đồ án tốt nghiệp kỹ sư Thiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh Bình

Thiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh BìnhThiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh Bình

MỤC LỤC

Mục lục 1

Lời cảm ơn 4

Phần 1: Mở đầu 7

Chương 1: Giới thiệu chung về đồ án 8

1.1 Tính cấp thiết của đồ án 8

1.2 Mục tiêu của đồ án 9

1.3 Phạm vi đồ án……… 9

1.4 Các phương pháp nghiên cứu đồ án……… 9

1.5 Kết cấu đồ án……… 9

Chương 2: Giới thiệu chung huyện Kim Sơn 11

2.1 Điều kiện tự nhiên 11

2.1.1 Vị trí địa lý 11

2.1.2 Đặc điểm địa hình 12

2.1.3 Đặc điểm địa chất 12

2.1.4 Điều kiện khí hậu khí tượng 13

2.1.5 Đặc điểm chế độ thuỷ văn 16

2.1.6 Đặc điểm hải văn 17

2.2 Điều kiện kinh tế xã hội của huyện Kim Sơn 19

2.2.1 Đặc điểm xã hội 19

2.2.2 Đặc điểm kinh tế huyện Kim Sơn 19

Phần 2: Thiết kế đoạn đê Bình Minh 3 22

Chương 3: Phân tích lựa chọn mặt cắt đê hợp lý 23

3.1 Nhiệm vụ của công trình 23

3.2 Xác định cấp công trình 23

3.3 Xác định tuyến công trình 24

3.4 Lựa chọn mặt cắt ngang hợp lý 24

3.4.1 Đê biển mái nghiêng 25

3.4.2 Đê biển kiểu tường đứng 26

3.4.3 Đê kiểu hỗn hợp 27

Chương 4: Tính toán điều kiện biên thiết kế 29

4.1 Xác định mực nước thiết kế ( MNTK ) 29

4.1.1 Tính mực nước trung bình và biên độ triều cực trị 30

4.1.2 Tính chiều cao nước dâng trong bão……… 31

4.2 Tính toán sóng thiết kế……… 31

4.2.1 Tính toán các tham số sóng nước sâu 31

4.2.2 Tính truyền sóng 37

4.2.3 Tính sóng thiết kế 43

Chương 5: Thiết kế đoạn đê biển Bình Minh 3 44

5.1 Cao trình đỉnh đê 44

5.1.1 Xác định tiêu chuẩn thiết kế 44

5.1.2 Tính toán cao trình đỉnh đê 45

5.2 Chiều rộng và kết cấu đỉnh đê: 49

5.3 Kết cấu đỉnh đê: 50

5.3.1 Mặt đỉnh đê 50

5.3.2 Tường chắn sóng đỉnh đê: 50

5.4 Mái đê: 58

5.4.1 Độ dốc mái đê: 58

5.4.2 Gia cố mái đê phía biển 59

5.4.3 Gia cố mái đê phía đồng 62

5.5 Kết cấu chân khay 63

5.5.1 Lựa chọn kết cấu chân khay bảo vệ mái phía biển 63

5.5.2 Tính toán kết cấu chân khay 65

5.6 Thân đê 66

5.7 Hệ thống thoát nước mặt 69

5.8 Xây dựng các cống trên đê …… 69

Chương 6: Tính ổn định 71

6.1 Tính ổn định mái đê bằng phần mềm Geoslope V.6 71

-6.1.1 Giới thiệu về phần mềm Geoslope V.6 sử dụng để tính ổn định tổng thể cho công trình 71

6.1.2 Kết quả tính ổn định mái đê theo phần mềm Geo Slope/W V.6 73

6.2 Tính toán áp lực sóng lên mái nghiêng 74

6.2.1 Tính áp lực sóng lớn nhất 74

6.2.2 Tính tung độ điểm đặt các áp lực 75

6.2.3 Tính ổn định cục bộ cấu kiện lát mái khi chịu áp lực sóng lớn nhất: 76

6.2.4 Tính ổn định lớp gia cố bờ khi có sử dụng geotextile 77

Chương 7: Trình tự và phương pháp thi công 78

7.1 Thời gian thi công 78

7.2 Trình tự thi công 78

7.3 Phương pháp thi công 79

-Phần 3: Chuyên đề Bước đầu nghiên cứu đề xuất phương án phát triể kinh tế vùng bãi bồi huyện Kim Sơn 80

Giới thiệu về chuyên đề 81

Chương 8: Quá trình thành tạo và phát triển bãi bồi huyện Kim Sơn 82

8.1 Lịch sử thành tạo và phát triển 82

8.2 Quy luật thành tạo và phát triển vùng bãi bồi Kim Sơn 83

8.3 Xu thế biến động bãi bồi ven biển Kim Sơn 84

8.3.1 Vận động bùn cát khu vực cửa sông 85

8.3.2 Diễn biến xói bồi 88

8.3.3 Xu thế biến động đất bồi cửa sông Đáy 88

-Chương 9: Tiềm năng và hiện trạng sử dụng các loại hình tài nguyên thiên nhiên bãi

bồi ven biển Kim Sơn 90

9.1 Tiềm năng các loại hình tài nguyên thiên nhiên bãi bồi ven biển Kim Sơn 90

9.1.1 Tài nguyên khí hậu 90

9.1.2 Tài nguyên đất 90

9.1.3 Tài nguyên khoáng sản 91

9.1.4 Tài nguyên nước mặt 91

9.1.5 Tài nguyên nước ngầm 95

9.1.6 Tài nguyên sinh vật 96

9.2 Hiện trạng khai thác sử dụng các dạng tài nguyên 96

9.2.1 Sử dụng tài nguyên khí hậu 96

9.2.2 Sử dụng tài nguyên đất 98

9.2.3 Sử dụng tài nguyên nước 99

9.2.4 Sử dụng tài nguyên sinh vật 101

Chương 10: Một số giải pháp khai thác sử dụng hợp lý bãi bồi huyện Kim Sơn 103 -10.1 Những quan điểm và nguyên tắc định hướng khai thác sử dụng hợp lý bãi bồi ven biển cửa sông Kim Sơn 103

-10.2 Những thuận lợi và khó khăn trong việc khai thác và sử dụng hợp lý bãi bồi ven biển Kim Sơn 104

10.2.1 Những thuận lợi 104

10.2.2 Những khó khăn : 105

10.3 Một số giải pháp cơ bản sử dụng hợp lý đất bãi bồi ven biển Kim Sơn 105

10.4 Đề xuất một số mô hình khai thác sử dụng đất bãi bồi ven biển Kim Sơn 109

10.5 Bước đầu lựa chọn phương án phát triển kinh tế và lập quy hoạch……… 111

Kết luận đồ án 113

Phụ lục 114

Tài liệu tham khảo 117

-LỜI CẢM ƠN

Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và được sựhướng dẫn tận tình của Th.S Nguyễn Thị Thế Nguyên và Th.S Nguyễn Quang Lương,cùng các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật Biển - trường Đại học Thủy lợi, em đã hoànthành đồ án tốt nghiệp, với đề tài: “Thiết kế đê Bình Minh 3, huyện Kim Sơn – tỉnh Ninh Bình”.

Qúa trình làm đồ án tốt nghiệp, đã giúp em hệ thống lại kiến thức đã được học vàgiúp em biết cách áp dụng lí thuyết vào thực tế, làm quen với công việc của một kỹ sưthiết kế công trình biển Đây là đồ án tốt nghiệp sử dụng tài liệu thực tế công trìnhthủy lợi và vận dụng tổng hợp các kiến thức đã học Mặc dù đã cố gắng nhưng trong

đồ án em chưa giải quyết hết các trường hợp có thể xảy ra, giới hạn nghiên cứu cònhạn hẹp Bên cạnh đó trong quá trình tính toán và lựa chọn phương án thiết kế, do cònhạn chế về kiến thức và hiểu biết thực tế nên trong đồ này không tránh khỏi những saisót

Em kính mong nhận được sự chỉ bảo, hướng dẫn, của các thầy cô giáo, giúp cho

đồ án của em được hoàn chỉnh hơn, từ đó kiến thức chuyên môn cũng được hoàn thiện

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 8 tháng 05 năm 2009

Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Hiền

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

m Hệ số mái dốc m =cotga

g Hệ số ảnh hưởng của cơ

a qd Góc nghiêng quy đổi của mái công trình

q Lưu lượng tràn trung bình trên mỗi mét chiều dài công trình m3/s/m0

PHẦN 1

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN

Chương 1 nêu ra tính cấp thiết của đồ án, từ đó xác định mục tiêu và phạm vi nghiên cứu, xác định các phương pháp, công cụ cần sử dụng tới khi làm đồ án Trong chương này, cũng tóm lược lại kết cấu của đồ án

1.1 Tính cấp thiết của đồ án

Bãi bồi Kim Sơn dài khoảng 15 km tính từ cửa sông Đáy ở phía Đông huyện KimSơn đến cửa sông Càn ở phía Tây, đây là vùng bãi bồi có chiều rộng lớn nhất nước ta,trung bình hàng năm bãi bồi Kim Sơn lấn ra biển từ 80 đến 100m độ bồi cao trungbình từ 6 đến 8cm/năm Vùng bãi bồi giữa đê Bình Minh 2 và Bình Minh 3 có diệntích 1450 ha có độ cao từ 0.00 trở lên đến +1.00 Đây là vùng bãi bồi có tiềm năngkinh tế rất cao của huyện Kim Sơn nói riêng và của tỉnh Ninh Bình nói chung, nếuđược đầu tư khai thác đúng hướng

Vùng ven biển Kim Sơn, nằm trong hệ thống phòng thủ chiến lược quân sự củatỉnh Ninh Bình nói riêng và của khu vực nói chung Thực trạng hiện nay ở vùng kinh

tế ven biển này, mật độ dân cư còn thưa thớt, dân số công giáo tập trung đông nhấttỉnh, chiếm trên 70% dân công giáo toàn tỉnh Vị trí lại xa trung tâm đầu não của tỉnh,việc huy động nhanh lực lượng và phương tiện tác chiến tại chỗ gặp nhiều khó khăntrở ngại nếu có sự cố xảy ra Do đó việc phát triển kinh tế xã hội vùng này đòi hỏi phảiphối hợp chặt chẽ với an ninh quốc phòng, với công tác phòng chống lụt bão cứu hộ đêđiều khi có sự cố xảy ra

Tuy nhiên ở thời điểm trước đây do cao độ bãi bồi đoạn trực biển nằm giữa đêBình Minh 2 và Bình Minh 3 (phía Đông 680 ha, phía Tây 155 ha đã được khép kín đêbao bảo vệ) đang được nuôi trồng thuỷ sản (chủ yếu là nuôi tôm sú) áp dụng côngnghệ kỹ thuật, hình thức nuôi tiên tiến để nâng cao năng suẩt đạt hiệu quả kinh tế vànâng cao đời sống nhân dân Vùng chưa được khép kín đã được bồi lắng tương đốinhiều, cao trình bãi khoảng (-0.20) đến (+0.30); với cao trình bãi như thế rất phù hợp

để tạo mặt thoáng nuôi tôm Hơn nữa đến nay nhu cầu về diện tích ao đầm nuôi trồngthuỷ sản tăng cao, nhân dân đã đầu tư thâm canh trên diện tích lớn ở khu vực phíaĐông và phía Tây giữa hai đê Bình Minh 2 và Bình Minh 3 với nguồn kinh phí vàcông sức rất lớn Vì vậy việc đầu tư xây dựng đê Bình Minh 3, là rất cần thiết và cấpbách

1.2 Mục tiêu của đồ án

Do đặc điểm của vùng bãi bồi ven biển huyện Kim Sơn đang tiến ra biển với tốc

độ nhanh Vì vậy việc bảo vệ mở rộng vùng đất bồi từ đó có kế hoạch khai thác pháttriển dân sinh kinh tế của vùng đang vấn đề được chính quyền địa phương quan tâm.Dựa trên tình hình đó đồ án gồm có 2 mục tiêu chính:

- Thiết kế đoạn đê Bình Minh từ Km7 + 630 đến Km12 + 123, dài 4,493 km

- Bước đầu nghiên cứu phương án sử dụng tài nguyên thiên nhiên hợp lý và pháttriển kinh tế bên vững vùng bãi bồi

- Thống kê, tham khảo từ các tài liệu có trước

- Nghiên cứu hiện trường

- Sử dụng phần mềm: Excel, Excel là công cụ tính toán rất hữu ích và được sử dụngnhiều trong đồ án, giúp giảm khối lượng tính toán khi tính lặp, tính toán vẽ đồ thị…

1.5 Kết cấu đồ án

Với hai mục tiêu thực hiện đồ án như trên mục 2 của chương này, đồ án được xâydựng gồm 3 phần:

Phần 1: Mở đầu – gồm 2 chương

Chương 1: Giới thiệu chung về đồ án

Chương 2: Giới thiệu chung về huyện Kim Sơn

Phần 2: Thiết kế đoạn đê biển Bình Minh 3 từ Km7 + 630 đến Km12 + 123 – gồm 3

Kết quả tính toán trong chương 4 là các thông số đầu vào dùng để tính toán thiết kế đêtrong các chương tiếp theo.

Chương 5: Thiết kế đoạn đê Bình Minh 3 từ Km7 + 630 đến Km12 + 123 (gọi tắt

là đê Bình Minh 3)

Chương 6: Kiểm tra ổn định đê theo phương án thiết kế

Chương 7: Trình tự và phương pháp thi công

Phần 3: Chuyên đề: Bước đầu nghiên cứu phương án phát triển kinh tế vùng đất bồi

huyện Kim Sơn

Chương 8: Quá trình thành tạo, phát triển bãi bồi huyện Kim Sơn

Chương 9: Tiềm năng và hiện trạng khai thác sử dụng các loại hình tài nguyênthiên nhiên bãi bồi ven biển Kim Sơn

Chương 10:Một số giải pháp khai thác sử dụng hợp lý vùng bãi bồi ven biển KimSơn

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG HUYỆN KIM SƠN

Kim Sơn là một huyện ven biển có điều kiện tự nhiên, xã hội thuận lợi cho phát triển kinh tế vùng biển Trong chương này sẽ giới thiệu điều kiện tự nhiên và điều kiện kinh tế xã hội của huyện, đây là cơ sở cho những phân tích chọn lựa giải pháp công trình cũng như việc đề xuất phương án phát triển kinh tế vùng bãi bồi trong phần chuyên đề của đồ án.

2.1 Điều kiện tự nhiên

2.1.1 Vị trí địa lý

Hình 2.1: Bản đồ vị trí vùng dự án đê Bình Minh 3

Vùng dự án Bình Minh 3 nằm ở phía Đông Nam huyện Kim Sơn (vị trí đánh dấu số “2” trên bản đồ, cách trung tâm thị xã Ninh Bình 60 km về phía Đông Nam Vùng này nằm trong toạ độ địa lý như sau:

106,1 0 ~ 106,7 0 kinh độ Đông

19,36 0 ~ 19,0 0 vĩ Bắc

Giới hạn :

- Phía Bắc giáp đê Bình Minh 2 từ cửa sông Đáy đến cửa sông Càn

- Phía Đông giáp cửa sông Đáy

- Phía Nam giáp biển

- Phía Tây giáp cửa sông Càn.

Tổng diện tích tự nhiên tính từ cao độ (-1,00) trở lên khoảng 3750 ha

2.1.2 Đặc điểm địa hình

Bãi bồi Bình Minh thuộc đồng bằng tích tụ delta ngầm chịu ảnh hưởng trực tiếp của thuỷ triều Đồng bằng ảnh hưởng thuỷ triều thường xuyên bề mặt địa hình thấp, tích tụ sét hoặc bùn sét có độ cao bề mặt dưới 0,5 m so với mực nước biển, địa hình hầu như bằng phẳng, độ dốc không quá 3 0 Qua các nghiên cứu đã

báo cáo (Dự án hạp long đê Bình Minh 3) có thể tóm lược một số đặc điểm địa

hình đặc trưng của vùng này như sau:

- Địa hình vùng bãi bồi Bình Minh có hình vòng cung hướng lồi ra biển.

- Bề mặt toàn bãi có độ phẳng khá đồng đều ít lồi lõm.

- Thế đất: Có độ dốc thoải dẫn từ phía đất liền ra biển và từ phía cửa Đáy xuống phía cửa Càn.

Do đặc điểm vùng biển Ninh Bình là biển thoái,tốc độ bồi lắng hàng năm khá lớn ( bồi xa 80÷100 m, bồi cao 6 ÷ 8 cm/năm ) cho nên địa hình vùng bãi này hàng năm đều có sự thay đổi và ngày một phình to ra phía biển.

Các chỉ tiêu cơ lý đất đắp, đất nền do công ty Tư vấn xây dựng Ninh Bình cung

Ghi chú

Có thể thấy tuyến đê đi qua vùng đất bồi mới địa chất nền yếu, đất đắp đê là đất tại chỗ có tính chất cơ lý thấp vì vậy cần có biện pháp đảm bảo ổn định cho

đê, trong cả quá trình thi công và sử dụng Trong quá trình thi công cần có thời gian để đất cố kết

2.1.4 Điều kiện khí hậu- khí tượng

Nằm trong miền khí hậu phía Bắc Việt Nam nên tính chất căn bản của huyện lànhiệt đới gió mùa Điều kiện khí hậu ở đây chịu sự chi phối của hai hệ thống gió mùaĐông Bắc và Tây Nam đã biến tính khi thổi vào vịnh Bắc Bộ và tác động của biển

ưu thế tuyệt đối, với tần suất khoảng 70%

Từ tháng II đến tháng IV là thời kỳ suy thoái của gió mùa Đông Bắc, đồng thờigió Đông phát triển mạnh và trở nên thống trị Tần suất gió Đông trong các tháng nàylên đến 50%÷60%, hướng Bắc vẫn còn chiếm tỷ lệ khoảng 15%÷25%

Từ tháng IV ÷ VII là thời kỳ thống trị của gió hướng Nam đến Đông Nam, thổi từbiển vào đất liền đem lại thời tiết nóng ẩm ở dải ven bờ Trong đó gió Nam chiếm ưuthế lên đến 50%÷60% Gió Tây Nam cũng thường xuất hiện với tần suất trên dưới10%

Từ tháng VIII đến tháng IX là thời kỳ chuyển đổi hướng gió, tần suất phân phốicho nhiều hướng khác nhau Trong tháng VIII ưu thế thuộc về các gió có thành phầnNam, nhưng sang tháng IX ưu thế chuyển sang các hướng có thành phần Bắc

Vận tốc gió trung bình tại đây nhìn chung lớn Trị số này dao động trong khoảng

2 ÷ 4 m/s, cao nhất là ngoài đảo địa hình thoáng gió và có xu thế giảm dần từ vùng ven

bờ vào sâu đất liền Ở vùng sát bờ biển vận tốc gió trung bình thường xuyên đạt trên 3m/s Vận tốc gió cực đại trong bão có thể đạt tới 30 ÷ 40 m/s thậm chí có thể đạt tới

51 m/s

Do địa hình bằng phẳng nên phần trăm lặng gió ở đây nhỏ, chỉ đạt trên dưới 10%tổng số lần quan trắc

Bảng 2.2 - Thống kê tốc độ gió và hướng gió

(Nguyễn Văn Cư, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện Khoa học

và công nghệ)

b Nhiệt độ

Xét theo nhiệt độ trung bình năm đại bộ phận lãnh thổ của dải ven biển huyện Kim Sơn có địa hình thấp và bằng phẳng nên nền nhiệt tương đối cao, thuộc chế độ nhiệt nóng và có xu thế tăng dần từ Bắc xuống Nam Ở đây nhiệt độ trung bình năm dao động trong khoảng 22,2 ÷ 23,6 0 (Bảng 2.3) Chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của gió mùa Đông Bắc, chế độ nhiệt ở đây phân hoá ra làm hai mùa nóng lạnh rõ rệt, mùa nóng kéo dài từ 4 đến 5 tháng từ tháng V ÷ X Tháng VII

có nhiệt độ không khí cao nhất đạt trị số 28,2 ÷ 29,4 0 Mùa lạnh kéo dài 2 tháng ( I và II) Tháng I là tháng lạnh nhất có nhiệt độ trung bình trong khoảng 14,3 ÷ 16,8 0

Cũng do ảnh hưởng mạnh mẽ của gió mùa Đông Bắc, nên nhiệt độ không khí biến thiên khá lớn trong năm Gía trị biên độ nhiệt ở đây đạt 13,1 ÷ 13,3 o Bên cạnh đó, do nằm sát biển nên nhiệt độ tương đối điều hoà trong ngày, trị số biên

độ nhiệt ngày đêm trung bình năm dao động trong khoảng từ 4,4÷6,9 0 (Bảng 2.4)

(Nguyễn Văn Cư, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện Khoa học và

(Nguyễn Văn Cư, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện Khoa học

(Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, Thuyết minh dự án “Hàn khẩu

đê biển Bình Minh 3”, 2008).

d Lượng mưa

Trong địa bàn huyện Kim Sơn có dãy núi Tam Điệp ở phía Tây, dãy núi này

chắn gió làm cho hơi nước từ biển Đông ngưng tụ nên lượng mưa hàng năm tại

đây tương đối lớn Tuy nhiên lượng mưa phân phối không đều theo các tháng

trong năm Trong 6 tháng mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 lượng mưa chiếm

tới 75% đến 85% lượng mưa cả năm .

Lượng mưa năm:

- Lượng mưa năm lớn nhất: 3.024 mm (1994)

- Lượng mưa năm nhỏ nhất: 1.100 mm (1957)

- Lượng mưa năm trung bình: 1.920 mm

Số lượng ngày mưa trong năm từ 125 – 135 ngày Lượng mưa phân bố không

đều theo các tháng, cụ thể như sau :

(Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, Thuyết minh dự án “Hàn khẩu

đê biển Bình Minh 3”, 2008).

e Hiện tượng thời tiết đặc biệt

* Bão

Đa số các cơn bão ảnh hưởng tới Ninh Bình được hình thành từ biển Đông và Tây Thái Bình Dương Mùa mưa bão thường bắt đầu từ tháng 5 hoặc tháng 6 và kết thúc vào tháng 10 và tháng 11 trong năm Bình quân mỗi năm có từ 2 đến 3 trận bão có nguy cơ đổ bộ vào Ninh Bình mà xã Kim Đông, Kim Trung huyện Kim Sơn là những xã chịu ảnh hưởng trực tiếp.

Bão gây sóng to gió mạnh và mưa lớn trên diện rộng…Mỗi cơn bão gây ra mưa kéo dài trong vài ngày, với tổng lượng mưa lên đến 200 ÷ 300 mm Tính trung bình lượng mưa bão chiếm khoảng 30% tổng lượng mưa toàn mùa mưa.

* Gió mùa Đông Bắc

Gió mùa Đông Bắc hoạt động chủ yếu trong thời kỳ từ tháng XI đến tháng

IV năm sau, với cường độ mạnh vào các tháng XII, I, II Gío mùa Đông Bắc không phải thổi liên tục mà thổi thành từng đợt, cách nhau 5 ÷ 6 ngày Trung bình mỗi năm có khoảng 20 ÷ 22 đợt gió tràn về Mỗi khi có đợt gió tràn về làm cho tốc độ gió tăng lên đột ngột khoảng 10 ÷ 15m/s tối đa có thể lên tới 25 m/s; và nhiệt độ giảm xuống dưới 15 0 , thậm chí dưới 10 0 (Nguyễn Văn Cư, Bãi bồi ven

biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện Khoa học và công nghệ)

2.1.5 Đặc điểm chế độ thuỷ văn

a Sông Đáy

Sông Đáy chịu ảnh hưởng của thuỷ triều rất mạnh đồng thời chịu ảnh hưởng của sông Hồng qua sông đào Nam Định và lũ từ thượng nguồn sông Hoàng Long dồn về.

sông Hồng qua sông Đào Nam Định sang.

lượng lớn Riêng về lưu lượng ngoài việc tải nước của thượng nguồn sông Đáy còn phải tải một lượng nước của sông Hồng qua sông Đào Nam Định chuyển sang.

b Sông Càn, sông Tống

Những năm vừa qua dòng chảy sông Càn diễn biến phức tạp, cửa sông Càn

có hiện tượng bồi lắng lấn ra biển, hiện tượng này làm cho dòng chảy lũ bị nghẽn lại kết hợp triều cường mực nước sông Càn dâng cao uy hiếp nghiêm trọng an toàn của vùng dự án Thống kê mực nước từ năm 1976 đến năm 1998 trên sông Càn ở một số vị trí

Mực nước lũ trong nhiều năm theo tần suất tại Cầu Hội – Chính Đại – Nga Điền

( Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Ninh Bình, Thuyết minh dự án “Hàn khẩu

đê biển Bình Minh 3”, 2008).

2.1.6 Đặc điểm hải văn

a Chế độ sóng

Đặc điểm chế độ sóng của vùng phân bố theo mùa như sau:

* Mùa đông (Từ tháng XII đến tháng III) :

Vùng ven biển cửa sông của huyện chịu tác động mạnh mẽ nhất của các hướng sóng do hệ thống gió mùa Đông Bắc gây ra, hướng sóng thịnh hành ngoài khơi là Đông Bắc với tần suất khá cao và ổn định từ 51 đến 70% Ngược lại trong

bờ thịnh hành các hướng sóng Đông, Đông Nam Cấp độ cao sóng trung bình ngoài khơi 0,5 ÷ 1,3 m và ven bờ 0,4 ÷ 0,9 m; độ cao sóng lớn nhất ngoài khơi 1,5

÷ 6,0 m và ven bờ là 0,75 ÷ 3,0 m.

* Mùa hè (Từ tháng VI đến tháng IX)

Hướng sóng chủ đạo ngoài khơi là Nam với tần suất cao, ổn định từ 37 ÷ 60%, và ven biển là các hướng sóng Đông Nam 24%, Nam 20% Cấp độ sóng trung bình ngoài khơi là 0,8 ÷ 1,3 m và ven bờ 0,7 ÷ 1,2 m; độ cao sóng lớn nhất ngoài khơi 4,0 ÷ 9,0 m và ven bờ 2,6 ÷ 6,0 m Nhìn chung trong mùa hè trị số độ cao sóng lớn hơn nhiều so với mùa đông do thường xuyên chịu ảnh hưởng của các cơn bão, áp thấp nhiệt đới và giông lốc Dưới tác động của sóng có độ cao lớn, tạo nên áp lực sóng có trị số cao gây xói lở bờ, phá vỡ các tuyến đê xung yếu nhất là các tuyến đê quai ở các bãi bồi.

* Mùa chuyển tiếp (các tháng từ IV – V và X- XI)

Tương tự như trường gió, sóng ngoài khơi có các hướng sóng chính là Đông Bắc và Nam, ngược lại với ven bờ là Đông và Đông Nam với cường độ có giảm nhiều so với mùa chính Tuy nhiên do nhiễu động thời tiết xảy ra muộn như gió mùa hoặc bão sóng gió vẫn có tác động mạnh tới vùng bãi bồi của huyện.

Tóm lại: Vùng ven biển Kim Sơn – Ninh Bình, sóng có tác động khá mạnh tới

sự phân bố lại bùn cát trong sông Song trong những ngày có gió mùa Đông Bắc thổi mạnh kéo dài và bão hoạt động, sóng lớn cộng với nước dâng luôn đe dọa các

đê kè ven biển, nhất là những năm gần đây rừng ngập mặn - một tác nhân tích cực phòng hộ bờ biển và dải đồng bằng ven biển bị chặt phá nghiêm trọng để xây dựng các đầm nuôi thuỷ sản thì mức độ phá huỷ của sóng càng gia tăng (Nguyễn

Văn Cư, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện Khoa học và công nghệ)

b Nước dâng

Bãi bồi Bình Minh – Kim Sơn thuộc bãi bồi vùng ven biển cửa sông Đồng bằng sông Hồng, trong mùa đông dưới tác động của gió mùa Đông Bắc có tốc độ cao và thổi ngoài khơi vịnh Bắc bộ, khu vực này thường xuyên xảy ra hiện tượng nước dâng Nhưng nhờ có địa hình bờ biển lồi nên cũng ít có khả năng nước dâng cao Phân tích các kết quả quan trắc mực nước cho thấy, trị số nước dâng do gió mùa Đông Bắc ở ven biển cửa sông đồng bằng sông Hồng không cao, trung bình khoảng 25 ÷ 30 cm.

Nước dâng trong bão là mối nguy hiểm rất lớn đối với vùng ven biển Bình Minh, nước dâng gây ngập úng và phá huỷ các công trình dân sinh kinh tế Nhất

là trong những năm gần đây phong trào nuôi tôm phát triển mạnh tại khu vực giữa đê Bình Minh 2 và Bình Minh 3 Các số liệu quan trắc mực nước trong hơn

30 năm qua trong khu vực cho thấy, nướcdâng do bão có thể đạt và vượt 2,0 m Tuy nhiên đó chưa phải là giá trị cực đại bởi hầu hết các trường hợp nước dâng quan trắc được ở đây chưa xảy ra vào thời điểm mực nước triều cường và bão

mạnh nhất (Nguyễn Văn Cư, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện

Khoa học và công nghệ)

c Chế độ thuỷ triều

Khu vực nghiên cứu là khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của thuỷ triều, chế

độ nhật triều khá thuần nhất Biên độ dao động tối đa 3,0 ÷ 3,5 m, trung bình 1,7

÷ 1,9 m và tối thiểu 0,3 ÷ 0,5 m Mực nước triều lớn nhất nhiều năm có thể đạt tới 4,0 m.

Hàng tháng trung bình có hai kỳ nước lớn, mỗi kỳ kéo dài từ 11 đến 13 ngày với biên độ dao động ngày đêm từ 1,5 đến 3,0 m và giữa chúng là các kỳ nước kém, mỗi kỳ kéo dài 2 đến 3 ngày với biên độ dao động nhỏ từ 0,5 ÷ 0,8 m

Do mạng lưới sông ngòi chằng chịt, độ dốc đáy sông nghiêng về phía biển nên càng vào sâu trong sông, độ lớn thuỷ triều càng giảm Tốc độ truyền triều trung bình của vùng khoảng 15 ÷ 20 km/h, càng vào sâu tốc độ truyền càng giảm.

(Nguyễn Văn Cư, Bãi bồi ven biển cửa sông Bắc Bộ Viêt Nam, Viện Khoa học và

công nghệ)

2.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Kim Sơn

2.2.1 Đặc điểm xã hội

Kim Sơn là huyện đứng thứ nhất tỉnh Ninh Bình về dân số, và được đánh giá

là huyện có nguồn lao động dồi dào Tính đến năm 2006 dân số của huyện là 172.399 người với mật độ 808 người/km 2 , tỷ lệ tăng dân số tự nhiên lên tới 11,2%.

Trong đó số người tham gia lao động là 103.207 người (theo Niên giám thống kê

huyện Kim Sơn năm 2006 Cục thống kê Ninh Bình,tháng 8-2007) Tuy nhiên dân

trí của huyện còn thấp, vì vậy việc sắp xếp giải quyết việc làm cho lao động địa phương gặp nhiều khó khăn Trong những năm gần đây tỷ lệ thất nghiệp của huyện tăng, chủ yếu phải đi làm tại các vùng miền xa trong nước.

2.2.2 Đặc điểm kinh tế huyện Kim Sơn

Nền kinh tế của huyện Kim Sơn có 3 thế mạnh:

- Kinh tế nông nghiệp giữ vị trí quan trọng, chiếm gần 1/3 tổng sản lượng lúa củatỉnh Ninh Bình

- Ngành thủ công nghiệp truyền thống sản xuất hàng chiếu cói, thảm đan, hàng mỹnghệ có giá trị hàng hóa lớn

- Vùng kinh tế biển đã và đang được đầu tư khai thác, đây là một vùng có tiềmnăng để phát triển thành một vùng sản xuất hàng hóa phong phú và đa dạng

* Ngành nông nghiệp

Kim Sơn là một huyện nông nghiệp, cùng với Hải Hậu (Nam Định) và Tiền Hải

(Thái Bình) là những đơn vị đầu tiên đạt năng suất lúa 5 tấn/ha Huyện có 12.933,7 ha đất nông nghiệp Giá trị sản xuất đạt 420.842 triệu đồng chiếm 28,65% cơ cấu kinh tế trong năm 2008 Trong đó giá trị sản xuất của trồng trọt : 300.176 triệu đồng, chăn nuôi: 103.659 triệu đồng, dịch vụ nông nghiệp: 16.171 triệu đồng Diện tích các loại cây trồng như sau:

Bảng 2.8 - Diện tích các loại cây trồng huyện Kim Sơn ( ha)

Cây lâu năm khác

(Cục thống kê Ninh Bình, Niên giám thống kê huyện Kim Sơn năm 2006,

* Các ngành tiểu thủ công nghiệp

Kim Sơn là một trong những địa phương nổi tiếng với các làng nghề dệt cói, mây tre đan xuất khẩu với nhiều doanh nghiệp tư giải quyết công ăn việc làm cho nhiều lao động tại địa phương Tuy nhiên từ năm 2005 tới nay số lượng và quy

mô các doanh nghiệp đang có xu hướng thu nhỏ, diện tích trồng cói giảm, lao động địa phương chuyển sang các hoạt động kinh tế khác: dịch vụ, nông nghiệp, thuỷ sản và kết hợp làm nghề tiểu thủ công nghiệp như 1 nghề phụ, tăng thêm thu nhập.

* Ngành công nghiệp

Công nghiệp của vùng chủ yếu gồm công nghiệp khai thác: khai thác than, khai thác đá và công nghiệp chế biến Sản phẩm công nghiệp chủ yếu: đá khai thác, xay sát gạo, gạch đỏ, ngói xi măng, sản phẩm gỗ (giường, tủ, bàn ghế…) Trong những năm gần đây giá trị sản xuất của công nghiệp huyện có xu hướng phát triển, năm 2006 đạt 309.129 triệu đồng đóng góp 21.12% kinh tế huyện

* Ngành du lịch

Kim Sơn là một trong bảy trọng điểm du lịch thuộc quy hoạch Du lịch Ninh Bìnhđến năm 2010 Đó là tuyến "Nhà thờ Phát Diệm và vùng ven biển Kim Sơn".Tuynhiên hiện nay du lịch của huyện chủ yếu tập trung ở thị trấn Phát Diệm với kiến trúcnhà thờ đá, du lịch vùng ven biển chưa phát triển

Nói chung, Kim Sơn là huyện có đủ điều kiện về tự nhiên và xã hội để phát triểnkinh tế theo các ngành nông nghiệp và khai thác nuôi trồng thuỷ sản Huyện cần cónhững kế hoạch chính sách đầu tư phát triển kinh tế vùng ven biển, nơi dân cư cònthưa thớt, nâng cao nhận thức của người dân tại đây Đó là cơ sở đảm bảo an ninh

quốc phòng cũng như giữ ổn định môi trường biển.

PHẦN 2 THIẾT KẾ ĐOẠN ĐÊ BÌNH MINH 3

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẶT CẮT ĐÊ HỢP LÝ

Trong phần 1 của đồ án đã giới thiệu về tính cấp thiết, mục đích của đồ án cũng như giới thiệu về điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội khu vực xây dựng đê Từ những phân tích đánh giá của phần trên, phần 2 sẽ đi vào phân tích lựa chọn, tính toán thiết kế và tính ổn định đoạn đê Bình Minh 3.

Trong chương 3 này, dựa trên những phân tích về nhiệm vụ công trình và các điều kiện kinh tế kỹ thuật của huyện, sẽ lựa chọn cấp đê, tuyến đê và mặt cắt sơ bộ hợp lý.

3.1 Nhiệm vụ của công trình

Tuyến đê Bình Minh 2 đã được nâng cấp, tạo điều kiện mở rộng diện tích đất canhtác, nuôi trồng thuỷ hải sản, tạo việc làm cho nhân dân địa phương Đến nay toàn bộdiện tích 835 ha khu vực phía Tây và phía Đông Bình Minh 3 đã được khép kín đê baobảo vệ đang được nuôi trồng thuỷ sản (chủ yếu là nuôi tôm sú ) áp dụng công nghệ kỹthuật hình thức nuôi tiên tiến Đê biển Bình Minh 3 có nhiệm vụ ngăn mặn, giữ ngọt,chống lũ một cách chắc chắn lâu dài đảm bảo yêu cầu phục vụ khai thác tối đa tiềmnăng vùng đất bồi, chuyển đổi cơ cấu sản xuất tạo việc làm tăng thu nhập góp phầnxoá đói giảm nghèo, giữ vững bảo đảm an ninh chính trị, xã hội

Lớn hơn hoặc bằng 10.000

Từ 5.000 đến dưới 10.000

Từ 3.000 đến dưới 5.000

Nhỏ hơn3.000

Căn cứ tầm quan trọng về dân sinh, kinh tế, chính trị - xã hội của vùng được đêbảo vệ, chiều sâu ngập lụt, mức độ thiệt hại, mức độ ảnh hưởng đến môi trường sinhthái khi đê bị vỡ để có thể xét đề nghị nâng cấp hoặc hạ cấp của đê

Hiện nay, ở khu vực giữa đê Bình Minh 2 và Bình Minh 3, dân cư thưa thớt, dựavào bảng phân cấp trên có thể chọn cấp công trình là cấp IV Tuy nhiên, tính toán cho

tương lai vùng bãi bồi giữa hai tuyến đê trở thành khu kinh tế kiểu mẫu của huyện vìvậy lựa chọn công trình cấp III là hợp lý

Theo tiêu chuẩn ngành 14 TCN 130 – 2002, Hướng dẫn thiết kế đê biển với côngtrình cấp 3 → Tần suất thiết kế P = 5%

3.3 Xác định tuyến công trình

Tuyến đê biển cần đảm bảo nhưng yêu cầu như sau:

Thứ nhất về vị trí tuyến đê cần đảm bảo:

Cần chú ý đến các nhiệm vụ đặc trưng của tuyến đê như: Nuôi trồng thuỷ hải sản,yêu cầu tiêu úng qua đê các công trình ngăn mặn, công trình tiêu úng, các cống dẫnnước phục vụ cho yêu cầu nuôi thuỷ hải sản

Tuyến đê phải nối tiếp chặt chẽ với vùng bờ biển ổn định chắc chắn Nối tiếp vớicác vị trí ổn định, tuyến đê cần trơn tru, đoạn đê nối với các đoạn lân cận thành đườngtrơn không được gẫy khúc uốn cong gấp

Thứ hai: Hình dạng tuyến cần

Bố trí đoạn đê đơn giản, tốt nhất là đường thẳng, tránh gẫy khúc, ít lồi lõm Trongtrường hợp phải bố trí đoạn đê lõm, cần có các biện pháp giảm sóng hoặc tăng cườngsức chống đỡ của đê, thuận lợi trong việc giảm nhẹ tác dụng của sóng và dòng chảymạnh nhất trong khu vực

Bên cạnh những yêu cầu chung đối với đoạn đê bảo vệ bờ biển, khi chọn tuyến đêBình Minh 3 cần chú ý tới những yêu cầu sau:

Tuyến đê Bình Minh 3 là tuyến đê bao lấn biển, vì vậy đoạn đê thiết kế nằm trênvùng đất bồi, địa chất yếu Xác định tuyến phải dựa trên quy luật bồi xói trong vùngquai đê, các yếu tố ảnh hưởng khác như: điều kiện thủy thạch động lực học ở vùng nốitiếp, sóng dâng, sự mất cân bằng tải cát ở vùng lân cận Đoạn đê đi qua vùng có địa thếkhông được quá thấp, địa chất nền không được quá yếu ảnh hưởng tới an toàn và ổnđịnh đê…

Từ những nghiên cứu khảo sát địa hình, địa chất bãi bồi và dân sinh kinh tế củavùng, đoạn đê thiết kế được xác định như hình 3.1 và có tổng chiều dài 4,493 km

3.4 Lựa chọn mặt cắt ngang hợp lý

Theo dạng hình học của mặt cắt đê biển có thể chia thành 3 loại: đê mái nghiêng,

đê tường đứng và đê kết hợp

3.4.1 Đê biển mái nghiêng

Mặt cắt đê có dạng hình thang Thân đê chủ yếu đắp bằng đất Theo các nghiêncứu đê biển Việt Nam, mái phía biển thường có hệ số mái dốc m = 3 đến 5, còn mái đêphía đồng có hệ số mái dốc nhỏ hơn, thông thường m = 2 đến 3, phụ thuộc vào chiềucao đê, địa chất đất nền và loại vật liệu đất đắp Mái đê phía biển thường có lớp gia cốbảo vệ Lớp gia cố mái có thể là cỏ hoặc kết cấu kè bảo vệ mái Các hình thức kè mái

đê biển phía biển thường là đá lát khan, đá xây, đá đổ, tấm bê tông đúc sẵn, bê tông đổtại chỗ, bê tông nhựa đường …Kết cấu và mức độ gia cố phụ thuộc vào điều kiện làmviệc, độ lớn các tác động của sóng, dòng chảy…Đối với mái đê phía đồng thườngđược bảo vệ bằng trồng cỏ, hoặc đá lát khan trong khung đá xây

Đê biển mái nghiêng có đáy rộng, ứng suất dưới đáy đê nhỏ, thích hợp ở vùng bãibiển trầm tích, bãi bồi, thi công đơn giản, sử dụng vật liệu địa phương, dễ duy tu sửachữa, tuy nhiên lại có nhược điểm là mặt cắt đê lớn, khối lượng công trình lớn vàchiếm nhiều diện tích

Sơ đồ mặt cắt ngang đê mái nghiêng có kè lát mái và tường đỉnh như hình 3.2

Hình 3.2 - Mặt cắt ngang đê biển mái nghiêng

Mái phía biển của đê mái nghiêng có thể là một mái dốc đơn như hình 5.1, hoặc

có thể làm mái gãy (có hai hoặc ba độ dốc khác nhau) như hình 3.3, hoặc nhằm giảmchiều cao sóng leo có thể làm mái có cơ như hình 3.4

H×nh 3.3 - Mặt cắt đê biển mái nghiêng có mái gãy

H×nh 3.4 - Đê mái nghiêng có cơ và tường chắn sóng

Để giảm nhỏ khối lượng đất đá thân đê mà vẫn không hạ thấp tiêu chuẩn chốngtràn do sóng lớn, thường bố trí trên đỉnh đê tường chắn sóng Để chống xói mòn chân

đê do chịu tác dụng của dòng chảy và sóng, bảo đảm ổn định cho chân đê, thường bốtrí lăng trụ đá đổ ở chân đê hoặc làm chân khay bằng đá xây, cọc bê tông, ống buy…

3.4.2 Đê biển kiểu tường đứng

Đê biển kiểu tường đứng thường được dùng cho các vùng bờ biển chịu tác độngsóng lớn, mực nước triều biến động lớn, hoặc với mục đích giảm phạm vi chiếm đấtcho các thành phố, các khu công nghiệp nằm giáp biển

Khối tường phía biển có thể bằng đá xây hoặc bằng bê tông, bê tông cốt thép cómái dốc m<1, phía sau tường có thể đắp đất, như hình 3.5

H×nh 3.5 - Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng

H×nh 3.6 - Mặt cắt đê biển kiểu tường đứng có sân chống xói cho chân đê

So với đê biển mái nghiêng, ứng suất đối với đất nền của đê tường đứng lớn hơn,nên yêu cầu chất lượng nền đê cao hơn

Hình 3.7 - Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên nghiêng dưới đứng

Loại thứ hai: mái phía trên làm đứng, mái phía dưới làm nghiêng Tường đứngđược đặt trên bệ đá đổ mái nghiêng Đỉnh lăng thể mái nghiêng ở khoảng mực nướctriều cao trung bình như hình 3.8

H×nh 3.8 - Mặt cắt ngang đê biển dạng hỗn hợp trên đứng, dưới nghiêng

Đối với điều kiện của vùng biển Kim Sơn:

- Về điều kiện kinh tế, xã hội của vùng bảo vệ: bên trong tuyến đê Bình Minh 3,dân cư thưa thớt, chủ yếu nuôi trồng thuỷ hải sản nhỏ lẻ, vì vậy có thể xây dựng đêmái nghiêng mà không ảnh hưởng tới vấn đề mất đất Trong vùng có đủ điều kiện vậtliệu làm đê đắp đất mái nghiêng hoặc đê hỗn hợp đất đá, theo như mặt cắt 3.2, 3.7hoặc 3.8

- Về điều kiện kỹ thuật : biển Kim Sơn thuộc biển lùi, và đoạn đê thiết kế nằm trênnền địa chất đất mềm yếu, địa hình có xu hướng lồi ra biển, bãi khá bằng phẳng, tácđộng của sóng vào khu vực này không lớn, chiều cao nước dâng tương đối nhỏ

→ Giải pháp công trình được lựa chọn: Từ các điều kiện trên, lựa chọn mặt cắt

ngang đê là dạng mái nghiêng có tường chắn sóng Có mặt cắt ngang sơ bộ như hình3.9

Hình 3.9 - Sơ bộ thiết kế mặt cắt ngang sơ bộ đoạn đê thiết kế

CHƯƠNG 4

Để thiết kế đê cần có các dữ liệu đầu vào hay còn gọi là các điều kiện biên Điều kiện biên thiết kế bao gồm: điều kiện hình thái bờ biển(quy luật bồi xói…); điều kiện dân sinh kinh tế; điều kiện biên thuỷ lực (Mực nước thiết kế, Thủy triều thiên văn cực trị, Nước dâng, Sóng thiết kế) Trong đó điều kiện hình thái và điều kiện dân sinh kinh tế

đã được trình bày trong chương 2 Vì vậy, nội dung chính của chương 4 là tính toán các điều kiện biên thủy lực.

4.1 Xác định mực nước thiết kế ( MNTK )

Hình 4.1 - Mực nước thiết kế công trình

4.1.1 Xác định mực nước trung bình ( MNTB ) và biên độ triều cực trị (A tr.max )

MNTB - là mực nước trung bình nhiều năm

Atr.max – là biên độ triều cực trị dự báo theo chu kỳ 19 năm được đo tại các trạm

đo mực nước

Atr.max = Ztr.max – MNTB

Theo vị trí của biển Kim Sơn (19,360 ~ 19,00; 106,10~ 106,70 ) có thể lấy giá trị

MNTB và Ztr.max đo được tại trạm Lạch Trường (19053; 105056 ) ( Bảng 4.1 )

Bảng 4.1 - Mực nước trung bình, Mực nước triều cực đại, cực tiểu, và cực trị thiên

văn tại trạm Lạch Trường (19 0 53, 105 056)

(Hướng dẫn thiết kế đê biển,Tiêu chuẩn ngành 14 TCN 130 – 2002, 2002).

Từ bảng 4.1 : → MNTB = 1,84 m (Theo cao độ hải đồ )

Quy về cao độ lục địa : MNTB = 1,84 – 1,9 = - 0,06 (m)

Và Ztr.max = 3,41 m → Atr.max = 3,41 – 1,84 = 1,57 m

4.1.2 Tính toán chiều cao nước dâng do bão

Theo 14TCN130-2002(trang 92) Bình Minh nằm ở khu vực 19,360N-19,00N có sốliệu nước dâng do bão:

Bảng 4.2 - Chiều cao nước dâng theo tần suất %

Dựa vào số liệu quan trắc nước dâng thành lập đuờng quan hệ giữa chiều cao nướcdâng Hnd và tần suất xuất hiện P% Từ đó vẽ đường quan hệ P%~Hnd theo phân bốPearson III

Bảng 4.3 - Bảng phân bố tần suất nước dâng

Khoảng cộngdồn (n) %n 1.100%

n P

Hình 4.2 - Đường quan hệ P%~Hnd

Ứng với công trình cấp III tần suất nước dâng P = 5% → Hnd = 2,3 (m)

Từ hình vẽ trên xác định được MNTK theo cao độ lục địa như sau:

Lực tác động của sóng lên các công trình có thể gây ra sự đổ vỡ, hư hỏng của côngtrình Vì vậy, việc tính toán chính xác các điều kiện sóng có ý nghĩa quyết định đối vớiviệc thiết kế một công trình ven bờ biển thỏa mãn những yêu cầu như công trình ổnđịnh bền vững và thực hiện được đúng chức năng của mình như bảo vệ bờ biển chốngxói mòn, hoặc chống sóng leo, sóng vượt, bảo vệ vùng đất trên bờ khỏi các thiên tai dosóng và các quá trình động lực khác như nước dâng kết hợp với thuỷ triều gây ra

4.2.1 Tính toán các tham số sóng nước sâu

* Tính toán chiều cao sóng nước sâu theo hàm phân bố Weibull

Biến thiên sóng dài hạn được xác định bằng các quy luật thống kê rút ra từ tập hợpcác phổ năng lượng hoặc tập hợp các đặc trưng thống kê HP% nhiều năm Phân bố của

HP% qua nhiều năm thường tuân theo luật phân bố Weibull Để xác định chiều cao sóng

ứng với tần suất P% cho vùng biển Kim Sơn sử dụng số liệu quan trắc sóng trong 20năm (1960-1969),(1993-2002) tại đảo Bạch Long Vỹ, mỗi năm lấy 1 giá trị lớn nhất,như vậy sẽ có chuỗi 20 số liệu Phân bố xác suất của Hp% được xác định theo phân bốxác suất Weibull có dạng:

a : là thông số vị trí

b: là thông số tỷ lệ

c: là thông số hình dạng

- Hàm phân bố tần suất luỹ tích

Hàm phân bố tích lũy biểu thị xác suất xuất hiện các giá trị đại lượng ngẫu nhiên Xnhỏ hơn hoặc bằng một giá trị x cụ thể nào đó

- Quan hệ tuyến tính hoá

Phương trình (4-2) được tuyến tính hoá như sau

c

Phương trình (4-3) là quan hệ tuyến tính giữa ln(x-a) và ln{-ln[1-F(x)]}, từ quan

hệ này được xây dựng cho các giá trị quan sát của x và tần suất kinh nghiệm của nó để xác định các hệ số b, c của phân bố Weibull Nếu biểu thị qua tần suất vượt, (4-3) trở

Bảng 4.4 - Bảng tính toán sóng theo Weibull

n H

H Hi n

 (4-6)

Hệ số phân tán CV dùng để đánh giá mức độ phân tán của các chuỗi số khác nhau

từ trị bình quân của từng chuỗi

 Hệ số thiên lệch Cs được tính theo công thức:

 

  3 1

n

i (4-7)

Hệ số thiên lệch CS biểu thị độ lệch về bên trái (CS > 0) hay bên phải (CS < 0) của

độ thị phân bố mật độ tần suất so với giá trị bình quân của nó

* Thông số hình dạng (c) chính là độ dốc của đường quan hệ ln(Hs-a)~ln(-lnP)

* Thông số tỉ lệ (b) chính là giá trị của đường quan hệ ln(Hs-a)~ln(-lnP) cắt trục tung.

Xác định thông số phân bố Weibull

x p  1ln(ln )  ln

PHÂN BỐ TẦN SUẤT WEIBULL CỦA ĐỘ CAO SÓNG LỚN NHẤT TRẠM BẠCH LONG VĨ

Hình 4.4 - Biểu đồ quan hệ chiều cao sóng Hs ~ P%

Công trình cấp III → Tr = 20 năm ứng với tần xuất P = 5% :

Tra trên biểu đồ → H5% = 7,4(m)

* Chu kỳ sóng nước sâu:

Theo kinh nghiệm, có thể xác định chu kỳ sóng dựa vào tương quan giữa chu kỳsóng và chiều cao sóng nước sâu tại vùng biển Bắc Bộ và Trung Bộ, thống kê cho T <9s, H < 22,6 m ( Nguyễn Xuân Hùng, 1999 ):

10 14 , 3 4 , 7 10

14 , 3

138 , 6 1

5 138

, 6 1

* Chiều dài sóng nước sâu :

Chiều dài sóng nước sâu Lo =

= 87,94 (m)

4.2.2 Tính truyền sóng (xác định các tham số sóng nước nông)