huếnói riêng và của cả tỉnh Thừa Thiên Huế với các tỉnh thành trong cả nước CảngThuận An nằm ngay sát cửa Thuận An được xây dựng năm 1968 phục vụ cho chế

độ Mỹ ngụy, sau năm 1975 đất nước hoàn toàn giải phóng cảng Thuận An được sửdụng như một cảng tổng hợp phục vụ cho việc tiếp nhận, vận tải và bốc xếp hànghóa phục vụ cho việc phát triển dân sin kinh tế của địa phương cũng như của cả khuvực miền Trung Con đường ngắn nhất để nối cảng với biển là qua cửa Thuận An.Tuyến luồng của cảng qua phá Tam Giang, qua cửa biển được hình thành và cũngchính là tuyến luồng giao thông quan trọng phục vụ cho các hoạt động của cảng,cho việc lưu thông phát triển kinh tế của ngư dân huyện Phú Vang và của ThừaThiên Huế

Cửa Thuận An là cửa thoát lũ sông Hương, ảnh hưởng trực tiếp đến tình trạngúng ngập kéo dài vùng hạ lưu sông Hương trong đó có thành phố Huế vào mùa lũ.Cho đến nay cảng Thuận An ( cùng với cảng Chân Mây mới được đưa vào khaithác 19/5/2003 ) vẫn là đầu mối duy nhất để nối các phương thức giao thông vận tảiđường biển, đường thủy nội địa, đường bộ và là cửa ngõ thông thương nối ThừaThiên Huế với các tỉnh bạn trong nước cũng như trong khu vực trong mối quan hệgiao lưu hàng hóa

Cảng Thuận An nằm ngay sát cửa Thuận An diễn biến của vùng cửa ra biểnảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của cảng

Cửa Thuận An còn là một cán cân sinh thái quan trọng trong hệ sinh thái đầmphá Tam Giang – Cầu Hai, thông qua việc điều tiết sự trao đổi nguồn nước vớibiển

Bãi tắm Thuận An là khu nghỉ mát chính của tỉnh và đã được quy hoạch thànhkhu du lịch lớn trong dự án phát triển du lịch của tỉnh, nhưng việc quan trọng hơn làviệc xói lở bãi tắm Thuân An đe doạ việc chọc thủng ranh giới cuả biển và đầm pháphá vỡ toàn bộ hệ môi trường sinh thái trong một vùng rông lớn của tỉnh Do đóviệc xây dựng công trình chống bồi xói cho cửa Thuận An là một nhiệm vụ vô cùngcấp thiết

Trong những năm 1999 – 2000 tỉnh Thừa Thiên Huế đã trải qua nhiều cơn lũliên tiếp trong đó có lũ lịch sử vào tháng 10 năm 1999 Ảnh hưởng của lũ trên diệnrộng, thời gian dài đã gây nhiều thiệt hại về người, tài sản và các công trình côngcộng trong đó cơ sở hạ tầng giao thông bị thiệt hại nặng nề

Năm 2001, bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế đoạn cửa Thuận An đến Hòa Duântiếp tục bị xâm thực nặng dẫn đến sạt lở bờ biển nghiêm trọng đe dọa tính mạng củanhân dân trong khu vực, gây xáo trộn về an ninh, trật tự xã hội vì hàng loạt hộ dân

đã phải di dời đến nơi ở khác

I.2 Xác định vấn đề

Bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế là một trong những đoạn bị xâm thực thườngxuyên, đe dọa đất ở, gây nguy hiểm cho cuộc sống dân cư trong vùng Theo khảosát thì khu vực Thuận An – Hòa Duân đã có hiện tượng bị xâm thực , xói từ trướctrận lũ lịch sử ( tháng 9/1999 ) khá lâu, nhất là đoạn từ bãi tắm Thuận An đến HòaDuân và đoạn bờ biển xã Hải Dương sát với cửa Thuận An Sau lũ 9/1999 thì mức

độ sạt lở bờ biển đoạn này trở nên nghiêm trọng hơn gây ra những thiệt hại nặng nề

Tình hình xói lở bờ biển của khu vực Thuận An – Hòa Duân và bờ biể xã HảiDương :

I.2.1 Sạt lở bờ biển xã Hải Dương :

- Từ lũ tháng 9/1999 đến tháng 7/2000 : Trong giai đoạn này khu vực bờbiển thuộc địa phận xã Hải Dương, hiện tượng xói lở bờ biển diễn ra với tốc độ vàmức độ lớn hơn trước đó nhiều lần Diện tích đất dọc bờ biển bị mất do xói lởkhoảng 12,25Ha phân bố trên chiều dài gần 2,6Km suốt từ phía đầm phá ra ngoàicửa biển Chiều rộng khu vực bị xói trung bình khoảng 47m, có nơi chiều rộng xói

lở lên đến 90m Hiện tượng xói lở với cường độ mạnh ở đây diễn ra vào thời gian từtháng 1 đến tháng 7 năm 2000

- Sau tháng 7/2000 hiện tượng xói lở bờ biển diễn ra với cường đọ mạnh đãlàm cho trạm Hải đăng lật nhào xuống biển, hơn 20 nhà dân chài ven biển cũng bị

đổ xuống Hiện nay suốt trên chiều dài 2Km bờ biển đoạn này, hiện tượng xói lởvẫn đang tiếp tục diễn ra Xói lở đã tạo ra đường bờ có dạng vòng cung lõm, diệntích bờ bị lở của khu vực này khoảng 5,57Ha, chiều rộng xói lở trung bình 30m, chỗlớn nhất là 60m Khu vực ngọn Hải Đăng xói lở sâu vào 22m Hiện tượng xói lởdiễn ra mạnh nhất vào thời kì từ tháng 7 đến tháng 9 năm 2000 và từ tháng 12/2000đến tháng 1/2001

I.2.2 Khu vực Thuận An – Hòa Duân.

- Từ lũ tháng 11/1999 đến tháng 7/2000 : Trận lũ năm 1999 đã mở lại cửabiển Hòa Duân với chiều rộng khoảng 600 ÷ 700m, làm cắt đứt quốc lộ 49B Sau lũmức độ sạt lở bờ biển đoạn Thuận An – Hòa Duân gia tăng mãnh liệt Trong vòngmột năm khu vực này đã bị xói lở sâu với chiều rộng có nơi lên tới 90m và trungbình khoảng 50m

Khu vực bãi tắm Thuận An trên chiều dài 6,6Km từ cửa Thuận An đến HòaDuân, chiều rộng trung bình bị xói lở là 35m, vị trí lớn nhất là 60m Trong giai đoạnnày toàn bộ bờ biển bị xói lở mạnh với tốc độ 40m/năm, tổng diện tích đất đai bịxói lở mất khoảng 44,7Ha

Sau tháng 7/2000 : Sau khi công trình khôi phục QL49B hoàn thành ( đậpbịt cửa Hòa Duân ), đập chắn đã tạo ra vùng bồi phía biển khá lớn, nhưng đường bờvẫn là một vòng cung lõm cách bờ cũ khá xa Toàn bộ bãi cát rộng lớn trước đâythuộc bãi tắm Thuận An đã bị xói mất để lại bờ cát dốc đứng

Trước tình hình đó đòi hỏi chính quyền địa phương phải có biện pháp xử lýkhắc phục kịp thời để bảo vệ khu vực bờ biển tỉnh Thừa Thiên Huế nhằm bảo vệcho cuộc sống của người dân cũng như để đảm bảo cho việc phát triển kinh tế củatỉnh.

I.3 Mục tiêu của đồ án.

Thông qua tìm hiểu một số tài liệu về kết quả khảo sát nguyên nhân gây rahiện xói lở mạnh là do khu vực này thường xuyên phải hứng chịu những đợt bãomạnh tác động trực tiếp, hiện tượng gió mùa Đông Bắc có mưa vừa kết hợp vớitriều cường… sinh ra sóng ngoài khơi đánh mạnh vào bờ mang cát ra và dòng chảyven bờ mang cát đi Những tác động như vậy làm cho lượng cát ở bãi biển bị xóimòn dần tạo độ dốc không ổn định và dẫn đến sụt lở liên tục ngày càng sâu

Từ những thiệt hại do hiện tượng xói lở bờ biển gây ra cho cuộc sống ngườidân ven biển và ảnh hưởng tới tiến trình phát triển kinh tế của tỉnh Thừa Thiên Huếnên trong đồ án em muốn đề xuất biện pháp công trình: Xây dựng công trình đêchắn bùn cát tại khu vực cửa Thuận An nhằm :

- Chống bồi lắng luồng tàu để ổn định luồng vào cảng Thuận An

- Hạn chế xói lở để bảo vệ bờ biển, đất đai cho người dân sống ven biển

và giữ ổn định về môi trường cho khu vực

I.5 Phương pháp thực hiện.

Để thực hiện được đồ án thì em đã tiến hành các bước như sau:

- Thu thập, điều tra, xử lí số liệu về địa hình, số liệu về điều kiện thủy hảivăn, khí tượng, địa chất và dân sinh kinh tế trong khu vực phạm vi của

đồ án

- Xác định sự cần thiết của công trình đê chắn bùn cát đối với luồng tàuvào cảng Thuận An và với tình hình xói lở bờ biển khu vực hai bên cửaThuận An.

- Xử lý số liệu thu được để tính toán các điều kiện biên nhằm lựa chọngiải pháp và thiết kế công trình như : bố trí mặt bằng, giải pháp kết cấu

và biện pháp thi công…

- Tính toán khối lượng công trình và đưa ra mức đầu tư cần thiết để xâydựng được công trình

- Hiệu quả của công trình đê chắn bùn cát đem lại sau khi hoàn thành

- Đánh giá tác động của công trình đối với môi trường khu vực

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN II.1 Điều kiện địa lý, địa hình.

II.1.1 Vị trí địa lí:

Thừa Thiên Huế ( Hình 2-1 ) là một trong 4 tỉnh thuộc vùng kinh tế trọngđiểm miền Trung, có toạ độ địa lý 16-16,80 vĩ bắc và 107,8-108,20 kinh đông

Hình 2-1: Bản đồ hành chính Thừa Thiên Huế

Diện tích tự nhiên 5.053,99 km2, dân số trung bình năm 2003 ước là 1.105,5nghìn người, chiếm 1,5% về diện tích và 1,5% về dân số so với cả nước

Thừa Thiên Huế nằm trên trục giao thông quan trọng xuyên Bắc-Nam, trụchành lang Đông-Tây nối Thái Lan - Lào - Việt Nam theo đường 9 Thừa Thiên Huế

ở vào vị trí trung độ của cả nước, nằm giữa thành phố Hà Nội và thành phố Hồ ChíMinh là hai trung tâm lớn của hai vùng kinh tế phát triển nhất nước ta, là nơi giaothoa giữa điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội của cả hai miền Nam - Bắc ThừaThiên Huế là một trong những trung tâm văn hoá, du lịch, trung tâm giáo dục đàotạo, y tế lớn của cả nước và là trung tâm phát triển kinh tế quan trọng của vùng kinh

tế trọng điểm miền Trung

Bờ biển của tỉnh dài 120 km, có cảng Thuận An và vịnh Chân Mây với độ sâu

18 ÷ 20m đủ điều kiện xây dựng cảng nước sâu với công suất lớn, có cảng hàng

không Phú Bài nằm trên đường quốc lộ 1A và đường sắt xuyên Việt chạy dọc theotỉnh, có 81 km biên giới với Lào.

Vị trí địa lý như trên đã tạo điều kiện thuận lợi cho Thừa Thiên Huế phát triểnsản xuất hàng hoá và mở rộng giao lưu kinh tế - xã hội với các tỉnh trong cả nước

và quốc tế

Cảng Thuận An thuộc sở GTVT tỉnh Thừa Thiên Huế quản lí và khai thác,cảng cho phép cập tầu tới 1000 DWT để khai thác nhập khẩu hàng hóa phục vụ chotình Cảng thuộc địa bàn thôn Tân Mỹ xã Phú Tân huyện Phú Vang tỉnh Thừa ThiênHuế Cảng nằm ở bờ Tây Nam của phá Tam Giang cách bờ biển Thuận An khoảng4km về phía Đông Nam và cách trung tâm thành phố khoảng 12km Cảng Thuận

An có tọa độ địa lí 13o33’ vĩ độ Bắc và 107o38’23’’ kinh độ Đông

Trong tình hình hội nhập kinh tế như hiện nay của Việt Nam nói chung

và tỉnh Thừa Thiên Huế nói riêng đã đặt ra một nhu cầu cấp thiết là phải nâng cấpcảng Thuận An và luồng tầu vào cảng nhằm đáp ứng nhu cầu giao lưu hàng hóabắng đường biển với các tỉnh bạn và với quốc tế Muốn phát triển cảng Thuận Antrở thành cảng có thể tiếp nhận tầu từ 1000 DWT đến 2000 DWT với lượng hànghóa thông qua lớn thì ngoài việc cải tiến phương tiện vận chuyển, không ngừng xâydựng cơ sở vật chất của cảng ngày càng hiện đại hơn còn phải cải tạo luồng vàocảng đảm bảo cho tàu bè vào cảng an toàn thuận lợi

Một trong những biện pháp cải tạo luồng tàu hiệu quả và lâu dài là xâydựng công trình đê chắn cát chống bồi lấp luồng tầu vào cửa Thuận An

II.2.2 Đặc điểm địa hình.

Thuận An là cửa biển thuộc sông Hương, bờ trái thuộc xã Hải Dương huyệnHương Trà, bờ phải thuộc xã Thuận An, huyện Phú Vang, Tỉnh Thừa Thiên Huế.Khu vực cảng Thuận An nằm ở dìa ngoài của đồng bằng Thừa Thiên Huế, trên dảicát ngăn cách vịnh Bắc Bộ và Hệ đầm phá nổi tiếng Tam Giang – Thuỷ Tú – CầuGai với địa hình được mô tả như sau:

Diện tích tự nhiên 5009 Km2, nằm trên dải đất hẹp có chiều dài 127 Km,địa hình tỉnh Thừa Thiên Huế có cấu tạo dạng bậc khá rõ, với đầy đủ các dạng địahình gò đồi, rừng núi, đồng bằng duyên hải, đầm phá và biển tập trung trong mộtkhông gian hẹp thấp dần từ Tây sang Đông, phía Tây là dãy núi cao, phần giữa làđồi núi thấp, phía Đông là dải đồng bằng nhỏ hẹp

- Địa hình núi chiếm khoảng 1/4 diện tích nằm ở biên giới Việt - Lào và tỉnhQuảng Nam Đà Nẵng Địa hình đồng bằng là một phần đồng bằng duyên

hải miền Trung, bề ngang hẹp và chiều dọc kéo dài theo phương Tây Bắc Đông Nam, song song với bờ biển Trong miền đòng bằng ven biển cónhiều đầm phá, vũng như phá Tam Giang, đầm Hà trung, đầm Cầu Hai,vũng An cư, chúng đổ ra biển ở cửa Thuận An, cửa Tư Hiền và cửa Lăng

-Cô Chiều sâu trung bình của đầm phá la từ 2 ÷ 4m, có nơi sâu tới 7m.Ngoài ra ở vùng đồng bằng sát núi còn có một số hồ nhỏ nước ngọt như hồHoà Mỹ, hồ Thọ Sơn, hồ diện Hòn Chén

- Một dạng địa hình phân bố khá phổ biến trong vùng đồng bằng là nhữngcồn cát chạy song song với bờ biển có độ cao từ 5 ÷ 30m, hai sườn khôngcân xứng, sườn phía Tây có độ dốc khá lớn từ 20 ÷ 300, sườn phía Đông có

độ dốc thoải hơn từ 10 ÷ 150

Đường bờ biển :

- Dải cồn cát ngăn cách hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai với biểu hiện bịxâm thực và xói lở nghiêm trọng ở ba khu vực : từ xã Hải Dương đếnThuận An, từ Thuận An đến Hòa Duân và từ Hòa Duân đến Phú Thuận

- Bờ biển có cồn cát chắn từ cửa Thuận An đến làng Hòa Duân tương đốithẳng và có hướng Tây Bắc – Đông Nam Dải cát trong đoạn này nơi rộngnhất đạt tới 850m ( gần cầu Thuận An ) đến 80m (ở eo Hòa Duân ) Cao

độ của cồn cát phía biển dao động từ 2,5m đến 3m, bờ phía đầm có cao độthấp hơn

- Bờ biển vùng này trống trải không được che chắn Từ bờ ra 20m đến 25mđáy biển có độ dốc 9% ÷ 10%, kế đến có độ dốc 1,75 ÷ 2,5% trong khoảng100m, xa ra nữa đáy biển thay đổi đột ngột dốc và sâu

Cửa biển :

- Cửa biển chính của phá Tam Giang – Cầu Hai là cửa Thuận An và cửa TưHiền Cửa Thuận An rộng khoảng 380m, không sâu, địa hình biến đổi từĐông sang Tây với cao độ từ -1m đến -4m Cửa Tư Hiền hẹp hơn vớichiều rộng khoảng 50m, sâu trung bình 1,0m Biên độ triều ở Thuận An và

Tư Hiền khác nhau, biên độ triều thấp ở Thuận An và tăng dần lên về phía

Tư Hiền và có một số ảnh hưởng triều của vùng kế cận bên là vịnh ChânMây

- Các cửa biển thường được khai thông trong mùa mưa bão lớn Cửa biển bịlấp tự nhiên lại chủ yếu xảy ra vào mùa khô ( gió mùa Đông Bắc thịnhhành trong khu vực ), nhất là trong những năm không có mưa lớn

Luồng tàu qua cửa Thuận An : Tổng chiều dài luồng tàu từ biển vào cảng Thuận Ankhoảng 5Km và có thể phân chia thành hai đoạn:

- Đoạn trong phá Tam Giang: là đoạn luồng kín ít chịu tác đọng của các yếu

tố động lực biển, đoạn này chạy trong đầm phá theo lạch sâu tự nhiên.Chiều dài 2,5Km nối cảng với cửa Thuận An, tuyến luồng ổn định

- Đoạn luồng ngoài biển ( dài 2,5Km ) : độ ổn định về hướng tuyến nhỏ Dochịu tác động của dòng chảy mùa lũ, dòng ven và dòng triều nên thườngthay đổi theo mùa, theo năm Địa hình đoạn luồng đi qua đáy biển có cao

độ từ -5 đến -10m theo đường trũng sâu, nhưng cách cửa khoảng 1,5Km

có ngưỡng cạn và cao độ đỉnh ngưỡng cạn chỉ đạt từ -3 đến -4m

II.2 Điều kiện khí hậu.

II.2.1 Gió.

Chế độ gió ở đây chia làm 2 mùa rõ rệt: Gió mùa hè và gió mùa đông

- Gió mùa hè thống trị vào thời kì từ tháng 5 đến tháng 9 hàng năm Hướng gió thịnh hành là: S, SW Tốc độ gió trung bình quan trắc được là từ 3 ÷ 4(m/s) Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là từ 20 ÷ 25(m/s)

- Gió mùa đông thống trị trong khoảng thời gian từ tháng 10 năm trước đến tháng 3 năm sau Hướng gió thịnh hành là NE, E Tốc độ gió trung bình quan trắc được là từ 4 ÷ 5(m/s) Tốc độ gió lớn nhất quan trắc được là từ 15 ÷ 20(m/s)

Khoảng thời gian chuyển tiếp giữa 2 mùa ( tháng 4 và tháng 9) có thể coi làkhoảng thời gian giao thời Hướng gió trong khoảng thời gian này cũng thay đổi vàvận tốc gió cũng không lớn

Căn cứ vào một số số liệu thực đo ( Năm 1988) về chế độ gió tại cửa Thuận

An thì hướng gió tại cửa Thuận An lại khá tập trung và tần suất lặng gió là kháthấp Hướng gió chủ yếu có vận tốc lớn là hướng Đông (E) và Đông Bắc (NE) Sauđây là hệ thống hoa gió đo được tại cửa Thuận An

Hình 2-2: Hoa gió tổng hợp tại cửa Thuận An (1988)

WS W

Khu vực này thường có bão vào các tháng VIII, IX, X trong năm, tháng IX là

tháng có số lần xuất hiện bão nhiều nhất

- Theo thống kê từ năm 1884 đến 1977 có 71 cơn bão gây ảnh hưởng trực tiếphoặc gián tiếp đến khu vực này Bão xuất hiện sớm nhất vào tháng VI và muộn nhấtvào tháng XI Tần suất số lần xuất hiện bão ảnh hưởng đến khu vực này không đều,trong lúc tần suất bão tháng XI chỉ chiếm khoảng 4% thì riêng tháng IX lại đạt đến33%

- Bão đổ bộ vào khu vực này chủ yếu là bão cấp 9, 10 Tuy nhiên cũng cónhững năm bão cấp 12 và trên cấp 12, tốc độ gió lớn nhất trong bão quan trắc đượctrong khu vực này đạt 36 đến 40m/s

Bảng 2.4: Các cơn bão đổ bộ, ảnh hưởng đến khu vực (1960 – 2000 )

STT Năm Tên, số hiệu cơnbão Ngày/ tháng Tốc độ gió lớn nhất

- Mùa mưa bắt đầu từ tháng 9 đến tháng 12.

- Mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8

Là một trong những tỉnh có lượng mưa lớn nhất ở nước ta với lượng mưatrung bình hàng năm đều trên 2500 mm, có nơi lên trên 4000 mm

II.3 Điều kiện thủy, hải văn.

II.3.1 Thủy triều:

Vùng ven bờ biển Thừa Thiên Huế chỉ với kéo dài khoảng 120 km nhưng thuỷtriều biến đổi khá phức tạp Từ Nam Quảng Bình tới cửa Thuận An, thuỷ triềuthuộc loại bán nhật không đều, hầu hết các ngày trong tháng là bán nhật triều với độlớn trung bình 1,2 ÷ 0,6m và giảm dần về phía Nam Vùng ven bờ cửa Thuận Anthuộc chế độ bán nhật triều đều: Một ngày có hai lần triều lên và hai lần triều

xuống Nơi đây có dao động thuỷ triều nhỏ nhất so với toàn dải ven bờ nước ta.Biên độ dao động ngày của mực nước ngày tại trạm Thuận An chỉ khoảng 30 ÷50cm Xa dần vùng cửa Thuận An về phía Bắc và phía Nam, biên độ dao động triềuđều tăng dần, ở khu vực cửa Tư Hiền biên độ triều lớn hơn, đạt 55 ÷ 100cm Khuvực phía Nam Thừa Thiên, thuỷ triều chuyển sang bán nhật triều đều, với 22 ÷ 25ngày bán nhật triều/ một thángvà biên độ dao động kì nước cường là 80cm.

Tại khu vực Chân Mây biên độ trung bình là 70cm, cực đại là 145cm và cựctiểu là 20cm Mực nước triều trung bình là 0cm, mực nước cực đại là 126cm và cựctiểu là - 72cm

Theo số liệu của Ban quản lí dự án sông Hương, tại cửa Thuận An:

- Mực nước triều cường : +1,5m

- Mực nước triều kiệt : - 0,7m

Theo số liệu thực đo năm 1989, thống kê tần suất mực nước được thể hiệntrong bảng 1.5:

Bảng 2.5: Tần suất mực nước:

Tần suất(%) MN Đỉnh triều(cm) MN Chântriều

(cm)

MN Giờ(cm)

Bắc chiếm ưu thế với tần suất 65% ở cửa vịnh Bắc Bộ và 32% ở vùng đảo Cồn Cỏ.

Đi vào vùng ven bờ, sóng hướng Đông và Đông Bắc chiếm ưu thế Quan trắc thấy ở

cửa Tùng sóng các hướng này chiếm tần suất là 67% Với cửa Thuận An, sóng

hướng Đông Bắc chiếm ưu thế tuyệt đối với tần suất là 99% trong khoảng độ cao

Tấnsuất(%)

Khoảngcao độ

có tầnsuất lớn

Hướngsóng

Tấnsuất(%)

Khoảngcao độ

có tầnsuất lớnCửa vịnh Bắc

Đảo Cồn Cỏ NE,E 32/31 0,5÷1,5 SW 92 0,5÷0,75

Vào mùa hè sóng chủ yếu có hướng Tây Nam và Đông Nam ở ngoài khơi và

Tây Nam ở ven bờ Vùng cửa Thuận An sóng hướng Đông có độ cao 0,2 ÷1m

chiếm tần suất 93%

Sóng biển cửa Thuận An chủ yếu là sóng do gió và cũng ứng với hai mùa gió

Mùa đông hướng sóng thịnh hành là hướng Đông Bắc và Đông, độ cao trung bình

lớn nhất h1/3 = 4 ÷5m, cao nhất là 6m Mùa hè hướng sóng thịnh hành là hướng

Đông Nam và Tây Nam với độ cao sóng h1/3 = 3 ÷4m, cao nhất là 6m

Trong bão sóng có thể lên tới 7 ÷ 8m

Sử dụng số liệu quan trắc của trạm Cồn Cỏ ( 17030’N, 107030’E) trong năm

SW

WSW

W WNW

NW

NNW

0.5 0.1 0.0 0.2 22.3 13.1 1.0 20.8 1.6 1.3 1.9 2.0 0.3 0.1 0.0 0.01.0 0.5 0.3 0.3 18.7 3.7 2.1 2.6 0.3 0.1 0.3 1.9 1.5 0.1 0.6 0.21.5 0.6 0.3 0.0 5.8 3.2 0.1 0.1 0.0 0.1 0.1 0.2

4.0

Tổng 1.2 1.1 0.6 50.7 25.7 3.2 5.6 1.9 1.4 2.2 4.0 1.9 0.2 0 0.1 0.2

Xem bảng 2-6 ta thấy hướng sóng ENE chiếm 50,7%, E chiếm 25,7% (Đây là

2 hướng sóng chủ đạo), SE chiếm 5,6%

Hình 2-3: Biểu đồ hoa gió trạm Cồn Cỏ

N

1.40%

S WS

W WN

SE

E NE

1.6-3m 0.5-1.5m

II.3.3 Dòng chảy:

Dòng chảy của khu vực chịu ảnh hưởng chung của hoàn lưu vịnh Bắc Bộ, vừa

mang tính địa phương Vào mùa đông vùng ngoài khơi từ vĩ độ 16 ÷ 180N là nơi hội

tụ của dòng chảy bờ Tây vịnh Bắc Bộ tồn tại quanh năm và dòng chảy xoáy mùa

đông bờ Tây Biển Đông Dòng chảy thứ nhất phát sinh trong vùng nước không lớn

và nông ở vịnh Bắc Bộ chảy theo hướng Đông Nam dọc theo đường bờ Khi tới cửa

Tây Nam của vịnh gặp độ sâu lớn có lẽ không phát triển mạnh, vận tốc chỉ khoảng

vài chục cm/s ở tầng 20m Dòng chảy thứ hai chảy từ phía Đông Bắc qua vùng biển

ngoài khơi bên ngoài cửa vịnh Bắc Bộ, có qui mô và cường độ mạnh hơn, tốc độ

trung bình vào khoảng 15 ÷ 40cm/s Hội lưu ở vùng Bắc Trung Bộ, hoặc là các

dòng hợp thành một và tiến xuống phía Nam theo đường bờ miền Trung và Thừa

Thiên Huế Tại đoạn này do áp sát vào bờ và trường gió mùa Đông Bắc mùa đông

thuận lợi cho sự phát triển, nên dòng chảy phát triển mạnh hơn Do tính chất đường

bờ thẳng, độ sâu lớn nên dòng chảy phát triển chủ yếu ở dưới tầng sâu vài chục mét

với vận tốc lớn đáng kể Hệ thống dòng chảy vùng sát bờ gồm: Dòng chảy ổn định,dòng triều và dòng sóng Dòng chảy ổn định gồm 2 đới Đới sát bờ tới độ sâu 10m

có tốc độ dòng chảy mặt gấp hai lần tốc độ dòng chảy đáy, hướng chảy từ Bắc đếnNam Riêng khu vực mũi Chân Mây đến Nam cửa Thuận An vào mùa hè có hướngdòng chảy từ Nam lên Bắc, tốc độ 5 ÷10cm/s Đới từ 10 ÷ 50m sâu quanh năm cóhướng Bắc Nam dọc đường bờ với tốc độ trung bình 30 ÷50cm/s

Dòng triều có tính chất bán nhật và toàn nhật không đều, riêng khu vực lâncận cửa Thuận An là bán nhật triều đều Tốc độ dòng triều khá mạnh, trung bìnhkhoảng 25 ÷ 30cm/s ở vùng nước có độ sâu 10 ÷ 15m và giảm dần ra ngoài khơi vàxuống sâu Các dòng toàn nhật và bán nhật có cùng bậc ở cửa Thuận An, đạt 15 ÷20cm/s ( vào sâu trong phá Tam Giang dòng toàn nhật chỉ còn 3cm/s, trong khidòng bán nhật tăng lên 25 ÷ 30cm/s, dòng 1/4 ngày chỉ 2 ÷ 3cm/s)

Dòng chảy sóng giữ vai trò chính trong vận chuyển bùn cát trong đới sóngnhào Hướng khá ổn định dọc theo bờ theo mùa sóng tác động Mùa hè dòng sónghướng dọc bờ từ phía Nam lên ( SE – NW), mùa đông ngược lại ( NW – SW) Tốc

độ dòng ven do sóng biến thiên từ 30 ÷ 100cm/s và đạt giá trị lớn nhất vào mùa gióĐông Bắc

Tần suất về tốc độ và hướng dòng chảy tại cửa Thuận An được thể hiện trongbảng sau (Bảng 2-8)

Bảng 2-8: Tần suất xuất hiện tốc độ và hướng dòng chảy tại cửa Thuận An.

Tốc độ

(m/s) < 0.2 0.21÷0.4 0.41÷0.6 0.61÷0.8 0.81÷1.0 1.01÷1.2 TổngcộngHướng

II.3.4 Nước dâng

Nước dâng do bão là hiện tượng đặc biệt nguy hiểm ở dải ven biển miềnTrung Mực nước biển dao động mạnh và đột ngột do kết quả của chuyển động

sóng Nước dâng do gió mạnh ở vùng ven bờ do áp suất khí quyển trên mặt nướcgiảm mạnh và hậu quả của mưa lũ Bão xuất hiện từ tháng 6 đến tháng 10 và tậptrung vào tháng 9 (54%), trung bình có 0,41 cơn bão/năm Nước dâng trong bão xảy

ra ở tất cả các pha triều với xác suất tương tự nhau và thời gian đỉnh nưóc dângkhoảng 2 giờ Cơn bão số 8 (CECIL) ngày 15/10/1985 đổ bộ ngây nước dâng 2,7m

ở cửa Tùng Theo số liệu thống kê từ năm 1960 ÷1990, khu vực ven bờ thuộc ThừaThiên Huế nước dâng thường không vượt quá 1,5m

II.4 Điều kiện địa chất và bùn cát.

Theo báo cáo khảo sát địa chất công trình do Trung tâm Động lực học cửasông ven biển và hải đảo thực hiện tháng 6/1999 và báo cáo địa chất công trình doCông ty Tư vấn xây dựng cảng – Đường thủy thưc hiện tháng 10/2002 cho thấy khuvực cửa Thuận An có các lớp địa chất theo thứ tự như sau:

- Lớp 1: Cát hạt trung đến thô, màu xám trắng, xám vàng, dưới bão hoà nước,

Các kết quả trên cho thấy cát lớp 1 này có khả năng chịu tải tốt nhưng không có độdính kết nên dưới tác dụng của sóng biển dễ bị rửa trôi, gây hiện tượng xói lở bờ

- Lớp 2: Sét, đôi chỗ là sét pha xen kẹp lớp bùn sét màu xám xanh, xám đen

lẫn tàn tích thực vật, trạng thái dẻo chảy đến chảy, hiếm dẻo mềm

Nằm dưới lớp cát hạt trung đến lớp thô (lớp 1) là lớp sét này Cũng như lớp 1,sét pha lớp 2 phân bố rộng khắp khu vực khảo sát Cao độ mặt lớp trùng với cao độđáy lớp 1 Cao độ đáy lớp biến đổi từ (-20,6m) LK4 đến (-25,7m) LK2 Bề dày lớpbiến đổi từ (4.5m) LK4 đến (11.0m) LK2

Lớp 2 này có cường độ chịu tải thấp, biến dạng mạnh và mức độ ổn định kém

- Lớp 3: Cát pha xám tro, xám ghi, lẫn ít vỏ sò, vỏ hến, trạng thái dẻo đến

chảy:

Nằm kề với lớp đất sét 2 là lớp cát pha lớp 3 Lớp đất này phân bố rộng khắpkhu vực khảo sát Cao độ mặt lớp trùng với cao độ đáy lớp 2 Cao độ đáy lớp biếnđổi từ cao độ (-25m) LK3, LK4 đến (-26.4m) LK5 và (-29.0m) LK1, LK2 Bề dàylớp biến đổi từ (3.4m) LK2, LK3, LK4 đến (4.5m) LK5 và (6.0m) tại LK1.

Lớp 3 có khả năng chịu tải tương đối tốt, biến dạng nhỏ, mức độ ổn địnhtương đối tốt

- Lớp 4: Sét, đôi chỗ là sét pha màu xám xanh, xám đen lẫn tàn tích thực vật

và ít vỏ sò, vỏ hến, trạng thái dẻo dến chảy, hiếm dẻo mềm:

Nằm dưới cùng của mặt cát là lớp đất sét lớp 4 Cũng như các lớp đất trên, lớpnày phân bố rộng khắp khu vực khảo sát Cao độ mặt lớp trùng với cao độ đáy lớp

3 Cao độ đáy lớp và độ dày chưa xác định vì các hố khoan đều dừng trong lớp này

Bề dày lớp đất này tương đối lớn ( > 9.6m)

Lớp 4 này có khả năng chịu tải thấp, biến dạng mạnh, mức độ ổn định kém.+ Kết quả khảo sát như đã trình bày ở trên cho thấy điều kiện địa chất công trình tạikhu vực khảo sát có các đặc điểm sau:

1 Nền đất tự nhiên trong phạm vi khảo sát được cấu tạo bởi 4 lớp đất khácnhau, trong đó có 2 lớp đất thuộc loai đất yếu và 2 lớp đất thuộc loại đất tương đốitốt hơn nằm xem kẹp với nhau

2 Các lớp đất thuộc loại tương đối tốt hơn là: Lớp 1(cát hạt trung đến hạtthô), lớp 3(cát pha) Các lớp đất này phân bố rộng khắp khu vực khảo sát và bề dàytương đối ổn định Lớp 1 phân bố ngay trên bề mặt, bề dày lớn, kết cấu rời rạc, dướitác dụng của sóng biển đã gây ra hiện tượng xói lở bờ rât mạnh

3 Các lớp đất yếu là: Lớp 2 và lớp 4(sét đôi khi là sét pha lẫn tàn tích thựcvật trạng thái dẻo chảy đến trạng thái chảy) Các lớp đất này phân bố rộng khắp khuvực khảo sát và bề dày tương đối lớn (6.3 ÷ 11.0)m

Khả năng chịu tải thấp, biến dạng mạnh, khả năng ổn định kém nhưng phân bố

ở sâu

4 Đặc điểm địa chất ở các lỗ khoan trên bờ và dưới nước không có gì khácnhau Chỉ có bề dày lớp 1 (cát hạt nhỏ đến hạt trung) là biến đổi tương đối nhiều từ10.5m (lỗ khoan dưới nước) đến 16.5 ÷ 18.5 (lỗ khoan trên bờ)

5 Đặc điểm địa chất ở 2 bờ nhìn chung không có gì thay đổi lớn, các lớp đấtphân bố đồng đều trên khu vực khảo sát cả về bề dày lẫn chiều sâu, chỉ có tại lỗ

khoan LK1 ở xã Hải Dương trong lớp 1 (cát hạt nhỏ đến hạt thô) có xen kép thấukính cát pha màu xám đen lẫn tàn tích thực vật, trạng thái chảy thấu kính này có thểđược tạo thành do quá trình biển tiến và biển lùi.

Sau đây là lát cắt địa chất khu vực khảo sát (Hình 2-4):

Hình 2-4: Lát cắt địa chất công trình khu vực khao sát

CHƯƠNG III PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ ĐIỀU KIỆN BIÊN III.1 Phân tích xác định mực nước thiết kế.

III.1.1 Xác định cấp công trình.

Cấp công trình đê chắn sóng và đê chắn bùn cát bảo vệ cảng được xác địnhtheo chiều cao sóng tính toán của tần suất H1% tại chân công trình, chỗ có độ sâu lớnnhất 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.Công trình chỉ được tăng một cấp công trình đê chắn sóng so với quy định trêntrong các trường hợp sau:

Công trình có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ( chủ quyền quốc gia, an ninh quốc phòng, xây dựng kinh tế biển )

Xây dựng trong điều kiện tự nhiên bất lợi (nền đất rất yếu, thi công gấp trong điều kiện tự nhiên khắc nghiệt )

Lần đâu tiên ứng dụng một loại kết cấu mới, vật liệu 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

Tuy nhiên đây là công trình đê chắn bùn cát chống bồi lấp luồng tàu do đó cấpcông trình sẽ được xác định theo tuyến luồng Theo tiêu chuẩn phân cấp tuyếnluồng của “Cục Hàng Hải Việt Nam” ban hành và cơ quan xét duyệt là “Bộ GiaoThông Vận Tải” thì cấp công trình được phân cấp theo các cấp sau:

Dựa vào lượng hàng hóa thông qua cảng, cấp công trình được phân cấp nhưsau:

Bảng 3-1: Bảng phân cấp công trình theo cấp luồng.

Cấp luồng Tổng công suất các cảng trong

Dựa theo thông số kỹ thuật của tàu, phân cấp tuyến luồng như sau:

Bảng 3-2 - Phân cấp công trình theo thông số kỹ thuật của tàu.

Cảng Thuận An trong tương lai được nâng cấp lên để đón nhận được tàu cótrọng tải 2000DWT, vậy dựa vào bảng phân cấp trên thì công trình đê chắn bùn cát

ở đây sẽ là công trình cấp IV

III.1.2 Mực nước triều thiết kế :

Theo 14 TCN 130 – 2002 Hướng dẫn thiết kế đê biển, mực nước triều cực trịthiên văn Max tại trạm nghiên cứu Thuận An là 76,4cm ( Cao độ hải đồ ) Số “0”hải đồ tại các trạm này sẽ được quy về số “0” hải đồ tại trạm quốc gia tại Hòn Dấu.Tính tương quan giữa các trạm, quy mực nước trạm nghiệm triều theo số “0” trạmquy ước và quy các số “0” trạm theo số “0” độ sâu tại các trạm hải văn Cuối cùng,chúng ta có kết quả quy chuẩn hệ cao độ tại khu vực theo số “0” hải đồ và số “0”lục địa như sau :

Bảng 3-3 - Kết quả tính chênh lệch giữa trạm nghiệm triều và cao độ quốc gia

Trạm nghiệm

triều Trạm hải văn Tương quan Chênh với “0”hải đồ

(cm)

Chênh với “0”lục địa.(cm)

III.1.3 Nước dâng thiết kế :

Theo đề tài nghiên cứu khoa học của thầy Vũ Minh Cát về “ Ứng dụng tiến bộkhoa học công nghệ để xác định điều kiện biên như sóng, gió, nước dâng và tínhtoán cao trình thiết kế đê biển Bắc bộ” trang 17 ta có công thức tính nước dâng củaBretshneider như sau:

∆S=( w a w 2 cos h2

g

FU)/(C2

+φρ

ρ

)0.5 –h (*)

Trong đó: ∆S: chiều cao nước dâng tính toán

Cw: hệ số thực nghiệm, Cw=0.8*10-3÷3∗10−3

ρa: trọng lượng riêng của không khí, ρa ≈1.21 kg/m3

ρw: trọng lượng riêng của nước, ρw = 1000 kg/m3

U: vận tốc gió thiết kế ở độ cao 10(m) so với mặt nước (m/s)

=32,75(m/s) – ( Tính toán trong phần III.2.1 )

F: đà gió thiết kế (km) =152,672(km) – ( Tính toán tại III.2.2 )

h : chiều sâu trung bình của vùng nước trước đê =6(m)

φ :góc giữa hướng gió và pháp tuyến của tuyến đêHướng gió chủ yếu tại khu vực này là hướng Đông Bắc và Đông Dựa vàohướng gió và bình đồ khu vực t a xác định được:

(*) ta có :

2 3

613cos81

,9

152672

75,32)

1000/21,1(10.8

∆SNE = ( 3 2 cos53o 62

81,9

152672

75.32)

1000/21.1(10.8

,

0

Tại khu vực Thừa Thiên Huế ( từ vĩ tuyến 17oN đến 16oN) thì theo 14 TCN

130 – 2002 ( trang 92 ) thì nước dâng lớn nhất đã và có thể xảy ra là 2,6(m) cho nênkết quả tính toán nước dâng thiết kế cho hai hướng sóng Đông Bắc và Đông nhưtrên là có thể chấp nhận được

III.1.4 Mực nước thiết kế:

+ Mực nước thiết kế với hướng Đông Bắc (NE):

III.2 Tính toán tham số gió.

III.2.1 Giá trị vận tốc V gió do bão:

Theo 22 TCN 222 – 95 (Phụ lục 1- 7) thì khi xác định các phần tử của sóng dogió và nước dâng do gió phải lấy suất đảm bảo của 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 cua ta là công trình cấp IV nên Thuận An lấy với tần suất 4%(N=25)

Xác định lượng ngẫu nhiên theo chu kỳ lặp theo luật phân bố weibull

Hàm xác suất lũy tích Weibull có dạng:

β

α )(1)()(

b x

e x

X F x F

)(

)(

H F x

Trong đó i là vị trí của số liệu trong chuỗi theo thứ tự sắp xếp từ lớn đến nhỏ(i=1 ứng với số lớn nhất)

Tính toán phân bố weibull với giá trị β=1

Ta có bảng sau ( Số liệu lấy từ Bảng 2-4 ):

Bảng 3-4: Số liệu vận tốc gió tính theo phân bố Weibull:

1/(1-F(x))

F(x)))

F(x)))^1/beta

Tra trên đồ thị weibull ta có: V= 37,84 (m/s).

Tốc độ gió tính toán ở độ cao 10m trên mặt nước được xác định theo côngthức:

= 0,675 +

84.37

5,4

A - Địa hình trống trải ( bờ biển, đồng cỏ, rừng thưa, đồng bằng );

B - Địa hình thành phố kể cả ngoại ô,các vùng rừng rậm và các vùng địahình tương tự có các chướng ngại vật phân bố đều,với chiều cao của chướng ngạicao hơn 10 m so với mặt đất;

C - Địa hình thành phố với các nhà cao hơn 25 m

Dựa vào bảng trên và nội suy với địa hình loại A và vận tốc gió Vt =37.84(m/s) ta được Kt = 1,09

III.3 Phân tích xác định các đặc trưng sóng thiết kế.

III.3.1.Tính toán tham số sóng khởi điểm.

Từ số liệu quan trắc sóng trong 37 năm ( từ 1961 đến 1997 ) tại trạm Cồn Cỏcho khu vực Thừa Thiên Huế ta có được đường tần suất Weibull ( β = 2 ) như hìnhdưới :

Hình 3-2 : Đồ thị phân bố Weibull.

Dựa vào đồ thị phân bố Weibull với công trình đê chắn bùn cát tại Thuận An –Thừa Thiên Huế là công trình cấp IV, tần suất P = 5% ( 20 năm mới xuất hiện 1lần ) ta tra được chiều cao sóng cực trị Hs5%= 8,5 (m)

Chu kỳ đỉnh phổ sóng lấy theo công thức kinh nghiệm :

Tp=3,94.Hs0,376 = 3,94.8,50,376 = 8,81(s)

Bước sóng : L = (g/2π).T2 = 121,24 (m)

III.3.2 Thông số sóng tại chân công trình.

Từ biểu đồ hoa gió đo được tại cửa Thuận An ta thấy hướng gió chủ yếu cóvận tốc lớn là hướng Đông (E) và Đông Bắc (NE) :

Hình 3-3: Hoa gió tổng hợp tại cửa Thuận An (1988)

WS W

III.3.2.1: Hệ số khúc xạ (k r ) và hệ số biến hình ( k s ) theo hướng Đông Bắc(NE)

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

cos

θθ

Trong đó: bo - Khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau ở vùng nước sâu(m);

b1 - Khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhưng theo đườngthẳng vẽ qua một điểm cho trước ở vùng nước nông (m)

Ta có giản đồ khúc xạ sóng như sau:

Hình 3-4: Giản đồ khúc xạ sóng

Với sự trợ giúp của phần mềm CRESS ta sẽ tính toán được hệ số khúc xạ kr và

hệ số biến hình ks Tiến hành tính toán với hai hướng gió chủ đạo là Đông Bắc (NE)

và Đông (E), ứng với mỗi hướng sóng xét 3 tia sóng tiến vào phần đầu thân và gốccủa đê Từ bản bình đồ địa hình khu vực xét tại các độ sâu khác nhau, khi tia sóngqua các độ sâu khác nhau nó sẽ thay đổi độ lớn và hướng truyền

- Sử dụng phần mềm CRESS với các thông số đầu vào gồm :

- Độ sâu tại điểm tính toán : h (m)

- Chu kỳ sóng : T (s)

- Chiều cao sóng nước sâu : H0 (m)

- Góc sóng tới : θo0)

Tính được kr và θo của tia sóng qua đường đẳng sâu đầu rồi dựa vào côngthức tính kr sẽ tính được góc lệch θ của tia sóng đó đối với đường đẳng sâu tiếptheo

Tính toán bằng CRESS với các tia sóng hướng NE được minh họa như hình 3-5 tạiphần phụ lục

Kết quả tính toán các hệ số sẽ lần lượt được lập thành bảng tính trình bày tạiphụ lục 1

III.3.2.2: Hệ số khúc xạ (k r ) và hệ số biến hình ( k s ) theo hướng Đông (E).

Tương tự như đã tính toán với các tia sóng hướng Đông Bắc ta cũng tính được

hệ số kr và ks cho các chùm tia sóng khúc xạ theo hướng Đông Khác với hướngĐông Bắc các chùm tia sóng tác động cả vào hai đê A1 và A2 nên Thuận An phảitính toán cho 6 tia sóng, đối với hướng Đông thì do đã được đê A2 nằm trên địaphận xã Thuận An thuộc huyện Phú Vang che chắn nên đê A1 nằm trên địa phận xãHải Dương huyện Hương Trà không chịu ảnh hưởng của các tia sóng từ hướngĐông Vì vậy đố với sóng hướng Đông ta chỉ cần tính toán cho 3 tia sóng tác độngvào phần đầu, thân và gốc của đê A2

Kết quả tính toán được lập thành bảng như trong phần phụ lục 2

III.3.3 Xác định biên sóng đổ :

III.3.3.1 Độ sâu sóng đổ:

Khi sóng đi từ vùng nước sâu vào vùng nước nông do năng lượng không đổi

mà bị thay đổi bởi độ dốc đáy hay hiệu ứng nước nông sẽ sinh ra hiện tượng sóng

vỡ ta có công thức quan hệ của chiều cao sóng nước sâu và chiều cao sóng nướcnông :

21.(

.tanh

1

kh

kh h

k + (Trang 134 GT Cơ Sở Kỹ Thuật Bờ Biển)Trong đó : - Hv là độ cao sóng tại điểm sóng vỡ

- Hs là chiều sâu nước tại điểm sóng vỡ

- k = 2π/L = 2.3,14/121,24 = 0,052

Bảng 3 – 8 : Bảng thống kê chiều cao sóng đổ tại độ sâu d = 6m.

Độ sâusóng đổ

III.4 Phân tích, xác định vận chuyển bùn cát.

Để tính toán xác định vận chuyển bùn cát của khu vực Thuận An – ThừaThiên Huế ta xét đến chế độ sóng chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa tại khu vựcnày Khu vực Thuận An – Thừa Thiên Huế chủ yếu là sóng do gió và cũng ứng vớihai mùa gió là :

- Mùa Đông hướng sóng thịnh hành là hướng Đông Bắc và Đông, bùn cát vậnchuyển từ Nam lên Bắc

- Mùa hè hướng sóng thịnh hành là Đông Nam và Tây Nam, bùn cát vậnchuyển từ Bắc xuống Nam

Dựa vào phần mềm CRESS tính toán được lượng vận chuyển bùn cát ở đâytheo hai mùa Trong phần mềm CRESS ta áp dụng công thức CERC để tính toán.Kết quả tính toán được thể hiện như trong phần phụ lục 3.

Từ kết quả tính toán với phần mềm CRESS về vận chuyển bùn cát của khuvực cho hai mùa Hè và Đông ta thấy lượng vận chuyển từ Nam ra Bắc lớn hơnlượng bùn cát vận chuyển từ Bắc vào Nam Kết quả này phù hợp với các nghiêncứu trước đây về khu vực này trong đó có đề tài khoa học cấp Nhà nước “ Nghiêncứu phục hồi thích nghi cho vùng cửa sông ven biển Thuận An – Tư Hiền và đầmphá Tam Giang – Cầu Hai ” đã được nghiệm thu

Bảng 3- 9: Lượng vận chuyển bùn cát trong năm.

Phương pháp

Lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ (m 3 /năm)

Với quy ước :

- Từ Bắc xuống Nam mang dấu “ + ”.

- Từ Nam ra Bắc mang dấu “ - ”

Như vậy kết quả tính toán như trên là có thể chấp nhận được