Luận văn thạc sĩ về quy trình tính toán và đánh giá bãi nhân tạo tại cảng và thềm lục địa Việt Nam

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu cảng và công trình thềm lục địa kỹ thuật tạo bãi nhân tạo xác lập quy trình tính toán và đánh giá, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Vuõ Vaên Nghi
• Người hướng dẫn: TS. Tràn Thu Tâm
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Cảng và công trình thủy
• Đề tài: Quy Trình Tính Toán Và Đánh Giá Bãi Nhân Tạo Tại Cảng Việt Nam
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung về bãi nhân tạo

Bãi nhân tạo là một loại công trình được xây dựng nhằm bảo vệ bờ biển, bảo vệ chân kè biển khỏi sóng và ngập lụt. Đặc biệt, bãi nhân tạo còn được tạo ra để phục vụ du lịch ở những vùng không có bãi tự nhiên hoặc bãi tự nhiên không đạt yêu cầu. Trên thế giới, nhiều công trình bãi nhân tạo đã được xây dựng từ những năm 1950, nhưng từ sau những năm 1970, số lượng công trình này gia tăng đáng kể. Các lý thuyết tính toán liên quan đến bãi nhân tạo cũng được nghiên cứu một cách có hệ thống, phù hợp với sự phát triển của lĩnh vực động lực học hình thái vùng biển. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây, một số bãi nhân tạo đã được xây dựng chủ yếu phục vụ cho mục đích du lịch như ở đảo Tuần Châu, Nha Trang. Tuy nhiên, chưa có những tính toán cụ thể về mặt kỹ thuật mà chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Bãi nhân tạo không chỉ có tác dụng giảm bớt mức độ sóng lũ mà còn làm giảm bớt sự xói lở, ngăn không cho sóng biển và nước dâng tác động trực tiếp lên các công trình sau bãi.

1.1. Cấu tạo chung bãi biển

Một hệ thống bãi nhân tạo có thể bao gồm các thành phần như bãi cát ven bờ, đụn cát, bãi ngầm gần bờ. Bãi cát ven bờ thường làm nhiệm vụ chống sóng, chiều rộng và chiều cao bãi là những yếu tố quan trọng trong việc thiết kế bãi nhân tạo. Đụn cát ven bờ có nhiệm vụ như một đê bao ven bờ để chống tràn, chống ngập phía sau, đồng thời cũng là nguồn dự trữ cát cho bãi khi có bão lớn. Tuy nhiên, nhiều bãi biển không có thành phần đụn cát ven bờ. Bãi ngầm gần bờ làm nhiệm vụ như một ngưỡng cát ngầm tự nhiên do sóng tạo ra khi có bão ngay bên ngoài khu sóng vỗ. Do đó, bãi ngầm chủ yếu phụ thuộc vào sóng và các đặc điểm bùn cát tại vị trí đó.

II. Quy trình tính toán bãi nhân tạo

Quy trình tính toán bãi nhân tạo bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần thu thập và tổng hợp các tài liệu liên quan đến kỹ thuật và lý thuyết tính toán để tạo bãi nhân tạo. Tìm hiểu các số liệu đầu vào và nghiên cứu các phương pháp đơn giản để xác định các thông số đầu vào cần thiết như sóng, gió, mực nước. Nghiên cứu các thông số cơ bản của một bãi biển nhân tạo. Từ đó, tổng hợp và thiết lập trình tự tính toán khi thiết kế bãi biển nhân tạo. Ví dụ, tính toán cụ thể cho từng trường hợp. Phân tích đánh giá kết quả và kết luận. Quy trình này không chỉ giúp đảm bảo tính chính xác trong thiết kế mà còn giúp tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế bãi nhân tạo

Các yếu tố khí tượng thủy văn như sóng, gió, thời gian bảo vệ, dự báo sóng và tính toán truyền sóng là rất quan trọng trong thiết kế bãi nhân tạo. Những yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu đựng của bãi trước các tác động của thiên nhiên. Việc xác định các yếu tố này cần phải dựa trên các số liệu thực tế và các mô hình tính toán đã được kiểm chứng. Từ đó, có thể đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp nhằm đảm bảo bãi nhân tạo có thể hoạt động hiệu quả trong thời gian dài.

III. Đánh giá hiệu quả bãi nhân tạo

Đánh giá hiệu quả của bãi nhân tạo là một bước quan trọng trong quy trình thiết kế và thi công. Việc này không chỉ dựa vào các tiêu chí kỹ thuật mà còn phải xem xét đến các yếu tố kinh tế, xã hội và môi trường. Đánh giá hiệu quả cần phải thực hiện định kỳ để có thể điều chỉnh kịp thời các giải pháp thiết kế. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm khả năng chịu đựng sóng, tuổi thọ bãi, chi phí bảo trì và khả năng phục vụ du lịch. Việc đánh giá này sẽ giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan về hiệu quả của bãi nhân tạo và từ đó có những quyết định phù hợp cho việc phát triển bãi biển trong tương lai.

3.1. Các phương pháp đánh giá hiệu quả

Có nhiều phương pháp để đánh giá hiệu quả của bãi nhân tạo. Một trong những phương pháp phổ biến là sử dụng các mô hình mô phỏng để dự đoán tác động của sóng và gió đến bãi. Ngoài ra, việc thu thập dữ liệu thực tế từ các bãi biển đã được xây dựng cũng rất quan trọng. Các số liệu này sẽ giúp các nhà nghiên cứu có được cái nhìn rõ hơn về hiệu quả thực tế của bãi nhân tạo. Từ đó, có thể đưa ra các khuyến nghị cho các dự án tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA FÖG VUÕ VAÊN NGHI KYÕ THUAÄT TAÏO BAÕI NHAÂN TAÏO XAÙC LAÄP QUY TRÌNH TÍNH TOAÙN VAØ ÑAÙNH GIAÙ KHAÛ NAÊNG AÙP DUÏNG TAÏI VIEÄT NAM Chuyeân ngaønh : Caûng vaø coâng trình theàm luïc ñòa Maõ soá ngaønh : 2.14 LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TP. HOÀ CHÍ MINH, THAÙNG 12 NAÊM 2005 COÂNG TRÌNH ÑÖÔÏC HOAØN THAØNH TAÏI TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP HOÀ CHÍ MINH Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc 1: TS. TRAÀN THU TAÂM Caùn boä höôùng daãn khoa hoïc 2: Caùn boä chaám nhaän xeùt 1: ………………………………………………………… Caùn boä chaám nhaän xeùt 2: ………………………………………………………… Luaän vaên thaïc só ñöôïc baûo veä taïi: HOÄI ÑOÀNG CHAÁM BAÛO VEÄ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA Ngaøy …… thaùng …… naêm ……. Lôøi caùm ôn.

Sau chín thaùng thöïc hieän, luaän vaên toát nghieäp Thaïc só ñaõ hoaøn thaønh ñuùng haïn. Ñoù laø keát quaû cuûa moät quaù trình hoïc taäp nghieâm tuùc cuûa baûn thaân vaø söï giuùp ñôõ ñoäng vieân heát loøng cuûa caùc thaày coâ, gia ñình, baïn beø vaø ñoàng nghieäp. Tröôùc tieân toâi xin göûi lôøi caùm ôn chaân thaønh nhaát tôùi Tieán só Traàn Thu Taâm ñaõ tröïc tieáp höôùng daãn toâi thöïc hieän luaän vaên naøy. Toâi xin chaân thaønh caùm ôn caùc thaày coâ trong boä moân Caûng vaø Coâng trình theàm luïc ñòa, caùc thaày coâ ñaõ tröïc tieáp giaûng daïy vaø caùc caùn boä phoøng Ñaøo taïo sau ñaïi hoïc Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp Hoà Chí Minh ñaõ giuùp ñôõ toâi trong thôøi gian hoïc taäp taïi tröôøng.

Toâi xin chaân thaønh caùm ôn gia ñình, baïn beø vaø caùc ñoàng nghieäp trong Khoa Coâng trình Tröôøng Ñaïi hoïc Giao thoâng Vaän taûi Tp HCM ñaõ ñoäng vieân vaø taïo nhöõng ñieàu kieän thuaän lôïi nhaát ñeå toâi hoaøn thaønh toát luaän vaên naøy.Hoà Chí Minh, thaùng 12 naêm 2005. Vuõ Vaên Nghi TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA COÄNG HOAØ XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM PHOØNG ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC ÑOÄC LAÄP – TÖÏ DO – HAÏNH PHUÙC ===o0o=== ===o0o=== Tp Hoà Chí Minh, Ngaøy 07 thaùng 7 naêm 2005 NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ Hoï teân hoïc vieân: VUÕ VAÊN NGHI Phaùi: Nam. Ngaøy sinh: 10-10-1979 Nôi sinh: Thaùi Bình. Chuyeân ngaønh: Caûng vaø coâng trình TLÑ MSHV: 00204044 I - ÑEÀ TAØI: KYÕ THUAÄT TAÏO BAÕI NHAÂN TAÏO.

XAÙC LAÄP QUY TRÌNH TÍNH TOAÙN VAØ ÑAÙNH GIAÙ KHAÛ NAÊNG AÙP DUÏNG TAÏI VIEÄT NAM II – NHIEÄM VUÏ VAØ NOÄI DUNG: 1. Thu thaäp vaø toång hôïp caùc taøi lieäu lieân quan ñeán kyõ thuaät vaø lyù thuyeát tính toaùn ñeå taïo baõi nhaân taïo. Tìm hieåu caùc soá lieäu ñaàu vaøo vaø nghieân cöùu caùc phöông phaùp ñôn giaûn ñeå xaùc ñònh caùc thoâng soá ñaàu vaøo caàn thieát nhö soùng, gioù, möïc nöôùc. Tìm hieåu caùc thoâng soá cô baûn cuûa moät baõi bieån nhaân taïo.

Nghieân cöùu caùc ñieàu kieän vaø caùc phöông phaùp ñôn giaûn ñeå xaùc ñònh caùc thoâng soá ñoù. Toång hôïp vaø thieát laäp trình töï tính toaùn khi thieát keá baõi bieån nhaân taïo. Ví duï tính toaùn cuï theå. Phaân tích ñaùnh giaù keát quaû vaø keát luaän.

III – NGAØY GIAO NHIEÄM VUÏ: 07/7/2005 IV – NGAØY HOAØN THAØNH NHIEÄM VUÏ: 07/12/2005 V – CAÙN BOÄ HÖÔÙNG DAÃN: TS. TRAÀN THU TAÂM. CAÙN BOÄ HÖÔÙNG DAÃN BOÄ MOÂN QUAÛN LYÙ CHUYEÂN NGAØNH TS. TRAÀN THU TAÂM TS.

NGOÂ NHAÄT HÖNG Noäi dung vaø ñeà cöông Luaän vaên ñaõ ñöôïc Hoäi Ñoàng Chuyeân Ngaønh thoâng qua. Ngaøy …… thaùng ……… naêm 20…… PHOØNG ÑAØO TAÏO SÑH KHOA QUAÛN LYÙ NGAØNH TOÙM TAÉT Baõi bieån nhaân taïo laø loaïi coâng trình taïo neân moät ñeäm “meàm” ñeå baûo veä bôø, baûo veä chaân keø bieån choáng xoùi, choáng ngaäp ven bôø, ñaëc bieät hôn laø taïo ra moät baõi taém ñeå phuïc vuï du lòch ôû nhöõng vuøng khoâng coù baõi töï nhieân hay baõi töï nhieân khoâng ñaït yeââu caàu vui chôi, giaûi trí… Treân theá giôùi ñaõ coù raát nhieàu coâng trình daïng naøy cho hieäu quaû veà kinh teá vaø kó thuaät raát toát. Taïi Vieät Nam gaàn ñaây ñaõ xuaát hieän moät soá coâng trình daïng naøy tuy nhieân chöa thaáy coù nhöõng tính toaùn veà maët kó thuaät. Luaän vaên phaân tích caùc yeáu toá lieân quan tôùi thieát keá baõi bieån nhaân taïo.

Vôùi caùc lôøi giaûi giaûi tích tính toaùn moät baõi bieån nhaân taïo ôû moät vuøng bieån Vieät Nam töø ñoù phaân tích vaø ñaùnh giaù khaû naêng aùp duïng kó thuaät taïo baõi nhaân taïo taïi Vieät Nam. Vôùi giôùi haïn treân, luaän vaên bao goàm nhöõng noäi dung sau: Chöông 1: Giôùi thieäu chung veà baõi bieån nhaân taïo, söï phaùt trieån cuûa baõi bieån nhaân taïo treân theá giôùi vaø ôû Vieät Nam. Trình baøy caáu taïo chung cuûa baõi nhaân taïo vaø caùc nguoàn cung caáp buøn caùt coù theå söû duïng ñeå taïo baõi. Chöông 2: Trình baøy cô sôû lyù luaän cho tính toaùn taïo baõi, caùc khaùi nieäm veà ñoä saâu giôùi haïn boài xoùi, ñaëc tröng buøn caùt cuõng nhö moâ hình vaän chuyeån buøn caùt doïc bôø vaø ngang bôø.

Chöông 3: Xaùc ñònh caùc yeáu toá khí töôïng thuûy vaên phuïc vuï thieát keá baõi nhaân taïo. Ñoù laø caùc yeáu toá nöôùc daâng do baõo, soùng leo, thôøi gian baõo, döï baùo soùng vaø tính toaùn truyeàn soùng. Chöông 4: Töø caùc yeáu toá ñoù tieán haønh thieát keá maët caét ngang baõi vaø ñöa ra ñöôïc hình daïng maët caét ngang döôùi nöôùc theo moät soá phöông phaùp. Chöông 5: Phaân tích caùc phöông phaùp tính toaùn khoái löôïng vaät lieäu caàn thieát taïo baõi, caùc lôøi giaûi giaûi tích xaùc ñònh khaû naêng ñaùp öùng ngaén haïn cuûa baõi (khaû naêng chòu baõo cuûa baõi) cuõng nhö xaùc ñònh tuoåi thoï baõi vôùi caùc daïng baõi boài khaùc nhau.

Chöông 6: Ñöa ra trình töï caùc böôùc thieát laäp moät döï aùn taïo baõi nhaân taïo. Chöông 7: Tính toaùn taïo baõi cho moät baõi bieån ôû Huyeän Caàn Giôø – TP. Hoà Chí Minh vôùi caùc phöông aùn khaùc nhau töø ñoù phaân tích ñaùnh giaù khaû naêng aùp duïng kó thuaät taïo baõi ôû Vieät Nam. Ñöa ra caùc keát luaän vaø kieán nghò höôùng nghieân cöùu tieáp theo.

LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ MUÏC LUÏC MUÏC LUÏC CHÖÔNG I: GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAN BAÕI BIEÅN NHAÂN TAÏO.1 GIÔÙI THIEÄU CHUNG 1 I.2 CAÁU TAÏO CHUNG BAÕI BIEÅN 4 I.1 Baõi caïn ven bôø 4 I.2 Ñuïn caùt ven bôø 4 I.3 Baõi ngaàm gaàn bôø 4 I.5 Caùc coâng trình lieân hôïp vôùi baõi nhaân taïo 6 I.3 CAÙC NGUOÀN CUNG CAÁP BUØN CAÙT 7 I.1 Nguoàn cung caáp buøn caùt treân bôø 7 I.2 Nguoàn cung caáp buøn caùt töø caùc ñaàm, vònh, … ven bieån 8 I.3 Nguoàn cung caáp buøn caùt töø caùc döï aùn naïo veùt 8 CHÖÔNG II: CÔ SÔÛ LYÙ LUAÄN 10 II.1 CAÙC ÑAËC TRÖNG BUØN CAÙT 10 II.2 ÑOÄ SAÂU GIÔÙI HAÏN BOÀI XOÙI 11 II.1 Nhöõng giôùi haïn trong vaän chuyeån buøn caùt theo höôùng gaàn bôø vaø xa bôø 11 II.2 Ñoä saâu giôùi haïn boài xoùi 13 II.3 MOÂ HÌNH VAÄN CHUYEÅN BUØN CAÙT NGANG BÔØ 15 II.1 Khaùi nieäm chung veà moâ hình vaän chuyeån buøn caùt ngang bôø 15 II.2 Moâ hình maët caét ngang baõi bieån caân baèng 16 II.1 Ñaëc ñieåm cuûa maët caét ngang caân baèng 17 II.2 Hình daïng maët caét ngang caân baèng 21 II.4 MOÂ HÌNH VAÄN CHUYEÅN BUØN CAÙT DOÏC BÔØ 27 II.1 Khaùi nieäm chung veà moâ hình vaän chuyeån buøn caùt doïc bôø 27 II.2 Coâng thöùc CERC 29 II.3 Phöông trình dieãn bieán ñöôøng bôø 33 II.5 NHAÄN XEÙT CHUNG 36 CHÖÔNG III: XAÙC ÑÒNH CAÙC ÑIEÀU KIEÄN KHÍ TÖÔÏNG THUYÛ VAÊN 37 III.1 DÖÏ BAÙO SOÙNG DO GIOÙ 37 III.1 Döï baùo soùng theo CEM 2003 38 III.1 Döï baùo soùng coù ñaø gioù haïn cheá 39 III.2 Döï baùo soùng coù thôøi gian gioù thoåi haïn cheá 41 VUÕ VAÊN NGHI i LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ MUÏC LUÏC III.2 Döï baùo soùng theo 22 TCN 222-95 44 III.3 Döï baùo soùng theo 14 TCN 130-2002 45 II.4 Nhaän xeùt caùc phöông phaùp döï baùo soùng 46 III.2 XAÙC ÑÒNH MÖÏC NÖÔÙC DAÂNG DO BAÕO 46 III.3 XAÙC ÑÒNH THÔØI GIAN BAÕO 48 III.4 TÍNH TOAÙN TRUYEÀN SOÙNG 49 III.5 TÍNH SOÙNG LEO (Wave runup) 51 III.1 Soùng ñeàu bò vôõ 51 III.2 Soùng ñeàu, khoâng vôõ 52 III.3 Soùng khoâng ñeàu 52 CHÖÔNG IV: THIEÁT KEÁ MAËT CAÉT NGANG BAÕI BIEÅN NHAÂN TAÏO 54 IV.1 THIEÁT KEÁ CAO ÑOÄ BAÕI VAØ BEÀ ROÄNG BAÕI CAÏN 54 IV.1 Beà roäng baõi caïn 54 IV.2 Cao ñoä baõi caïn 56 IV.2 THIEÁT KEÁ KÍCH THÖÔÙC ÑUÏN CAÙT 56 IV.3 HÌNH DAÏNG MAËT CAÉT NGANG THIEÁT KEÁ DÖÔÙI NÖÔÙC 57 IV.1 Phöông phaùp tònh tieán maët caét 58 2/3 IV.2 Phöông phaùp duøng maët caét lyù thuyeát h = Ay 59 CHÖÔNG V: TOÁI ÖU HOÙA MAËT CAÉT THIEÁT KEÁ 62 V.1 TÍNH TOÙAN KHOÁI LÖÔÏNG VAÄT LIEÄU ÑAÉP 62 V.1 Phöông phaùp söû duïng thoâng soá hình daïng maët caét 62 V.1 Xaùc ñònh beà roäng hoaït ñoäng 63 V.2 Caùc coâng thöùc tính khoái löôïng 63 V.2 Phöông phaùp söû duïng heä soá boài tuï vöôït 67 V.2 XAÙC ÑÒNH ÑOÄ LUØI LÔÙN NHAÁT DO BAÕO 70 V.1 Ñoä luøi tónh 71 V.2 Ñoä luøi ñoäng 72 V.3 ÑAÙNH GIAÙ TUOÅI THOÏ BAÕI 73 V.1 Tröôøng hôïp baõi boài coù daïng hình chöõ nhaät 76 V.2 Tröôøng hôïp baõi boài coù daïng hình thang 78 CHÖÔNG VI: THIEÁT LAÄP TRÌNH TÖÏ TÍNH TOÙAN BAÕI NHAÂN TAÏO 80 VI.1 TRÌNH TÖÏ THIEÁT KEÁ DÖÏ AÙN TAÏO BAÕI 82 VI.1 Muïc tieâu vaø caùc tieâu chí cuûa döï aùn 82 VI.2 Moâ taû caùc ñaëc ñieåm cuûa baõi 82 VI.3 Ñaùnh giaù caùc phöông aùn thieát keá 84 VUÕ VAÊN NGHI ii LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ MUÏC LUÏC VI.1 Löïa choïn caùc phöông aùn khaû thi 84 VI.2 Ñaùnh giaù chi tieát caùc phöông aùn khaû thi 84 VI.4 Xem xeùt khaû naêng taøi chính cuûa döï aùn 85 VI.1 Nhöõng thieät haïi 85 VI.2 Lôïi nhuaän 86 VI.3 Chi phí döï aùn 86 VI.5 Löïa choïn phöông aùn toái öu 86 VI.6 Thieát keá thi coâng vaø toå chöùc thi coâng 87 VI.7 Baûo döôõng baõi vaø taùi boài tuï 87 VI.2 TRÌNH TÖÏ TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ TAÏO BAÕI NHAÂN TAÏO 88 CHÖÔNG VII: KEÁT LUAÄN, KIEÁN NGHÒ VAØ ÑAÙNH GIAÙ KHAÛ NAÊNG AÙP DUÏNG TAÏI VIEÄT NAM 95 VII.1 VÍ DUÏ AÙP DUÏNG 95 VII.1 Ñieàu kieän töï nhieâ vuøng bieån Caàn Giôø 95 VII.1 Ñieàu kieän ñòa hình 95 VII.2 Ñieàu kieän thuyû, haûi vaên 97 VII.3 Buøn caùt 98 VII.2 Keát quaû tính toaùn 99 VII.1 Döï baùo vaø tính toaùn truyeàn soùng 99 VII.2 Thieát keá maët caét ngang vaø khoái löôïng vaät lieäu ñaép 99 VII.3 Tính taùc ñoäng cuûa baõo 101 VII.4 Tính tuoåi thoï vaø chu kyø baûo döôõng 103 VII.3 Khaûo saùt theâm moät soá tröôøng hôïp khi thay ñoåi chieàu daøi baõi 104 VII.4 Tính toaùn sô boä hieäu quaû kinh teá 106 VII.2 KEÁT LUAÄN 107 VII.3 KIEÁN NGHÒ HÖÔÙNG NGHIEÂN CÖÙU TIEÁP THEO 109 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 110 VUÕ VAÊN NGHI iii LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ CHÖÔNG I CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAN BAÕI NHAÂN TAÏO I.