Nghiên cứu sử dụng thùng chìm bê tông cốt thép có buồng tiêu sóng xây dựng đê chắn sóng khu neo đậu trú bão tàu thuyền vùng hải đảo, áp dụng cho công trình tại đảo phú quý, bình thuận

LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, thực hiện, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu sử dụng thùng chìm bê tông

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thái Sơn

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian nghiên cứu, thực hiện, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật

chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài: “Nghiên cứu sử dụng thùng chìm

bê tông cốt thép có buồng tiêu sóng xây dựng đê chắn sóng khu neo đậu trú bão tàu thuyền vùng hải đảo, áp dụng cho công trình tại đảo Phú Quý, Bình Thuận” Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Trung Anh đã dành nhiều

thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Công trình cùng các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy và tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian tác giả học tập chương trình Cao học của trường Đại học thủy lợi, cũng như trong quá trình thực hiện luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Cục Quản lý Xây dựng công trình - Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và thực hiện luận văn này

Do còn hạn chế về trình độ chuyên môn, cũng như thời gian có hạn, nên trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả không tránh khỏi những sai sót Tác giả mong muốn tiếp tục nhận được chỉ bảo của các thầy, cô giáo và sự góp ý của các bạn bè đồng nghiệp

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thái Sơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TIỀM NĂNG XÂY DỰNG KHU NEO ĐẬU TRÚ BÃO TẦU THUYỀN (NĐTBTT) VÙNG HẢI ĐẢO VÀ CHỦ TRƯƠNG CỦA NHÀ NƯỚC3

1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực hải đảo 3

1.1.1 Điều kiện địa hình 3

1.1.2 Điều kiện địa chất 3

1.1.3 Điều kiện khí tượng, thủy hải văn 4

1.2 Ti ềm năng xây dựng khu NĐTBTT vùng hải đảo 8

1.2.1 Vùng Bắc Bộ 9

1.2.2 Vùng Trung bộ 9

1.2.3 Vùng Nam bộ 9

1.2.4 Các công trình đã xây dựng 9

1.3 Yêu c ầu kỹ thuật khu NĐTBTT 11

1.3.1 Đê chắn sóng 12

1.3.2 Luồng tàu [1] 12

1.3.3 Vùng nước đậu tàu 13

1.3.4 Khu vực hậu cần 14

1.4 Ch ủ trương của Nhà nước về xây dựng khu NĐTBTT vùng hải đảo 14

1.4.1 Chủ trương của Nhà nước năm 2010 về quy hoạch cảng cá, bến cá [5] 14

1.4.2 Chủ trương của Nhà nước năm 2011 về quy hoạch cảng cá, bến cá [5] 14

1.4.3 Chủ trương của Nhà nước năm 2015 về quy hoạch cảng cá, và khu NĐTBTT [5] 15

1.5 Gi ới thiệu về sử dụng thùng chìm BTCT và thùng chìm BTCT có buồng tiêu sóng 16

1.5.1 Giới thiệu về sử dụng thùng chìm BTCT 16

1.5.2 Giới thiệu về sử dụng thùng chìm có buồng tiêu sóng [3, 19] 17

1.6 M ột số nghiên cứu về sử dụng thùng chìm BTCT và thùng chìm BTCT có

bu ồng tiêu sóng trong xây dựng công trình biển 18

1.6.1 Một số nghiên cứu về sử dụng thùng chìm BTCT 18

1.6.2 Một số nghiên cứu về sử dụng thùng chìm BTCT có buồng tiêu sóng [3, 19] 20

1.7 K ết luận Chương I 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC SỬ DỤNG THÙNG CHÌM BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) CÓ BUỒNG TIÊU SÓNG (BTS) XÂY DỰNG ĐÊ CHẮN SÓNG KHU NĐTBTT VÙNG HẢI ĐẢO 24

2.1 V ấn đề ổn định nổi thùng chìm BTCT 24

2.1.1 Ổn định nổi [9] 24

2.1.2 Ổn định nổi khi lai dắt, vận chuyển 34

2.2 Tác d ụng của sóng biển lên đê chắn sóng sử dụng thùng chìm 41

2.2.1 Nghiên cứu của Sainflou [17] 41

2.2.2 Tính áp lực sóng theo Goda [17, 20] 44

2.3 Ưu điểm của thùng chìm BTCT có buồng tiêu sóng [3] 48

2.4 Điều kiện xây dựng đê chắn sóng thùng chìm BTCT khu vực hải đảo 48

2.4.1 Điều kiện về nền 48

2.4.2 Vật liệu xây dựng 49

2.4.3 Phương tiện thi công [2, 17] 50

2.5 K ết luận chương 2 54

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG THÙNG CHÌM BTCT CÓ BTS XÂY DỰNG ĐÊ CHẮN SÓNG KHU NĐTBTT VÙNG HẢI ĐẢO 55

3.1 Vai trò đê chắn sóng khu NĐTBTT vùng hải đảo 55

3.2 Phân lo ại đê chắn sóng theo hình thức mặt cắt 55

3.2.1 Phân loại [17] 55

3.2.2 Cấu tạo 57

3.3 Điều kiện làm việc của đê chắn sóng thùng chìm BTCT có BTS 61

3.3.1 Áp lực sóng lên công trình tường đứng có buồng tiêu sóng 61

3.3.2 Ổn định công trình trong quá trình làm việc [12, 20] 65

3.3.3 Chống xói chân công trình 68

3.4 Yêu c ầu về nền công trình 69

3.5 T ổ chức thi công xây dựng đê chắn sóng có sử dụng thùng chìm BTCT có BTS 70

3.5.1 Chế tạo 70

3.5.2 Công tác vận chuyển 72

3.5.3 Lắp đặt 73

3.6 K ết luận chương 3 74

CHƯƠNG 4: ÁP DỤNG XÂY DỰNG ĐÊ CHẮN SÓNG CHO KHU

NĐTBTT ĐẢO PHÚ QUÝ - BÌNH THUẬN 75

4.1 Gi ới thiệu khu NĐTBTT đảo Phú Quý [6] 75

4.1.1 Vị trí địa lý 75

4.1.2 Điều kiện địa chất 75

4.1.3 Điều kiện tự nhiên khác 77

4.1.4 Điều kiện dân sinh, kinh tế 78

4.2 Gi ải pháp thiết kế đê chắn sóng 79

4.2.1 Chọn tuyến đê thiết kế 80

4.2.2 Mặt cắt đê 81

4.2.3 Kết cấu đê 92

4.2.4 Biện pháp xử lý nền 93

4.3 T ổ chức thi công xây dựng 93

4.3.1 Thi công dưới nước 93

4.3.2 Vật liệu xây dựng 94

4.3.3 Thiết bị 94

4.4 K ết luận chương 4 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 1 – Bảng tính trọng lượng thùng chìm BTCT có BTS .99

PHỤ LỤC 2 – Mặt bằng tuyến đê Tây và đê Đông Đảo Phú Quý 100

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Địa hình được che chắn trên quần đảo Nam Du 3

Hình 1.2: C ảng kết hợp khu TTB bến Đầm – Côn Đảo 10

Hình 1.3 Sơ đồ mặt bằng khu cảng bến Đầm – Côn Đảo (Goole map) 11

Hình 1.4: Đê chắn sóng cảng cá và khu TTB trên đảo Hòn Khoai 11

Hình 1.5: Khu TTB kết hợp cảng cá An Thới, Phú Quốc 11

Hình 2.1: Thùng chìm đối xứng, xây dựng ở cảng Cái Lân – Quảng Ninh 24

Hình 2.2: M ớn nước của thùng (độ chìm của thùng trong nước) 26

Hình 2.3: Sự ổn định bền của thùng đối xứng 27

Hình 2.4: Tâm định khuynh nằm ở vị trí cao hơn tâm nổi và trọng tâm 28

Hình 2.5: Tâm định khuynh nằm ở trên trọng tâm và dưới tâm nổi 28

Hình 2.6: Tâm định khuynh nằm ngang với tâm nổi 29

Hình 2.7: Ổn định theo phương nghiêng của thùng có chân đế 30

Hình 2.8: Sơ đồ dằn thùng bằng nước 33

Hình 2.9: Sơ đồ ổn định của thùng chìm trên sóng 38

Hình 2.10: Biểu đồ áp lực sóng Sainflou khi đỉnh sóng chạm tường 42

Hình 2.11: Áp lực sóng Sainflou khi đáy sóng chạm tường 42

Hình 2.12: Biểu đồ áp lực sóng Goda 45

Hình 2.13: Một vài ví dụ về thiết bị xây dựng trên cạn 51

Hình 2.14: Sà lan thả vật liệu (Boskalis) 51

Hình 2.15: M ột vài thiết bị về thiết bị thi công dưới nước 52

Hình 2.16: Sà lan m ở thành (Boskalis) 52

Hình 2.17: Thiết bị nổi vận chuyển bằng sà lan thi công đê chắn sóng Dung Quất 54

Hình 3.1: Đê chắn sóng dạng kết cấu tường đứng (Victoria, Australia) 55

Hình 3.2: Đê chắn sóng kết cấu mái nghiêng bằng đá (Dung Quất, Quảng Ngãi) 55

Hình 3.3: Đê chắn sóng Holyhead, Anh, dạng kết cấu hỗn hợp 56

Hình 3.4: Đê chắn sóng cọc gỗ (Hà Lan) 57

Hình 3.5: Đê chắn sóng cừ thép (Mỹ) 57

Hình 3.6: (A) Đê chắn sóng cảng cá (Tam Quan-Bình Định) 57

Hình 3.6: (B) Cảng cá Thạch Kim (Hà Tĩnh) 57

Hình 3.7: Cấu tạo đê chắn sóng mái nghiêng bằng đất 58

Hình 3.8: Kết cấu mái nghiêng sử dụng trong giai đoạn 1 59

Hình 3.9: Kết cấu đê mái nghiêng thi công ở giai đoạn 2 59

Hình 3.10: Cấu tạo đê chắn sóng mái nghiêng bằng đá 60

Hình 3.11: Sóng bị xáo trộn trong BTS của thùng chìm ĐCS 63

Hình 3.12: Sơ đồ kiểm tra ổn định lật 66

Hình 4.1: Mặt bằng tuyến đê Tây và đê Đông đảo Phú Quý 80

Hình 4.2 : Mặt bằng tuyến đê Tây chọn để tính toán thiết kế 81

Bảng 4.2: Thông số sóng đảo Phú Quý [6] 82

Hình 4.3 : Tấm tường đón sóng cho thùng chìm BTCT có BTS (giả định) 84

Hình 4.4: Mặt cắt ngang thùng chìm BTCT có BTS 85

Hình 4.5: Mặt bằng thùng chìm BTCT có BTS 85

Hình 4.6: Sơ đồ lực tác dụng lên thùng chìm BTCT có BTS 87

Hình 4.7: Sơ đồ kiểm tra ổn định lật 91

DAN H MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1: Một số dạng địa chất đảo ở Việt Nam [15][Lê Đức An, Trần Đức Hạnh] 4

Bảng 1.2: Các khu NĐTBTT tuyến hải đảo theo QĐ 1346 [5] 15

Bảng 1.3: Các khu NĐTBTT tuyến hải đảo theo QĐ 1976 [5] 16

Bảng 1.4: Phương trình đường cong quan hệ Kr ~ B/L [3] 22

Bảng 2.1: Hệ số hiệu chỉnh áp lực sóng đứng 42

Bảng 3.1: Phân cỡ đá theo trọng lượng (kg) 60

Bảng 3.2: Yêu cầu độ phẳng bệ đá đổ 70

Bảng 4.1: Cơ cấu sử dụng đất huyện đào Phú Quốc giai đoạn 2006-2010 [6] 77

Bảng 4.2: Thông số sóng đảo Phú Quý [6] 82

Bảng 4.3: Bảng tính trọng lượng thùng chìm BTCT có BTS 85

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Vùng biển nước ta chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão Biển Đông Đây được coi là một trong những ổ bão lớn nhất thế giới, trong đó trên 70% các cơn bão đổ bộ vào biển và lục địa Việt Nam Theo thống kê, trung bình hàng năm nước ta chịu sự đổ bộ của hơn

6 cơn bão (cá biệt như năm 1978 và 1989: 12 cơn) [3] Khi gió bão mạnh, ở vùng biển khơi chiều cao sóng đạt 5 - 6m, có trường hợp tới 8 -10m, sóng ở khu vực tâm bão thường rất lớn, mặt sóng có độ dốc lớn, không có hướng xác định, loại sóng này rất nguy hiểm đối với tàu thuyền

Nước ta có số lượng tàu cá và tàu tham gia khai thác hải sản ở các tỉnh ven biển tương đối lớn, tính đến năm 2013 cả nước có trên 128.000 tàu, trong đó khoảng 125.000 chiếc khai thác hải sản (ví dụ: Nghệ An 4.550 tàu, Bình Thuận 8.880 tàu, Bà Rịa -Vũng Tàu 5.500 tàu, Sóc Trăng 5.560 tàu ) [3] Theo tổng hợp báo cáo thiệt hại do lũ bão đối với tàu thuyền như sau: cơn bão số 8 năm 2001 làm chìm khoảng 1.800 tàu thuyền và hư hỏng trên 300 tàu thuyền đánh bắt cá và khai thác hải sản; bão năm 2006 làm chìm khoảng 1.100 tàu thuyền và hư hỏng trên 1.000 chiếc Ngoài việc làm hư hỏng, làm chìm số lượng đáng kể tàu thuyền, hàng năm bão và sóng biển còn cướp đi sinh mạng của nhiều lao động trên biển

Với các ngư trường xa bờ hàng trăm hải lý, việc di chuyển tàu thuyền vào khu neo đậu tàu thuyền tránh trú bão (TTTB) trên các đảo khi dông bão thuận lợi và an toàn rất nhiều so với vào khu trú bão ven bờ, chưa kể nhiều cơn bão có hướng đi luôn thay đổi làm chìm tàu thuyền khi đang còn di chuyển về bờ tìm nơi neo đậu [3] Tuy vậy, so với khu neo đậu ven bờ, các khu TTTB vùng hải đảo chịu nhiều yếu tố bất lợi của sóng, gió, khi xây dựng thường phải có hạng mục đê chắn sóng Thực tế qua một số cơn bão, nhiều tàu thuyền đã vào khu TTTB nhưng vẫn bị sóng làm chìm như ở đảo Phú Quý, Bạch Long Vĩ và đảo Vân Đồn

Phần lớn nguyên nhân chìm và hỏng tàu thuyền trong các khu neo đậu vùng hải đảo do chưa có đê chắn sóng tốt, khi dông bão dao động nước trong các khu neo đậu vượt quá quy định an toàn, làm cho tàu thuyền va đập vào nhau hoặc va vào bờ Vì vậy, để đảm bảo an toàn cho tàu thuyền khai thác trên biển, góp phần thực hiện chủ trương của Nhà nước về đầu tư xây dựng các khu TTTB, các khu dịch vụ hậu cần nghề cá ở khu vực hải đảo trong những năm tới, việc xây dựng đê chắn sóng (ĐCS) cần phải nghiên cứu giải pháp tiêu giảm sóng (TGS) phù hợp với điều kiện tự nhiên ở đây, giảm tối đa thiệt

hại cho tàu thuyền khi có gió bão Hiện tại đã có nhiều giải pháp tiêu giảm sóng được nghiên cứu áp dụng cho xây dựng đê chắn sóng như sử dụng đê ngầm, các loại khối phủ, cọc bê tông có đường kính lớn,… trong đó giải pháp thùng chìm có buồng tiêu sóng có hiệu quả tiêu sóng tốt, tiết kiệm vật liệu và cho phép thi công nhanh Tuy vậy giải pháp kết cấu này chưa được áp dụng nhiều ở nước ta, do đó việc tiếp tục nghiên cứu để áp dụng để phù hợp với các đê chắn sóng vùng hải đảo chịu tác động trực tiếp của sóng biển, điều kiện khai thác, vận chuyển vật liệu khó khăn là rất cần thiết

2 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu sử dụng thùng chìm bê tông cốt thép (BTCT) có buồng tiêu sóng để xây dựng ĐCS khu neo đậu tàu thuyền trú bão khu vực hải đảo nước ta, áp dụng kết quả nghiên cứu cho công trình cụ thể khu neo đậu trú bão tàu thuyền tại đảo Phú Quý, tỉnh Bình Thuận

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của luận văn là thùng chìm BTCT có buồng tiêu sóng phục vụ xây dựng công trình biển;

- Phạm vi nghiên cứu: các công trình đê chắn sóng khu neo đậu tàu thuyền trú bão vùng hải đảo của nước ta

4 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

b Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa các nghiên cứu đã có;

- Phương pháp tổng hợp, phân tích;

- Phương pháp chuyên gia

CHƯƠNG 1: TIỀM NĂNG XÂY DỰNG KHU NEO ĐẬU TRÚ BÃO TẦU THUYỀN (NĐTBTT) VÙNG HẢI ĐẢO VÀ CHỦ TRƯƠNG CỦA NHÀ NƯỚC

1.1 Điều kiện tự nhiên khu vực hải đảo

1.1.1 Điều kiện địa hình

Khu vực tập trung nhiều đảo ở vùng biển nước ta từ Quảng Ninh tới Quảng Bình và từ Bình Thuận tới Cà Mau Các quần đảo có nhiều đảo như Hoàng Sa (gần 40 hòn đảo), Trường Sa (khoảng 150 hòn đảo) Các đảo tạo nên tuyến tiền tiêu bảo vệ vùng trời, vùng biển của Tổ quốc, ngoài ra nhiều đảo có tiềm năng về du lịch, các khu bảo tồn và xây dựng khu neo đậu tàu thuyền tránh trú bão kết hợp với dịch vụ hậu cần nghề cá Địa hình khu vực hải đảo thường có mức độ phân cắt tương đối lớn Cao độ biến đổi tăng dần từ vị trí tiếp giáp mép nước đến trung tâm các đảo Trên các đảo có rừng cây

và thảm thực vật dày bao phủ Trong khu vực quần đảo, một số đảo được che chắn tương đối tốt hình thành các vũng vịnh, giảm thiểu được tác động của sóng gió khi có dông bão, đây là những điều kiện phù hợp để xây dựng khu neo đậu tàu thuyền Các đảo có điều kiện địa hình thuận lợi xây dựng loại công trình này như: Vân Đồn, Cát

Bà, Bạch Long Vĩ, Cồn Cỏ, Lý Sơn, Đá Tây, Phú Quý, Hòn Tre, Hòn Khoai…

Hình 1.1: Địa hình được che chắn trên quần đảo Nam Du

1.1.2 Điều kiện địa chất

Các quần đảo nước ta được chia thành hệ thống đảo ven bờ và các đảo, quần đảo khơi

xa Hệ thống đảo ven bờ nằm trên thềm lục địa, là phần tiếp tục của các cấu trúc địa chất trên bờ, có đặc điểm đa dạng địa chất cao Với gần 3.000 hòn đảo quy mô khác nhau, các đảo ven bờ phân bố suốt từ tây vịnh Bắc Bộ đến bờ đông vịnh Thái Lan, chủ yếu tập trung ở các tỉnh Quảng Ninh, Hải Phòng, Kiên Giang Các đảo có cấu tạo bởi

đa dạng các thành phần thạch học, từ đá biến chất, trầm tích đến các loại đá magma xâm nhập, phun trào và cả đá bazan, trầm tích bở rời Điều này đã tạo nên những kỳ quan địa mạo- địa chất quan trọng có giá trị quốc gia và thế giới

Bảng 1.1: Một số dạng địa chất đảo ở Việt Nam [15][Lê Đức An, Trần Đức Hạnh]

1

Dải biển nông

ven bờ

Phú Quốc, Thổ Chu

mòn

Cù Lao Chàm, Phú Quốc, Vĩnh Thực

Tây, Nam Yết, Trường sa…

(47 đảo) Phú Lâm, Hoàng SaLão- Loại Ta, Nam Yết-Sơn Ca, , Song Tử, An

Thám Hiểm…

(14 đảo) Tri Tôn, Bến Lạc, Trường Sa Đông, An Bang…

1.1.3 Điều kiện khí tượng, thủy hải văn

Mùa gió đông bắc, vùng ngoài khơi gió có hướng đông bắc chiếm tần suất tới 80%, còn lại là gió hướng đông và hướng bắc chiếm xấp xỉ 20% (tại trạm Cô Tô) Vùng gần

bờ hướng gió phân tán gần đều cho cả 3 hướng, đó là hướng bắc, đông bắc và đông

với tổng tần suất trên 90%, còn lại các hướng khác có tần suất không đáng kể Trong mùa đông tốc độ gió từ cấp 5 trở lên (>8m/s) chiếm tần suất khá lớn, từ 20-25%

Về mùa gió tây nam, đối với cả vùng ven bờ và ngoài khơi, hướng gió chiếm ưu thế là hướng nam với tần suất khoảng 40%, sau đó là hướng tây nam và đông nam có tần suất gần bằng nhau và bằng khoảng 20-25% Trong mùa gió tây nam tốc độ gió từ cấp

5 trở lên ( >8m/s) cũng chiếm tần suất khá lớn, nằm trong khoảng từ 15-20%

Chế độ sóng

Ở vùng 1 nhìn chung sóng không lớn Đặc biệt vùng ven bờ Quảng Ninh, Hải Phòng với nhiều đảo che chắc thì sóng nhỏ quanh năm Vùng ngoài khơi sóng đáng kể hơn Sóng trung bình có độ cao khoảng 0,6 – 0,7m tương ứng tại Hòn Dấu và Cô Tô Sóng lớn nhất quan sát được ở Cô Tô là 7,0m, ở Hòn Dấu là 5,6m [8] Cần nhấn mạnh rằng, những sóng lớn nhất vừa nêu trên quan sát vào những tháng mùa hè do bão gây nên Các tháng mùa đông, gió mùa đông bắc thường tạo ra sóng lớn ở vùng này, có độ cao khoảng 2,8 – 3,0m

Về mùa đông, sóng thịnh hành trong vùng có sự phân hoá rõ rệt : ở phía bắc, vùng quần đảo Cô Tô, sóng có hướng đông bắc chiếm ưu thế với tần suất khoảng 35%, trong khi đó ở vùng biển Hải Phòng, Thái Bình, sóng hướng đông chiếm ưu thế với tần suất vào khoảng 25 - 27% Sự khác biệt của chế độ sóng giữa hai khu vực của vùng xem xét có thể lý giải là: vùng Cô Tô nằm khá xa bờ, xung quanh đảo là vùng nước sâu, còn khu vực Hòn Dấu là vùng biển ven bờ, sóng từ vùng sâu truyền vào đã trải qua quá trình khúc xạ do ảnh hưởng của địa hình đáy

Về mùa hè, đặc điểm chế độ sóng có nhiều nét tương đồng trong trong cả vùng Từ Cô

Tô đến Hòn Dấu, sóng có hướng đông nam và nam chiếm ưu thế với tần suất khoảng

30 - 32% ở khu vực xung quanh Cô Tô và xấp xỉ 40% ở khu vực Hòn Dấu Ngoài ra,

về mùa hè còn quan sát thấy sóng hướng tây nam nhưng có tần suất nhỏ, dưới 10% ở khu vực Cô Tô, thời kỳ lặng sóng về mùa hè chiếm khoảng 31 - 32%, trong khi đó ở Hòn Dấu tần suất thời kỳ lặng sóng chỉ vào khoảng 12 - 13%

b Vùng 2 (Thanh Hoá tới Hà Tĩnh)

Chế độ gió

Về mùa đông, ở ven biển vùng 2 chế độ gió có phần khác với chế độ gió ở vùng 1 Ở vùng 1 về mùa đông hướng gió thịnh hành là hướng đông bắc thì ở vùng 2 hướng gió thịnh hành là hướng bắc chiếm tần suất tới 70% (tại trạm Hòn Ngư) Sau đó là gió hướng tây bắc và đông bắc có tần suất mỗi hướng khoảng 10% Các hướng khác đều tồn tại với tần suất nhỏ Tốc độ gió lớn nhất trong mùa đông là cấp 6 cấp 7 có tần suất xấp xỉ 3%

Về mùa hè hướng gió thịnh hành theo 3 hướng, đó là: hướng tây nam, hướng nam và hướng đông nam Trong đó hướng tây nam có tần suất trội hơn cả với tần suất khoảng 35%, sau đó là hướng nam có tần suất khoảng 25% và hướng đông nam có tần suất xấp xỉ 20% Các hướng khác đều tồn tại với tần suất từ 5-7% Tốc độ gió lớn nhất trong mùa gió tây nam cũng cấp 6, cấp 7 nhưng có tần suất nhỏ hơn trong mùa gió đông bắc và chỉ xấp xỉ 1%

Như vậy vùng 2 nằm trong đới hoạt động khá mạnh của gió mùa đông bắc và gió mùa tây nam Nhìn chung trong toàn vùng chế độ gió không có sự khác biệt nhiều giữa nơi này và nơi khác

Mùa hè, ở dải ven bờ vùng 2, sóng có hướng đông nam và tây nam chiếm ưu thế Tổng tần suất của cả 2 hướng này chiếm khoảng 60 - 65% Sóng có hướng đông, và đông bắc có tần suất nhỏ và xấp xỉ bằng nhau (5 - 6%) Sóng các hướng khác cũng đều tồn

tại trong mùa hè nhưng có tần suất nhỏ Cần nhấn mạnh rằng, thời gian lặng sóng về mùa hè có tần suất khá lớn, xấp xỉ 22% ở vùng ven bờ về mùa hè, sóng có độ cao trên dưới 1m chiếm ưu thế

c Vùng 3 (từ Quảng Bình tới Quảng Nam)

Chế độ gió

Về mùa đông, Gió ở ven bờ vùng 3 có hướng tây bắc chiếm ưu thế hơn hẳn với tần suất khoảng 45%, tổng tần suất của cả hai hướng bắc và đông bắc chỉ chiếm khoảng 20%, hướng đông và đông nam có tần suất nhỏ hơn, các hướng khác có tần suất nhỏ không đáng kể Trong khi đó ở ngoài khơi tại trạm Cồn Cỏ gió thịnh hành tồn tại ở cả

3 hướng, đó là tây bắc, hướng bắc và hướng đông Tuy nhiên hướng tây bắc vẫn có ưu thế trội hơn với tần suất khoảng 32%, còn hướng bắc và đông có tần suất mỗi hướng khoảng trên dưới 20% hướng đông bắc có tần suất khoảng 10% Gió hướng đông nam cũng tồn tại với tần xuất khoảng 10% nhưng có tốc độ gió nhỏ, chỉ cấp II cấp III Các hướng khác có tần suất nhỏ không đáng kể Cần nhấn mạnh rằng về mùa này, tại Cồn

Cỏ tần suất lặng gió rất nhỏ, chỉ chiếm xấp xỉ 13%, trong khi đó ở ven bờ tại trạm Đồng Hới tần suất lạng gió chiếm tới 30,5%

Về mùa hè tại vùng này, kể cả gần bờ lẫn ngoài khơi gió có hướng tây nam chiếm ưu thế hơn hẳn, chiếm 45% ở trạm ven bờ và 55% ở trạm ngoài khơi Nhưng tốc độ gió cực đại lại tồn tại ở hướng nam và đông nam Điều này hoàn toàn dễ hiểu, vì hướng gió thịnh hành từ trong bờ thổi ra đã bị giảm tốc độ do ma sát của lục địa, còn gió hướng nam và tây nam thì thổi dọc theo đường bờ có hướng tây bắc - đông nam Về mùa hè ở vùng này gió tồn tại ở tất cả các hướng, nhưng ngoài gió tây nam chỉ có gió nam và đông nam có tần suất lớn hơn với tần suất từ 20 - 25%, các hướng khác có tần

suất nhỏ hơn Cũng cần lưu ý rằng tần suất lặng gió ở trạm ven bờ Đồng Hới là 23,8% còn ở trạm ngoài khơi Cồn Cỏ chỉ là 8,8%

Chế độ sóng

Nếu như độ sâu của biển, đà gió và tốc độ gió là 3 yếu tố quyết định tới quá trình phát triển độ cao của sóng thì định hướng đường bờ là yếu tố quyết định tới hướng sóng thịnh hành Như đã trình bày trong phần đặc điểm địa lý tự nhiên, đường bờ của vùng

3 có hướng tây bắc - đông nam nên hướng sóng thịnh hành ở đây không trùng với hướng gió thịnh hành như ở các vùng khác Sóng ở vùng biển nông ven bờ ở đây chủ yếu là sóng từ ngoài khơi truyền vào

Về mùa đông sóng ở vùng ven bờ thịnh hành sóng có hướng đông với tần suất chiếm tới 70% Ngoài ra là hai hướng đông bắc và tây nam với tổng tần suất là 30% Còn ở ngoài khơi trạm Cồn cỏ hướng sóng thịnh hành là đông và đông bắc với tổng tần suất

là 60%, còn lại là sóng có hướng đông nam, bắc và tây bắc có tần suất mỗi hướng từ 10-15% Tại Sơn Trà, độ cao sóng trung bình tháng I là 0,6m, ở vùng biển sâu xung quanh đảo Cồn Cỏ, độ cao sóng trung bình khoảng 1,5 – 1,6m Mặc dù độ cao sóng trung bình các tháng không lớn, nhưng độ cao sóng lớn nhất ở vùng này không nhỏ Tại Cồn Cỏ đã quan sát dược sóng cao nhất là 9,0m Tại trạm ven bờ Sơn Trà đã quan sát được sóng cao nhất là 6.0m Do các trạm Cồn Cỏ và Sơn Trà thành lập chưa lâu (so với Hòn Dấu, Hòn Ngư chẳng hạn) nên những trị số cao nhất về sóng vừa nêu trên tại vùng 3 là những con số đáng được lưu ý

Về mùa hè ở vùng ven bờ sóng thịnh hành có hướng đông nam với tần suất khoảng

55% sau đó là sóng có hướng nam và đông với tần suất từ 10-20% còn lại các hướng khác có tần suất nhỏ hơn Ở ngoài khơi, tại trạm Cồn cỏ sóng thịnh hành có hướng tây nam với tần suất khoảng 50%, sau đó là hướng nam, đông nam và đông với tần suất mỗi hướng từ 8-10%, còn lại là phân bố đều cho tất cả các hướng còn lại với tần suất 4-5% Về mùa hè độ cao sóng ở vùng này thường rất nhỏ, độ cao sóng dưới 1m kể cả trong bờ và ngoài khơi chiếm tới tần suất 80-85%

Tần suất lặng sóng về mùa hè ở trong bờ là 0% còn ở ngoài khơi là 17,7% Mùa đông

ở trong bờ tần suất lặng sóng cũng là 0%, nhưng trong khi đó ở ngoài khơi thì tần suất lặng sóng chỉ là 5,7%

1.2 Ti ềm năng xây dựng khu NĐTBTT vùng hải đảo

Nước ta có nhiều hòn đảo và quần đảo lớn nhỏ nằm dọc theo vùng biển thuộc các tỉnh

từ Quảng Ninh đến Kiên Giang Ngoài nhiệm vụ tiền tiêu bảo vệ lãnh hải, bảo vệ vùng trời của Tổ quốc, các đảo còn là những khu bảo tồn tự nhiên phục vụ nghiên cứu khoa

học, du lịch và có nhiều tiềm năng cho việc xây dựng các khu NĐTBTT kết hợp cảng

cá và khu dịch vụ hậu cần nghề cá trên biển [4]

Việc xây dựng các khu NĐTBTT vùng hải đảo gần các ngư trường trọng điểm, phù hợp với tập quán của ngư dân, nâng cao hiệu quả khai thác hải sản và đảm bảo cho tàu

cá di chuyển nhanh nhất khi có bão

1.2.1 Vùn g Bắc Bộ

Đến năm 2020, cảng cá gồm: 33 cảng (7 cảng ở các đảo); 13 cảng loại I, 20 cảng loại

II, đáp ứng tổng lượng thủy sản qua cảng khoảng 401.000 tấn/năm; Khu neo đậu tránh trú bão cho tàu cá gồm: 46 khu (4 khu ở các đảo); 8 khu cấp vùng và 38 khu cấp tỉnh, đáp ứng nhu cầu neo đậu cho khoảng 26.300 tàu cá

1.2.2 Vùng Trung bộ

Đến năm 2020, cảng cá gồm: 49 cảng (11 cảng ở các đảo); 13 cảng loại I, 36 cảng loại

II, đáp ứng tổng lượng thủy sản qua cảng khoảng 776.000 tấn/năm; Khu neo đậu tránh trú bão gồm: 61 khu (9 khu ở các đảo); 15 khu cấp vùng và 46 khu cấp tỉnh, đáp ứng nhu cầu neo đậu cho khoảng 44.960 tàu cá

1.2.3 Vùng Nam bộ

Vùng Đông Nam bộ đến năm 2020, cảng cá gồm: 30 cảng (2 cảng ở các đảo); 7 cảng loại I, 23 cảng loại II, đáp ứng tổng lượng thủy sản qua cảng khoảng 702.000 tấn/năm; Khu neo đậu tránh trú bão gồm: 22 khu (2 khu ở các đảo); 4 khu cấp vùng và

18 khu cấp tỉnh, đáp ứng nhu cầu neo đậu cho khoảng 16.900 tàu cá

Vùng Tây Nam bộ đến năm 2020, cảng cá gồm: 13 cảng (7 cảng ở các đảo); 2 cảng loại I, 11 cảng loại II, đáp ứng tổng lượng thủy sản qua cảng khoảng 371.000 tấn/năm; Khu neo đậu tránh trú bão gồm: 17 khu (7 khu ở các đảo); 3 khu cấp vùng và

14 khu cấp tỉnh, đáp ứng nhu cầu neo đậu cho khoảng 10.150 tàu cá

1.2.4 Các công trình đã xây dựng

Nước ta có nhiều đảo và quần đảo (trên 3.000 hòn đảo lớn, nhỏ các loại với diện tích hơn 1.700km2) nằm dọc theo vùng biển thuộc các tỉnh từ Quảng Ninh đến Kiên Giang Khu vực tập trung nhiều đảo từ Quảng Ninh tới Quảng Bình và từ Bình Thuận

tới Cà Mau Theo chiều từ Bắc vào Nam gồm các quần đảo Vịnh Hạ Long, Bái Tử Long, Long Châu, Vân Đồn, Hoàng Sa … Bà Lụa và quần đảo An Thới Các quần đảo có nhiều đảo diện tích tương đối rộng như Hoàng Sa (gần 40 hòn đảo), Trường Sa (khoảng 150 hòn đảo) Các đảo tạo nên tuyến tiền tiêu bảo vệ vùng trời, vùng biển của

Tổ quốc, ngoài ra nhiều đảo có tiềm năng về du lịch, tiêu biểu như Đảo Câu (Quảng Nam), Lý Sơn (Quảng Ngãi), Nam Du (Kiên Giang)… Các khu bảo tồn, vùng sinh thái như đảo Hòn Mê (Thanh Hóa), rừng nguyên sinh Cát Bà, Cồn Cỏ, Phú Quốc…

Hình 1.2: Cảng kết hợp khu TTB bến Đầm – Côn Đảo Các đảo và quần đảo góp phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế biển, khai thác hải sản và đánh bắt cá, là cầu nối giao thông quan trọng vận tải hàng hóa, đi lại giữa

và dịch vụ hậu cần nghề cá như ở Vân Đồn (Quảng Ninh), Bạch Long Vĩ, Cát Bà (Hải Phòng), Hòn Chuối, Hòn Khoai (Cà Mau), Hòn Tre(Kiên Giang)… ở đảo Sinh Tồn, Song Tử Tây (quần đảo Trường Sa), Côn Đảo ; xây dựng khu phục vụ cứu hộ cứu nạn, khắc phục sự cố tai nạn cho tàu thuyền khi hoạt động trên biển như khu vực đảo Hòn Bà, đảo Lý Sơn (Quảng Ngãi), quần đảo Nam Du… Theo định hướng phát triển

từ nay tới năm 2020, Nhà nước sẽ đầu tư xây dựng 33 cảng cá kết hợp với khu neo đậu TTTB và dịch vụ hậu cần nghề cá ở các tuyến đảo Việt Nam

Hình 1.3 Sơ đồ mặt bằng khu cảng bến Đầm – Côn Đảo(Goole map)

Hình 1.4: Đê chắn sóng cảng cá và khu TTB trên đảo Hòn Khoai

Khu NĐTBTT ở nước ta thường bao gồm các hạng mục: Đê chắn sóng, luồng tàu ra vào, vùng nước đậu tàu, khu dịch vụ hậu cần nghề cá Trường hợp khu neo đậu được địa hình che chắn tốt có thể không cần phải xây dựng đê chắn sóng

1.3.1 Đê chắn sóng

Việt Nam có bờ biển trải dài và vùng lãnh hải rộng, việc khai thác tài nguyên biển và phát triển kinh tế biển là một thế mạnh Tuy nhiên vùng biển nước ta cũng chịu nhiều tác động của gió bão Sóng biển đã gây ra nhiều hư hỏng cho tàu thuyền và gây ra nhiều thiệt hại về người và của cho những người dân ven biển nhất là trong mùa mưa bão Đê chắn sóng đầu tiên của Việt Nam là đê chắn sóng mái nghiêng làm bằng vật liệu tự nhiên như: đất, đá … cùng với sự phát triển của Thế Giới đến nay Việt Nam có nhiều ĐCS với các loại mặt cắt khác nhau (mái nghiêng, tường đứng, hỗn hợp), vật liệu để làm mái đê được chế tạo bằng đá hộc và các khối bê tông có các hình thù khác nhau có tác dụng tiêu hao năng lượng sóng nhằm giảm thiệt hại do sóng gây ra

1.3.2 Luồng tàu [1]

Luồng tàu phục vụ cho tàu ra vào khu neo đậu Để thoả mãn điều kiện an toàn, thuận lợi cho tàu thuyền đi lại, luồng tàu là phải có bán kính cong tối thiểu ≥4,5Lt, chiều dài giữa 2 đoạn cong trái chiều ≥2,5Lt, hướng luồng không bị che chắn và phù hợp với hướng sóng, gió tại khu vực Hướng luồng tàu phải tránh được bất lợi của sóng gió, an toàn cho tàu thuyền ra vào khi sắp có dông bão Ngoài ra luồng tàu phải đảm bảo ít bị bồi lắng, thuận lợi cho tàu ra vào khi mực nước thấp, giảm thiểu khối lượng nạo vét hàng năm

Tuyến luồng được chọn để có chiều dài từ phía biển vào là ngắn nhất, tận dụng chiều sâu tự nhiên nhằm giảm khối lượng đào vét, tiết kiệm kinh phí đầu tư và kinh phí duy

tu bảo dưỡng trong quá trình khai thác sử dụng Thêm vào đó, hạng mục này còn cần

phù hợp với quy hoạch phát triển dài lâu, thuận lợi khi nâng cấp mở rộng cũng như xây dựng các công trình bảo vệ (đê chắn cát, chắn sóng v.v.)

Trên tuyến luồng phải có đèn báo cửa vào và hệ thống báo hiệu dẫn đường bảo đảm cho tàu ra vào an toàn cả ngày lẫn đêm Vị trí đèn báo hiệu cửa biển, cửa sông, nơi có tuyến luồng dẫn vào khu neo đậu tránh trú bão phải đảm bảo cho người đi biển định hướng và

xác định vị trí của tàu mình, màu sắc, hình dáng và kích thước phải đảm bảo khả năng nhận biết dễ dàng bằng mắt thường hoặc bằng các thiết bị hàng hải của tàu

1.3.3 Vù ng nước đậu tàu

Hiện tại chưa có quy định chi tiết nào về vùng nước đậu tàu Qua các cơ sở lý luận và kinh nghiệm thực tế khi xây dựng khu TTB ở các địa phương, để đảm bảo an toàn cho tàu thuyền quay trở trong khu neo đậu và thả neo, vùng nước đậu tàu cần đảm bảo các

yêu cầu sau:

- Phải tương đối lặng sóng, kín gió, được địa hình hoặc ĐCS che chắn tối thiểu 3 phía, tránh được bất lợi của sóng biển, vị trí tốt nhất là nằm sâu trong các vịnh kín hoặc cửa sông;

- Chiều cao sóng giới hạn xuất hiện trong vùng nước neo đậu phụ thuộc vào loại tàu, theo kinh nghiệm không nên vượt quá 0,5m Tốc độ dòng chảy trong vùng nước neo đậu tàu trong mọi trường hợp phải nhỏ hơn 2m/s;

- Vùng nước đậu tàu phải đủ sâu, độ sâu phù hợp (độ sâu tối thiểu từ 1,1 - 1,5 mớn nước của tàu lớn nhất ra vào khu tránh trú bão tính từ mực nước thấp nhất) và địa chất đáy thuận lợi cho việc neo tàu Trường hợp diện tích tự nhiên vùng tránh trú bão hẹp, điều kiện địa hình chất đáy không đảm bảo giữ neo, có thể bố trí các trụ neo, phao neo độc lập sắp xếp thành các hàng để neo đậu tàu;

- Diện tích vùng nước neo đậu tàu cần đủ rộng để phân thành các khu neo đậu theo các

cỡ tàu khác nhau, diện tích để tàu quay trở, ra vào Diện tích vùng nước quay tàu cần thỏa mãn: (i) Quay mũi không có trợ giúp của tàu lai dắt theo hình tròn có đường kính D=3L Quay mũi có dùng tàu lai – Hình tròn có D= 2L (L - chiều dài tính toán lớn nhất của tàu ) Đối với tàu nhỏ công suất dưới 90CV khi diện tích chuẩn không thể đáp ứng được theo quy định trên thì có thể giảm diện tích khu nước quay tàu bằng cách lợi dụng neo cập tàu, nhưng diện tích tối thiểu vẫn phải đảm bảo như sau: quay mũi không

có trợ giúp của tàu lai – hình tròn có đường kính 2L Quay mũi có dùng tàu lai – Hình tròn có đường kính 1,5L

Trong khu neo đậu có thể bố trí các trụ hoặc phao neo Phao neo tàu phải đảm bảo ổn định và thoả mãn các điều kiện: Khi neo tàu, phao không bị chìm do lực căng của dây neo; khi không neo tàu, phao phải nổi lên mặt nước với chiều cao mạn khô bằng 1/2 đến 1/3 chiều cao của phao; tư thế của phao khi chưa sử dụng phải đảm bảo cân bằng Các thiết bị của phao neo trước sử dụng phải được cục Đăng kiểm Việt Nam kiểm định Khu neo đậu TTB được bố trí các trụ và phao neo kết hợp như ở cảng cá Mỹ Á

1.3.4 Khu vực hậu cần

Khu tránh trú bão cần có các cơ sở cung ứng dịch vụ thiết yếu phục vụ đánh bắt khai thác hải sản như: hệ thống cung cấp nước ngọt, nước đá, hệ thống nhà lạnh, trạm xăng dầu, lương thực thực phẩm, thông tin liên lạc, y tế… để đáp ứng tối thiểu các yêu cầu cấp thiết và phục vụ công tác cứu hộ, cứu nạn Hiện nay, một số khu TTB còn có bộ phận bảo dưỡng, tu sửa hư hỏng nhỏ cho tàu cá

Các khu TTB cần phải có phương tiện, trang thiết bị thông tin hiệu báo để hỗ trợ cứu

hộ cứu nạn đủ để chủ động ứng phó và phối hợp với các lực lượng phòng chống lụt bão, cứu hộ cứu nạn trên biển của Trung ương và địa phương

Phần lớn các hạng mục cung ứng dịch vụ hậu cần khu vực các cảng cá và khu TTB hiện còn tương đối khiêm tốn, chủ yếu dựa vào các cơ sở hiện có của cảng cá, cảng

giao thông, thị trấn ở khu vực Một số khu TTB kết hợp cảng cá có khu dịch vụ hậu

tương đối quy mô như khu TTB cấp vùng Trân Châu (Cát Bà), Bạch Long Vĩ (Hải

Phòng), An Thới (Phú Quốc), Đá Tây (Trường Sa)

1.4 Ch ủ trương của Nhà nước về xây dựng khu NĐTBTT vùng hải đảo

1.4.1 Chủ trương của Nhà nước năm 2010 về quy hoạch cảng cá, bến cá [5]

Để từng bước phát triển ngành thủy sản theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ngày 13/3/2010 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quyết định 346/QĐ-TTg Quy hoạch

hệ thống cảng cá, bến cá đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 tại 28 tỉnh, thành phố ven biển, nhằm kết hợp cảng cá với neo đậu TTTB và dịch vụ hậu cần nghề cá Theo quy hoạch, đến năm 2020 sẽ có 33 cảng cá ở các đảo trên tổng số 211 cảng cá (trong đó 115 cảng kết hợp khu neo đậu TTTB)

1.4.2 Chủ trương của Nhà nước năm 2011 về quy hoạch cảng cá, bến cá [5]

Góp phần thực hiện Chiến lược biển Việt Nam đến năm 2020, giữ vững an ninh, quốc phòng trên các vùng biển và hải đảo, ngày 09/8/2011 Chính phủ có Quyết định số 1349/QĐ-TTg điều chỉnh quy hoạch khu neo đậu TTB cho tàu cá đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 (thay thế Quyết định 288/QĐ-TTg) dựa trên quan điểm quy hoạch: Chú trọng xây dựng khu neo đậu TTB cho tàu cá ở hải đảo, nhất là những đảo tiền tiêu của Tổ quốc, đảo có vị trí quan trọng về hậu cần dịch vụ nghề khai thác xa bờ Theo đó, đến năm 2020 có 18 khu neo đậu tránh trú bão trên tuyến đảo cho tàu cá với tổng năng lực đáp ứng neo đậu cho 8.550 tàu: 05 khu neo đậu tránh trú bão cấp vùng (tàu 1000CV có thể neo đậu) tại các đảo Cát Bà, Phú Quý, Côn Đảo, Nam Du, Hòn Tre, 11 khu neo đậu tránh trú bão cấp tỉnh

Bảng 1.2: Các khu NĐTBTT tuyến hải đảo theo QĐ 1346 [5]

3 Vùng biển Đông Nam Bộ (Bà Rịa - Vũng Tàu đến Bạc

Liêu)

1

quy hoạch hệ thống cảng cá và khu neo đậu TTB cho tàu cá đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030 trên phạm vi 28 tỉnh ven biển, trên cơ sở điều chỉnh QĐ 1346/QĐ-TTg và nhằm đạt các mục tiêu chính như sau:

- Hoàn chỉnh quy hoạch hệ thống cảng cá và khu neo đậu tránh trú bão ở các tỉnh ven

biển và các đảo có điều kiện tự nhiên thuận lợi; đáp ứng nhu cầu neo đậu và dịch vụ hậu cần cho tàu cá và từng bước phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa

- Hình thành những đầu mối giao lưu quan trọng với quốc tế làm động lực phát triển các khu công nghiệp thủy sản, khu kinh tế ven biển, các Trung tâm nghề cá lớn tại Hải Phòng, Đà Nẵng, Khánh Hòa, Bà Rịa - Vũng Tàu, Kiên Giang;

- Tập trung đầu tư xây dựng các khu neo đậu TTB cấp vùng ở các tỉnh ven biển, các đảo có tần suất bão cao, đồng thời từng bước nâng cấp các khu neo đậu TTB hiện có, nâng cao hiệu quả sử dụng của hệ thống khu neo đậu TTB;

- Nâng cao năng lực các cảng cá; cải thiện cơ sở hạ tầng, dịch vụ tại cảng, đáp ứng tốt nhu cầu hậu cần nghề cá, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm, góp phần phát triển kinh

tế, du lịch, vệ sinh môi trường và xây dựng nông thôn mới

Theo Quyết định trên, các khu TTB và cảng cá khu vực hải đảo được quy hoạch theo các vùng biển như sau:

Bảng 1.3: Các khu NĐTBTT tuyến hải đảo theo QĐ 1976 [5]

Thông thường, thùng chìm được chế tạo trong nhà xưởng chuyên dụng, hạ thủy trên

bệ trượt theo hệ thống ray hoặc chế tạo trên ụ nổi và trực tiếp được đánh chìm, cũng

có thể nó được chế tạo ngay trên bờ và dùng cần cẩu để hạ thủy

So với các kết cấu trọng lực khác như khối xếp bê tông đặc, khối rỗng, bê tông toàn

khối đổ tại chỗ, thùng chìm có những ưu điểm sau:

- Tính toàn khối của công trình tương đối tốt, có khả năng tốt để chống lại các tác động bất lợi của sóng gió;

- Công tác chế tạo và lắp đặt có thể công nghiệp hóa, dễ kiểm tra và khống chế chất lượng; có thể sử dụng ụ tầu, ụ nổi, nhà máy đóng tàu để chế tạo;

- Chủ động lựa chọn thời gian thi công thuận lợi để lắp đặt, rút ngắn số ngày thi công trên biển;

- Có thể sử dụng vật liệu rẻ tiền để gia trọng nên tiết kiệm chi phí; khi cần thiết có thể tháo dỡ vật liệu gia trọng để sửa chữa hoặc thay thế

Tuy nhiên, thùng chìm BTCT có những nhược điểm sau:

- Việc đầu tư thiết bị chế tạo, lắp đặt tương đối lớn; việc hạ thủy, vận chuyển, lắp đặt

phức tạp, nhất là ở nơi nhiều sóng gió và số ngày thi công bị hạn chế;

- Sau khi lắp đặt xong, nếu không thể kịp thời gia trọng, đổ bê tông bịt nắp đỉnh thì dễ

1.5.2 Giới thiệu về sử dụng thùng chìm có buồng tiêu sóng [3, 19]

Để giảm sóng phản xạ trước công trình tường đứng, đảm bảo an toàn cho tầu thuyền neo cập và đi lại trong vùng có công trình và để giảm áp lực sóng lên công trình, nhằm

giảm nhỏ khối lượng ổn định của thùng chìm, người ta có những giải pháp như đặt các lăng thể phá sóng trước tường, tạo góc vát nghiêng trên đỉnh tường Nhưng hiệu quả

nhất là sử dụng buồng tiêu sóng ở mặt đón sóng của thùng chìm

Ở nhiều nước trên thế giới, thùng chìm có buồng tiêu sóng không chỉ được dùng ở đê

chắn sóng mà còn ứng dụng khá nhiều ở bến cảng, ở công trình bảo vệ bờ Qua tổng

hợp, loại kết cấu này được sử dụng như sau:

- Với công trình bến cảng, buồng tiêu sóng bố trí ở khoang trước của thùng chìm hình

chữ nhật, ít có những biến thể về hình dạng do các yêu cầu neo cập của tầu thuyền;

- Với các công trình bảo vệ bờ tường đứng, buồng tiêu sóng có thể được tạo thành bởi

lắp ghép cấu kiện rời, có thể chế tạo liền khối ở nơi có chế độ sóng biển lớn thường xuyên tác động

1.6 M ột số nghiên cứu về sử dụng thùng chìm BTCT và thùng chìm BTCT có

bu ồng tiêu sóng trong xây dựng công trình biển

1.6.1 Một số nghiên cứu về sử dụng thùng chìm BTCT

1.6.1.1 Nghiên cứu nước ngoài

Thùng chìm BTCT được Walker đề xuất năm 1840, đến năm 1886 thì được Kinipple

đề nghị sử dụng để xây dựng công trình biển Tuy có những hạn chế về điều kiện chế tạo, lắp đặt nhưng với những ưu điểm quan trọng của nó nên rất nhiều cảng biển, đê chắn sóng, công trình bảo vệ bờ và giàn khoan lớn trên thế giới đã được xây dựng bằng kết cấu thùng chìm BTCT

Trong các loại công trình có kết cấu thùng chìm BTCT, đê chắn sóng được sử dụng nhiều nhất Đê chắn sóng thùng chìm BTCT có thể xây dựng trên nền đá với nhiều độ sâu khác nhau, trường hợp với nền rời được khuyến cáo là xây dựng trong trường hợp

có độ sâu lớn hơn (1,5-2,5) lần chiều cao sóng thì cần phải gia cố chân đê

Có thể đơn cử một số công trình có kết cấu thùng chìm điển hình đã được xây dựng trên thế giới như:

1907, được sử dụng lần đầu tiên ở Nhật để xây dựng cảng Kobe [15];

- Nhờ sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật ở cuối thế kỷ 19, nhiều tầu lớn đã được chế tạo thuận lợi cho việc sản xuất và vận chuyển thùng chìm nên một số nước ở vùng biển Địa Trung Hải và Ý đã sử dụng nhiều kết cấu này [15];

- Cảng Gdansk (Ba Lan) được xây dựng bằng các thùng chìm BTCT có các tường sườn, kích thước (b x l x h) = (9,5 x 11,5 x 7,49)m [9];

- Thùng chìm có mặt cắt ngang kiểu tam giác ở cảng Lagoultle (Tunisia);

- Ở Liên Xô (cũ), thường dùng thùng chìm có chiều ngang hẹp, có bản đáy với mấu conson và sườn gia cường để tăng diện tích tiếp xúc với nền, giảm áp lực tác dụng của công trình lên nền [9];

- Đê chắn sóng hỗn hợp ở cảng Klaiped (Đức) có phần đứng là thùng chìm hình tròn

bằng BTCT với bốn cánh phân bố đều bốn góc, trong thùng được gia tải bằng cát;

- Đê chắn sóng cao nhất thế giới ở vịnh Kamaishi (Nhật) được xây dựng bằng thùng chìm BTCT có mặt cắt hình thang bề rộng đáy 40m, cao 28m, dài 15m Ưu điểm nổi

bật của loại thùng này là giảm áp lực công trình lên nền do đáy rộng và khả năng ổn định cao [15] [17];

- Gần đây, loại thùng chìm có mái vát nghiêng phần đỉnh cũng được ưa chuộng vì áp

lực tác dụng lên mái dốc của thùng được chia thành 2 phần, trong đó thành phần lực đứng có tác dụng tăng ổn định của công trình Loại thùng chìm này được sử dụng ở

cảng Naha và ở Hitachi – Naka (Nhật bản) [15];

- Cho đến nay, thùng chìm lớn nhất trên thế giới là thùng chìm do Trung Quốc chế tạo

để xây dựng đê chắn sóng cho cảng Malta, kích thước 26,7x26,1x21,5, trọng lượng 6.400 tấn, khi xây dựng phải sử dụng nhiều thiết bị cỡ lớn

1.6.1.2 Nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần đây, việc khai thác và phát triển kinh tế biển được Đảng và Nhà nước đặc biệt quan tâm Hàng loạt các công trình bảo vệ bờ và cảng biển được đầu tư nâng cấp cải tạo và xây dựng mới Việc thiết kế, chế tạo và thi công lắp đặt thùng chìm trong xây dựng các công trình biển ở nước ta tuy còn mới mẻ nhưng cũng đã được quan tâm ngày càng nhiều Một số công trình đã được xây dựng có sử dụng thùng chìm BTCT như sau [9], [10], [11]:

- Công trình tôn tạo đảo Đá Tây trong Quần đảo Trường Sa (1994-1996) sử dụng 8 thùng chìm BTCT kích thước (30x10x4)m, nặng 600 tấn/thùng Thùng được chế tạo

tại ụ khô 3.000 tấn Đông Xuyên – Vũng Tàu, vận chuyển bằng sà lan tự chìm 2.000

tấn trên cự ly 500km Tại đảo Đá Tây, thùng được cẩu nổi trên Biển Đông 650 tấn và neo rùa đưa vào vị trí xây dựng;

- Đê chắn sóng cảng Bạch Long Vĩ (Hải Phòng) xây dựng năm 1995 Đê có mặt cắt

hỗn hợp, sử dụng thùng chìm BTCT kích thước (8,4x20x5)m nặng 400 tấn Các thùng này được lai dắt đến vị trí công trình trên quãng đường 120km bằng phương pháp kéo

nổi

- Bến cảng và đê chắn sóng ở đảo Phú Quý – Bình Thuận được xây dựng năm 1998

bằng các thùng chìm BTCT có kích thước (12x10x6)m, trọng lượng 445 tấn/thùng do TEDI-PORT thiết kế Thùng được chuyển đến bằng các sà lan tự nổi chìm và lắp đặt

bằng cẩu nổi 600 tấn;

- Cảng Cái Lân - Quảng Ninh có chiều sâu bến 13.5m được thi công giai đoạn đầu

bằng việc sử dụng 35 thùng chìm BTCT, kích thước mỗi thùng chìm (11x20x16)m với

trọng lượng 1.780 tấn Thùng được chế tạo trên ụ nổi thuê của Singapor, thả nổi, đánh chìm bằng bơm nước Cảng được đưa vào khai thác năm 2004, có thể cho phép tầu

gần 2.000 tấn, đặt trên nền được xử lý bằng phương pháp thay lớp đất yếu trong phạm

vi sâu 15m bằng cát thô Công trình đã được thi công, hoàn thành trong năm 2006

1.6.2 Một số nghiên cứu về sử dụng thùng chìm BTCT có buồng tiêu sóng [3, 19] 1.6.2.1 Nghiên cứu nước ngoài

Các kết quả nghiên cứu liên quan đến buồng tiêu sóng chưa được công bố nhiều Các kết quả chỉ mới được giới thiệu thông qua các công trình đã ứng dụng mà không đưa

ra các giải thích về cách xác định các thông số kết cấu buồng tiêu sóng Hầu hết các nghiên cứu đều tiến hành trên máng sóng trong phòng thí nghiệm Qua một số kích thước biểu thị trên hình vẽ trong các tài liệu tham khảo, một số vấn đề cần quan tâm như sau:

a Chiều rộng buồng tiêu sóng

Chiều rộng buồng tiêu sóng B được so sánh tương đối với chiều dài song L, tức là tỷ

số B/L Hầu hết các tài liệu của tác giả các nước đều cho rằng có thể lấy trong khoảng B/L =1/4 -:-1/8, một số công trình ở Trung Quốc đã sử dụng giá trị B/L = 1/2,8 Các trị

số này rất khó ứng dụng trong điều kiện sóng có chiều dài lớn hơn 100m Qua các

công trình đã xây dựng có thể nhận thấy hầu hết buồng tiêu sóng của thùng chìm có khiều rộng không quá 8,0m

b Phạm vi mở lỗ thông sóng

Vì 90% năng lượng của sóng phân bố tập trung ở khoảng từ mặt nước đến độ sâu bằng 2-:-3 lần chiều cao sóng, nên giới hạn dưới của các lỗ thông sóng được bố trí ở độ sâu bằng 2 lần chiều cao sóng dưới mực nước thấp thiết kế, giới hạn trên cần đạt đến vị trí cao hơn mực nước cao 0,5 lần chiều cao sóng

c Tỷ lệ mở lỗ thông sóng

Tỷ lệ mở lỗ thông sóng ε được định nghĩa là tỷ lệ phần trăm của diện tích các lỗ với diện tích tường đón sóng Các tài liệu khác nhau giới thiệu các kết quả nghiên cứu khác nhau khá xa, ε = 15% ÷ 16% Nếu ε =60% thì diện tích lỗ quá lớn, khó khăn cho việc bố trí kết cấu tường đón sóng, chế tạo và lai dắt thùng Tài liệu Quy trình kỹ thuật cảng Nhật Bản khuyến nghị ε ~30%, một số tài liệu Trung Quốc cho rằng ε =28% là thích hợp

d Hình dạng lỗ thông sóng

Các tài liệu không đưa ra các thông tin cụ thể về yếu tố này Hình dạng lỗ thông sóng nên là tròn, vuông, khe dài nằm ngang hay khe dọc, và kích thước hợp lý của các lỗ là điều phải xác định khi thiết kế kết cấu buồng tiêu sóng Nếu lỗ quá nhỏ, hiệu quả hấp thụ sóng sẽ bị hạn chế, sóng phản xạ sẽ giảm không đáng kể; nếu lỗ quá to để sóng trực tiếp đi vào buồng tiêu sóng, sẽ làm tăng phản xạ và áp lực sóng lên tường ngăn cách Vấn đề này có thể chưa có những nghiên cứu đầy đủ nên vẫn còn là vấn đề tồn tại, cần có những nghiên cứu thêm

e Ảnh hưởng của yếu tố sóng

Về ảnh hưởng của độ dốc sóng H/L, chu kỳ sóng T, các kết quả nghiên cứu của Kodo (1986), Jianyi (1992), Allsop (1994) rất phân tán, phạm vi khuyến nghị sử dụng chưa thống nhất

f Hệ số phản xạ

Hệ số phán xạ Kr là tỷ số giữa chiều cao sóng phản xạ Hr và chiều cao sóng đến Hi Các nghiên cứu cho rằng có thể đạt được Kr = 0,15÷0,2 là quá nhỏ, chỉ mang ý nghĩa trong phòng thí nghiệm, trong thực tế mang lại hiệu quả không đáng kể

1.6.2.2 Nghiên cứu trong nước

Ở Việt Nam, trong luận văn tiến sĩ của tác giả Nguyễn Trung Anh đã nghiên cứu và đưa ra quan hệ giữa hệ số sóng phản xạ Kr với trị số B/L của buồng tiêu sóng phụ thuộc và hình dạng và tỷ lệ mở lỗ đón sóng Kết quả nghiên cứu được tổng hợp theo bảng dưới đây:

Bảng 1.4: Phương trình đường cong quan hệ Kr ~ B/L [3]

Thứ

tự

Tỷ lệ mở lỗ thông sóng (ε) (%)

B

III Tường đón sóng mở lỗ tròn

Thứ

tự

Tỷ lệ mở lỗ thông sóng (ε) (%)

B

1.7 K ết luận Chương I

Nước ta có vùng biển rộng chạy dài theo 28 tỉnh, có nghề đánh bắt cá từ lâu đời và số lượng tàu thuyền tương đối lớn Do nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm xuất hiện nhiều dông bão, đây là bất lợi lớn nhất cho tàu thuyền khai thác và đánh bắt hải sản Do đó, việc xây dựng các khu neo đậu tàu thuyền ven bờ và khu vực hải đảo là hết sức cần thiết

Qua phân tích cho thấy Việt Nam có nhiều đảo và quần đảo nằm trên các vùng biển chạy dài từ Bắc vào Nam Điều kiện tự nhiên địa hình, địa chất…khu vực hải đảo phù hợp cho việc xây dựng các cảng cá và khu neo đậu tàu thuyền TTB Để đảm bảo an toàn cho tàu thuyền và phát triển ngành khai thác hải sản, từ nhiều năm qua Nhà nước

đã có quy hoạch và chủ chương xây dựng khu NĐTBTT cho các tỉnh ven bờ và vùng hải đảo thông qua các Quyết định của Thủ tướng Chính phủ Theo đó, việc xây dựng mới và nâng cấp các khu TTB ở vùng hải đảo thành khu TTB cấp vùng kết hợp với khu dịch vụ hậu cần nghề cá được nhà nước quan tâm đầu tư, tăng an toàn cho tàu thuyền khi có dông bão, góp phần bảo vệ vùng lãnh hải của tổ quốc

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC CHO VIỆC SỬ DỤNG THÙNG CHÌM

BÊ TÔNG CỐT THÉP (BTCT) CÓ BUỒNG TIÊU SÓNG (BTS) XÂY DỰNG ĐÊ CHẮN SÓNG KHU NĐTBTT VÙNG HẢI ĐẢO

2.1 V ấn đề ổn định nổi thùng chìm BTCT

Ổn định nổi tĩnh của thùng chìm được hiểu là khả năng duy trì sự nổi và cân bằng của thùng trên bề mặt nước trong khu nước được che chắn, chưa xét đến các ảnh hưởng tác động của sóng, gió, dòng chảy…

2.1.1 Ổn định nổi [9]

2.1.1.1 Điều kiện cân bằng khi nổi

Khi thùng nổi trên mặt nước trong trạng thái cân bằng thì trọng lượng của thùng sẽ cân bằng với lực đẩy nổi của nước tuân theo định luật Ac-si-met, lúc đó trọng tâm của thùng và lực đẩy nổi cũng nằm trên một đường thẳng đứng gọi là đường nổi

Độ nổi của thùng chìm là điều kiện đầu tiên để xác định các kích thước chủ yếu của thùng Thùng chìm dù được đúc trong ụ khô, triền tàu, đúc từng phần dưới nước hay ụ nổi đều phải có khả năng tự nổi khi tháo nước vào ụ khô, hạ thuỷ xe triền hay đánh chìm ụ nổi Sau khi hạ thủy, khả năng thùng trở lại vị trí cân bằng của nó sau khi có ngoại lực tác động được gọi là tính ổn định, thùng nặng có tính ổn định nổi lớn, thùng nhẹ có tính ổn định nhỏ hơn

Hình 2.1: Thùng chìm đối xứng, xây dựng ở cảng Cái Lân – Quảng Ninh

Độ nổi của thùng được xác định từ điều kiện cân bằng cơ bản sau:

- VT : Thể tích bao bên ngoài của thùng chìm

Liên quan đến việc đưa thùng ra khỏi ụ khô, chiều sâu chìm (mớn nước) của thùng có thể cần được giới hạn nhỏ hơn một giá trị nhất định để có thể kéo thùng

đi qua ngưỡng của ụ khô, rời khỏi bề mặt xe triền khi tới mút đường triền hoặc

để làm cơ sở lựa chọn ụ nổi hay xe triền

Mớn nước của thùng được xác định theo công thức:

T =

w z

w

A BL

V V Q

γ

γ

4(

- B, L: chiều rộng và chiều dài của thùng;

- AZ: Diện tích mặt cắt của khoá liên kết các thùng (nếu có)

Độ nổi của thùng được đảm bảo khi chiều cao H >T, và thông thường lấy:

Hình 2.2: Mớn nước của thùng (độ chìm của thùng trong nước)

2.1.1.2 Ổn định nổi tĩnh của thùng khi không dằn

Để đảm bảo thùng đã nổi được trên mặt nước thì việc trước tiên là phải đánh giá được khả năng ổn định nổi của thùng ở trạng thái tĩnh (coi như chưa có tác động của sóng gió) Điều này là cần thiết để đảm bảo cho thùng không bị lật chìm ngay sau khi hạ thủy

Ổn định của thùng trong quá trình nổi phụ thuộc vào vị trí của trọng tâm và tâm nổi, tức là phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu của thùng Dưới đây sẽ phân tích cho từng trường hợp thùng đối xứng và không đối xứng

d Ổn định của thùng đối xứng

Ổn định theo phương đứng

* Khi trọng tâm thùng nằm thấp hơn tâm nổi:

Ổn định nổi của thùng ở đây là ổn định bền Trường hợp này thường xảy ra khi kết cấu thùng có đáy dày làm cho trọng tâm của nó ở vị trí thấp Trong quá trình nổi, dưới tác động của ngoại lực thùng có thể sẽ bị nghiêng một góc α nào đó làm cho tâm nổi sẽ xê dịch sang một vị trí khác (nhưng giá trị của lực đẩy nổi không thay đổi) Lúc này, hai

lực tác dụng lên thùng là trọng lực và lực đẩy nổi cùng phương, ngược chiều và sẽ gây

ra một mô men phục hồi được xác định theo công thức:

• Khi trọng tâm của thùng nằm cao hơn tâm nổi:

Trường hợp này, sự ổn định nổi của thùng sẽ được xác định bởi tâm định khuynh là giao điểm của đường thẳng trùng với lực đẩy nổi và đường thẳng đứng đi qua trọng

tâm (khi thùng ở vị trí cân bằng) Khoảng cách m từ trọng tâm thùng đến tâm định

khuynh được gọi là chiều cao định khuynh

Vị trí của tâm định khuynh là yếu tố cơ bản quyết định độ ổn định nổi của thùng Vị trí này phụ thuộc vào kích thước, hình dạng và góc nghiêng α của thùng, nó không phải là một vị trí cố định mà thay đổi trong quá trình nghiêng

Tuỳ theo vị trí của tâm định khuynh (M) so với tâm nổi (C) và trọng tâm (W) sẽ xảy ra một trong 3 trường hợp sau:

- Tâm định khuynh nằm ở vị trí cao hơn tâm nổi và trọng tâm (hình 2.4)

Khi thùng nghiêng khỏi vị trí cân bằng sẽ xuất hiện mô men phục hồi đưa thùng về

vị trí cân bằng cũ giống như trường hợp trọng tâm nằm dưới tâm nổi

- Tâm định khuynh nằm dưới trọng tâm, trên tâm nổi (hình 2.5)

Khi đó thùng ở trạng thái cân bằng tức thời

- Tâm định khuynh nằm ngang với trọng tâm (hình 2.6)

Thùng sẽ dao động xung quanh vị trí cân bằng, trường hợp này rất ít khi xảy ra

Hình 2.4: Tâm định khuynh nằm ở vị trí cao hơn tâm nổi và trọng tâm

Hình 2.5: Tâm định khuynh nằm ở trên trọng tâm và dưới tâm nổi

Hình 2.6: Tâm định khuynh nằm ngang với tâm nổi

Như vậy, vấn đề ở đây là phải xác định vị trí của tâm định khuynh

Chiều cao định khuynh được xác định bởi công thức sau:

n V

J n m

- Jw : Mô men quán tính của tiết diện thùng tại vị trí ngang mặt nước

Mô men quán tính theo phương chiều ngang của thùng: J.w =

- γ w : Dung trọng của nước;

- n : Khoảng cách giữa trọng tâm thùng và tâm nổi, lấy dấu (+) khi trọng tâm thấp hơn tâm nổi, lấy dấu (-) trong trường hợp ngược lại

Khi thùng đối xứng, chìm đều thì chiều cao định khuynh có thể xác định bởi công thức đơn giản:

Theo phương chiều ngang thùng: n

Để đảm bảo ổn định nổi tĩnh thông thường lấy : m ≥ 20cm

Ổn định nổi theo phương nghiêng:

* Với thùng có chân đế:

Điều kiện cân bằng khi nổi (hình 2.7):

Q = 0,5 (Ηo,.Βo,+S) L γw (2.11)

Trong đó:

- S : Diện tích mặt cắt ngang chân đế chìm trong nước;

- Ηo,,Βo, : Phần chiều cao thành và chiều rộng đáy thùng chìm trong nước; α, : Góc nghiêng của thùng;

m, n: Toạ độ trọng tâm của chân đế

Ta có:

( K) Kn

H n H K K

n H

H

o o

3

H

W 3

W

, ,

( K) Km

B m B K K

m B

B

o o

−

→

= +

−

1 3 3

3

B U 3

U

' '

H o' = 2 ( − ) cot ;

, '

cot

) ( 2 α

g

S R

Từ đó ta có:

) 1 ( 3 ) (

) 1 ( 3 ) ( )

1 ( 3

) 1 ( 3 W

K B Km X Kn K H Y

Km K B X Y

U X g

o o

o o

' '

1

) (

3

) 1

) (

1

o

o

H K

Kn Y

B K

Km X

Km X X

' '

Có:

' '

' ' '

B X Cotg

23

3)

(

Giải phương trình tìm được α,