Thiết kế luồng tàu và hệ thống bỏo hiệu luồng cho sụng sài gũn vào cảng sài gũn – vũng tàu cho tàu 40000 DWT

Qua 20 năm khai thác luồng tàu vào cảng Sài Gòn đã thực sự trở thành một tuyến luồng có hệ số khai thác cao nhất trong cả nước và cảng Sài Gòn là cảng có doanh thu cao, một đầu mối giao

MỤC LỤC

Tên đồ án: Thiết kế luồng tàu và hệ thống báo hiệu luồng cho sông Sài Gòn vào cảng Sài Gòn – Vũng Tàu cho tàu 40000 DWT

Chương 1

Giới thiệu chung

1.1 Vị trí địa lí và vai trò kinh tế xã hội

1.1.1 Vị trí địa lí

Việt Nam là một nước kinh tế đang phát triển ở Đông Nam Á Nền kinh tế của đất nước đã và đang ngày càng tăng trưởng đáng kể, hoạt động xuất nhập khẩu bằng đường thủy phát triển mạnh mẽ đó Hải Phòng , Đà Nẵng và Sài Gòn là ba cảng lớn nhất chiếm tỉtrọng xuất nhập khẩu chủ yếu

Những năm gần đây cùng với sự áp dụng phương thức vận tải và bốc xếp bằng

container đã tạo khả năng vận tải bằng tầu lớn phát triển nhanh Đồng thời với công nghiệp dầu khí , luyện kim , xi măng…đang phát triển mạnh trong đó đội tàu khai thác hang ngày này thường sử dụng tàu có tảu trọng 3200-60000 DWT mang lại hiệu quả kinh

tế Do luồng lạch và bến cảng cho các cảng nước sâu để tàu 20000-50000DWT có thể ra vào được thuận lợi là một đòi hỏi khách quan của thực tiễn

Cảng Sài Gòn thuộc thành phố Hồ Chí Minh:

-Phía Bắc giáp với Biên Hòa

-Phía Nam giáp với Long An

-Phía Tây giáp với Bình Dương

-Phía Đông giáp với Vũng Tàu

Vị trí cảng 10°50’N-106°45’E

Điệu kiện tự nhiên của khu vực chủ yếu là đồng bằng , địa hình thấp dần về phía tây,có nhiều sông ngòi, lòng sông sâu và khá ổn định,ở khu vực này tập trung nhiều cửa

sông lớn hết sức thuận lợi cho việc thiết kế tuyến luồng có độ sâu lớn phục vụ cho các tàu

có tải trọng lớn đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế khu vực

1.1.2 Vai trò của nền kinh tế

Cảng Sài Gòn nằm trung tâm của vùng đồng bằng sông Cửu Long đóng vai trò quantrọng trong phát triển kinh tế của khu vực đồng bằng sông Cửu Long.Vùng hấp dẫn trực tiếp của cảng chính là vùng có ưu thế nhất trong cả nước về điều kiện tự nhiên , tạo ra nhiều sản phẩm nông lâm, ngư, nghiệp, nhiều sản phẩm công nghiệp phục vụ tiêu dùng, xuất khẩu của vùng và cũng là một thị trường có sức tiêu thụ lớn

Điều kiện tự nhiên của khu vực chủ yếu là đồng bằng , địa hình thấp dần về phía tây,có nhiều sông ngòi, long sông sâu và khá ổn định,ở khu vực này tập trung nhiều cửa sông lớn hết sức thuận lợi cho việc thiết kế tuyến luồng có độ sâu lớn phục vụ cho các tàu

có tải trọng lớn đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế khu vực

Qua 20 năm khai thác luồng tàu vào cảng Sài Gòn đã thực sự trở thành một tuyến luồng có hệ số khai thác cao nhất trong cả nước và cảng Sài Gòn là cảng có doanh thu cao, một đầu mối giao thông , kinh tế năng động nhất, một cánh chim đầu đàn trong ngành hang hải cả nước

1.2 Hiện trạng và cơ sở vật chất của cảng

Cảng Sài Gòn tiếp nhận tàu lớn nhất 32000DWT vào cầu và 60000 DWT vào tại khuvực chuyển tải

Bảng 1-1 Cầu bến

Kho bãi :tổng diện tích mặt bằng:500000 m2

Kho:62.042 m2

Bãi: 257.376m2, diện tích bốc xếp container 158.409m2

Bảng 1-2 Thiết bị bốc xếp

Loại/ kiểu Số lượng(chiếc) Sức nâng/Tải/Công suất

1.3 Lưu lượng hàng hóa và đội tàu.

1.3.1 Lưu lượng hàng hóa.

Bảng 1-3 Lưu lượng hàng hóa qua cảng

tính sản lượngxếp dỡ tại cácbến cảng CầnThơ)

2005(không tính

sản lượng xếp

dỡ tại cá bếncảng Cần Thơ)

5 047 740MT

4 630 254MT

4 964 731MT

329 291Teus

300 291Teus

284 506MT

Mặt hàng nhập chính:

Theo ý kiến của các nhà chuyên môn cho thấy:

-Nếu cự li 1000HL thì tàu vận tải 20000DWT chi phí thấp nhất

-Nếu cự li 2000HL thì tàu vận chuyển 3000DWT cho chi phí thấp nhất

Theo dự báo về hàng hóa thì hàng đến cảng rất phong phú về chủng loại, lượng hàngcũng như về phương thức đóng gói Do vậy đội tàu cũng rất đa dạng và có thế phân chia thành các dạng sau:

-Tàu chuyên dụng chở dầu thô và sản phẩm dầu

-Tàu chuyên dụng chở quặng

-Tàu chuyên dụng chở gỗ mảnh, nguyên liệu giấy

-Tàu container

-Tàu chở bách hóa , hàng kiện (gạo, sắt, thép)

-Tàu vận tải Bắc Nam.

-Tàu vận tải nội địa giữa các cảng trong khu vực và đông nam bộ

Từ yêu cầu thiết kế luồng cho tàu 30 000DWT ra vào cảng ta có thông số các loại tàu tính toán như sau:

-Gạo đến bằng đường thủy, cờ tàu 600-1000DWT hoặc xà lan từ đồng bằng sông Cửu Long Gạo xuất đi bằng tàu có tải trọng 20000DWT-30000DWT

-Than đá chở từ miền Bắc vào miền Nam , cỡ tàu 5000-10000DWT, tiêu thụ tại chỗ

-Phân bón nhập đến bằng tàu chở hàng cỡ 20 000-30 000DWT và đi bằng đường thủy đến đồng bằng sông Cửu Long, cỡ tàu 600-1000DWT

-Bô xít xuất khẩu đến bằng đường sắt và đi bằng tàu vận tải hàng rời cỡ 30000DWT Tương tự Alumin cũng theo phương thức này

-Gỗ mảnh xuất khẩu đi khỏi cảng bằng tàu cỡ 20000-30000DWT

-Xi măng chủ yếu vận chuyển Bắc Nam, đên từ miền Bắc cỡ tàu 5000-7000DWT

và chuyển tiếp nội địa từ Phú Mĩ đến các địa phương bằng đường bộ và Đồng bằng sông Cửu Long cỡ tàu 600-1000DWT

Sắt thép vụn, phôi thép dung cho các nhà máy luyện cán thép đến bằng tàu cỡ 20000-60000DWT

-Hàng bách hóa đến và đi bằng tài bách hóa cỡ 15000-20000DWT

-Ga hóa lỏng đến bằng tàu chuyên dụng 3000-5000DWT

1.4 Dự báo hàng và quy hoạch phát triển của cảng

Trong tương lai cảng Sài Gòn dự tính lượng hàng có thể đạt được 16 triệu tấn vào năm 2020, với hàng container tăng từ 2,6 triệu tấn vào năm 2000 đến 3.8 triệu tấn vào

2003, 5.6 triệu tấn vào năm 2005, đến năm 2020 là 12 triệu tấn Tỉ lệ hàng container tăng

từ 16% vào năm 2000 tới khoảng 33.4% vào năm 2005 và 60.8% vào năm 2020 Tỉ lệ hàng bách hóa thông qua giảm từ 83% vào năm 2000 tới khoảng 64% vào năm 2005 và 30.1 vào 2020 Toàn bộ hàng hóa thông qua hai bến: Khánh Hội và Nhà Rồng chiếm bìnhquân 62% tổng lượng hàng bốc xếp ở cảng Sài Gòn từ 2003-2020 so với 70% vào năm 1995

Dự báo lượng hàng hóa và lưu lượng tàu bè thông qua cảng vào năm 2005 và 2020 được thống kê như sau:

Bảng 1-4 Dự báo lượng hàng trong năm tới( đơn vị triệu tấn)

Do việc vận chuyển hàng hóa trong khu vực ngày càng một gia tăng nên nhu cầu hiện

nay có thể không đủ phục vụ cho tương lai nên ta cần có kế hoạch nâng cấp cho cảng lớnhiện nay Dựa vào điều kiện hiện có của con sông tới năm 2020 nâng cấp cho tàu có tải

trọng là 30 000DWT ra vào cảng một cách dễ dàng nhằm đáp ứng cho nhu cầu hàng hóa trong tương lai gần đây, Trong chiến lược phát triển hệ thống cảng biển trên sông Sài

Gòn từ nay đến năm 2015 của Bộ Giao Thông Vận Tải là xây dựng thêm một số bến, bãi mới nhằm phục vụ cho tàu vào cảng bốc xếp hàng hóa không phải đợi lâu giảm bớt tiền

bến bãi và tăng công suất cho khu vực cảng

Là cảng chuyên dùng phục vụ cho các khu công nghiệp hầu như cả khu vực Nam Bộ

cả về nông nghiệp và công nghiệp và các mặt hàng thủy hải sản các khu chế suất và các

ngành kinh tê khác Phục vụ chuyên chở bốc xếp khối lượng hàng hóa vận tải trên các tàulớn, và là căn cứ phục vụ dầu khí vào loại lớn nhất nước ta

Có thể kết luận đây chính là vùng có tiềm năng về cảng khá lớn và là khu vực được

tập trung đầu tư tài chính, có khả năng phát triển cho phép tàu 32000DWT ra vào bốc xếphàng hóa mà mức độ cải tạo đầu tư không lớn lắm Do vậy song song với công tác xây

dựng cảng tại khu vực này thì việc tiến hành xây dựng tuyến luồng phù hợp có khả năng

thông qua của cảng là một vấn đề bức xúc cần được giải quyết ngay trong một tương lai gần.

Với sự tăng trưởng đó và qua phân tích các dữ liệu trên ta thấy các khu công nghiệp mau chóng được hình thành và phát triển hàng hóa tăng nhanh Cảng Sài Gòn trong tương lai sẽ không đáp ứng nổi nhu cầu ngày cảng tăng nhanh của thị trường Yêu cầu về luồng tàu cho hệ thống Phú Mỹ-Gò Dầu có đáp ứng được yêu cầu xuất nhập khẩu 25-26 triệu t/năm vào năm 2015 như dự báo kinh tế hay không thì điều đầu tiên mang tính chất quyết định là tàu có vào được bến cảng hay không, lưu lượng tài bè có đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa hay không Đây là một câu hỏi có tính chất quyết định và chiến lược cho sự phát triển của khu vực

1.5 Đặc điểm khí tượng, thủy hải văn

1.5.1 Đặc điểm khí tượng

1.5.1.1 Gió

Khu vực xây dựng luồng nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa.Mùa khô chịu sự chi phốichủ yếu của gió mùa Đông Bắc và mùa mưa chịu ảnh hưởng trực tiếp của gió mùa Tây Nam Tuy nhiên khi vào tới khu vực Vũng Tàu và sâu trong đất liền hướng gió có thay đổi do ảnh hưởng của địa hình khu vực và mặt đệm của nó gây lên Do đó hướng gió chủ yếu tại Vũng Tàu là Đông Bắc, Đông và Tây Nam.Vì chịu sự ảnh hưởng chung của quy luật vùng duyên hải nên tại Vũng Tàu và phụ cận còn chịu sự ảnh hưởng của gió đất và gió biển đổi hướng trong ngày

Tại Vũng Tàu : Vận tốc gió biến đổi theo các tháng trong năm từ 3.0-5.7 m/s Vận tốctrung bình trong thời kì gió mùa Đông Bắc có giá trị lớn vào tháng 2 và tháng 3 là 5.2-5.7m/s Vào các tháng gió mùa Tây Nam vận tốc nhỏ nhất rơi vào tháng 8 là 3m/s, tuy nhiênvận tốc gió cực đại đã quan trắc được vào mùa hè(7/2012) là 30m/s, điều này có thể là do

áp thấp hình thành ở Nam biển Đông Vận tốc gió trung bình cả năm 4.1m/s và cực đại là30m/s

Bảng 1-5 Giá trị tốc độ gió cực đại theo các tần suất thiết kế khi có bão (m/s)

Bảng 1-6 Các giá trị vận tốc gió cực đại quan trắc được từ năm 2010-2012 tại trạm

Các đặc trưng của tốc độ gió theo tháng, tần suất gió, biểu đồ hoa gió trạm khí tượng

Vũng Tàu cho từng tháng, năm theo số liệu quan trắc từ năm 2010-2012 được trưng bày trong các bảng sau đây :

Bảng 1-7 Các đặc trưng của tốc độ gió theo bảng (m/s) trạm khí tượng Vũng Tàu

20112012

Bảng 1-8 Tần suất gió theo các hướng

Hình 1-1 Biểu đồ hoa gió tại trạm khí tượng Vũng Tàu (2010-2012)

Nhìn chung vận tốc gió tại khu vực luồng và phụ cận không lớn và mang đặc trưng của gió mùa Đông Bắc và Tây Nam Vận tốc gió lớn nhất thường xuất hiện trong các cơngoing và trong mùa mưa khi xuất hiện các cơn bão biển ở Biển Đông

Tóm lại khu vực thiết kế luồng tàu có hướng gió biến đổi quanh năm( biểu đồ hoa gió) Tốc độ gió trung bình 3.1-4.1m/s Như vậy chế độ gió trong khu vực không gây cản trở lớn cho việc chạy tàu trên luồng tuy nhiên căn cứ vào bình đồ tuyến luồng có những đoạn luồng vào những thời gian nhất định sẽ bị gió ngang thổi vuông góc với tuyến luồngtác động trực tiếp vào mạn tàu nên khi tính toán thông số luồng tàu chú ý góc dạt tàu cho gió đảm bảo an toàn hàng hải

1.5.1.2 Giông- Bão

1 Giông: tại Vũng Tàu trong các tháng mùa mưa từ tháng 4-11 số ngày cực đại có mùa mưa theo từng tháng biến đổi từ 18 đến 27 ngày, số ngày cực đại có giông cũng thường xuyên xảy ra trong các ngày nói trên từ 9 đến 25 ngày/ tháng.

2 Bão : Hiện tượng bão nhiệt đới rất đáng lo ngại với nước ta Tuy nhiên với khu vực phía Nam ít chịu ảnh hưởng của các cơn bão đi qua Thường trong năm bão và áp thấp đới hình thành trên Biển Đông có 2 lần cực đại và tháng 6 và tháng 8, 2 lần cực tiểu vào tháng 7 và các tháng mùa đông Lần cực đại thứ nhất xuất hiện vào thời kì dải hội tụ nhiệtđới đi dần lên phía Bắc, có những cơn bão và áp thấp nhiệt đới hình thành trong tháng này ở vĩ độ 10° Bắc Lần thứ 2 vào tháng 8 và 9 là thời kì dải hội tụ nhiệt đới có mặt gần như thường xuyên và nằm vắt ngang qua Biển Đông

Theo số liệu tổng hợp của đài khí tượng thủy văn thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1929-1985 đã ghi nhận được hơn 40 cơn bão đi qua Tốc độ cực đại ghi nhận được là 30 giông thường xuất hiện đột ngột vào các buổi chiều và có thời gian tác động ngắn Còn bão có tần suất xuất hiện thấp nếu có tốc độ gió cũng dưới 20m/s ít ảnh hưởng đến chạy tàu

-Tại Bà Rịa: Lượng mưa trung bình của các tháng màu mưa chiếm 91% tổng lượng mưa trung bình cả năm là 1508mm Lượng mưa cực đại cả năm là 3955 mm và cực tiểu

là 344mm Tháng có lượng mưa trung bình lớn nhất là tháng 6,7

-Tại Long Thành: Tổng lượng mưa trung bình của các tháng mùa mưa chiếm 88% tổng lượng mưa trung bình cả năm là 2007mm Lượng mưa cực đại cả năm là 3227mm

và cực tiểu 1200mm

Nhìn chung tổng lượng mưa trung bình trong các tháng mùa mưa tại các khu vực chiếm khoảng 88-93% tổng lượng mưa trung bình toàn năm Tổng lượng mưa trung bìnhnăm của miền khảo sát biến đổi từ 1455-2077mm Tại trạm Long Thành có lượng mưa trung bình lớn nhất

-Số ngày có mưa trung bình trong năm là 133 ngày

-Các tháng giữa mùa mưa thì số ngày có mưa xấp xỉ nhau là 23 ngày/ tháng.

-Các tháng mùa khô thì số ngày có mưa ít nhất 1-5 ngày/ tháng

-Các cơn mưa thường xảy ra sau 12h trưa, tập trung nhất vào lúc 14h-17h, mỗi trận mưa thường rất ngắn dưới 1 giờ

Bảng 1-9 Các giá trị đặc trưng của tổng lượng mưa theo tháng (mm) tại trạm khí

Bảng 1-12 Thống kê các hiện tượng nguy hiểm Trạm khí tượng Vũng Tàu (1928-2012)

Bảng 1-13 Tổng hợp hướng gió tại trạm cầu Đá (4/1979-4/2012)

Vận tốc gió trung bình (m/s)

4,2Vận tốc gió cực đại

• Số ngày cực đại có sương mù trong năm là 45.9 ngày.

Thời gian xuất hiện sương mù từ 5h – 8h Thời gian duy trì sương mù ngắn thường dưới 60 phút, sau khi mặt trời lên sương mù tan nhanh

Số giờ nắng trung bình năm là 2816 giờ, số giờ nắng cực đại cả năm là 2913 giờ và số giờ nắng cực tiểu cả năm là 2718 giờ

1.5.2 Đặc điểm thủy văn

1.5.2.1 Thủy triều

Thủy triều ở khu vực này mang tính chất bán nhật triều không đều, số ngày nhật triều hầu như không đáng kể Hầu hết số ngày trong tháng có hai lần triều dâng và hai lầntriều rút Độ lớn thủy triều khoảng 3 – 4 m trong kỳ nước cường, thuộc loại lớn nhất Việt Nam Giữa kỳ nước cường và kỳ nước kém, độ lớn thủy triều chênh lệch không đáng kể nhưng ngay trong kỳ nước kém thủy riều vẫn lên xuống khá mạnh, độ lớn thủy triều có thể đạt đến 1.5 – 2m.

Tại Vũng Tàu: Đặc trưng độ lớn thủy triều từ 1956 – 2012 biến đổi trong

khoảng392 cm vào tháng 10 đến 407 cm vào tháng 6 Độ lớn thủy triều bình quân cả năm

- Đặc trưng mực nước thủy triều (đỉnh cao) đều có giá trị tăng dần theo khoảng cách từ Cần Giờ đến Gò Dầu, thời gian truyền triều đối với đỉnh cao trên khoảng cách từ Cần Giờ Gò Dầu khoảng 30 phút đến 1 giờ Tốc độ truyền triều khoảng

- Các đặc trưng độ lớn thủy triều, mực nước đỉnh triều (đỉnh cao) trong thời kỳ mùamưa có giá trị lớn hơn mùa khô

Bảng 1-15 Các giá trị đặc trưng của độ lớn thủy triều (Đơn vị cm)

Qua tài liệu đo đạc của các trạm thủy văn bố trí trên tuyến luồng ta thấy:

Dòng chảy trng khu vực luồng sông Sài Gòn mang quy luật bán nhật triều không đều, trong một ngày đêm có 4 lần đổi hướng dòng Dòng triều chiếm khoảng 90% độ lớn tổng cộng, còn dòng dư khoảng 10% Sự tắt dần của vận tốc theo phương thẳng xảy ả

chậm chạp mang tính chất của dòng triều trong biển nông, hướng dòng chảy và tầng mặt sai khác nhau không đáng kể Trục dòng chảy chủ yếu hướng theo đường thẳng sâu ở

trong Vịnh

Dòng chảy trong các sông chịu ảnh hưởng của triều đều có cùng tính chất như

dòng trong Vịnh, do tốc độ truyền dao động của song triều nên dao động trong sông có

chậm pha lớn Sự chậm pha này tùy thuộc vào khoảng cách từ cửa đến các vị trí trên

sông

Tốc độ và hướng dòng chảy là các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến việc xác định

luồng và các thong số của tuyến luồng vì vậy là thong số cần được quan tâm khi tính toánthiết kế luồng tàu

Hình 1-3 Hoa dòng chảy tại Vịnh Gành Rái

Bảng 1-18 Bảng tần suất lưu tốc dòng chảy sông Sài Gòn

Lượng phù sa đầu nguồn được tích tụ tại các hồ chứa Trị An (sông Đồng Nai) và

hồ Dầu Tiếng (sông Sài Gòn) Kết quả tính toán theo thiết kế lượng bùn cát

thượng nguồn tháo ra qua tua bin chỉ có s= 0,102 kg/m3 và gây bồi lắng không đáng kể

Tham khảo và so sánh với các tài liệu khảo sát sông Sài Gòn – đoạn mũi L’est có chỉ tiêu sau:

- Quá trình tạo lòng tự nhiên sông Sài Gòn đoạn mũi L’est có xu thế xói nhiều hơn bồi và một số khu vực bồi cục bộ trên tuyến như: Trên sông Nhà Bè vùng

thượng lưu cảng dầu thực vật tốc độ bồi 0,15 – 0,2 m/năm, sông Lòng Tầu vùng thượng hạ lưu mũi L’est tốc độ bồi 0,15 – 0,18 m/năm.

Vậy trong tính toán luồng tàu trên sông Sài Gòn có Stb = 0,48 kg/m và chọn tốc

độ bồi lắng là 0,2 m/năm

1.5.2.5 Độ mặn

Độ mặn của nước trên tuyến giảm dần về phía Gò Dầu Theo tài liệu đo đạc vào mùa khô 11/1994 kỳ triều cường thì độ mặn lớn nhất tại vùng Vịnh Gành Rái là 29,5% vàgiảm dần về đến Gò Dầu là 21%

Theo kết quả tính toán cho thấy với tàu 30 000WT có mớn nước 10,8 – 11m thì độchênh lệch mớn nước do thay đổi độ mặn là 0,053 m, đây là một số nhỏ có thể bỏ qua không đưa vào tính toán trong khi xác định tuyến luồng

1.6 Địa hình tuyến luồng

Tuyến luồng bắt đầu từ ngã ba sông Đồng Nai đến cầu Sài Gòn, 2 bên là khu dân

cư và các cảng thuộc cảng Sài Gòn Luống chia 2 phần: phần đầu từ cầu Sài Gòn đến cảng ELF GAZ dài khoảng 7 km, đoạn 2 từ cảng ELF GAZ đến ngã va sông Đồng nai Địa hình bằng phẳng chủ yếu là khu dân cư 2 bên sông và cảng

1.7 Địa chất tuyến luồng

Để tiến hành xây dựng luồng tàu vào khu vực hệ thống cảng trên sông Sài Gòn, các Công ty khảo sát thiết kế đường biển đã tiến hành khảo sát địa chất tuyến luồng Sài Gòn – Vũng Tàu từ ngày 3/7/2012 Khối lượng khoan thăm dò gồm 8 lỗ khoan và lấy

100 mẫu đất từ mặt cảng VEDAN đến mũi Vũng Tàu như sau:

Qua tài liệu khoan thăm dò địa chất và thí nghiệm các mẫu đất ta nhận thấy kếtquả sau:

Luồng khu vực cảng Vedan: gồm 2 lớp, trên cùng là lớp bùn sét màu xám nâu

có lẫn dăm sỏi vụn, tạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng Dưới lớp đất sét là đá phong hóa nặng màu nâu đỏ

Khu vực luồng cửa sông Cái Mép: đặc điểm địa chất khu vực có thể chia làm hai phân khu gồm phân khu A và phân khu B.

• Phân khu A: Phân bố hầu hết giữa tuyến luồng và một phần nhỏ ở hai phía tuyến luồng Đặc điểm đất loại này là đất trầm tích, vùng vịnh là đất trầm tích lục địa xuất phát từ điều kiện tích lũy của các lưu vực nhỏ nước sông, một phần bị ngăn cách với lưu vực biển bằng một vòng vây trầm tích tam giác châu và trầm tích cửa sông hình phễu Qua 12 mẫu đất thí nghiệm cho thấy đây là loại đất sét pha màu xám đen trạng thái chảy Các chỉ tiêu cơ lý như sau:

Phân khu B: Phân bố ở 2 bên bờ kênh của tuyến luồng Đặc điểm đất là bùn dẻoloại cát pha sét, cát pha bụi Khối lượng khoan thăm dò theo lỗ khoan KT.12 (8,0-0,0m),gồm 4 lớp:

- Lớp 1: Bùn cát pha lẫn sò hến Chiều dày lớp nhỏ nhất 0.4m, lớn nhất 1.0m

Chiều dày lớp nhỏ nhất 4.3m, lớn nhất 8.3m, trung bình 7.5m

Lớp 1: Bùn cát pha lẫn sò hến Chiều dày lớp nhỏ nhất 0.4m, lớn nhất 1.0m

Diện phân bố của lớp không đồng đều, chỉ gặp trong một số lỗ khoan, có lỗ khoan nằm ở dạng thấu kính và nằm dưới lớp 1 Cao độ đáy lớp biến đổi từ -14m đến -4,35m Chiều dày lớp không đồng đều, mỏng nhất là 1m và dày nhất là 16m Chiều dày trung bình khoảng 7m

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Lớp 3 có diện phân bố rộng khắp khu vực khảo sát, nằm dưới lớp 1a, lớp 2 Lớp

3 có một số lỗ khoan xác định được chiều dày của lớp, một số lỗ trên chiều sâu thiết kế nhưng chưa xác định được chiều dày của lớp> cao độ đáy biến đổi từ -14m đến -28m Chiều dày lớp lớn, mỏng nhất là 6m, dày nhất là 25,5m, chiều dày trung bình là 13,4m

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Lớp 4 gặp hầu hết trên các lỗ khoan khảo sát, nằm dưới lớp 3 Khoan sâu đến chiều sâu thiết kế và giám sát thi công cho phép nhưng chưa xác định đươc hết chiều dày của lớp Khoan sâu vào lớp từ 5.0 m đến 13.0 m, chiều sâu khoan trung bình là 8,9m.

Các chỉ tiêu cơ lý của đất

Chương 2

Tính toán thủy văn và lựa chọn loại tàu khai

thác

2.1 Tính toán số ngày không chạy tàu theo điều kiện khí tượng thủy văn.

2.1.1 Tầm nhìn xa không đảm bảo chạy tàu

Tầm nhìn xa từ cấp 3 trở xuống 50-1000 (m) gây cản trở công tác chạy tàu trên luồngxảy ra và thường trùng với ngày có giông bão hoặc có sương mù dày đặc

2.1.1.1 Số ngày có sương mà không đảm bảo chạy tàu

Theo số liệu thống kê các hiện tượng nguy hiểm tại trạm khí tượng Vũng Tàu 1985) ở bảng (1-16) ta có :

(1928-• Số ngày cực đại có sương mù trong năm là 84 ngày

• Thời gian xuất hiện sương mù từ 5- 8h và thời gian duy trì sương mù thường dưới

60 phút và số ngày có sương mù dày đặc ( tầm nhìn xa dưới 1000m ) chỉ chiếm46% trong tổng số ngày có sương mù

2.1.1.2 Số ngày có gió không đảm bảo chạy tàu

Theo số liệu thống kê các hiện tượng nguy hiểm tại trạm khí tượng Vũng Tàu 1985) ở bảng (1-16) ta có :

Số ngày cực đại có luồng trong năm là 78 ngày

Và thời gian duy trì cơn giông từ 30- 50 phút

2.1.2 Do ảnh hưởng của gió.

Gió chỉ ảnh hưởng đến công tác chạy tàu khi gió xuất hiện trên cấp VI với vận tốckhoảng 10.8 – 13.8 m/s Để xác định được số ngày khi xuất hiện trờn cấp VI thì ta dựa

vào hoa gió và bảng tần suất các hướng gió ta lập được bảng tần suất lũy tích các cấp giótheo cả các hướng như sau:

Bảng 2-1 Bảng lũy tích các cấp gió tại trạm khí tượng Vũng Tàu

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Từ đồ thị trên ứng với gió cấp VI (13,8 m/s) dóng sang đường quan hệ tần suất và vận tốc5,23% ta được tần suất 5,23% Số ngày xuất hiện gió trên cấp VI là : tg= 365×

5.23% = 19,09 (ngày)

2.1.3 Do ảnh hưởng của sóng

Sóng chỉ ảnh hưởng đến công tác chạy tàu khi sóng trên cấp VI với chiều cao sóngtương ứng khoảng 3,5 – 6m Luồng vào cảng Sài Gòn nằm sâu trong đất liền địa hìnhphức tạp có nhiều đoạn cong nên không chiu ảnh hưởng của sóng Cũng từ số liệu quantrắc tại trạm số 1 ( 100023’30’’ – 107002’30’’) khu vực Vũng Tàu từ 12/09/1972 –4/10/1973 kết quả thu được cao độ sóng lớn nhất là 1,5 – 2m , chu kỳ sóng từ 4,8 – 5,7s

Từ tháng 5 – 10 độ cao sóng cực đại quan trắc được 1,5 – 3,2m ứng với hướng gió ưu thếTây và Tây Nam, từ tháng 11- 12 độ cao sóng quan trắc được 1,25 – 1,5 m ứng vớihướng gió chiếm ưu thế là Đông và Đông Nam Cấp sóng lớn nhất là cấp V hầu hết tậptrung ứng với hướng Tây Nam

Vậy số ngày không chạy tàu theo điều kiện khí tượng thủy văn là:

t = ts + td + tg = 1,61 + 2,71 + 19,09 = 23,41 (ngày)

 Số ngày chạy tàu trong năm là

NCT = 365 – 23,41 = 341,59 = 342 (ngày)

2.2 Lựa chọn kích thước tàu tính toán

2.2.1 Thống kê lưu lượng tàu theo loại hàng hóa tàu chuyên chở

Bảng 2-1 Lưu lượng của mỗi chủng loại tàu qua cảng Sài Gòn

Năm (DWT) Cỡ tàu <7.00 0 10.000 7.000- 10.000- 25.000 25.000 Trên Tổng cộng

2.2.2 Xác định tổng lưu lượng tàu cho cả năm và trung bình ngày

Lưu lượng tàu qua kênh trung bình một ngày đêm trong tháng có lưu lượng tàu lớnnhất được xác định theo công thức :

Qt=Q×Kth (2-1)

Trong đó :

Q :Lưu lượng tàu qua kênh trung bình trong một ngày đêm trong tổng số ngày chạytàu trong năm Được xác định bằng tý số giữa tổng số tàu qua cảng trong một năm là

1612 (tàu/năm) và số ngày chạy tàu trong năm được xác định là 342 ngày

Vậy Q=4.68 (Tàu/Ngày đêm)

Kth : Hệ số hàng không đều trong tháng có tàu nhiều nhất.Lấy Kth =1,1

=> Qt=4.68×1.1=5.148 ( Tàu/ngày đêm)

2.2.3 Xác định lưu lượng tàu trong tháng có nhiều hàng nhất.

Ta có thế tính toán được lưu lượng tàu trong tháng có nhiều hàng nhất theo côngthức :

N: Lưu lượng tàu hàng năm chạy trên tuyến luồng, N = 1705 ( Chuyến/năm)

Tc: Số ngày chạy tàu trong năm là 342 ngày

Kth: Hệ số không đều của lưu lượng tàu trong tháng

Kn: Hệ số không đềi của lưu lượng tàu trong một ngày đêm

Có Kth×Kn=1,7

Qn = (1705/342) × 1,7 = 8.47 ( Chuyến/ngày )

Tth=31 ( ngày ), là số ngày chạy tàu trong tháng

Vậy có : Qt = 8.47 × 31 = 261.57 ( chuyến/tháng)

2.2.4 Xác định cấp công trình theo phân cấp cảng biển

1 Tàu chở hàng khô40000 (DWT) 196 27,5 12

Việc xác định cấp công trình có ý nghĩa rất quan trọng trong công tác tính toán thủyvăn Cấp công trình được xác định thông qua việc xác định sơ bộ chiều sâu luồng H0 theocông thức sau:

H0 = (1,15÷1,2)T (2-1) Trong đó: T- mớn nước tàu tính toán (m)

Đối với tàu tính toán trọng tải 40000DWT thì T = 12(m) (Theo phụ lục 4 “Các đặc

trưng tính toán tổng hợp của tàu biển” 22-TCN-222-95)

Thay T vào (2-1) ta được H0 = 13,8 ÷ 14,4 (m) Vậy ta chọn H0 = 13,8(m)

Dựa theo bảng phân cấp công trình :

Luồng tàu ở cửa

biển, cửa vịnh hở,

trên biển

Bề rộngluồng B(m)

và chiều sâuchạy tàu Hct(m)

140<B≤190

Và 14≤Hc≤16

150<B≤210

Và 12≤Hc≤14

90<B≤150

Và 7≤Hc≤12

Mực nước cao thiết kế được xác định phụ thuộc vào cấp công trình mà luồng Sài GònVũng Tàu thuộc cấp I cho nên theo “22-TCN-222-95” ta có MNCTK = H1%.

Muốn xác định được các giá trị mực nước khác nhau ta phải xây dựng được đường quan

hệ tần suất và mực nước Dựa vào số liệu quan trắc mực nước từng giờ tại trạm mựcnước vũng Tàu ta sẽ xây dựng được đường quan hệ giữa tần suất và mực nước hàng giờ

Hình 2-1 Đường tần suất tích lũy mực nước

H (m)

P (%) 100 90

80 70

60 50

40 30

20 10

1% (1 lần trong 100 năm) –đối với công trình cấp 1

Tương ứng điều này có H= 3.76 (m) là mực nước tính toán

Mực nước này cộng thêm giá trị mực nước do gió,bão là mực nước trên đó sóng lan truyền

2.4 Thống kê số liệu sóng và xác định chiều cao sóng trên các hướng.

Vì là luồng trong sông lên sóng không đáng kể bỏ qua mục này

2.5 Thống kê số liệu gió và xác định vận tốc gió trên các hướng.

2.5.1 Tính toán tham số gió

Trong tài liệu thủy văn ta có tài liệu tần suất xuất hiện của gió trong năm (hoa giótổng hợp năm)

Bảng 2-5: Tần suất xuất hiện hướng gió

Bảng 2-8 Giá trị gió lớn nhất trên các hướng.

SW 15

2.5.2 Chuyển gió về điều kiện mặt nước

Theo Quy trình thiết kế kênh biển (Điều 1.4a phần B) yêu cầu các yếu tố về khítượng lấy theo tài liệu quan trắc ở trạm trên bờ ít nhất 12 năm Trong đó tốc độ gió phảitính đổi ở độ cao 10m trên mặt biển và phân theo từng cấp cách nhau khoảng 2 đến 3m/s

Khi tính toán ta phải đổi các vận tốc gió sang điều kiện mặt nước

Bảng 2-8: Tính đổi tốc độ gió lớn nhất theo các hướng sang điều kiện mặt nước

2.5.3 Tính toán mực nước dâng do gió, do chênh áp của bão

Khi xuất hiện gió, bão thường có mưa gây ra hiện tượng mực nước tăng đột ngột Mức nước tăng do gió từ ngoài khơi (thực chất là gió xuất hiện từ ngoài khơi, nơi độ 5 lớn, khối lượng lớn nước bị gió thổi dồn vào bờ gây hiện tượng nước dâng lên)

Để xác định mực nước lan truyền sóng ta phải xác định được mực nước dâng lên do gió gây ra Giá trị này thương phải xác định theo số liệu quan trắc thực tế ta có thể xác định theo phương pháp gần đúng (không xét hình dạng bờ biển và xem độ sâu đáy biển d= const) Theo “22-TCN-222 – 95” cao mực nước dâng do gió được xác định theo công thức sau:

= cos + (2-8)

Trong đó:

- Mực nước dâng do gió(m)

- Mực nước do chênh áp của bão (m), do không có số liệu đầy đủ về các cơn bão cho nên lấy

Trong đó:

kvis – hệ số, lấy bằng 5.1011;

v – hệ số nhớt động học của không khí, lấy bằng 10-5 m2/sec

Giá trị đà gió lớn nhất Lu (m) cho phép lấy theo Bảng đối với tốc gió tính toán (Vwu(m/s) cho trước)

g – Gia tốc trọng trường, g = 9.81(m/)

d – Độ sâu trung bình đáy biển ở khu vực tính toán, d = 10,8 (m) (độ sâu tại điểm bắt đầu có gió)

– Góc giữa trục doc của vùng nước và hướng gió, = 450

– Hệ số tra bảng 3 “ 22-TCN-222-95” phụ thuộc vào tốc độ gió tính toán Vw Với

Hình Biểu đồ quan hệ vận tốc dòng chảy và tuần suất dòng chảy

2.6.2 Xác định vận tốc dòng chảy trên các hướng.

Kết quả tính toán được cho trong bảng sau :

Bảng 2-12 Tốc độ dòng chảy trên các hướng.

Hướng dòng

2.7 Xác định vận tốc gió và dòng chảy tính toán trên từng đoạn.

2.7.1 Chập hoa gió và dòng chảy

Hình 2-2: Chập hoa gió và hoa dòng chảy

2.7.2 Loại bớt các hướng không cần thiết cho từng đoạn

Dựa vào hình 2-2 ta có thể loại bớt các hướng gió không cần thiết cho từng đoạnnhư sau:

Bảng 2-10: Vận tốc gió và dòng chảy tính toán trên đoạn luồng Sài Gòn Vũng Tàu

Chương 3

Thiết kế kĩ thuật luồng tàu

3.1 Xác định các đại lượng đặc trưng tuyến kênh trên từng đoạn.

Phương án 1 : Tuyến kênh được vạch theo nguyên tắc cố gắng bám thật sát lạch sâu

tự nhiên Đồng thời bám theo hướng dòng chảy và hướng gió thịnh hành Tuyến kênhđược chia làm 2 đoạn, tổng chiều dài là 5257,24m

Bảng 3-1: Giá trị phương vị các đoạn trong luồng

Độ dài(m)

Đoạn luồng Sài Gòn – Vũng Tàu nhóm 3 3.1.2 Mái dốc

Theo điều 5.2 trong “Quy trình thiết kế kênh biển” Hệ số của mái dốc luồng đào micho các kênh có mặt cắt không đầy đủ được quy định vào cuối thời gian giữa hai lần nạovét sửa chữa, lấy bằng 1.5m0 đối với luồng đào sâu trên 5m; bằng 2m0 đối với luồng đàodưới 1.5m trong phạm vi giữa các độ sâu này thì xác định hệ số bằng phương pháp nộisuy Do luồng đào vào cảng Sài Gòn Vũng Tàu có độ sâu luồng đào trên 5m tương ứngtheo đó ta có:

mi = 1.5m0

m0: Là trị số mái dốc quy định theo bảng 11 trang 13 “Quy trình thiết kế kênh

biển”, phụ thuộc vào loại đất và trạng thái đất nơi luồng đào

Trong bảng 11 đối với từng loại đất thì trị số các hệ số mái dốc nhỏ dung cho cácđoạn kênh gần bờ (có chiều sâu nước ở thành bờ kênh bé) còn trị số lớn dùng cho cácđoạn kênh ngoài biển ( có chiều sâu nước ở thành bờ kênh lớn)

Địa chất khu vực: Lớp bùn sét màu xám có lẫn dăm sỏi sạn, trạng thái dẻo mềm đếndẻo cứng

Bùn dẻo loại cát pha sét đến sét pha, bùn lẫn cả vỏ sò ốc dày trong khoảng 4m

=> m0 = 7 ÷ 10 ta lấy bằng 10

=> mi = 1.5m0 = 15

3.1.3 Chiều sâu thành bờ kênh

Trên đoạn kênh chia làm 2 đoạn :

Chiều sâu thành bở kênh của mỗi đoạn được xác định như sau :

+ Đối với mực nước H1%

Chiều sâu thành bờ kênh Ht (m) 14.16 14.26 12.56 13.66

+ Đối với mực nước H3%

Chiều sâu thành bờ kênh Ht (m) 13.99 14.09 12.39 13.49

+ Đối với mực nước H50%

Đoạn I

Cao độ thành bờ kênh (m) 10.6 9.4 9.1 9.7

Chiều sâu thành bờ kênh Ht (m) 13.26 12.06 11.76 12.36

Cao độ thành bờ kênh (m) 10.4 10.5 8.8 9.9

Chiều sâu thành bờ kênh Ht (m) 13.06 13.16 11.46 12.56

+ Đối với Hmin

Từ các giá trị Ht của các đoạn như ta đã xác định o trên ta xác định được tỷ số Ht/T

và Ht/Tb của các đoạn như sau :

+ Đối với mực nước 1%

=

++

n i

Bg Br

+ Wi : Các chiều rộng dự phòng (Được chọn trong bảng các chiều rộng dự phòngBài giảng Thiết kế luồng tàu trang 19.).

Các giá trị được lựa chọn và thể hiện trong bảng sau :

Bảng 3-11: Các chiều rộng dự phòng

Chiều cao sóng Hs,bước sóng λ

Bảng 3-12: Chiều rộng bên phải luồng

Tương tự WBg= 41.25 = WBr(m)

=> Từ trên ta có :

+ Bề rộng luồng 1 chiều : W=41.25 + 27.5 + 41.25 + 41.25 = 151.25(m)

3.2.2 Xác định chiều sâu luồng tàu

Có Chiều sâu sơ bộ: H0 = (1.15-1.2)T = (13.8-14.4)m

=>H0=13.8(m)

Fnh : Hệ số Froude độ sâu

5

0.429 0.6 9.81 13.8

Squat là hiện tượng tàu chìm mớn nước khi chuyển động

Giá trị squat phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc ( đặc biệt là nước nông) do đó cầnkiểm tra xem độ sâu luồng có đủ lớn để cho phép squat xảy ra khi tàu hàng hải haykhông

)1(4

.2)(

2

2 2

nh

nh

F L

: Lượng dãn nước của tàu =CB.Lpp.B.T

Lpp : Chiều dài tàu trên đường mớn nước (m)

Vậy chiều sâu luồng tàu = 13.8 (m)

3.3 Xác định luồng tàu theo quy trình kênh biển

3.3.1 Xác định góc chệch hướng lớn nhất cho tàu xuôi trên từng đoạn

Góc chệch hướng cho tàu bao gồm góc chệch hướng do gió gây ra (2) và góc chệnh

do dòng chảy (1) gây ra

3.3.1.1 Xác định góc chệch do dòng chảy gây ra

Góc chệch do dòng chảy được xác định theo bảng 4 “Quy trình thiết kế kênh biển”

dựa vào :

Tỷ số giữa tốc độ dòng chảy và tốc độ tàu lớn nhất đi lại trên kênh (Vdc/Vmax)

Trị số góc lệch của dòng chảy so với hướng tuyến tàu chạy (qd/c)

1- Góc phương vị trục tuyến kênh;

2 – Góc chỉ hướng của dòng chảy

N

dc V

2β1