Đồ án CTBVB 2 Thiết kế đê chắn sóng Cửa Việt, Quảng Trị

Xác định các tham số sóng nước sâu và mực nước thiết kế MNTK theo tần suất thiết kế 1.1.. Ta sử dụng phương pháp thống kê trên cơ sở tài liệu của các trạm quan trắc trên biển và cửa sông

MỤC LỤC

I Đề bài:

Nhóm tư vấn thiết kế 56B tiến hành lập dự án xây dựng một hệ thống đập chắn sóng cảng

và luồng tàu cửa sông Cửa Việt, Quảng Trị

Các số liệu cho trước:

Hình 1 Vị trí của dự án trên Google Earth

Địa hình Quảng Trị hẹp và dốc, nghiêng từ Tây sang Đông với dãy núi cao Trường Sơn ở phía Tây, kế tiếp là đồi bát úp dải đồng bằng nhỏ hẹp và cuối cùng là bãi cát ven biển, Cửa Việt là thị trấn ven biển nên độ dốc không đáng kể Địa hình Cửa Việt chủ yếu

là vùng biển bãi ngang, bãi cát và cồn cát ven biển, bị chia cắt bởi đầm phá, khe suối Vớiđịa hình cát nội đồng nằm giữa đồng bằng và biển, đây là vùng có trữ lượng cát biển lớn

2.Khí hậu

• Gió: vùng nằm trọn trong khí tiết nhiệt đới, có 2 hướng gió chính là gió mùa ĐôngBắc về mùa đông và gió mùa Tây Nam về mùa hè Đồng thời cũng chịu tác động của gió biển và gió đất liền theo chu kỳ ngày đêm

• Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 24 – 25,5oC Tháng nóng nhất là tháng 7 với nhiệt độ trên 40oC và tháng lạnh nhất là tháng 1 với nhiệt độ 8-10oC

• Lượng mưa bình quân năm làtừ 2.500 – 2.700 mm Lượng mưa phân bố không đều, từ tháng 9-11 chiếm 70-75% lượng mưa cả năm Số ngày mưa 130-180 ngày

• Độ ẩm không khí bình quân hàng năm 85-90%

3.Chế độ thủy triều, thủy văn

• Chế độ thủy triều tại cửa Cửa Việt là chế độ bán nhật triều không đều Phần lớn hoặc hầu hết số ngày trong thánh có hai lần nước lớn và hai lần nước dòng Biên

độ triều khoảng 0,6 m

• Cửa Việt nằm bên tản ngạn con sông Hiếu, bắt nguồn từ dãy trường sơn hùng vĩ, sông chảy theo hướng Tây - Đông và là hạ lưu của hệ thống sông Thạch Hãn gồm các sông: Thạch Hãn, sông Hiếu, sông Vĩnh Phước, sông Ái Tử, sông Vĩnh Định, sông Canh Hòm và sông Nhúng Hệ thống sông Thạch Hãn có tổng chiều dài là

768 km đổ ra biển qua Cửa Việt Trên địa bàn thị trấn có một đầm nước lớn nối với các khe nước đổ ra sông Hiếu Chịu ảnh hưởng của bão lụt nặng nề, mùa bão thường là mùa mưa, khi có bão mưa càng lớn, nước biển dâng cao gây ra tình trạng lụt lội nghiêm trọng

III TÍNH TOÁN:

1 Xác định các tham số sóng nước sâu và mực nước thiết kế (MNTK) theo tần suất thiết kế

1.1 Xác định mực nước thiết kế (MNTK) theo tần suất thiết kế

Mực nước thiết kế là tổng hợp triều thiên văn lớn nhất và mực nước dâng ứng với tần suất thiết kế

Ta sử dụng phương pháp thống kê trên cơ sở tài liệu của các trạm quan trắc trên

biển và cửa sông gần khu vực công trình (theo Quyết định 1613/QĐ-BNN-KHCN, ngày

09 tháng 07 năm 2012, về việc Ban hành Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng cho Chương trình củng cố, bảo vệ và nâng cấp đê biển) thì MNTK được xác định theo đường tần suất mực nước tổng hợp tra tại Phụ lục A

Hình 2: Đường tần suất mực nước tổng hợp tại điểm MC36 (107°08', 16°58') Trung

Giang, Gio Linh, Quảng Trị

Với tần suất thiết là P= 2% suy ra MNTK= +168,7 cm

Khu vực nghiên cứu nằm ở vùng 1 trong 5 vùng tính toán các tham số sóng nước sâu cho khu vực ven bờ từ Quảng Ninh đến Quảng Nam

Với vị trí các vùng được phân như sau:

- Vùng 1: Quảng Ninh – Hải Phòng;

Hình 3: Bảng kết quả tính toán các tham số sóng vùng nước sâu cho 5 vùng trong khu

vực ven bờ từ Quảng Ninh đến Quảng Nam

Từ tần suất thiết kế P = 2% ứng với chu kỳ 50 năm, vùng nghiên cứu thuộc vùng 4 nên ta

có H0 = 10,76 m

1.3.Xác định các tham số sóng nước sâu (T p , L 0 , S 0p )

Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định chu kỳ sóng và chiều cao sóng tạivùng biển Bắc Bộ và Trung Bộ ( Áp dụng công thức kinh nghiệm của Nguyễn XuânHùng 1999 thống kê cho T<9s; H<22,6m) ta có:

T = 5,146×H = 5,146×10,76 = 7,49s

- Chu kỳ sóng:

p m

T = 1,2.T = 1,2.7,49 = 8,99s

;

p m-1,0

2 Xác định chiều cao sóng tại vị trí thiết kế (đầu đập) (dùng mô hình truyền sóng dạng ENDEC - WADIBE)

2.1 Xác định vùng sóng đổ:

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

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

α = 6,43

8) Hệ số khúc xạ

o 0

Từ kết quả trên, ta có:

+ chiều cao sóng vỡ Hb = 9,85m

+ Độ sâu tại biên sóng vỡ

b b b

+ Sử dụng Wadibe cho tính toán vùng sóng vỡ:

Hình 4: Số liệu đầu vào Wadibe cho tính toán vùng sóng vỡ

Từ kết quả trên, ta có:

+ chiều cao sóng vỡ Hb = 9,88 m

+ Độ sâu tại biên sóng vỡ db = 15,2 m

 Kết quả tính toán của tính lặp và chạy Wadibe bằng nhau

Xác định cao trình tại đó sóng đổ trong điều kiện thường:

Zb = MNTK - db

Trong đó:

- MNTK = +1,687 m

- db = 15,2 m

+ Đới sóng vỡ có giá trị :

b 80

bờ biển cho các cán bộ làm công tác tư vấn thiết kế công trình bảo vệ bờ, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến đê kè biển như các đạc trưng của sóng tuyến tính, tính toán chế độ sóng ngang bờ, tính toán sóng leo, sóng tràn, tính toán kích thước lớp áo kè, phân tích lựachọn tối ưu hình học đê,…

Khi sóng lan truyền từ nước sâu vào vùng ven bờ do ảnh hưởng của địa hình đáy biển, trường dòng chảy, trường gió hoặc gặp phải các chướng ngại vật, các công trình phásóng, sóng sẽ trải qua rất nhiều quá trình biển đổi làm các thông số sóng cũng thay đổi theo Đó là các hiện tượng sóng vỡ, khúc xạ sóng, phản xạ sóng và hiệu ứng nước

dấu các điểm (cao trình), tiếp đến dùng lệnh DAL để đo khoảng cách giữa các cao trìnhvới nhau, cần chú ý đến khoảng cách trong autocad và khoảng cách thực tế Đưa các sốliệu cao trình và khoảng cách giữa các điểm vào Excel dựng bảng tính toán khoảng cáchcộng dồn giữa các điểm Ta được bảng số liệu của mặt cắt tương ứng như sau:

Điểm Khoảng cách KDCD X Cao trình Z

b, Cho số liệu vào phần mềm Wadibe

Sau khi đã có đầy đủ các số liệu đầu vào gồm: (bộ tham số sóng nước sâu,

MNTK và số liệu mặt cắt địa hình đáy) lần lượt cho vào phần mềm Wadibe để tính

toán dải sóng vỡ

Sử dụng WADIBE để tính toán sóng tại vị trí công trình với các thông số đầu vào gồm :

- Mực nước thiết kế: MNTK = +168,7 cm = 1,687 m

- Chiều cao sóng quân phương, tại biên phía biển Hrms= 7,61 m

- Góc sóng tới tại biên phía biển αb = 8,25o

- Chu kì đỉnh phổ Tp = 8,99 s

- Độ dốc sóng S0 = 0,0853

Nhập tham số đầu vào trong phần mềm WADIBE:

Hình 5: Số liệu đầu vào Wadibe cho tính toán truyền sóng

c, Các số liệu đầu ra sau khi chạy WADIBE:

Hình 6: Biểu đồ phân bố chiều cao sóng Hrms

d, Xử lý số liệu để tính toán dải sóng vỡ.

Sau khi xử lý, ta có bảng số liệu các chỉ số dải sóng vỡ như dưới đây:

Trong đó: MNTK = 1,687 m – mực nước thiết kế

Rc – độ cao lưu không của đê

Áp dụng công thức TAW-2002:

c 3

m0 r b m0

R

Q = = 0,2.exp(-2,3× × × )

Hγ γgH

Trong đó:

- Chiều cao sóng có nghĩa tại chân công trình: m0 s

H = H = 2,25 m

- Lưu lượng tràn cho phép: q = [q] = 100 l/s/m = 0,1 m3/s/m

- Hệ số chiết giảm do độ nhám mái đê: Sử dụng khối phủ Tetrapod: r

γ = 0,38

- Hệ số chiết giảm do góc sóng tới:

β

γ = 1-0,0063 β = 1-0,0063.8,25 = 0,95

Thay số ta có độ cao lưu không của đê:

c 3

R

2, 25 0,38 0,959,81.2, 25

 Rc = 1,01 (m)

 Cao trình đỉnh đê: Zđđ = Rc + MNTK = 1,01+1,687 = 2,7 (m)

4 Tính toán kích thước (D n ), khối lượng (W a ) và chiều dày (t a ) khối phủ bảo vệ

4.1 Tính toán kích thước khối phủ

Lựa chọn khối phủ Tetrapod để bảo vệ mái đê Tetrapod là loại khối phủ được xếp 2 lớp

trên mái dốc 1:1,5

Hình 7: Khối phủ Tetrapod xếp trên mái nghiêng

- Tính toán đường kính danh nghĩa Dn cho khối phủ Tetrapod:

+ Công thức Hudson với SPM-1984

+ Công thức Van der Meer (1999): sóng không vỡ, có kể đến hiện tượng rocking ( thiên

ρ -ρ 2,3 - 1,025

- Số cấu kiện dịch chuyển tương đối: Nod=0,5

- Số con sóng trong bão ảnh hướng đến công trình: Nz = 7000

Do có sự chênh lệch về 2 phương pháp tính, chọn kết quả từ công thức Hudson cho kích thước khối phủ lớn hơn , đảm bảo ổn định đê H=1,88 m; D n =1,22 m.

Hình 8: Kích thước khối phủ Tetrapod

Các kích thước của khối phủ được tính toán trong bảng dưới đây:

Bảng 7: Kích thước khối phủ Tetrapod

5 Tính toán kích thước mặt cắt ngang công trình.

Thiết kế mặt cắt đập gồm 3 lớp: Lớp phủ, lớp giữa và lớp lõi; có tường đỉnh

Hình 9: Cấu tạo mặt cắt ngang đập

a, Xác định các thông số của lớp giữa.

Chọn cấu tạo lớp giữa là đá đổ 2 lớp, khối lượng viên đá lớp giữa được xác định qua khối lượng của cấu kiện lớp phủ

Khối lượng viên đá

d, Xác định các thông số chân đê.

Chọn khối phủ đá bảo vệ chân đê,kích thước khối phủ được xác định theo công thức Gerding 1995,thiết kế với chân nông

Hình 10: Thông số thiết jees chân đập

0.15

od n50 n50

h

Số cấu kiện dịch chuyển tương đối od

N = 2

thiết kế ứng với mức hư hỏng cho phép

Tỷ trọng riêng tương đối

Chọn độ dốc mái m = 2

e, Lựa chọn khối bê tông đỉnh đê.

Chọn cao trình đỉnh của bê tông mặt đê bằng với cao trình đỉnh của khối tetrapod và khối bê tông đỉnh được dặt trên lớp lõi và có gờ liên kết với lớp lõi

Chọn chiều cao tường

t a 2 c

h = t +t +h = 2,54+1,09+0,87 = 4,5 m

Hình 11: Lựa chọ kích thước khối bê tông đỉnh

Với - ta là chiều dày lớp phủ Tetrapod

- t2 là chiều dày lớp giữa

- hc là chiều cao của gờ chân khối bê tông đỉnhChọn bề rộng khối bê tông Bbt = 5,97 m > 3.kt.Dn = 3.1,04.1,22 = 3,81m

Bề rộng đỉnh đê c bt c

B = G +B +B

Với - Gc là bề rộng phần thềm trước đê lấy

7 Tính toán ổn định tổng thể của công trình.

Sử dụng phần mềm Plaxis Sơ bộ lấy các chỉ tiêu cơ lí của vật liệu và đất nền:

Bê tông C30 –

E = 32.10 KN/m

Nền gồm phía trên là lớp sét dày 10m, bên dưới là lớp cát

Vật liệu γunsat(KN m/ 3) γsat(KN m/ 3) ϕ( )° c KN m( / 2) Ereff

Kết quả tính toán

Hình 12: Hệ số ổn định

Kết luận: Công trình đảm bảo điều kiện ổn định.

8 Tính toán sóng nhiễu xạ sau tuyến đập.

Tính toán nhiễu xạ sóng theo tiêu chuẩn Nhật Bản OCDI 2002

Tính nhiễu xạ cho hướng sóng tới 90°

Hình 13: Sơ đồ tính nhiễu xạ cho 1 số điểm sau đập

Hình 14: Biểu đồ tra hệ số nhiễu xạ theo OCDI 2002

Chu kì sóng tại A:

0,96 8,99 8,63

A dH p