thiết kế môn học công trình bvbb và đê chắn sóng đề tài tính toán đê chắn sóng tường đứng

Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC
Môn học: Công trình bảo vệ bờ biển.
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Ngày giao đề: 03/2016
Ngày nộp:

05/2016

Đề tài: Tính toán đê chắn sóng tường đứng.
Mục đích: xác định kích thước cơ bản của một phân đoạn đê chắn sóng tường đứng:
- Cao trình đê;
- Kích thước thềm đá, kích thước viên đá hoặc khối phủ chân thềm;
- Kích thước thùng chìm.
I.Số liệu ban đầu
- Bình đồ: 1
- Cấp công trình: 2
- Gió:
+ Vận tốc: 20 m/s
+ Hướng: A
+ Loại địa hình: B
- Mực nước: TK: + 0.5 m
- Loại tường đứng: TC
- Địa chất:1
Địa chất
1

γ (T/m3)
1,6

C (kg/cm2)
0,5

α (o)
19

II.Yêu cầu:
1.Nội dung:
STT

1.
2.
3.

Công việc

Thời hạn
(tuần thứ)

Thực hiện

Hiệu chỉnh lại bình đồ: dựng và trơn hóa các đường
đồng mức, dựng các đường trung gian
Tính toán thông số gió:
- Chuyển vận tốc gió sang điều kiện mặt nước;
- Xác định đà gió.
Xác định mực nước lan truyền sóng
- Chiều cao nước dâng do gió;
- Mực nước lan truyền sóng.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 1


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
STT

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Công việc

Thời hạn
(tuần thứ)

Thực hiện

Xác định thông số sóng khởi điểm:
- Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung
bình;
- Phân vùng sóng khởi điểm.
Xác định thông số sóng biến dạng:
- Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao của
sóng i%;
- Phân vùng sóng đổ.
Xác định thông số sóng đổ:
- Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao của
sóng đổ i%;
- Phân vùng sóng đổ lần cuối.
Xác định thông số sóng tại chân công trình:
- Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao, trạng
thái của sóng i%;
- Xác định thông số sóng nhiễu xạ.
Xác định cao trình đỉnh đê, kích thước thềm đá:
- Cao trình đỉnh đê;
- Cao trình thềm đá;
- Kích thước thềm đá.
- Đường kính viên đá hoặc khối phủ.
Xác định tải trọng sóng lên tường đứng:
- Xác định tải trọng sóng tới;
- Xác định tải trọng sóng nhiễu xạ;
Xác định kích thước thùng chìm:
- Xác định bề rộng thùng chìm theo điều kiện ổn
định trượt;
- Xác định bề rộng thùng chìm theo điều kiện ổn
định lật;

- Chọn bề rộng thùng chìm.

2.Quy cách:
1. Nêu ngắn gọn lý thuyết áp dụng trước khi tính.
2. Các hình vẽ minh họa, bảng biểu, đồ thị phải có tên, đánh số thứ tự.
3. Các công thức phải được đánh số thứ tự.
4. Nếu áp dụng tin học trong tính toán, phải đưa vào phụ lục.
5. Thuyết minh khổ A4, bìa Nilon, các đồ thị vẽ trên giấy kẻ ly (khuyến khích làm
bằng vi tính) bao gồm các phần theo trình tự sau:
- Bìa ngoài;
- Nhiệm vụ TKMH;
- Mục lục;
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 2


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
- Nội dung tính toán;
- Phụ lục tính toán (nếu áp dụng tin học);
- Tài liệu tham khảo.
6. Bản vẽ: gồm hai bản: kết cấu và bố trí công trình trên bình đồ, tia khúc xạ.
- Kết cấu: mặt bằng, cắt dọc, cắt ngang, mặt cắt ngang gốc đê, kết cấu khối
phủ, thùng chìm, thống kê khối lượng vật liệu, thông số sóng dọc theo công
trình;
- Bố trí công trình: mặt bằng bố trí công trình, sơ đồ tia khúc xạ,.
3.Thưởng, phạt:
- Áp dụng tin học: ........................................................................................................

- Nộp sớm: ....................................................................................................................
- Trình bày đẹp, đúng quy cách: ..................................................................................
- Lý do khác: ................................................................................................................
a.Phạt:
- Không áp dụng tin học: ..............................................................................................
- Chậm tiến độ: .............................................................................................................
- Trình bày xấu, không đúng quy cách: .......................................................................
- Lý do khác: ................................................................................................................
b.Đánh giá của giáo viên hướng dẫn:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 3


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Chương 1

TÍNH TOÁN THÔNG SỐ GIÓ
1.1 Lý thuyết áp dụng

Do sóng được xét đến là sóng do gió gây ra và không xét sóng do các nguyên nhân
khác nên ta cần phải xác định các thông số gió trước khi xác định thông số sóng.

Khi xác định tham số sóng và nước dồn cần chuyển vận tốc gió sang điều kiện mặt
nước. Tốc độ gió trên 10m so với mực nước trên biển được xác định theo công thức:
v w = K f .K t .vt

(1-1)

Trong đó:
vt : tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt đất, lấy trong khoảng 10’ với suất bảo đảm
đã xác định.
Kf : hệ số tính đổi tốc độ gió bằng máy đo gió, xác định theo công thức:
K f = 0,675 +

4,5
vt

(1-2)

Kt : hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước.
Khi xác định sơ bộ các thông số sóng thì giá trị của đà gió đối với vận tốc gió tính
toán cho trước được xác định theo công thức:
Lw = K vis .

υ
vw

(1-3)

Trong đó:
Kvis = 5.1011 : hệ số
υ = 10-5 m2/s : hệ số nhớt động học của không khí.

Giá trị đà gió lớn nhất cho phép lấy theo bảng 2-4 đối với vận tốc gió tính toán cho
trước.
1.2 Tính toán
1.2.1 Chuyển tốc độ gió sang điều kiện mặt nước

Tốc độ gió trên 10m so với mực nước trên biển:
v w = K f .K t .vt

Trong đó:
vt = 20 m/s
Kf được xác định như sau:
K f = 0, 675 +

4,5
4,5
= 0, 675 +
= 0,9
vt
20

Với địa hình loại B và tốc độ gió vt = 20m/s tra bảng 2-3 ta được: Kt = 1,26
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 4


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
→ vw = 0,9.1, 26.20 = 22, 68 (m/s)

1.2.2 Xác định đà gió

Giá trị của đà gió được xác định theo công thức:
Lw = K vis .

υ
vw

Trong đó:
Kvis = 5.1011
υ = 10-5 m2/s :hệ số nhớt động học của không khí
vw = 22,68 m/s
→ Lw = 5.1011.

10−5
= 220458,55 (m) =220,458(Km)
22, 68

Tra bảng 2- 4 với giá trị vw = 22,68 m/s ta được Lmax = 1385,6(Km)
Vậy Lw = 220,458 (Km)

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 5


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Chương 2

XÁC ĐỊNH MỰC NƯỚC LAN TRUYỀN
SÓNG
2.1 Lý thuyết áp dụng

Khi xác định thông số sóng và tính tải trọng sóng cũng như cao trình đỉnh công
trình ta cần xác định mực nước lan truyền sóng. Để có mực nước này ta cần xác định
mực nước tính toán và nước dâng do gió.
Mực nước tính toán được lấy không lớn hơn :
1% (1 lần trong 100 năm) đối với công trình cấp I.
5% (1 lần trong 20 năm) đối với công trình cấp II, III.
10% (1 lần trong 10 năm) đối với công trình cấp IV.
Chiều cao nước dâng do gió (∆hsét) được xác định qua quan trắc thực tế. Nếu không
có số liệu quan trắc thực tế thì có thể xác định ∆hsét theo phương pháp đúng dần (coi độ
sâu đáy biển là hằng số).
∆hset = K w .

v w2 .Lw
cos α w + ∆hb
g.(d + 0,5.∆hset )

(2-1)

Trong đó: nước dâng do bão ∆hb được xác định:
∆hb =

∆P
γn

(2-2)

Cao trình mực nước lan truyền sóng được xác định theo công thức:
∇ lan truyền sóng = ∇MNTT + ∆hsét

(2-3)

2.2 Tính toán
2.2.1 Chiều cao nước dâng do gió
∆hset = K w .

v w2 .Lw
cos α w + ∆hb
g.(d + 0,5.∆hset )

Trong đó:
∆hb : Nước dâng do bão (chênh lệch áp suất).Do không xét đến ảnh hưởng của bão
nên ∆hb = 0.
γn = 1,025T/m3 : trọng lượng riêng của nước biển.
∆hsét : nước dâng do nước dồn và bão.
Lw = 220,458 Km : đà gió
vw = 22,68 m/s : vận tốc gió tính toán.
d : độ sâu trung bình trên đà gió
Chọn d = 25m.
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 6

Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Kw : hệ số lấy theo bảng 2-5 với vw = 22,68m/s.
Tra bảng kết hợp nội suy ta được:
Kw = 2,26.10-6
αw : Góc hợp của hướng gió với pháp tuyến đường bờ.
Từ bình đồ 2 với gió hướng B ta xác định được αw = 150
22, 682.220458
→ ∆hset = 2, 26.10 .
.cos150
9,81.(25 + 0,5.∆hset )
−6

2
→ 0,5∆hset
+ 25∆hset − 26,12 = 0

Giải phương trình ta có: ∆hset = 1,02 m
2.2.2 Mực nước lan truyền sóng

∇ lan truyền sóng = ∇MNTT + ∆hsét = 0,5 + 1,02 = +1,52 m

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 7


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Chương 3

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG KHỞI ĐIỂM
3.1 Lý thuyết áp dụng
3.1.1 Thông số sóng trong vùng không ảnh hưởng của đường bờ

Chiều cao trung bình hd (m) và chu kỳ trung bình của sóng T (s) ở vùng nước sâu
phải xác định theo đường cong bao trên cùng ở đồ thị 2.1. Căn cứ vào các gía trị của các
đại lượng không thứ nguyên

gt gL gd
gT
gh
, 2 , 2 để xác định các trị số 2d và
, lấy các giá
Vw Vw Vw
Vw
Vw

trị bé nhất tìm được để tính ra chiều cao và chu kỳ trung bình của sóng. Thời gian gió
thổi lấy bằng 21600s khi không có số liệu.
Nếu điểm tra nằm ngoài vùng đồ thị thì chỉ tra trên đường cong bao trên và khẳng
định được sóng khởi điểm là sóng nước sâu, nếu điểm tra nằm dưới đường cong bao trên
thì sóng khởi điểm là sóng nước nông.
Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió thì cho phép lấy hd theo kết quả xác định
liên tiếp chiều cao sóng cho các đoạn có tốc độ gió không đổi.
3.1.2 Thông số sóng trong vùng ảnh hưởng đường bờ

Hình dạng đường bờ được coi là phức tạp nếu tỷ số

Lmax

≥ 2 , trong đó Lmax và Lmin
Lmin

tương ứng là tia ngắn nhất và dài nhất trong số các tia vẽ từ điểm tính toán trong phạm vi
hình quạt ±450 hai bên hướng gió cho đến điểm giao cắt với đường bờ phía đầu gió, trong
đó các chướng ngại vật với góc mở ≤ 22,50 không cần xét đến.
Đối với vùng mà thông số sóng hình thành do có sự ảnh hưởng của đường bờ thì
thông số sóng khởi điểm h d , T sẽ được xác định theo cách sau:
Lấy hướng gió chính.
Lấy thêm về hai bên ba tia (3 phương truyền sóng), góc hợp mỗi tia là 22,5 0
Xác định đà gió theo mỗi tia : kéo dài các tia sao cho cắt đường bờ.
L
Đà gió trên mỗi tia Li = min[ L

1
b

Xác định Lni : hình chiếu của Li trên tia chính.
Dựa vào chiều sâu trung bình di, Lni, thời gian gió thổi t xác định hi .

(

) (

)

(

hd = 0,1. 25h12 + 21 h22 + h−22 + 13 h32 + h−23 + 3,5 h42 + h−24

)

(3.1)

Chu kỳ sóng xác định theo phương pháp 7 tia được xác định từ giá trị hd .
hd →

g.h
g .T
g .T 2
→
→
T
→
λ
=
d
Vw
2.π
Vw2

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 8


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
3.1.3 Chiều dài sóng khởi điểm

Chiều dài trung bình λ d của sóng xác định theo công thức sau:
λd =

g .T 2
2.π

(3.2)

3.1.4 Chiều cao sóng với suất đảm bảo i%

Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% trong hệ h d,i (m) phải xác định bằng cách nhân
chiều cai trung bình của sóng với hệ số ki lấy từ hình 2.2 ứng với đại lượng không thứ
nguyên
lượng

g .L
g.L
phải xác định theo đại
2 . Khi đường bờ có hình dạng phức tạp thì trị số
Vw
Vw2

g .hd
và đường cong bao trên cùng của hình 2.1.
Vw2

Hình 1.1. Đồ thị xác định chiều cao, chu kỳ sóng.
Các thông số của sóng với suất đảm bảo 1; 2; 4% phải lấy theo các hàm phân bố
được xác định theo các số liệu hiện trường, còn nếu không có hoặc không đủ các số liệu

đó thì lấy theo kết quả xử lý các bản đồ khí tượng. Khi sóng khởi điểm là nước nông thì
tra theo L, d sau đó lấy giá trị nhỏ nhất.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 9


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
3.1.5 Độ vượt cao của sóng

Độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán ηc (m) phải tính toán theo trị số
định từ hình 2.3 ứng với giá trị

hi
g .T 2

đã cho, trong đó lấy

ηc
xác
hi

d
= 0,5 với sóng nước sâu,
λd

với sóng nước nông tra theo giá trị cụ thể.

3.1.6 Phân vùng sóng khởi điểm

Khi đã xác định được tham số sóng khởi điểm có thể là sóng nước sâu, có thể sóng
nước nông, ta cần xác định ranh giới của vùng sóng khởi điểm.
Vẽ mặt cắt dọc theo phương của gió.
λ
.
2
Nếu là sóng nước nông : ranh giới của sóng khởi điểm là vùng độ dốc i < 0,001.
(Trong trường hợp giá trị của suất bảo đảm nằm ngoài đường cong trên thì dùng
phương pháp nội suy).
-

Nếu là sóng nước sâu lấy từ MNTT một đoạn

3.2 Áp dụng tính toán
3.2.1 Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình

Ta tính toán với trường hợp thông số sóng không nằm trong vùng ảnh hưởng của
đường bờ.
Do không có số liệu về thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s.
Ta có:
g .t 9,81.21600
=
= 9342,86
Vw
22, 68
g .L 9,81.220458
=
= 4204, 45

Vw2
22, 682
g .d 9,81.25
=
= 0,5
Vw2
22, 682

→ Điểm tra nằm dưới đường cong bao trên nên Sóng khởi điểm là sóng nước nông.
Tra đồ thị 2.1 ta được:
+
→

+

g.t
= 9342,86
Vw
g .T
g.hd
= 2,92
= 0, 049 ,
2
Vw
Vw
g .L
= 4204, 45
Vw2

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn

Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 10


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
→

g .T
g.hd
= 2,94
= 0, 048 ,
2
Vw
Vw

Vw2
22, 682
→ hd = 0, 048.
= 0, 048.
= 2,51( m)
g
9,81

Lấy cặp giá trị bé nhất để tính ra chiều cao sóng và chu kỳ trung bình của sóng là:
→ T = 2,51.

Vw
22, 68

= 2,51.
= 5,82( s )
g
9,81

Chiều dài trung bình của sóng khởi điểm xác định theo công thức:
λd =

g .T 2 9,81.5,82 2
=
= 52,91 (m)
2.π
2.π

3.2.2 Phân vùng sóng khởi điểm

Vì sóng khởi điểm là sóng nước nông nên ranh giới của sóng khởi điểm là vùng có
độ dốc i < 0,001.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 11


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Chương 4

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG BIẾN DẠNG

4.1 Lý thuyết áp dụng
4.1.1 Chiều cao sóng biến dạng

Chiều cao sóng có suất đảm bảo i% ở vùng nước nông với độ dốc đáy ≥ 0,001 được
xác định theo công thức:
hi = k t k r k l k i hd

(4.1)

Trong đó:
kt : hệ số biến hình
kr : hệ số khúc xạ
kl : hệ số tổn thất
ki : được xác định như sóng nước sâu.
Hệ số biến hình kt lấy với đồ thị hình 4-1 theo đường cong l và tỷ số

d
.
λd

Hình 1.1. Sơ đồ xác định kt

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 12


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng

4.1.2 Hệ số khúc xạ

Hệ số khúc xạ được xác định theo công thức:
kr =

ad
a

(4.2)

Trong đó:
ad : khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau vùng nước sâu (m).
a : khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhưng theo đường thẳng vẽ qua một
điểm cho trước ở vùng nươc nông (m).
Trên mặt bằng khúc xạ, các tia sóng ở vùng nước sâu phải lấy theo hướng lan
truyền sóng đã được cho trước, còn ở vùng nước nông thì phải kéo dài các tia đó phù hợp
với sơ đồ và các đồ thị trên hình 4-2.

Hình 1.1. Sơ đồ khúc xạ sóng.
Hệ số tổn thất kl lấy theo bảng 2.6 ứng với các giá trị đã biết của đại lượng

d
(d –
λd

chiều sâu khu nước) và độ dốc đáy i, khi i ≥ 0,03 thì kl = 1.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 13


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
4.1.3 Chiều dài sóng biến dạng
4.1.4 Bước sóng truyền từ vùng nước sâu vào vùng nước nông phải xác định
hi %
d
theo đồ thị hình 4-3 từ các đại lượng
và
trong đó chu kỳ sóng được lấy
λd
g.T 2
bằng chu kỳ sóng vùng nước sâu.

Hình 1.1. Đồ thị xác định λ và λ sur
4.1.5 Độ vượt cao sóng biến dạng

Độ cao đỉnh sóng trên mực nươc tính toán ηc lấy theo đồ thị hình 4-4 dựa theo
và

hi
g .T 2

d
λd

.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 14


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng

Hình 1.1. Đồ thị xác định η c
4.1.6 Phân vùng sóng biến dạng

Khi tính toán thông số sóng biến dạng cần xác định dọc theo tia khúc xạ đến tận
đường bờ , coi như sóng chưa đổ thiết lập bảng sau:
di
hii
dcr
d1
hi1
dcr1
d2
hi2
dcr2
....
....
....
dn
hin
dcrn
Trong đó dcr được xác định theo đồ thị hình 4-1 khi biết h i. Độ sâu tại vị trí sóng đổ

lần đầu chính là vị trí mà d i = dcri. Sau khi biết được độ sâu sóng đổ lần đầu tính lại các h i
nằm trong vùng sóng đổ.
4.2 Tính toán
4.2.1 Xác định chiều cao của sóng biến dạng

Vì sóng là sóng nước nông có độ dốc đáy ≥ 0,001 nên chiều cao sóng với suất đảm
bảo i% được xác định theo công thức:
hi = k t k r k l k i hd

kt : hệ số biến hình ( tra theo đồ thị hình 2.5 )
kl : hệ số tổn thất tra theo bảng 2.6
ki : được xác định như sóng nước sâu tra theo đồ thị hình 2.2.
kr : hệ số khúc xạ xác định theo công thức:
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 15


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
kr =

ad
a

ad : khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau vùng nước sâu (m).
Chọn ad = 1000m.
a : khoảng cách giữa chính các tia sóng đó nhưng theo đường thẳng vẽ qua một
điểm cho trước ở vùng nươc nông (m).

Việc xác định a được thực hiện như sau:
+ Vẽ tia khúc xạ:
- Trơn hoá đường đồng mức.
- Vẽ các đường đồng mức trung gian.
- Xác định α (góc hợp giữa hướng sóng tới và pháp tuyến đường đồng mức trung
gian).
- Xác định tỷ số:

d1 d 2
,
.
λd λd

- Tra đồ thị 2.4 xác định các giá trị ∆α.
+ Vẽ tia khúc xạ lên bình đồ, xác định các giá trị ai.
Bảng 1.1. Bảng xác định các giá trị ∆α
Tia 1
d(m)
Suất
tính toán của
cao
sóng
sóng được lấy
bảng 2-1. Với
trình
dạng
đứng thì i =

d
λd

25.52

0.48

Tra đồ
với i = 1% ta

16.52

22.52
19.52

14.52
11.52
8.52

αi

Tia 2
∆α i

αi

∆α i

39.73

0.73

39.73

0.73

30.7

0.96

30.72

0.71

15.71

0.82

14.63

0.91

đảm bảo
chiều
trong hệ
theo
công
tường
1%

19.21

0.93

18.21

0.89

thị
có:

20.61

1.08

19.37

1.12

26.41

1.8

26.04

1.83

23.99

3.12

2.35

3.04

0.43
0.37
0.31
0.27

2-2

0.22
0.16

5.52

0.10

2.52

0.06

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 16


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
g .L

g .d
= 4204, 45 => k1%=2,296 và 2 ta được k1% theo bảng sau :
2
Vw
Vw

Chiều cao sóng biến dạng được xác định trong bảng sau:
Bảng 1.2. Bảng xác định chiều cao sóng biến dạng tia 1,2
STT

d(m)

d
λd

a(m)

g .d
Vw2

kr

kt

kl

k1%

1

25.52

0.48

1000

0.5

1

0.955

0.96

2

22.52

0.43

1010.42

0.44

0.995

0.945

3

19.52

0.37

1042.59

0.38

0.979

4

16.52

0.31

1052.81

0.33

5

14.52

0.27

1065.38

6

11.52

0.22

7

8.52

8

5.52

(m)

h1%
(m)

2.257

2.51

5.28

0.95

2.257

2.51

5.18

0.927

0.94

2.259

2.51

4.93

0.975

0.925

0.93

2.259

2.51

4.82

0.29

0.969

0.921

0.92

2.260

2.51

4.73

1078.16

0.23

0.963

0.91

0.9

2.260

2.51

4.54

0.16

1098.63

0.17

0.954

0.916

0.88

2.260

2.51

4.47

0.10

1125.25

0.12

0.943

0.924

0.86

2.260

2.51

4.39

hd

4.2.2 Xác định chiều dài sóng biến dạng

Bước sóng truyền từ vùng nước sâu vào vùng nước nông tra theo đồ thị hình 2-6 với
d
h1%
và
. Ta có kết quả như bảng sau:
λd
g .T 2

Bảng 1.1. Bảng xác định chiều dài sóng biến dạng tia 1,2
d
h1%
λ
λd
h1%
λ
STT
T
2
λ
g
.
T
(m)
λ
(m)
(m)
d

d
1
5.28
5.82
52.91 0.011
0.48
0.936
49.52
2
5.18
5.82
52.91 0.011
0.43
0.928
49.10
3
4.93
5.82
52.91 0.011
0.37
0.91
48.14
4
4.82
5.82
52.91
0.01
0.31
0.89
47.08

5
4.73
5.82
52.91
0.01
0.27
0.865
45.76
6
4.54
5.82
52.91
0.01
0.22
0.792
41.90
7
4.47
5.82
52.91
0.01
0.16
0.77
40.74
8
4.39
5.82
52.91 0.009
0.10
0.697

36.87
4.2.3 Xác định độ vượt cao của sóng

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 17


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán được lấy theo đồ thị 2-3 dựa trên các tỷ
số :

hi %
d
và
. Kết quả được tính toán như bảng sau:
λd
g.T 2

Bảng 1.1. Bảng tính toán độ vượt cao của sóng tia 1,2
STT

h1%
(m)

T

1

2
3
4
5
6
7
8

5.28
5.18
4.93
4.82
4.73
4.54
4.47
4.39

5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82

λd
(m)
52.91
52.91

52.91
52.91
52.91
52.91
52.91
52.91

h1%
g .T 2

d
λd

ηc
h1%

0.011
0.011
0.011
0.01
0.01
0.01
0.01
0.009

0.48
0.43
0.37
0.31
0.27

0.22
0.16
0.10

0.581
0.594
0.609
0.622
0.634
0.695
0.72
0.773

ηc
(m)
3.07
3.08
3
2.998
2.999
3.16
3.22
3.39

4.2.4 Phân vùng sóng biến dạng

Độ sâu tại vị trí sóng đổ lần đầu chính là vị trí mà d i = dcri. Ta tính toán như trong
bảng sau:
Bảng 1.1. Giá trị độ sâu sóng đổ lần đầu tia 1,2
STT

d(m)

h1%

T

λd

h1%
g .T 2

d cr
λd

dcr(m)

1
2
3
4
5
6
7
8

25.52
22.52
19.52
16.52

14.52
11.52
8.52
5.52

5.28
5.18
4.93
4.82
4.73
4.54
4.47
4.39

5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82

52.91
52.91
52.91
52.91
52.91
52.91
52.91

52.91

0.011
0.011
0.011
0.01
0.01
0.01
0.01
0.009

0.092
0.092
0.092
0.085
0.085
0.085
0.085
0.078

6.82
6.82
6.82
6.3
6.3
6.3
6.3
5.52

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn

Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 18


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng

Độ sâu sóng đổ lần đầu
4.3 Xác định thông số song đổ:
4.3.1 Chiều cao sóng đổ.

Chiều cao sóng đổ hsur,1% (m) phải xác định đối với các độ dốc đáy i cho trước theo các
đường cong trên đồ thị Hình 2-5 Bài giảng. Cách xác định như sau: dựa vào
hsur ,1%
g .T

2

d cr
để tìm
λd

, từ đó tìm ra hsur,1% .

Ta có

d cr
5,52
=

= 0,104 và vùng này có độ dốc đáy <0,02 nên ta tra theo đường
λ d 52,91

cong 2.
Tra đồ thị Hình 2-5 ta có

hsur ,1%
g .T

2

= 0, 008 ⇒ hsur ,1% = 0, 009.9,81.6,89 2 = 4,19m.

4.3.2 Chiều dài sóng đổ.

Chiều dài vùng sóng đổ λ sur được xác định theo đường cong bao trên cùng của đồ
thị Hình 2-6 Bài giảng dựa vào
Ta có

d
.
λd

d
5,52
=
= 0,104
λ d 52,91

Tra đồ thị có

λ sur
= 0,8 ⇒ λ sur = 0,8.74,16 = 59,33m.
λd

4.3.3 Độ vượt cao của sóng đổ.

Độ lệch của đỉnh sóng so với MNTT được xác định theo đường cong bao trên cùng
của đồ thị Hình 2-3 Bài giảng.
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 19


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Ta có

d
5,52
=
= 0,104
λ d 52,91

Tra đồ thị có

ηc , sur
= 0,814 ⇒ ηc ,sur = 0,814.4,19 = 3, 41m.
hi

4.3.4 Phân vùng sóng đổ lần cuối.

Độ sâu lâm giới ứng với sóng đổ lần cuối d cr,u khi độ dốc đáy không đổi tính theo
công thức:
d cr ,u = kun −1.d cr

(2-10)

Trong đó:
ku - hệ số, lấy theo Bảng 2-8 Bài giảng.
n - số lần sóng đổ (kể cả lần thứ nhất), lấy từ dãy số n = 2, 3, 4 với điều kiện thỏa
mãn bất phương trình.
kun − 2 ≥ 0, 43 và kun −1 < 0, 43

Khi xác định độ sâu ở vị trí sóng đổ lần cuối d cr,u, hệ số ku hoặc tích số các hệ số
không được lấy nhỏ hơn 0,35.
Khi độ dốc đáy i > 0,05 thì lấy dcr = dcr,u.
Kẻ đường thẳng song song với mực nước lan truyền sóng, cách một khoảng d cr,u cắt
đường đáy tại vị trí nào thì đó là vị trí sóng đổ lần cuối.
Với độ dốc đáy i = 0,01 ta có ku = 0,75.
kun − 2 ≥ 0, 43 0, 75n − 2 ≥ 0, 43

⇒
Có  n −1
n −1
0, 75 < 0, 43
ku < 0, 43 


⇒ n = 4 là thỏa mãn hệ bất phương trình trên.
⇒ dcr,u = 0,753.4,19 = 1,77 m.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 20


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Chương 5

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG TẠI CHÂN
CÔNG TRÌNH
5.1 Xác định thông số sóng tại chân công trình.

Dựa vào các thông số sóng tính toán ở trên ta thấy toàn bộ công trình nằm trong
vùng sóng biến dạng.
Xác định chiều cao sóng.

Chiều cao sóng có suất bảo đảm 1% tại chân công trình có độ dốc đáy ≥ 0,001 được
xác định theo công thức:
hi = kt .kr .kl .ki .h d

Kết quả tính toán được lập thành bảng sau:
Chiều cao sóng tại chân công trình
Vị trí
công
trình

d(m)

d
λd

a(m)

g.d
Vw2

Đầu đê

5.52

0.10

1125.25

0.12

kr

kt

0.943 0.924

kl

k1%

0.86

2.260

(m)

h1%
(m)

2.51

4.39

hd

Xác định chiều dài sóng.

Chiều dài sóng tại chân công trình
Vị trí
công
trình

h1%
(m)

T

λd
(m)

h1%
g .T 2

d
λd

λ
λd

λ
(m)

Đầu đê

4.39

5.82

52.91

0.009

0.10

0.773

3.39

Xác định độ vượt cao của sóng.

Độ vượt cao của sóng tại chân công trình
Vị trí
công
trình

h1%
(m)

T

λd
(m)

h1%
g .T 2

d
λd

ηc
h1%

ηc
(m)

Đầu đê

4.39

5.82

52.91

0.009

0.10

0.773

3.39

5.2 Xác định thông số sóng nhiễu xạ.

Chiều cao sóng nhiễu xạ hdif (m) trong khu nước được che chắn xác định theo công
thức:
hdif = kdif.hi
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 21


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Trong đó :
Kdif : hệ số nhiễu xạ.
hi : chiều cao sóng tới với suất bảo đảm i%, h i phải lấy ở ngay vị trí bắt đầu nhiễu
xạ.
Chiều dài tính toán của sóng được lấy bằng chiều dài sóng khởi điểm λ ở cửa vào

của khu nước. Chiều dài sóng được lấy tại đầu đê λ = 52,91(m)
Do hướng sóng chính tác dụng vào 1 đê nên ta tính toán nhiễu xạ qua 1 đê:

BKS

BNX

§iÓm tÝnh
r
β-

β+

ϕ

§ª

Sãng tíi

Hình 1.1. Nhiễu xạ qua 1 đê.
K dif ,s =

1
1+ a

Trong đó:
5




r
r

a = 0,5th  0, 7. ÷. (thϕ ). 1 + 0,9.β . 3 .cthϕ ÷
÷
λ
λ




ϕ, β - radian
Kết quả tính toán lập thành bảng sau:
Chiều cao sóng nhiễu xạ
Vị trí
công
trình

r
(m)

λ
(m)

Kdif,S

h1%
(m)

hdif

(m)

Đầu đê

40

52.91 135.04 135.04 0.242 0.805

4.39

3.59

ϕ
(độ)

β
(độ)

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

a

Trang: 22


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
5.3 Xác định thông số song đổ:
5.3.1 Chiều cao sóng đổ.

Chiều cao sóng đổ hsur,1% (m) phải xác định đối với các độ dốc đáy i cho trước theo các
đường cong trên đồ thị Hình 2-5 Bài giảng. Cách xác định như sau: dựa vào
hsur ,1%
g .T

2

d cr
để tìm
λd

, từ đó tìm ra hsur,1% .

Ta có

d cr
5, 78
=
= 0,109 và vùng này có độ dốc đáy <0,02 nên ta tra theo đường
λ d 52,91

cong 2.
Tra đồ thị Hình 2-5 ta có

hsur ,1%
g .T

2

= 0, 008 ⇒ hsur ,1% = 0, 009.9,81.6,89 2 = 4,19m.

5.3.2 Chiều dài sóng đổ.

Chiều dài vùng sóng đổ λ sur được xác định theo đường cong bao trên cùng của đồ
thị Hình 2-6 Bài giảng dựa vào
Ta có

d
.
λd

d
5, 78
=
= 0,109
λ d 52,91

Tra đồ thị có

λ sur
= 0,8 ⇒ λ sur = 0,8.52,91 = 42,33m.
λd

5.3.3 Độ vượt cao của sóng đổ.

Độ lệch của đỉnh sóng so với MNTT được xác định theo đường cong bao trên cùng
của đồ thị Hình 2-3 Bài giảng.
Ta có

d
5, 78
=
= 0,109
λ d 52,91

Tra đồ thị có

ηc , sur
= 0,814 ⇒ ηc ,sur = 0,814.4,19 = 3, 41m.
hi

5.3.4 Phân vùng sóng đổ lần cuối.

Độ sâu lâm giới ứng với sóng đổ lần cuối d cr,u khi độ dốc đáy không đổi tính theo
công thức:
d cr ,u = kun −1.d cr

(2-10)

Trong đó:
ku - hệ số, lấy theo Bảng 2-8 Bài giảng.
n - số lần sóng đổ (kể cả lần thứ nhất), lấy từ dãy số n = 2, 3, 4 với điều kiện thỏa
mãn bất phương trình.
kun − 2 ≥ 0, 43 và kun −1 < 0, 43

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 23


Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Khi xác định độ sâu ở vị trí sóng đổ lần cuối d cr,u, hệ số ku hoặc tích số các hệ số
không được lấy nhỏ hơn 0,35.
Khi độ dốc đáy i > 0,05 thì lấy dcr = dcr,u.
Kẻ đường thẳng song song với mực nước lan truyền sóng, cách một khoảng d cr,u cắt
đường đáy tại vị trí nào thì đó là vị trí sóng đổ lần cuối.
Với độ dốc đáy i = 0,01 ta có ku = 0,75.
n−2
n−2

ku ≥ 0, 43 0, 75 ≥ 0, 43
⇒
Có  n −1
n −1
0, 75 < 0, 43
ku < 0, 43 


⇒ n = 4 là thỏa mãn hệ bất phương trình trên.
⇒ dcr,u = 0,753.4,19 = 1,77 m.

Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 24

Thiết kế môn học: Công trình BVBB và Đê chắn sóng
Chương 6 TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH
6.1 Xác định cao trình đỉnh đê, kích thước thềm đá.
6.1.1 Cao trình đỉnh đê.

Cao trình đỉnh đê được xác định theo công thức:
∇đỉnh đê = 0,6 H1/3 + ∇MNTK
Trong đó:
∇MNTK: mực nước thiết kế( = 0,5 m)
H1/3 : chiều cao trung bình của 1/3 số sóng cao nhất ( chiều cao sóng có ý nghĩa)
được xác định theo công thức:
Với sóng nước nông ta có: h1% = 1,67.H1/3
=>H1/3= 0,599h1%
Ta lấy chiều cao sóng tại đầu đê lớn nhất để tính toán. h1%= 4,39(m)
=>H1/3= 0,599.4,39= 2,63m
Chọn H1/3= 2,63(m)
=>∇đỉnh đê = 0,6.2,63 + 0,5 = +2,1 (m)
6.1.2 Cao trình thềm đá.

Cao trình lớp đệm đá được lấy sao cho không gây sóng vỡ trước chân công trình:
∇đệm đá < ∇MNLTS – 1,25hTK
Trong đó:
∇MNLTS = 1,52 m.
hTK: chiều cao sóng thiết kế
Tại đầu đê. hTK= 4,39(m)
∇đệm đá < 1,52 - 1,25.4,39= -4,0(m)
6.1.3 Kích thước thềm đá.
6.1.3.1 Mái dốc thềm đá.

Mái dốc của lớp đệm đá nằm trong khoảng 1:2 - 1:3 đối với mái dốc ngoài và dao
động trong khoảng 1:2,5 - 1:2 đối với mái dốc trong.
Chọn mái dốc ngoài là 1:2,5.
Mái dốc trong là 1:2.
6.1.3.2 Chiều rộng thềm đá.

Chiều rộng thềm đá được xác định theo công thức:
b = max(2HTK; 0,4dS)
Trong đó:
HTK: chiều cao sóng thiết kế. Lấy tại đầu đê
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đào Văn Tuấn
Sinh viên: Phạm Tuấn Anh
Lớp : CTT51 - ĐH

Trang: 25