THIẾT KẾ QUY HOẠCH LUỒNG TÀU QUA CỬA ĐÁY

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ QUY HOẠCH LUỒNG

TÀU QUA CỬA ĐÁY

3.1. CÁC CĂN CỨ LẬP QUY HOẠCH

3.1.1.Các số liệu về quy mô cụm cảng Ninh Phúc – Ninh Bình

a.Lượng hàng hoá thông qua cụm cảng Ninh Phúc – Ninh Bình

+ Thống kê lượng hàng hoá thông qua cảng Ninh Phúc – Ninh Bình

Bảng 3.1. Hàng hoá thông qua cụm cảng

Đơn vị: 1000đ

Năm 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001

Lượng

hàng

369 311 414 413 484 500 512 800 900 1.10

0

1.120

Chủng loại hàng hoá thông qua cụm cảng Ninh Bình bao gồm: phân

lân, Xi măng, gỉ mật, than.

Trong tương lai, cụm cảng đầu mối Ninh Bình – Ninh Phúc sẽ được

Nhà nước đầu tư cơ sở hạ tầng và các trang thiết bị xếp dỡ hiện đại đủ năng

lực thực hiện nhiệm vụ tiếp chuyển hàng hoá cho khu vực và liên tiếp vận

chuyển giữa đường sông với đường bộ và đường sắt.

- Dự kiến công suất Cụm cảng Ninh Bình – Ninh Phúc đến năm 2010

là 1,9 triệu tấn và đến năm 2020 là 2,5 triệu tấn hàng hoá thông qua.

+ Thống kê lượng hàng dự báo thông qua tuyến cửa Đáy.

Bảng 3.2: Hàng hoá dự báo thông qua tuyến cửa Đáy.

TT Khu vực Hạng mục 200

5

2010 202

0

Luồng hàng

1

Hàng khu vực

ĐBSH

Than 70 140 350 Quảng Ninh – Ninh Bình

Phân bón 90 90 90 Ninh Bình – MT và MN

Xi măng 150 250 300 Ninh Bình – MT và MN

2 Hàng ven biển

phía Nam

Thạch cao 296 296 296 Cửa Việt - cảng Ninh

Phúc

Hàng khác 50 150

3 Hàng xuất

khẩu của Tây

Bắc

6 9 9 Cảng Ninh Phúc đi các

nước ĐNA

4 Hàng khác

TAGS)

200 350 350 Hàng nhập khẩu trực tiếp

từ các khu vực Ninh Binh

hoặc Cảng Cái Lân

5 Tổng Cộng 812 1135 1495

b. Đội tàu thông qua cảng Ninh Phúc

Theo số liệu thống kê của công ty vận tải và xếp dỡ đường thuỷ nội

địa đội tàu ra vào cảng Ninh Phúc – Ninh Bình tỷ lệ tàu ≤ 600T ra vào cảng

vẫn chiếm chủ yếu khoảng 97%), loại tàu pha sông biển có trọng tải 1000T

chỉ chiếm 3%. Số liệu ra vào Cảng Ninh Phúc xem bảng sau:

Bảng 3.3. Số lượng tàu qua Cảng Ninh Phúc

TT Loại tàu Đơn vị Năm 2000 Năm 2001 Năm

2002(DK)

1 Tàu < 600T Lượt 297 358 407

2 Tàu 600T - 23 48 57

3 Tàu 1000T - 9 14 16

Tổng cộng - 319 410 480

Qua kết quả tính toán của Công ty tư vấn xây dựng Đường Thuỷ cho

thấy:

- Chi phí vân tải tàu 600DWT xấp xỉ chi phí vận tải tàu 400DWT và

chỉ bằng 75% so với tàu 1000DWT.

- Chi phí thấp và giảm nhanh khi vận tải bằng tàu 3000 DWT (Bằng

50% so với tàu 400DWT, bằng 35% so với tàu 1000DWT)

3.1.2. Dự kiến đội tàu lớn nhất ra vào cửa đáy.

Việc lựa chọn đội tàu hoạt động trên tuyến là bài toán tổng hợp, liên

quan đến các yếu tố:

+ Luồng hàng và loại hàng, loại tàu vận tải sẽ đi và đến cảng

+ Điều kiện tự nhiên, khả năng cho phép của luồng lạch.

+ Đảm bảo tính phổ biến, có tính đến khả năng phát triển phương tiện

vận tải thuỷ trong tương lai để tránh sự thấp kém, hạn chế khả năng thu hút,

cạnh tranh của cảng trong kinh tế thị trường.

+ Chất lượng và an toán vận tải thuỷ.

+ Phù hợp, tương xứng với quy mô xây dựng cảng để đảm bảo về mặt

hiệu quả tài chính, khả năng nguồn vốn đầu tư.

Bảng 3.4: Kích thước cơ bản của đội tàu quy hoạch

Loại tàu Bt(m) Lt(m) T(m)

1000DWT 10.5 75 3

3.2.TÍNH TOÁN CHUẨN TẮC LUỒNG TÀU

3.2.1. Quy mô luồng lạch dẫn tàu yêu cầu

+ Số làn giao thông theo yêu cầu của kênh

Số lượt tàu ra vào cảng có thể xác định sơ bộ theo biểu thức sau

P K T

Q

N

i d

h

.

= (3-1) (Lượt tàu/Ngày)

Trong đó:

N: Tổng số lượt tàu ra vào cảng trong ngày đêm (Lượt tàu/Ngày)

Qh: Tổng lượng hàng theo yêu cầu vận chuyển trong một năm (T/năm)

Kd: Hệ số chở đầy của tầu

T: Thời gian khai thác trong năm

Pt: Tải trọng chở đầy hàng của tàu thứ I tương ứng (tấn)

Bảng 3.5: Thống kê kết quả tính toán

Loại Lượng Kd Tải Thời Số lượng

tàu hàng

(103

tấn/

năm)

trọng

tầu

(tấn)

gian

khai

thác

(ngày)

tầu qua cửa

Đáy

(Tầu/ngày)

Năm

2005

Năm

2010

Năm

2020

Năm 2005 Năm

2010

Năm

2020

400T 812 1.135 1.495 0,85 400 300 7,96 11,13 14,66

600T 812 1.135 1.495 8,85 600 300 5,31 7,42 9,77

1000T 812 1.135 1.495 0,85 1000 300 3,18 4,45 5,86

2000T 812 1.135 1.495 0,85 2000 300 1,59 2,23 2,93

3000T 812 1.135 1.495 0,85 3000 300 1,06 1,48 1,95

3.2.2.Xác định số lượng làn tàu

Số lần giao thông của kênh dẫn yêu cầu lựa chọn theo qui trình thiết

kế kênh biển. Theo qui trình này kênh dẫn cho phép giao thông hai chiều

khi bất đẳng thức sau không thoả mãn.

N

T

V

Lk

=

max

(3-1)

Trong đó:

Lk: Chiều dài kênh dẫn tàu tính toán từ phao số “0” (km)

Vmax Vận tốc chạy tàu qua kênh cho phép.

T là thời gian tồn tại mức nước cho phép thông tàu (T = 24h)

N Là số tàu qua kênh yêu cầu (tàu/ngày)

Với số lượng tàu nêu trên cho ta bảng thống kê sau

Bảng 3.6: Tính toán số lượng làn tàu luồng Cửa Đáy

TT Loại tàu Lk N Vmax Lk/Vmax T/N Luồng

1 400T 8,9 11,13 4 2.00 2.156334 1 lần

2 600T 8,9 7,42 4 2.00 3.234501 1 lần

3 1000T 8,9 4,45 8 1.00 5.393258 1lần

4 2000T 8,9 2,23 10 0.80 10.76233 1 lần

5 3000T 8,9 1,48 10 0.80 16.21622 1 lần

Kết quả tính toán trên cho ta thấy rằng biểu thức 3-1 luôn luôn thoả

mãn nên số làn của luồng tàu là một lần:

Bảng 3.7: Số lượng làn tàu trên luồng Sông Đáy

TT Loại tàu Lk N Vmax Lk/Vmax T/N Luồng

1 400T 40 11,13 4 10.00 2.156.334 2 làn

2 600T 40 7,42 4 10.00 3.234501 2 làn

3 1000T 40 4,45 10 4.00 5.393258 2 làn

4 2000T 40 2,23 10 4.00 10.76233 2 làn

5 3000T 40 1,48 10 4.00 16.21622 2 làn

Kết quả tính toán trên cho ta thấy rằng biểu thức 3-1 luôn luôn thoả

mãn nên số làn của luồng tàu là một làn với tàu 1000T÷3000T và 2 làn đối

với tàu 400T÷600T

3.2.3. Xác định chiều sâu luồng chạy tàu:

Chiều sâu chạy tàu tối thiểu luồng được xác định từ biểu thức tổng

quát trong “Qui trình thiết kế kênh biển” của Bộ GTVT như sau:

H0 = Hct + Z4 (3-4)

Hct = T + Z0 +Z1+Z2 +Z3 ± ∆H (3-5)

Trong đó:

Hct Chiều sâu tối thiểu trên luồng tàu theo yêu cầu chạy tàu (m)

Z0 Dự phòng độ sâu do chất tải không đều hoặc bẻ lái đột ngột (m)

Z1 Chiều sâu dự phòng để đảm bảo lái tàu, phụ thuộc vào mớn nước T

và đất ở đấy kênh trong phạm vi Hct ± 0,5m (m)

Z2 Dự phòng độ sâu do ảnh hưởng của sóng khi chạy tàu (m)

Z3 Chiều sâu dự phòng tính đến sự thayđổi mớn nước T của tàu (m)

Z4 Dự phòng độ sâu do sa bồi của luồng tàu giữa hai lần nạo vét duy

tu.

T Mớn nước đầy tải của tàu tính toán

∆H Trị số chuyển mực nước tính toán về số không độ sau (với dấu trừ

nếu mực nước tính toán cao hơn và dấu cộng nếu mực nước tính toán thấp

hơn số không độ sâu)

Tính toán Z0, Z1, Z2, Z3

Z1 - Chiều sâu dự phòng để đảm bảo lái tàu: Z1 = 0.04T = 0.12m

Z2 - Đối với tàu chạy một chiều và các tàu tránh nhau trên kênh có mặt

cắt ngang không đầy đủ xác định theo đồ thị hình 2 trang 9 QTTKKB, tuỳ

thuộc vào các trị số cho trước Lt, T, H0 và chiều cao sóng h3%.

Hoặc Z2 = 0.3hs – Z1; hs = 3m

Z3 – Tra bảng 9 trang 12 – QTTKKB, Z3 = 0.2m

Z0 = (Bt/2)sinα - Z1, và Z0 ≥ 0.5 Z1

α : Góc lệch tính toán

α = 00

đối với tàu chở hàng khô có trọng tải Dw < 6000T

Z0 = 0.5 Z1 = 0.5 x 0.12 = 0.06m

Bảng 3.8: Kết quả tính toán tổng hợp chiều sâu chạy tàu

Loại

tàu

T(m) Z1 (m) Z2 (m) Z3 (m) Z0(m) Hct (m) Hct

chọn

(m)

1000 3 0.12 0.78 0.1 0.06 4.06 4.0

2000 4.3 0.172 0.728 0.2 0.06 5.46 5.5

3000 5.4 0.216 0.684 0.2 0.06 6.56 6.6

3.2.4. Chiều rộng đáy luồng tàu

* Theo “Qui trình thiết kế kênh biển” của Bộ GTVT chiều rộng đáy

luồng một lần một làn tối thiểu được xác định theo công thức sau:

Bct =L.sinθ + B.Cosθ + t.Sinβ.Vmax + 2.C1 + ∆B (3-6)

Tính toán với tàu 1000T

Trong đó:

Bct Chiều rộng chạy tàu (m)

Lt: Chiều dài tàu tính toán (Lt = 75m)

Bt: Chiều rộng tàu tính toán (Bt = 10.5m)

C1 Dự phòng chiều rộng giữa dải hoạt động của với bờ kênh (C1 = 0.5

Bt = 5,25m)

Vmax Vận tốc chạy tàu lớn nhất tính toán trên luồng (m/s)

Vmax = 3.0m/s

θ: Góc dạt tàu do gió, dòng chảy gây ra (150

)

∆B Chiều rộng dữ trữ tính tới sa bồi ∆B = 2.Z4.m0 = 2.0.5.7 = 7m

t.sinβ = 3s thời gian tối thiểu để tàu lấy lại được hướng đi khi bị lệch

Kết quả tính toán chiều rộng đáy tàu lấy lại được hướng đi khi bị lệch.

Kết quả tính toán chiều rộng đáy tàu là:

Bct = 2 (L.Sinθ + B.Cosθ + t.Sinβ.Vmax) + 2.C1 + C + ∆B

Trong đó:

Bct: Chiều rộng chạy tàu (m)

Lt: Chiều dài tàutính toán (Lt = 52m)

Bt: Chiều rộng tàu tính toán (Bt = 8.5m)