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

Chính vì vậy, khát khao có được một tuyến luồng cho tàu lớn vào sông Hậu - nơi có nhiều bến cảng biển của miền Tây Nam bộ, nhằm khơi thông luồng hàng hóa xuất nhập khẩu luôn cháy bỏng tr

 Phía Đông giáp Biển Đông Việt Nam

 Phía Tây giáp tỉnh Vĩnh Long

 Phía Nam giáp tỉnh Sóc Trăng

 Phía Bắc giáp tỉnh Bến Tre

Hình 1-1 Vị trí địa lý của dự án

Với tổng diện tích đất tự nhiên là 38.405 ha Trong đó đất nông nghiệp 25.495 ha, đất trồng cây lâu năm 3.952 ha, đất chuyên dùng 1.206 ha Ngoài ra huyện còn có 55 km

bờ biển và 12 km bờ cửa sông, 2.640 ha sông, rạch và hơn 100 ha đất ven biển

Dự án Luồng cho tàu biển trọng tải lớn vào sông Hậu (LSH) do Cục Hàng Hải Việt Nam (CHHVN) làm chủ đầu tư (đại diện là BQLDA Hàng Hải III) Dự án được xây dựng với mục tiêu mở luồng tàu ổn định, lâu dài cho tàu biển trọng tải 10,000DWT (đầy tải) đến 20,000DWT (giảm tải) ra vào, đảm bảo thông qua lượng hàng hóa của khu vực ĐBSCL

Dự án đã được BGTVT phê duyệt theo Quyết định số 3744/QĐ-BGTVT ngày 30/11/2007 Trong đó, tổng chiều dài luồng khoảng 40km (đoạn sông Hậu 6km, kênh

2

Quan Chánh Bố 19km, kênh Tắt 9km; và đoạn luồng biển 6km); đáy luồng -6.5m (Hệ Hải đồ); chiều rộng 85m÷90m trong đất liền và 150m tại đoạn luồng biển, tổng khối lượng nạo vét khoảng 22 triệu m3 Nhằm ngăn chặn việc bồi lấp luồng biển mới đào do

sự vận chuyển bùn cát dọc bờ biển, đơn vị tư vấn đã thiết kế hai đê biển phía cửa vào kênh Tắt Trong đó, chiều dài đê Bắc là 2.5 km, chiều dài đê Nam là 1.5 km

Đê biển được xây dựng ở 2 bên kênh biển Khoảng cách giữa đê Bắc và đê Nam dự định là 342m ở phần gốc đê và 657m từ đoạn giữa đê đến đầu đê Khoảng cách này đã có tính đến khả năng mở rộng luồng trong tương lai từ một thành hai chiều

3

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

Hệ thống cảng biển ở ĐBSCL có tới gần 20 bến cảng nhưng chỉ đáp ứng được khoảng 30% nhu cầu xuất khẩu hàng hóa của khu vực Trong 10 tỷ USD kim ngạch xuất khẩu hàng hóa chủ lực năm 2012 của miền Tây Nam bộ như gạo, thủy hải sản, trái cây, chiếm đại đa số là doanh thu từ việc xuất khẩu qua hệ thống cảng biển ở TPHCM Gần

20 bến cảng biển của ĐBSCL không phải không có khả năng xuất hàng mà nguyên nhân chính là không có tuyến luồng đủ để cho tàu lớn ra vào Không thuận tiện cho việc lưu thông hàng hóa còn là một trong những cản ngại chính trong việc thu hút đầu tư vào ĐBSCL

Ngay như TP Cần Thơ là “thủ phủ” của vùng đất này cũng không được nhiều nhà đầu tư mặn mà, một phần vì nguyên nhân trên Chính vì vậy, khát khao có được một tuyến luồng cho tàu lớn vào sông Hậu - nơi có nhiều bến cảng biển của miền Tây Nam

bộ, nhằm khơi thông luồng hàng hóa xuất nhập khẩu luôn cháy bỏng trong tâm trí nhiều con người tâm huyết với vùng đất này

1.3 Giao thông vận tải

Bảng 1-1 Bảng tải trọng , kích thước tàu ra vào luồng sông Hậu

4

-Khối lượng hàng thông qua cảng: Lượng hàng hóa tổng hợp 21 - 22 triệu tấn/năm

và hàng container 450.000 - 500.000 TEU/năm cho giai đoạn 2020

-Mực nước cao thiết kế (P=1%) :5,24m

-Mực nước thấp thiết kế(P=98%) : 0,82m

-Tổng mức đầu tư: tổng nguồn vốn đầu tư cho dự án hơn 9.780 tỷ đồng

1.5 Khí tượng , thủy hải văn

1.5.1 Khí tượng

1.5.1.1 Khí hậu

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

Hình 1-3 Hình vẽ thể hiện hướng gió hàng năm tại ĐBSCL

Dữ liệu gió theo quan sát của Trung tâm khí tượng thủy văn miền Nam gần khu vực

dự án cũng được thu thập để miêu tả điều kiện tại khu vực dự án Công tác quan sát đo đạc được thực hiện tại trạm Trà Vinh, thị xã Trà Vinh Từ dữ liệu quan sát (2006-2008) cho thấy phân phối hướng gió tại khu vực dự án như sau:

Hình 1-5 Phân phối lƣợng mƣa ở ĐBSCL

Tại khu vực giữa sông Hậu và sông Cổ Chiên, khu vực hạ lưu có lượng mưa nhiều hơn trên 1,800mm trong khi ở khu vực thượng lưu ví dụ như Châu Đốc, dữ liệu ghi nhận được là dưới 1,400 mm Một số dữ liệu tại khu vực gần dự án cũng đã được thu thập để

mô tả điều kiện thực tế Dữ liệu sử dụng do Trung tâm khí tượng thủy văn miền Nam ghi nhận tại Trạm Trà Cú (tỉnh Trà Vinh) giai đoạn 2006 – 2008

dự báo do UK MET OFFICE cung cấp

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

Mùa mưa (Tháng 5 đến Tháng 10) Mùa khô (Tháng 11 đến Tháng 4)

Các mùa trong năm

Hình 1-6 Phân bố chiều cao sóng và hướng sóng khu vực ngoài khơi

Các hình dưới đây thể hiện phân bố tần suất xuất hiện giữa chiều cao sóng và hướng sóng khu vực gần bờ thông qua mô phỏng lan truyền sóng

Phân bố chiều cao sóng và hướng sóng khu vực gần bờ

7

Mùa mưa Mùa khô

Các mùa trong năm

Hình 1-7 Phân bố chiều cao sóng và hướng sóng khu vực gần bờ

8

Hoa dòng chảy ( Tháng 1 ) Hoa dòng chảy ( Tháng 4)

Hoa dòng chảy ( Tháng 7 ) Hoa dòng chảy ( Tháng 10 )

Bảng 1-3 Bảng tuần suất xuất hiện mực nước thấp nhất hàng năm

Hmin(cm) -211 -216 -221 -225 -230 -234 Hệ Hòn Dấu

1.6 Đặc điểm địa chất khu cảng

Địa tầng tại khu vực này là tương đối đồng nhất và chia thành các lớp từ trên xuống như sau:

Lớp 4b (SM/SC-SM): Cát pha sét, pha bụi, xám vàng, kết cấu chặt vừa

Lớp 5 (CL/CH): Sét, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng, xám xanh, xám vàng, tính dẻo thay đổi lớn từ trung bình đến cao

Lớp 6 (SC/SC-SM): Cát pha bụi, pha sét, xám xanh, xám vàng, kết cấu chặt vừa Lớp 7 (CL/CH/MH): Sét, sét lẫn cát, trạng thái nửa cứng đến cứng, xám vàng, xám xanh, tính dẻo biến đổi từ vừa đến cao

Lớp 8 (SM/SC-SM): Cát pha bụi, xám xanh, xám, kết cấu chặt đến rất chặt

Thấu kính TKC2 (SC-SM): Thấu kính cát pha bụi, xám vàng, kết cấu chặt vừa Thấu kính này xuất hiện trong lớp 5 của hố khoan LKD44

Thấu kính TKC3: Thấu kính cát kết, xám vàng, rất cứng Thấu kính này xuất hiện trong hố khoan LKD46 (từ 52.0-52.5m)

Hình 1-9 Địa chất khu vực

10

1.7 Sự cần thiết của đê chắn sóng

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

11

Chương 2 PHƯƠNG ÁN VỊ TRÍ ĐÊ CHẮN SÓNG

2.1 Tính toán diện tích khu nước của Cảng

- Chiều sâu vũng đảm bảo cho tàu đi lại và công tác hàng

H = T + Z0 + Z1 + Z2 + Z3 + Z4

Trong đó:

+ H : Độ sâu trước bến (m)

+ T : Mớn nước của tàu khi đầy hàng

+ Z0 : Độ sâu do nghiêng lệch tàu

+ Z1 : Độ sâu dự trữ tối thiểu chạy tàu

+ Z2 : Độ sâu do sóng

+ Z3 : Độ sâu vận tốc chạy tàu

+ Z4 : Độ sâu do sa bồi ( = 0,4m )

Bảng 2-1 Bảng số liệu tính toán chiều sâu ứng với các loại tàu

STT Loại tàu Trọng tải

(DWT)

Z0(m)

Z1(m)

Z2(m)

Z3 (m)

Z4(m) T (m) H (m)

1 Tàu hàng

tổng hợp 10.000 0,179 0,42 0,72 0,3 0,4 4,0 6,018

Container 20.000 0,366 0,86 0,72 0,3 0,4 8,8 11,446

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

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

S1 =

2

2

qv D

 

  +L.B

2.1.2 Khu nước cho tàu neo đậu chờ đợi

Diện tích khu nước này xác định theo công thức:

n kd d t

n tp

Q K t n

T D



+ Qn: Lượng hàng đến cảng trong 1 năm (T);

+ Kkd: Hệ số không đều của hàng hóa;

+ td: Thời gian đỗ của tàu chờ đợi (ngày đêm);

12

+ Tn: Số ngày khai thác của cảng trong 1 năm (ngày đêm);

+ Dtp: Trọng tải của tàu tính toán (T);

+ s3: Diện tích cần thiết cho 1 tàu khi neo đậu tại khu nước chờ đợi;

s3=(Lt+40m)(Bt+2B)

2.1.3 Khu nước sát bến, neo đậu bốc xếp hàng hóa giữa tàu với bờ

Chiều rộng của vũng được xác định như sau:

B = 2.Bx + 2Bt + B

Trong đó:

+ Bt, Bx : lần lượt là chiều rộng của tàu hàng, xà lan

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

Với tuyến bến thẳng chạy dọc đường bờ:

Hướng sóng chính cần che chắn là các hướng Nam, Đông Nam

2.2.3 Hướng luồng vào cảng

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

=320

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

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

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

Ngoài ra cấp công trình được xác định theo những quy đi ̣nh hiê ̣n hành

Do đê được xây dựng để chắn sóng và bảo vệ luồng, do đó cấp công trình được chọn theo hạng mục luồng là công trình giao thông cấp đặc biệt

v K

.

 ” (theo công thức 119-22TCN222-95)

 set

w w

set

h d

g

L V K

d: Độ sâu trung bình trên đà gió , d=25m

Kw: Đại lượng này phụ thuộc vào tốc độ gió Vw, Kw=2,4.10-6 [22 TCN 222-95]

g = 9,81(m/s2)

w: Góc hợp của hướng gió với pháp tuyến của đường bờ , w=450

hb : Chiều cao nước dâng do bão,   h b P/n

15

Hình 3-1 Đồ thị xác định chiều cao, chu kỳ sóng

Các thông số của sóng với suất đảm bảo 1; 2; 4% phải lấy theo các hàm phân bố được xác định theo các số liệu hiện trường, còn nếu không có hoặc không đủ các số liệu

đó thì lấy theo kết quả xử lý các bản đồ khí tượng Khi sóng khởi điểm là nước nông thì tra theo L, d sau đó lấy giá trị nhỏ nhất

3.6.1.2 Độ vượt cao của sóng

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

bờ biển và đê chắn sóng

3.6.2 Áp dụng tính toán

3.6.2.1 Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình,chiều dài sóng khởi điểm

* Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình

Ta tính toán với trường hợp thông số sóng không nằm trong vùng ảnh hưởng của đường bờ

Do không có số liệu về thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s

Chiều dài đà gió Lw = 196000m

Vận tốc gió tính toán Vw = 25,48m/s

*Chiều dài sóng khởi điểm

Chiều dài trung bình d của sóng xác định theo công thức :

Vậy sóng tính toán là sóng nước nông

Dựa vào phần đã tính toán ở trên, ta có kết luận sóng khởi điểm là sóng nước nông, rang giới của sóng khởi điểm là vùng có độ dốc i<0,001

*Ranh giới vùng sóng khởi điểm

Trên hải đồ , ta thấy một trắc dọc theo hướng gió chủ đạo từ vị trí công trình ra biển , từ đó ta xác định được ranh giới vùng sóng khởi điểm tại vị trí đường đồng mức -19m (

từ vị trí này trở ra đáy biển có độ dốc i<0,001)

3.7 Xác định thông số sóng biến dạng

17

3.7.1 Lý thuyết áp dụng

3.7.1.1 Chiều cao sóng biến dạng

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

d i l r t

ki : được xác định như sóng nước sâu

Hệ số biến hình kt lấy với đồ thị hình 3-2 theo đường cong l và tỷ số

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

3.7.1.3 Chiều dài sóng biến dạng

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

h i

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

19

Hình 3-4 Đồ thị xác định  và sur

3.7.1.4 Độ vượt cao sóng biến dạng

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

3.7.2 Áp dụng tính toán

3.7.2.1 Xác định chiều cao của sóng biến dạng

Ta sẽ tiến hành tính toán với hướng sóng chủ đạo là hướng Đông Nam, ứng với hướng sóng ta tính toán cho 3 chùm tia đại diện, trong một chùm tia (gồm 2 tia) thì mỗi tia cách nhau 100m Ba chùm tia tính toán có xu hướng lần lượt đi vào phần đầu, thân và gốc của công trình Kết quả tính toán các hệ số sẽ lần lượt được lập thành bảng tính

Bảng 3-1 Bảng tính hệ số k r cho chùm tia I (Hướng Đông Nam)

Bảng 3-2 Bảng tính các hệ số k t , k l ,h i% cho chùm tia I (Hướng Đông Nam)

3.7.2.2 Xác định chiều dài sóng biến dạng

Kết quả tính toán chiều dài sóng được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 3-7 Bảng tính chiều dài sóng i%cho chùm tia I (Hướng Đông Nam)

3.7.2.3 Xác định độ vượt cao của sóng biến dạng

Kết quả được tính toán như bảng sau:

Bảng 3-10 Bảng tính độ vượt caoccho chùm tia I (Hướng Đông Nam)

i d

g T

c i h

g T

c i h

g T

c

i h

3.7.2.4 Phân vùng sóng biến dạng, vị trí sóng đổ lần đầu

Ranh giới phân vùng sóng biến dạng được xác định sau khi đã xác định thông số vùng sóng đổ

Độ sâu tại vị trí sóng đổ lần đầu chính là vị trí mà di = dcri Ta tính toán như trong bảng sau:

Bảng 3-13 Bảng tính toán độ sâu sóng đổ lần đầu dcr cho chùm tia I,II,III -Chùm tia I

Để xác định chính xác độ sâu sóng đổ lần đầu, ta tiến hành vẽ các đường cong căn

cứ vào các số liệu tính toán của di và dcr Hai đường cong này cắt nhau ở đâu thì đó là giá trị dcr cần tìm

Hình 3-6 Vị trí sóng đổ lần đầu chùm tia I

Sóng đổ lần đầu cho chùm tia I là tại vị trí có độ sâu d = 9,8 m

28

Hình 3-7 Vị trí sóng đổ lần đầu chùm tia II

Sóng đổ lần đầu cho chùm tia II là tại vị trí có độ sâu d = 9,25 m

Hình 3-8 Vị trí sóng đổ lần đầu chùm tia III

Sóng đổ lần đầu cho chùm tia III là tại vị trí có độ sâu d = 8,32 m

29

số ki tra trong bảng 2.11” – Trang 2-12 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng

Ta thấy vùng này có độ dốc đáy <0,02 nên ta tra theo đường cong 2

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

Bảng 3-14 Bảng chiều cao sóng đổ h sur,1%cho các chùm tia

ur,2%

s h i

k

I 9.8 67.83 0.144 0.0163 6.59 6.95 0.96 6.68

II 9.25 67.83 0.136 0.0152 6.59 6.47 0.96 6.21 III 8.32 67.83 0.122 0.0146 6.59 6.22 0.96 5.97

3.8.2 Chiều dài sóng đổ

“Chiều dài vùng sóng đổ sur được xác định theo đường cong bao trên cùng của đồ

thị hình 2-6 sách “Công trình Đê chắn sóng và bảo vệ bờ biển” dựa vào cr

d

d

 ” – Trang

2-12 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

I 9.8 67.83 0.144 0.92 62.4 0.96 59.9

II 9.25 67.83 0.136 0.9 61.04 0.96 58.59

III 8.32 67.83 0.122 0.88 59.69 0.96 57.3

3.8.3 Độ vượt cao của sóng đổ

“Độ lệch của đỉnh sóng so với MNTT được xác định theo đường cong bao trên cùng của đồ thị hình 2-3” – Trang 2-12 bài giảng Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng

I 9.8 67.83 0.144 0.7 6.95 4.86 0.96 4.66

30

II 9.25 67.83 0.136 0.72 6.47 4.65 0.96 4.46 III 8.32 67.83 0.122 0.74 6.2 4.58 0.96 4.39

k  Với độ dốc đáy i 0,01 ta có ku = 0,75” – Trang 2-12 bài giảng Công trình bảo vệ

bờ biển và đê chắn sóng

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:

Bảng 3-17 Độ sâu sóng đổ lần cuối d cru

u

k n k u n2 k u n1

cru

d với các tần suất

3.9 Tính toán sóng tại chân công trình

3.9.1 Thông số sóng tại đầu đê

Phần đầu đê nằm trong vùng sóng đổ

Độ sâu nước tại đầu đê là d =1,75+6,82=8,57m

Tính toán với phần sóng đổ ta có :

- Chiều cao sóng đổ:

9,8

0,14467,83

3.9.2 Thông số sóng tại thân đê

Phần thân đê nằm trong vùng sóng đổ

Độ sâu nước tại thân đê là d =1+6,82=7,82m

- Tính toán với phần sóng đổ ta có :

- Chiều cao sóng đổ:

9, 25

0,13667,83