Thiết kế đê và kè biển ppsx

Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ

ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Chương 10
THIẾT KẾ ĐÊ VÀ KÈ BIỂN
phần I
K45B, 9/2007
Thiều Quang Tuấn
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i

–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
NỘI DUNG
1. Chức năng nhiệm vụ thiết kế của đê và kè biển
2. Cơ chế hư hỏng
3. Thiết kế đê và kè mái
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H

ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể

n
n
Chân kè
Mái kè
Cơ ngoài
Mái trên
Đỉnh đê
Cơ trong
Mái trong
Nư
ớ
c
c
a
o
Bãi trước
Nư
ớc
t
h
ấp
Thân đê
1. Chức năng nhiệm vụ thiết kế
của đê và kè
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H

ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể

n
n
Đê
Đê
:
: Ngăn hoặc hạn chế
vùng đất thấp phía sau
khỏi bị ngập lụt
K
K
è
è
:
: Chống xói mòn vật liệu
bờ, thân đê dưới tác dụng
của sóng và dòng chảy
1. Đủ cao (với tần suất thiết kế)
2. Kín nước
3. Ổn định (cơ chế hư hỏng)
4. Chống được xói mòn
5. Thuận tiện đi lại, bảo dưỡng
6. Phù hợp cảnh quan
&
Đáp ứng yêu cầu
1. Chức năng nhiệm vụ thiết kế
của đê và kè
Đ
Đ
ạ
ạ

i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi

ể
ể
n
n
2. Cơ chế hư hỏng phá hoại đê
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu

Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Xói mái trong
Cát Hải 7/2005
Sóng tràn
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L

ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Nư
Nư
ớ
ớ
c dâng
c dâng

Cát
Hải
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ

t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Nước tràn đỉnh, Hậu Lộc 2005
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–

–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Xói mái ngoài, Hậu Lộc 2005
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th

ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Tràn đỉnh, vỡ đê Hải Hậu 11/2005
Đ

Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ

ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
3. Thiết kế đê và kè mái
3.1. Điều kiện biên cho thiết kế đê & kè
3.2. Mực nước thiết kế và cao trình đỉnh đê
3.3. Phân tích hình học đê
3.4. Kết cấu áo kè
3.5. Chân kè và công trình chuyển tiếp
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i

i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
3. Thiết kế đê và kè mái - điều kiện biên
nĐiều kiện hình thái: tốc độ xói, loại xói, mặt cắt ngang bãi
trước đê
oĐiều kiện dân sinh kinh tế: tần suất thiết kế 1/10, 1/20 ???
pĐiều kiện biên thủy lực:
1. Mực nước biển TB
2. Thủy triều thiên văn (triều thiên văn cực đại)
3. Nước dâng (theo tần suất t.k)
4. Sóng thiết kế tại biên nước sâu: Hs, Tp, θ

qVật liệu thân đê và mái kè
rĐiều kiện địa chất đất nền
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ

t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
3.1- Điều kiện biên thủy lực
Các mực nước:
•MNTB (xem hải đồ)
•Triều thiên văn
•Nước dâng
Sóng
•Chiều cao sóng (Hs)
•T
p
, T
m-1.0
•Hướng sóng tới θ
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ

c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n

 do tương tác lực hấp dẫn của mặt
trăng, mặt trời và trái đất: thiên văn !!!
 thông thường 02 nước lớn & nước
ròng trong ngày , 02 lần nước cường và
02 lần nước kém trong 1 tháng
-> cần tính thủy triều lớn nhất
Đồ Sơn, Hải Phòng, 2006
Tháng 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Đ.K. Thủy lực - Triều thiên văn
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K

Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Lưu ý về thủy triều thiên văn:
• Là tất định, có thể đo đạc và tính toán chính xác
(không có tính tần xuất)
• Tính chất phụ thuộc vào khu vực, đặc điểm địa hình
đáy
• PP tính toán thủy triều tại một vị trí:
- đo đạc mực nước đủ dài và phân tách các thành
phần điều hòa
- dùng các TP điều hòa để xác định biên độ triều lớn
nhất
Đ
Đ
ạ

ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi

Bi
ể
ể
n
n
Đ.K. Thủy lực - Nước dâng (do gió)
02 phương pháp tính toán:
•Từ đường tần suất nước dâng ứng với P
tk
•Từ gió thiết kế (U, F, T, D)
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–

Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Phân bố dài hạn nước dâng
(Hook of Holland – Hà Lan)
120 năm quan trắc
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th

c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
(NC của ĐH Lund và

Viện Cơ học, 2004)
Lưu ý: chỉ là nước dâng chưa bao gồm thủy triều !
Số năm quan trắc ???
Với Tần suất
p = 1/25 năm
chiều cao nước dâng
tại Hải Hậu là 1.6 m
Phân bố dài hạn nước dâng – Hải Hậu
25
Chu kỳ lặp lại (năm)
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–

Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Đ.K. Thủy lực - Sóng thiết kế: Hs, Tp, β
Biết: H
s0
, T
p
, β
0
tại biên nước sâu
Cho bài toán thiết kế: tham số sóng trước
chân công trình
Hs, Tp, β ???
Đ

Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ

ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Điều kiện sóng nước sâu thiết kế
)P1: Phân bố dài hạn (cực hạn) chiều cao sóng
(dài hạn: sóng cực hạn quan sát trong nhiều năm)
Đường tần suất vượt quá của sóng nước sâu: bán Log/Weibull
Xác định theo tần suất thiết kế p = 1/10, 1/20 năm,…
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i

–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Điều kiện sóng thiết kế
)P2: Tính từ gió (nếu sóng do gió địa phương)
2
{
.(cos )
}
cos
ii
e
i

F
F
β
β
=
∑
∑
Đàgióhiệu quả
Các tham số:
ĐàgióF,Vận tốc gió U, Thời gian thổi Tg, Độ sâu nước
h
chương trình:
CRESS
WADIBE
SWAN
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ

ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Điều kiện sóng thiết kế
)P3: Sóng bị hạn chế độ sâu
(Bãi nông, thoải trước đê)
0.50
b
b
b

H
h
γ
=≈
Quy tắc ngón tay cái:
(Chiều cao sóng lớn nhất = ½ độ sâu nước)
-> ví dụ: tính toán với WADIBE
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ

ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Sóng trước chân đê:
tại vị trí cách mép nước 1/4L
0
hoặc 1/2L
1/4L
0
Phân bố sóng ngang bờ
Tính toán triết
giảm năng
lượng sóng
Hạn chế độ
sâu
Hs ≈ 0.5h
Cần có địa
hình mặt cắt

ngang bãi !
(cos)
g
wf
E
CDD
x
θ
∂
=− −
∂
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–

–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ
Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
Điều kiện sóng thiết kế
Lưu ý:
• Hs trước chân đê ít nhạy cảm với H
s0
• Hs trước chân đê nhạy cảm với độ sâu nước
Vì vậy cho mục đích thiết kế đê:
-> Cần mô hình nước dâng tiên tiến
-> Chỉ cần mô hình sóng đơn giản
-> Cần biết địa hình bãi trước đê
• Chu kỳ sóng là tham số quan trọng
chọn T

p
, T
m-1.0
, hay T
m
?
Đ
Đ
ạ
ạ
i H
i H
ọ
ọ
c Th
c Th
ủ
ủ
y L
y L
ợ
ợ
i
i
–
–
Khoa K
Khoa K
ỹ
ỹ

Thu
Thu
ậ
ậ
t B
t B
ờ
ờ
Bi
Bi
ể
ể
n
n
3.2 Mực nước thiết kế và
cao trình đỉnh đê