Thiết kế bản vẽ thi công chỉnh trị đoạn cạn lời cho tàu 1000 t

Tuy lượng nạo vét này rấtlớn, song vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của giao thông vận tải.” 1.1.4.4 Công tác chỉnh trị : “Trên toàn tuyến sông Đuống cách cửa Đuống 11km, nằm trên đoạn thẳn

M C L C Ụ Ụ

GIỚI THIỆU TUYẾN VẬN TẢI VÀ ĐOẠN CẠN

1.1 Tuyến vận tải:

1.1.1 Vị trí địa lý:

Miền bắc nước ta giao thông vận tải thuỷ phát triển chủ yếu trên các sông thuộc

hệ thống sông Hồng - sông Thái bình Hai hệ thống sông này được nối liền với nhauthông qua sông Đuốngvà sông Luộc Sự giao lưu này làm cho hệ thống chung giữasông Hồng và sông Thái bình trở thành một mạng lưới đường thuỷ hoàn chỉnh, baophủ hầu hết miền Bắc từ Quảng Ninh đến Thanh hoá

Sông Đuống là phần hạ lưu đầu tiên, phía bờ tả sông Hồng Lưu vực sông Hồnggiới hạn từ 250 đến 25030 Vĩ Bắc và 1000÷ 1060 kinh đông Phía Bắc giáp lưu vựcsông Trường Giang, phía Đông Bắc và phía Đông giáp lưu vực sông Kỳ cùng PhíaTây giáp lưu vực sông Mê công và phía Nam giáp lưu vực sông Mã và sông Hoànglong Các trung tâm của mạng lới đường thuỷ Bắc bộ là Cảng Hà nội, Quảng ninh, Hảiphòng, trong đó sông Đuống đóng một vai trò quan trọng Hoạt động nhộn nhịp nhất làcác tuyến:

- Tuyến đường sông Phả lại - Việt trì dài 133 Km, trong đó sông Đuống dài 68

km và Đoạn sông Hồng( Việt trì-Hà nội) dài 65 Km Đây là tuyến đường thuủy nộiđịa nối 3 vùng kinh tế chiến lược ở các tỉnh phía Bắc là vùng Đông Bắc, Thủ đô Hànội và Tây bắc-Việt bắc

- Tuyến Hà nội - Cát hải qua sông Đuống , Nẫu khê ,Trại sơn ,dài 142 km Từ ngã

ba Kênh khê đến Cửa Nam triệu nước sâu thuận lợi cho tàu bè qua lại

Sông Đuống là tuyến đường thuỷ ngắn nhất ( Tuyến vận tải thuỷ từ Quảng ninh,Hải phòng,lên Hà nội, các tỉnh Tây bắc qua sông Đuống ngắn hơn 55 km so với tuyếnvận tải qua sông Luộc) nối liền mạch máu giao thông Hà nội,Hải phòng,Quảngninh,phục vụ cho công tác vận chuyển, xuất mhập khẩu hàng hoá bằng đường thuỷ vớinước ngoài Sông Đuống là đường giao thông thuỷ gắn liền với các tỉnh : PhúThọ,Vĩnh Phúc,Hà Tây ,Bắc Ninh, Thái Bình Vì vậy sông Đuống có vị trí rất quantrọng trong giao thông đường thuỷ nội địa Do đó việc khai thác và quản lý tuyến sông

là hết sức cần thiết

1.1.2 Tình hình kinh tế vận tải

1.1.2.1 Tình hình kinh tế, lưu lượng hàng hoá:

Sự phát triển vận tải thuỷ nội địa được coi là đặc trưng của những nước côngnghiệp hoá vì đối tựơng chủ yếu của vận tải là quặng than,vật liệu xây dựng,lươngthực ,phân hoá học

Với diện tích toàn bộ 155.000 Km2 hệ thống lưu vực sông Hồng ,từ vùng núi caoTây bắc trải dài tới Vịnh Bắc bộ ,một khu vực đông dân và có tiềm năng kinh tế to

tâm công nghiệp Hà Nội - Hải phòng - Quảng ninh -Việt trì - Phả lại, nó góp phầnquan trọng trong quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá từng bước, đưa nền kinh tếnước ta ngày một vững mạnh Trước tình hình mới, việc đầu tư cải tạo, duy tu đưa racác phương án như : Chỉnh trị, nạo vét bãi cạn tuyến sông Phả lại - Việt trì để đảm bảo

an toàn giao thông trên toàn tuyến nói chung và sông Đuống nói riêng đang trở nêncần thết để đưa mạng lưới đường thuỷ nội địa nối hệ thống sông Hông -Thái bình vàokhai thác có hiệu quả, phục vụ nền kinh tế Quốc dân

Theo số liệu thống kê của viên khoa học kinh tế lưu lượng hàng hoá thông quatuyến vận tải sông Đuống

Bảng 1.1: Dự đoán lưu lượng hàng hoá thông qua tuyến vận tải sông Đuống

Các luồng hàng chính qua số liệu thống kê đã được hình thành :

Từ Quảng ninh đi các tỉnh chủ yếu là than, xi măng,phân bón và vật liệu xâydựng

Từ Hải phòng đi các tỉnh chủ yếu là hàng xuất nhập khẩu qua Cảng Hải phòng,ximăng nội địa và cát cho nhà máy kính Đáp cầu Từ sông Lô về Hà nội và các tỉnh đồngbằng: Chủ yếu là cát vàng, xi măng,và KLinker, lưu lượng hàng hoá: 1,2 triệu tấn/năm.Loại hàng hoá đa dạng và phong phú : Than ,xi măng ,sỏi đạm ,phân lân

1.1.2.2 Các loại tàu vận tải:

Tình hình khai thác đội tàu:

Xu hướng phát triển loại tàu vận tải ,hình thúc đẩy,kéo( 600-1200) tấn/đoàn,tựhành(30-200)Tấn /đoàn

Bảng 1.2 : Các “thông số kỹ thuật của” sà lan:

Loại tàu

“Chiềudài” (m)

“Chiềurộng” (m)

“Chiều cao”

không hạ ược(m)

tải L(km) luồng nay

210.5 30 1.8 Tầu đẩy 135÷150CV

+4x200TTàu kéo 90÷135CV +4x200 hoặc 6x100T

150.5 30 1.5 Tầu đẩy 135÷CV

+4x200T

SôngĐuống+

KinhThầy+Hàn

1.8 Tầu kéo 90÷135CV +4x200hoặc 6x100TTầu tự hành100T÷200T

1.1.3 Điều kiện tự nhiên của tuyến sông:

1.1.3.1 Địa hình của tuyến sông Đuống:

“Tuyến sông Đuống là một phần lưu lớn của sông Hồng Hướng dốc chung của

hệ thống sông Hồng là từ hướng Tây Bắc xuống Đông Nam, riêng vùng tả ngạn sông

Lô các dãy núi chuyển theo hướng cánh cung sông Gâm Độ cao đường phân thuỷ phíaTrung Quốc khoảng trên 3000m đến 2000m và dần tới 2000 ÷ 1000m ở địa phận ViệtNam Có hai dãy núi lớn với đỉnh cao trên 2500m ÷ 3000m Dãy núi Hoàng Liên Sơnphân chia hệ thông sông Đà - sông Thao.”

“Phần lớn hệ thống sông Hồng là đồi núi, độ cao trung bình các lưu vực: sông Đà1130m, sông Thao 1240m, sông Lô 845m, toàn bộ hệ thống sông Hồng là 1090m.Nhìn chung những vùng núi cao trên 1000m tình hình những vùng sâu, hẹp Vùng núithấp, sường núi thoải có nhiều nham thạch, sa thạch, vách đứng nếu có núi đá vôi.Vùng núi thấp dưới 200m bị chia cắt theo kiểu bát úp Độ dốc bình quân lưu vực sôngĐà: 26,4% Sông Thao 29,9%, sông Lô 19,7% sông Gâm 2,7%, sông Chảy 24,6%.Tuyến sông Đuống theo đường trũng sâu là 68 km Dọc theo sông Hồng thì cửa vàosông Đuống (cửa Dâu) nằm dưới ngã ba Việt Trì 64,5 km trên cầu Long Biên 5.5 km ,cửa ra nhập vào phía hữu sông Thái Bình ở ngã ba Mỹ Lộc Chiều rộng trung bình củasông từ 350m ÷ 500m Lòng dẫn uốn khúc theo hình dạng quanh đường trung bình,toàn tuyến dao động từ 190 ÷ 800m Bán kính các đoạn cong của đường lòng dẫnnhiều đoạn rất nhỏ dao động từ 600 ÷ 1000m nên việc chạy tàu gặp khó ngăn Dọctheo tuyến sông Đuống là hai tuyến đê phòng lũ, chạy dọc theo đường bao ngoài phạm

vi dao động của lòng dẫn.”

1.”1.3.2 Chế độ thuỷ văn”:

“Là một phân lưu của sông Hồng, nên nó chịu ảnh hưởng của chế độ thuỷ văncủa sông Hồng Lưu vực sông nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa kết hợp với địa hìnhhướng núi nên chịu sự chi phôí của các hệ thống thời tiết hay gây mưa lớn như : xoáy

nơi lên tới 3000mm (Hoàng Liên Sơn) Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10 (mưa lớntháng 7 - 8) Sự phân phối trên lưu vực sông Hồng không đều Lượng nước mùa lũ vàmùa cạn chênh lệch nhau nhiều Mùa lũ từ tháng 6 đến tháng 10 (lũ lớn, tháng 7 - 8),mùa cạn từ tháng 11 đến tháng 5 Thời kỳ chuyển tiếp giữa mùa lũ và mùa cạn là thời

kỳ biến động mạnh nhất, vào tháng 4 - 5 lượng nước từ 50 - 25% so với tháng 3 Cơchế chuyển động nước trên sông Đuống : tỷ lệ phân khối dòng chảy thay đổi trongphạm vi rộng từ 11 - 38% lượng nước sông Hồng Khi chịu ảnh hưởng mạnh của lũsông Hồng lượng nước trên sông Đuống tạo nên một khu nước vật kéo dài, đường mựcnước có dạng parabol lồi, dạng điển hình của sóng thuận dương Khi chịu ảnh hưởngcủa lũ sông Thái Bình - sông Hồng : ở đoạn hạ lưu trên sông phụ thuộc vào sự tácđộng đan xen qua lại vô cùng phức tạp bởi sự giao thao sóng Lưu lượng và lượng phù

sa trên sông Đuống khá lớn, vì vậy sau mùa lũ diễn biến luồng lạch xảy ra mạnh mẽ,hình thành nhiều bãi cạn, gây cản trở cho việc lưu thông trên tuyến Kết quả tính toánmực nước tại các Trạm thuỷ văn (của Trung tâm quản lý và giảm nhẹ thiên tai - BộNN&PTNT).”

Bảng 1.4: Quan hệ mực nước, tần suất

1.1.3.3 Địa chất lòng sông và hai bên bờ :

“Sông Đuống nằm trong khu vực đồng bằng châu thổ sông Hồng, có khối lượngphù sa bồi đắp theo phương thức trầm tích rất lớn Đáy sông có xu hướng cao dần, bãicạn nổi lên nhiều Mặt khác để đảm bảo trắc diện cân bằng lưu lượng dòng sông chảy,dẫn đến bờ sông bên lở bên bồi, tuyến chạy tàu luôn bị thay đổi và có xu hướng bị thuhẹp Nguồn bùn cát chủ yếu mang đến từ sông Hồng, đặc trưng bùn cát lơ lửng đo ởtrạm thuỷ văn Thượng Cát :”

-“ Hàm lượng bùn cát trung bình về mùa lũ là” : 1283g/m3

- “Hàm lượng bùn cát trung bình về mùa kiệt là” : 177g/m3

- “Hàm lượng bùn cát trung bình năm là” 593g/m3

Địa chất lòng dẫn chủ yếu là bùn nhão, nằm trên tầng trầm tích dầy Theo tài liệuthu thập được từ Vàng đến hạ lưu sông , địa chất đáy sông chủ yếu là cát hạt vừa và cáthạt mịn, thành phần Thạch Anh và Mica Hai bên bờ là sét lẫn bùn, hai bên bờ kết cấurời rạc, dễ sụt, thành phần hạt đường kính d = 2,02mm

1.1.4 Công tác quản lý và khai thác tuyến sông:

1.1.4.1 Công tác khai thác quản lý sông :

Để thực hiện quy định về hệ thống phao tiêu báo hiệu, báo hiệu trên sông, ngoàinhững báo hiệu hiện có đúng quy cách có thể bổ sung thêm trên toàn tuyến sông

Chướng ngại vật : Hiện nay trên toàn tuyến có 5 vị trí chướng ngại vật cần chiphí đầu tư thanh thải, các vị trí cụ thể là :

Phương tiện quản lý :

+ Tàu kiểm tra tuyến : 3 chiếc

+ Tàu thả phao : 1 chiếc

1.1.4.2 Công tác khảo sát đo đạc :

Trước đây từ thời Pháp thuộc đã có các trạm quan trắc được xây dựng để theo dõichế độ hải văn sóng gió, diễn biến luồng lạch, nhưng công việc này chỉ tồn tại đến năm

1936 vì lý do chiến tranh Khi hoà bình lập lại vào năm 1952 các cơ quan chịu tráchnhiệm mới tiến hành công tác đo đạc và khảo sát Đến nay nhiều trạm quan trắc đãđược xây dựng theo bờ sông Đó là các trạm thuỷvăn Thượng Cát, Bến Hồ, Á Lữ.1.1.4.3 Công tác nạo vét :

“Công tác nạo vét duy tu vẫn được cơ quản lý tiến hành hàng năm Khối lượngnạo vét lớn Chỉ riêng đoạn Đông Trù, Lời, Đổng Viên ,Vân Đoàn bình quân là80.000m3 - 150.000m3 bùn cát/năm Công tác nạo vét nhằm tăng độ sâu vận tải trênluồng trong mùa kiệt h ≥ 1,5m đảm bảo độ sâu chạy tàu Tuy lượng nạo vét này rấtlớn, song vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu của giao thông vận tải.”

1.1.4.4 Công tác chỉnh trị :

“Trên toàn tuyến sông Đuống cách cửa Đuống 11km, nằm trên đoạn thẳng quá

độ nối hai đoạn cong trái chiều Năm 1971 - 1972 Bộ GTVT đầu tư xây dựng hệ thống

kè Vàng gồm 11 cái, kết cấu dạng đá đổ và bê tông khối xếp Hệ thống công trình cóhiệu quả tốt là khơi sâu luồng lạch chạy tàu, nhưng do những năm gần đây chưa đượcduy tu bảo dưỡng nên công trình ít nhiều đã bị hư hỏng, do vậy cần tu sửa lại để côngtrình phát huy tác dụng.”

“Đoạn cạn Lời cách cửa Đuống 15km về phía hạ lưu, là đoạn sông cong gấp cóđoạn co hẹp lòng sông ở hạ lưu, phía thượng lưu đoạn cạn Lời là một bãi cát nổi dolòng sông đoạn này bị mở rộng kéo dài từ đoạn cạn Vàng xuống Nên đoạn Lời là phầncuối của bãi nổi giữa sông của đoạn cạn Vàng tạo ra Trước năm 1971 - 1972 khi chưaxây dựng hệ thống kè Vàng thì đoạn Lời chưa bị cạn mà thường xuyên bị xói lở mạnh

Vì vậy Bộ thuỷ lợi đã cho thi công hệ thống kè ốp bờ và gia cố chống xói ở khu vực

Do tình hình diễn biến phức tạp của đoạn sông này nên cần có một biện pháp chỉnh trịthích hợp để cải thiện về điều kiện chạy tàu cũng như bảo vệ tốt cho hệ thống đê kèthuỷ lợi ở khu vực này.”

1.2 Đoạn cạn

1.2.1 Vị trí đoạn cạn:

“Trên sông Đuống, vị trí đoạn Lời cách cửa Đuống 15km về phía hạ lưu là đoạnsông chính luồng thường diễn biến giảm về thời kỳ cuối lũ đầu cạn Đoạn này cho đếnnay vẫn chưa có luận chứng kinh tế kỹ thuật đề cập đến việc chỉnh trị cho phù hợp.Trong thực tế những năm qua luồng tàu vẫn đi nhưng thường xuyên bị khan cạn và códiễn biến xấu, phía bờ trái hàng năm bị sụt lở mạnh, bán kính chạy tàu nhỏ, mặt khác

độ sâu chạy tàu trên đoạn này chỉ đạt từ 1 ÷ 1,2m (so với mực nước Hp = 95%) vì vậycần chỉnh trị đoạn này bằng hệ thống công trình nhằm nắn lại luồng tàu,mở rộng bánkính cong, tăng độ sâu chạy tàu, bảo vệ đê phía bờ phải phía Cổ Bi - Gia Lâm mang lạilợi ích giao thông, thuỷ lợi và dân sinh”

1.2.2 Hình thái đoạn cạn:

Đoạn Lời từ km 14,5 đến km 15,5 dài 1km là một trong 11 đoạn cạn trên sôngĐuống cần được chỉnh trị bằng công trình Đầu đoạn cạn lòng sông mở rộng có bãi nổiphía trái luồng, cuối đoạn cạn lòng sông thắt hẹp có chiều rộng từ 180m - 200m, nêndiễn biến luồng lạch rất phức tạp theo quy luật di chuyển của bùn cát và diễn biến củabãi cạn trên lòng sông Đây là một đoạn cạn nằm trên một đoạn cong kéo dài từ Km13-Km 16 đoạn sông có bán kính cong nhỏ và đoạn cong lại kéo dài vì vậy Đoạn cạnLời là một vị trí đáng được quan tâm xem xét chỉnh trị hợp lý nhằm đáp ứng kịp thờicho vận tải đường sông qua khu vực này

Bờ sông : Từ trạm bơm Lời trở lên thượng lưu bờ bên phải dốc trước đây cóhiện tượng bị sụt lở, bờ bên trái thoải, bãi phía thượng lưu kéo dài từ km 13 đến km 15

= 2km

- Đoạn cạn này có bán kính cong tương đối nhỏ R = 540m

Nhìn chung ở cả đoạn bán kính cong đều rất nhỏ nên độ cong tương đối lớn

1.2.3 Địa chất đoạn cạn:

Theo tài liệu đã thu thập được đoạn từ vàng về hạ lưu sông Đuống địa chất lóngsông là cát hạt vưà và cát hạt mịn với thành phần chủ yếu là cát thạch anh, cát mica.Hai bên bờ là ásét và sét có xen lẫn đất mùn và kết cấu rời rạc dễ sạt lở khi mực nướcthay đổi Thành phần hạt có đường kính hạt chủ yếu là 0,2mm đến 0,25mm

Bảng 1.5: Tỉ lệ thành phần hạt mẫu đất trên sông Đuống (%)

Lớp\φ(mm) 10÷5 5÷2 2÷1 1÷0,5 0,5÷0,25 0,25÷0,1 0,1÷0,05 Ghi chú

Một số chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất:

Bảng 1.6: Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất dưới đáy kè

1.2.3 Nguyên nhân hình thành bãi cạn:

-Về mùa lũ:

“Ở phía hạ lưu, lòng sông bị thu hẹp, mực nước sẽ dâng cao làm cho độ dốcmực nước giảm đi, năng lực mang cát yếu đi dẫn đến cát bị bồi lắng sinh ra ghềnhcạn.”

Ở đoạn thượng lưu về cuối lũ hình thành bãi cạn giữa sông phân lòng sôngthành 2 luồng, dẫn tới dòng chảy chậm lại, cát bùn di chuyển chậm sẽ lắng đọng lạisinh ra ghềnh cạn Do độ dài đoạn quá độ tương đối lớn dẫn đến sự hình thành bãi bêntrái và không ngừng dịch chuyển về phía hạ lưu làm cho dòng chảy không ổn định vàluồng có xu thế bị bồi lấp dần

- Về mùa kiệt :

“Do mực nước xuống thấp làm cho phần bề mặt của ghềnh cạn có độ cao tươngđối lớn bị nhô lên, thực vật bắt đầu phát triển tạo ra bãi giữa, trải qua quá trình vậnđộng và phát triển cao độ mặt bãi ngày càng tăng.”

1.2.3 Diễn biến bãi cạn và xu thế phát triển:

lại đây do tiến hành xây dựng hệ thống 11 kè chỉnh trị tại đoạn cạn Vàng lên bãi này

có xu thế phát triển xuống phía hạ lưu nên tạo ra đoạn cạn Lời

Xét trên toàn bộ đoạn cong cho thấy về mùa kiệt do dòng chủ lưu ép sát bờ phảinên xói lở xảy ra rất mạnh, có nơi cao độ đạt tới -5,6 m, tới đoạn co thắt thì dòng chảy

có xu hướng bị chậm lại tạo thành bãi cạn Bãi nổi ở phía thượng lưu có cao độ +6.25

÷ +9.85m, chiều dài khoảng 2km, chiều rộng khoảng 500m có xu hướng phát triển vềphía hạ lưu

Giữa bãi bên và bờ trái còn có nhánh phụ, về mùa lũ lưu lượng được phân lưu

“Theo chập bình đồ các mặt cắt ngang từ năm 1976 - 2002 cho thấy bờ lõmkhông bị sụt lở nhiều, bờ lồi bị bồi tương đối ít, điểm sâu nhất trên các mặt cắt có xuhướng dịch chuyển về phía bờ lõm.”

“Cũng theo chập bình đồ trắc dọc tim luồng từ 1976 - 2002 ta nhận thấy vũngsâu ở thượng lưu có xu hướng dịch chuyển về phía hạ lưu, còn vũng sâu ở hạ lưu thì

có xu hướng dịch chuyển về phía thượng lưu.”

1.2.3 Các vấn đề tồn tại cần giải quyết:

Xu hướng phát triển không tốt của đoạn sông gây ảnh hưởng trực tiếp tới cácvấn đề sau :

-Về mặt chống lũ :

Với các bán kính cong ngày càng giảm độ cong càng tăng lên làm cho nướctrong sông khó thoát về hạ lưu gây ra ngập lụt, mặt khác về mùa lũ dòng nước sẽ tạtmạnh về phía bờ lõm gây ra cục diện không an toàn cho đê điều và các công trình xâydựng dọc bờ sông

-Về mặt vận tải :

Xuất phát từ tình hình thực tế nói trên thì mục tiêu của đồ án là :

- Ngăn chặn xói lở bờ phải, đưa chủ lưu ra xa bờ phải đồng thời đưa chủ lưu ra

xa bờ trái và ngăn chặn xói lở ở khu vực này

- Điều chỉnh bán kính cong gấp tại hai đoạn cong để cho dòng chảy xuôi thuận vàđảm bảo độ sâu, bán kính cong chạy tàu trong mùa kiệt

“Mục đích của việc tính toán thuỷ văn là nhằm xác định lưu lượng tạo lòng QTLcủa đoạn sông ( Lưu lượng tạo lòng là lưu lợng có khả năng tác dụng lớn nhất hay nóimột cách khác thì nó là lưu lượng có khả năng tác dụng lớn nhất đến quá trình tạolòng sông cũng như diễn biến lòng sông trong một thời gian dài )”

“Từ QTL ta xác định được mực nước tính toán hay mực nước chỉnh trị (Mực nướcứng với lưu lượng tạo lòng ).”

2.1.2 Số liệu thu thập được:

“Để tính toán thuỷ văn thì yêu cầu trước tiên là phải có được các số liệu thuỷ vănban đầu sau đó dựa vào số liệu đã được xử lý mà tính toán các số liệu cần thiết cho đồán: mực nước cao thiết kế , mực nước trung bình năm ,mực nước thấp thiết kế và nhất

là mực nước chỉnh trị ”

Các số liệu thu thập gồm có :

2.1.2.1 Quan hệ H ~ Q

Số liệu về quan hệ mực nước _ lưu lượng :

Bảng 2.1 : Số liệu về mực nước _ lưu lượng

2.1.2.3 Quan hệ lưu lượng ~ tần suất :

Bảng 2.3: Số liệu về lưu lượng (Q)- tần suất (P)

2.2 Phân tích diễn biến dòng chảy và bùn cát đoạn cạn:

Từ những số liệu trên ta vẽ được các đồ thị sau:

“Hình 2.1 : Đồ thị quan hệ về mực nước _ lưu lượng”

c Phương pháp tính lưu lượng tạo lòng của Maccaveep

Phương pháp thứ 3 của Maccaveep khảng định rằng sự diễn biến sông có liênquan chặt chẽ đến sự chuyển động của bùn cát

Mức chuyển của bùn cát càng lớn thì diễn biến của lòng sông càng mạnh Lưulượng ứng với mức chuyển bùn cát lớn nhất là lưu lượng tạo lòng

Theo Maccaveep mức chuyển bùn cát phụ thuộc vào ba yếu tố : Lưu lượng ước Q,tần số suất hiện P của các lưu lượng ấy và độ dốc mặt nước I Từ đó đưa raphương pháp tính như sau :

+ Từ các số liệu thuỷ văn đã biết lập ba đường cong quan hệ H~Q,H~I,Q~P + Chia đường cong Q~H thành từ 20-25 phần bằng nhau ,ứng với mỗi phần taxác định được một giá trị trung bình Hi và Qi

+ Dựa vào đường cong H~I với mỗi giá trị Hi thì ta xác định được 1 giá trị Iitương ứng

+ “Dựa vào đường cong Q~P với mỗi giá trị Qi tương ứng ta xác định được mộtgiá trị Pi tương ứng ”

+ “Tính và vẽ đường quan hệ Qbc = Q2 .I.P Lưu lượng tạo lòng là lưu lượng ứngvới giá trị (Q2I.P)max Thông thường ta sẽ có hai đỉnh max một đỉnh lớn và một đỉnhnhỏ Đỉnh lớn ứng với lưu lượng tạo lòng mùa lũ, đỉnh nhỏ ứng với lưu lượng tạolòng mùa kiệt Theo " 22TCN 241 " thì mực nước ứng với lưu lượng tạo lòng mùakiệt có suất bảo đảm (5%-10%) và mùa lũ là ( 25-50%)”

2.3.2.2 Nội dung tính toán :

6000 1.2 104

m ax LL ( ) 1 +

Từ đồ thị quan hệ Q~Qbc ta có được lưu lượng tạo lòng lấy bằng lưu lượng tạolòng kiệt QTL= 900 m3/s

Với QTL ta dóng lại trên đồ thị quan hệ H~Q ta có mực nước chỉnh trị tương ứngvới lưu lượng tạo lòng là: HCT = +5.20 m.

Chương 3:

QUY HOẠCH PHƯƠNG ÁN TUYẾN Với tàu tính toán là tàu 1000T có các kích thước như sau:

- Chiều dài tàu thiết kế Lt= 69m

- Chiều rộng tàu thiết kế Bt= 15m

- Mớn nước đầy tải T= 3m

3.1 Tính toán tuyến chạy tàu:

3.1.1 Độ sâu tuyến chạy tàu:

“Độ sâu đảm bảo chạy tàu TCT là độ sâu tối thiểu mà dòng chảy cần duy trì đểđoàn tàu thết kế chạy thông suốt trên toàn tuyến luồng.”

“TCT được tính phụ thuộc vào các yếu tố: Mớn nước đầy tải của tàu thiết kế, cáctác động khi con tàu chuyển động, sự sa bồi và nạo vét như sau:”

Trong đó:

TCT-Độ sâu đảm bảo chạy tàu (mét)

T-Mớn nước đầy tải của tàu thiết kế T= 3m

∆T-Dự phòng chiều sâu nước chạy tàu yêu cầu(mét)

Bảng dự phòng chiều sâu nước chạy tàu yêu cầu đối với lòng sông có cấu tạo địachất bề mặt là cát bùn theo 22TCN 241-98:

Bảng 3.1: Dự phòng chiều sâu nước chạy tàu

Độ sâu yêu cầu chạy tàu (m) <1,5 1,5÷3,0 >3,0

Dự phòng chiều sâu (m) 0,2÷0,3 0,3÷0,4 0,4÷0,5

Ở đây ta lấy ∆T=0,4m

Vậy độ sâu của tuyến chạy tàu được tính như sau:

TCT=3+0,4=3,4 (m)

3.1.2 Bề rộng tuyến chạy tàu:

“Chọn phương án thiết kế tuyến luồng cho tàu chạy hai chiều, bề rộng của tuyếnchạy tàu được tính:”

Trong đó:

BCT-Bề rộng tuyến chạy tàu (mét)

Bd-Bề rộng dải hoạt động của tàu(mét), và được tính theo công thức sau:

ϕ cossin

Bt: Bề rộng tính toán của tàu (m)

Lt: Chiều dài tính toán của tàu (m)

ϕ: Góc trôi dạt của xà lan hay tàu đang chạy, có thể lấy ϕ=30÷50 ở đâylấy ϕ=30

3.1.3 Bán kính cong tuyến chạy tàu:

“Bán kính cong của tuyến chạy tàu phải có giá trị tối thiểu để đảm bảo an toànchạy tàu, tránh không cho tàu va quệt với tàu khác hay với bờ Giá trị tối thiểu bánkính:”

Trong đó:

Rmin-Bán kính cong tối thiểu của tuyến chạy tàu (mét)

Lt-Chiều dài tàu tính toán(mét) Lt=69 m

Vậy: Rmin=6.69=414 (m)

Bán kính cong tuyến chạy tàu vạch theo bình đồ là R=1500m>Rmin đảm bảo

“Trong trường hợp này tuyến luồng có khúc cong, tàu khi di chuyển qua đây sẽcần phạm vi hoạt động lớn hơn, do đó tại đoạn cong tuyến luồng phải được mở rộngthêm Độ mở rộng thêm được lấy theo bảng sau”

L R

“Ở đây bán kính cong thực tế của luồng chạy tàu R=1500m>14.LT nên không cần

mở rộng thêm tuyến chạy tàu (∆B=0).”

“Kết quả tính toán kích thước luồng tàu :”

“Bảng 3.3: Kết quả tính toán kích thước luồng tàu”

3 Bán kính cong tối thiểu tuyến chạy tàu R m 414

3.2 Tính toán tuyến chỉnh trị:

3.2.1 Cơ sở lý thuyết:

Kích thước của tuyến chỉnh trị bao giờ cũng phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo độ sâu, bề rộng cho tàu bè qua lại dễ dàng (Kích thước tuyến chỉnh trịbao giờ cũng phải bao lấy kích thước tuyến chạy tàu)

- Phải phụ hợp với diễn biến của dòng sông (thông qua sự phân tích quá trìnhdòng sông trong nhiều năm)

- Ngoài ra tuyến chỉnh trị là lòng dẫn mở về mùa kiệt được giới hạn bởi côngtrình chỉnh trị và bờ, bề rộng tuyến chỉnh trị phải đảm bảo tuyến chạy tàu nên bề rộngtuyến chỉnh trị được xác định ững với mực nước thấp thiết kế (mực nước chạy tàu)

Điều kiện đảm bảo chạy tàu của tuyến chỉnh trị như sau:

Bctàu <BT ; HCTàu < TT ; RCTàu < RT

Tct: Độ sâu đảm bảo chạy tàu Tct=3,4m

∆T: Độ sâu dự phòng có tính đến sai số của bình đồ ∆T=0,2÷0,5 m, ở đâylấy ∆T=0,4m

Vậy :

Tt = 3,4+ 0,4=3,8 m

3.2.3 Bề rộng tuyến chỉnh trị:

Bề rộng tuyến chỉnh trị được xác định dựa vào các yêu cầu:

- Đảm bảo chạy tàu

- Đảm bảo tăng lưu tốc trên ghềnh cạn và xói đến độ cao thiết kế sau khi cáccông trình chỉnh trị

- Đảm bảo cho lòng dẫn mới ổn định trong thời gian dài

Việc xác định vị trí và quy mô của công trình chỉnh trị phụ thuộc vào chiều rộngcủa tuyến chỉnh trị

Bề rộng tuyến chỉnh trị được xác định theo các phương pháp sau :

+ Phương pháp thống kê : Là phương pháp không xét đến các yếu tố thuỷ lực chitiết

+ Phương pháp hình thái học: Là phương pháp dựa trên quan hệ giữa bề rộngsông và độ sâu, phương pháp này dựa trên kết quả tự nhiên của lòng sông

+ Phương pháp thuỷ lực hình thái học : Là phương pháp dựa trên kết quả tựnhiên của lòng sông và điều kiện thuỷ lực

Để tính toán tuyến chỉnh trị ta dùng hai phương pháp hình thái học và thuỷ lựchình thái học Nếu sai số giữa hai phương pháp này nhỏ hơn 20% thì lấy kết quả trungbình cộng của hai phương pháp, nếu sai số lớn hơn 20% thì kết quả được lấy theophương pháp hình thái học

3.2.3.1 Nội dung phương pháp hình thái học:

“Trên đoạn sông cần chỉnh trị chia ra các vị trí tiêu biểu: Ghềnh cạn, ghềnh cạntốt, vũng sâu Đối với mỗi mặt cắt xác định B và Tmax tương ứng, các giá trị này đượclấy theo mực nước thiết kế (+1,0m).”

“Chấm các điểm và vẽ đường cong đi qua các điểm dưới ta được đường congquan hệ Tmax ∼B.”

Lấy Tt= Tct + ∆T , gióng theo đồ thị ta xác định được Bt

Trong đó:

B-Bề rộng lòng sông tại mặt cắt đang xét(m)

Tmax-Độ sâu lớn nhất của mặt cắt đang xét (m)

Tt-Chiều sâu tuyến chỉnh trị (m)

3.2.3.2 Nội dung phương pháp thủy lực – hình thái học:

3.2.3.2.1 Xây dựng đường thủy lực:

“Trên cơ sở lưu lượng của tuyến chỉnh trị bằng lưu lượng trước khi chỉnh trị Ta

có phương trình đường thuỷ lực:”

ξ

ξTK =

(

2 / 3

)

TK CT T

T

η

(6)

CT B

TCTTN: Độ sâu tuyến chạy tàu tự nhiên

B : Chiều rộng của mỗi mặt cắt

BCT : Chiều rộng chạy tàu

T : Chiều sâu của mỗi mặt cắt

TCTTN : Chiều sâu chạy tàu tự nhiên

Giao điểm của đường thuỷ lực và đường hình thái học cho ta giá trị ξTK và ηTK

5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0

T(m) 50

0.5

t =3.8 m

B(m) 300

200 250

B =128 m

100

150 t

Hình 3.3: Đồ thị

Từ đồ thị, do đã biết được Tt=3.8m nên ta xác định được Bt=128m

* Phương pháp thuỷ lực - hình thái học:

hinh_thai_hocx ( )

thuy_lucx ( )3

η , x , x

Lấy trung bình các bề rộng tuyến ta có bề rộng tuyến chỉnh trị:

“Bán kính cong tuyến chỉnh trị phải thoả mãn hai yêu cầu:”

• Đảm bảo điều kiện chạy tàu

• Đảm bảo ổn định của tuyến sông cần chỉnh trị và không tạo thành các dòngchảy tách ra khỏi bờ

Yêu cầu thứ nhất thường được đảm bảo một cách dễ dàng (bán kính cong bao giờcũng lớn hơn bán kính tối thiểu chạy tàu), do đó chỉ dùng để làm điều kiện kiểm trakhi đã xác định xong bán kính cong tuyến chỉnh trị

Yêu cầu thứ hai dùng để xác định bán kính cong phổ biến

Có nhiều phương pháp để xác định bán kính cong nhưng có 2 phương phápthường dùng:

Q.0014,0R

5 , 0 TL

=

(7)Trong đó:

R-Bán kính cong của tuyến chỉnh trị (m)

QTL-Lưu lượng tạo lòng (m3/s)

I-Độ dốc mặt nước ứng với QTL

Bán kính cong của tuyến được tính theo phương pháp thuỷ lực và kiểm tra lạitheo phương pháp thực nghiệm Nếu ngoài khoảng (4÷5)B thì lấy theo thực nghiệm.3.2.4.2 Kết quả tính toán:

3.2.4.2.1 Phương pháp thủy lực:

m I

Q

0000626,

0

930.0014,0

0014,

0

5 , 0 5

, 0

Khi thiết kế sơ bộ có thể vạch tuyến chỉnh trị trên bình đồ theo cách sau:

• Đánh dấu trên bình dồ các điểm cơ bản của tuyến như:

+ Đoạn bờ chủ của các vực sâu trên và dưới

+ Điểm đầu, điểm cuối của đoạn quá độ

+ Điểm đầu, điểm cuối của đoạn cong

+ Các điểm tựa của tuyến chỉnh trị bao gồm các công trình có sẵn trên sông

• “Dựa vào các điểm cơ bản trên vẽ phác các đường biên phía bờ lõm của tuyếnchỉnh trị sau đó dùng thước cong vẽ các đường cong trơn Riêng đỉnh cácđoạn cong vẽ bằng compa với bán kính bằng bán kính của tuyến chỉnh trị.”

• Đối với bờ lồi của đoạn sông cong vẽ đường biên của tuyến chỉnh trị bằngcách tịnh tiến đường biên phía bờ lõm một đoạn bằng chiều rộng của tuyếnchỉnh trị

Dựa vào kết quả phân tích tuyến chỉnh trị và dựa vào đặc điểm tình hình củatuyến sông, dựa vào bình đồ và kết quả tính toán kích thước tuyến chỉnh trị ta đề raphương án tuyến như sau:

3.3.2 Vạch tuyến:

Tuyến chạy tàu được nối tiếp từ tuyến chạy tàu đoạn cạn Vàng kéo xuống Phíamép trái tuyến xuất phát từ đầu kè T6 Vàng chạy xuôi qua khoang số 6 cầu Phù Đổngkéo xuống tới mặt cắt số 15 thì bám sát bờ trái

Biên tuyến ở thượng lưu xuất phát từ đầu kè T6 kéo xuống trụ P5 cầu Phù Đổngkéo xuôi đến mặt cắt 15 bám sát bờ trái

3.3.3 Bố trí công trình trên tuyến:

Phương án này phải bố trí 3 kè mỏ hàn phía bờ trái thượng lưu cầu Phù Đổng 1

kè, hạ lưu cầu 2 kè, mặt khác phía bờ phải cũng phải bố trí một hệ thống kè mỏ hànchạy dọc theo bờ phải ra đến biên tuyến chỉnh trị

3.3.4 Các kích thước cơ bản của công trình:

3.3.4.1 Sơ bộ chiều dài kè:

Cao trình đỉnh kè được xác định sao cho vận tốc dòng chảy ở phần còn lại củalòng dẫn sẽ đảm bảo vận tốc xói

“Nội dung tính toán bao gồm:”

* Xác định vận tốc tính toán Vtt:

Cao trình đỉnh kè được xác định sao cho vận tốc của phần diện tích tự do đạt vậntốc tính toán VTT - Vận tốc trung bình của mặt cắt đảm bảo xói

x df

TT K V

V = 0 , 8

(9)Trong đó:

“Kdf: Hệ số dự phòng có giá trị 1,2÷1,4.”

“Vx: Lưu tốc xói của bùn cát (thực chất là lưu tốc ứng với khi bùn cát di chuyểnvới số lượng lớn) (m/s).”

2 , 0

90

50 0,0014

V kx

(11)Trong đó:

d50: Đường kính hạt ứng với suất bảo đảm 50% (tra từ đường cấp phối hạt) (m)

d90: Đường kính hạt ứng với suất bảo đảm 90% (tra từ đường cấp phối hạt) (m).Tra từ đường cấp phối hạt ta có:

d50=165,1µm =0,0001651m;

d90=291,6µm =0,0002916m

T: Độ sâu lớn nhất của mặt cắt kè đang xét(m)

* Xác định phần lưu lượng sẽ đi qua trên kè ứng với lưu lượng tạo lòng Ql:

- Tính diện tích tự do của mặt cắt qua kè ωtd: Công việc này được thực hiện bằngcách tính diện tích tự do trực tiếp trên mặt cắt qua kè

ω

ω

ωk

- Tính td td tt

V

- Tính l tl td

Q Q

Với α là góc hợp giữa kè và trục dòng chảy, tạm lấy α=850=1.484 radian

- Tìm ωl dựa vào công thức trên:

Ta có: l k td

ωωω

ωωω

thay vào công thức tính A trên ta có:

td l

l

A

ωω

ω+

=

suy ra A

A td l

−

=

1

.ωω

(12)

- “Tính zk: Từ ta xác định được cao trình đỉnh kè theo công thức sau:”

k

l CT

k H l

(13)3.3.4.2.2 Kết quả tính toán:

KIII 0.01 14.57 57.45 4.97Tính toán cụ thể xem phụ lục 4: Các kích thước của kè.

3.3.4.3 “Xác định góc tối ưu giữa kè và trục dòng chảy:”

“Góc hợp giữa kè và trục dòng chảy là góc sao cho kè phát huy tác dụng lớnnhất Việc xác định góc tối ưu của kè và trục dòng chảy xác định trên đồ thị thựcnghiệm.”

Hình 3.10: Đồ giải xác định góc tối ưu của kè

Trong đó:

Hk- Chiều cao đầu kè của kè (m)

T- Độ sâu lớn nhất lòng sông tương ứng với MNCT (m)

l- Chiều dài kè (m)

B- Chiều rộng lòng sông tại vị trí đặt kè tương ứng với MNCT (m)

Bảng 3.10: Xác định góc tối ưu giữa kè và trục dòng chảy

kế sơ bộ ta chọn giải pháp kết cấu bằng đá đổ trên bè đệm để tính, cụ thể như sau:

- Kết cấu: đá đổ trên bè đệm

- Mặt cắt ngang thân kè có dạng hình thang, bề rộng mặt kè 1m, hệ số mái dốcthượng hạ lưu m1= m2=1.5

- Cao trình đỉnh các kè theo như tính toán

- Do mũi kè thường xuyên phải chống đỡ với dòng chảy mạnh hơn rất nhiều sovới trạng thái tự nhiên, dễ bị phá hoại do xói lở vì vậy mái dốc mũi kè cần thoải, tachọn mái dốc mũi cho tất cả các kè m3=3

- Thân kè mỏ hàn cần có mái dốc ổn định, cao trình thấp dần từ gốc kè đến đầu

kè để tránh sự thay đổi đột ngột tình hình chịu lực khi nước dâng ngập, do đó lấy độdốc dọc kè i=1/100

- Chọn bè đệm: Trên tuyến sông này, loại bè đệm thường dùng là bè dóc kíchthước 2x3m, dày 20cm

Các kích thước cơ bản của kè có thể thống kê theo bảng sau:

Bảng 3.13: Các kích thước cơ bản của kè

Hệ số mái dốcT.lưu H.lưu Đầu kè

V

(14)

l B

Hình 3.11: Thể tích kè mỏ hàn

Với:

l

S.3

1

V1 = 1

(15)

2 1

1

V2 = 2

(16)

2 2

1

V3 = 3

(17)

h B

V = + +

6

1

2 1

(18)Trong đó:

l- Chiều dài kè (m)

B- Chiều rộng mặt kè (m)

h- Chiều cao kè tại mũi(m)

m1, m2- Hệ số mái dốc thượng lưu và hạ lưu kè

V1, V2, V3- Thể tích các phần chia ra của kè (m3)

S, S , S - Các diện tích tương ứng (m2)

• Tính toán bè đệm:

TB B l

S =

(19)Trong đó:

.

2

1

2 1 2

MdốcT.hạ lưu

h(m)

S1(m2)

S2(m2)

S3(m2)

V3(m3)

V đá(m3)

Diện tíchphên (m2)

kế sơ bộ ta chọn giải pháp kết cấu bằng đá đổ trên bè đệm để tính.

4.2 Thiết kế bản vẽ thi công công trình:

- Kết cấu: đá đổ trên bè đệm

- Mặt cắt ngang thân kè có dạng hình thang, bề rộng mặt kè 1m, hệ số mái dốcthượng hạ lưu m1= m2=2

- Cao trình đỉnh các kè theo như tính toán

- Do mũi kè thường xuyên phải chống đỡ với dòng chảy mạnh hơn rất nhiều sovới trạng thái tự nhiên, dễ bị phá hoại do xói lở vì vậy mái dốc mũi kè cần thoải, tachọn mái dốc mũi cho tất cả các kè m3=3

- Thân kè mỏ hàn cần có mái dốc ổn định, cao trình thấp dần từ gốc kè đến đầu

kè để tránh sự thay đổi đột ngột tình hình chịu lực khi nước dâng ngập, do đó lấy độdốc dọc kè i=1/100

- Chọn bè đệm: Trên tuyến sông này, loại bè đệm thường dùng là bè dóc kíchthước 2x3m, dày 20cm

Các kích thước cơ bản của kè có thể thống kê theo bảng sau:

Bảng 4.1: Các kích thước cơ bản của kè

Hệ số mái dốcT.lưu H.lưu Đầu kè

300 40

4.3.1 Kiểm tra ổn định vật liệu:

4.3.1.1 Kiểm tra ổn định đá trên mặt kè:

4.3.1.1.1 Vận tốc tràn trên mặt kè:

“Xác định vận tốc lớn nhất tràn qua mặt kè: nằm trong khoảng 2 mực nước: Mựcnước trên cao trình kè 0,2m đến mực nước ngang mép bãi bồi, lấy gần đúng theo côngthức sau:”

l l

Q K v

ω

max =

(24)Trong đó:

vmax- Vận tốc lớn nhất tràn qua mặt kè (m/s)

Ql- Lưu lượng tràn qua mặt kè (m3/s) Xác định theo công thức sau:

ωl- Diện tích nước trên mặt kè (m2)

K- Hệ số thực nghiệm biểu thị mối quan hệ giữa vận tốc lớn nhất trên mặt kè vàvận tốc tràn trung bình, lấy bằng 1.25

Lấy 3 mực nước từ mực nước trên cao trình kè 0,2m đến mực nước ngang mépbãi bồi, tính cho các kè ta có:

“Tính toán cụ thể xem phụ lục 6: Kiểm tra ổn định vật liệu của kè”

4.3.1.1.2 Đường kính viên đá trên mặt kè:

Đường kính viên đá được xác định theo công thức sau:

14 0 max 36

.

0

45.5

h k

v

mk =η

(25)Trong đó:

k- Hệ số điều chỉnh lưu tốc khởi động, lấy k=0.8

h- Chiều sâu dòng chảy trên mặt kè

Bảng 4.3: Đường kính viên đá trên mặt kè

Tính toán cụ thể xem phụ lục 6: Kiểm tra ổn định vật liệu của kè

Để tiện cho thi công và đảm bảo ổn định ta lấy đường kính viên đá lát mái dốcđầu kè là d=0,3m

4.3.1.2 Tính toán đường kính viên đá nằm trên mái dốc đầu kè:

4.3.1.2.1 Vận tốc đầu kè:

Xác định vận tốc lớn nhất đầu kè: có thể xác định bằng cách lập bình đồ dòngchảy lấy vận tóc của bó dòng đi sát đầu kè hoặc xác định theo công thức thực nghiệmsau:

446 0 046 1 9 0 5

1

2 0 1

T

Tk T

Tk B

Lk v

v dk tb

(26)Trong đó:

vdk- Vận tốc đầu kè (m/s)

vtb- Vận tốc trung bình của mặt cắt có kè

Lk- Chiều dài kè, tính được Lk=90m

B- Bề rộng sông

“Tk- Chiều cao đầu kè, tính được Tk=3.092m”

“T- Chiều sâu trung bình của mặt cắt có kè”

“Lấy 3 mực nước từ mực nước trên cao trình kè 0,2m đến mực nước ngang mépbãi bồi, tính cho các kè ta có:”

4.8 1022.177 1595.544 0.641

7.5 2735.756 3018.481 0.906KII

4.8 0.641 477.823 3.339 1.003

7.5 0.906 581.935 5.187 1.268KII

Tính toán cụ thể xem phụ lục 6: Kiểm tra ổn định vật liệu của kè

4.3.1.2.2 Đường kính viên đá đầu kè:

“Được xác định theo công thức của Balanin:”

) cos(

1

) cos(

44 0 15 ,

=

(27)Trong đó:

vmax - vận tốc đầu kè (m/s);

β

- hệ số có giá trị bằng 0.2÷0.3, lấy β

=0.25α

- góc nghiêng của mái dốc (độ), với mái dốc m=3 có α

Tính toán cụ thể xem phụ lục 6: Kiểm tra ổn định vật liệu của kè

Để tiện cho thi công và đảm bảo ổn định ta lấy đường kính viên đá lát mái dốcđầu kè là d=0,3m

1(

)n1)(

1(t

t

1 1

2 2

2

−γ

−η

=

(28)Trong đó:

t1, n1, γ1- Chiều dày, hệ số rỗng và dung trọng của lớp đá trên bè

t2, n2, γ2- Chiều dày, hệ số rỗng và dung trọng của bè

η- Hệ số an toàn

Lấy: n1=n2; γ1=2,4T/m3; γ2=0,7T/m3; η=1,5

Ta có:

) ( 064 , 0 ) ( 4 , 6 2 , 0 321 0 321

(29)

V0- Lưu tốc khởi động của đá xác định:

4 1