Tính toán đê chắn sóng mái nghiêng

TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC
Môn học: Công trình bảo vệ bờ biển.
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh
Ngày giao đề: 10/03/2015
Ngày nộp:

19/05/2015

Đề tài: Tính toán đê chắn sóng mái nghiêng.
Mục đích: Xác định kích thước cơ bản của một phân đoạn đê chắn sóng mái
nghiêng:
- Cao trình đê;
- Kích thước chân khay, kích thước viên đá;
- Kích thước khối phủ, lớp lót, đá lõi;
- Kiểm tra ổn định trượt cung tròn.
I.Số liệu ban đầu
- Bình đồ: 06
- Cấp công trình: 02
- Gió:
+ Vận tốc: 30m/s
+ Hướng: A
+ Loại địa hình: B
- Mực nước TK: +0.5
- Mái dốc: 2
- Vật liệu phủ: Khối Tetrapod
- Địa chất: γ = 1,6 T/m3; C = 0,5 kg/cm2; α = 190.
II.Yêu cầu:
1.Nội dung:
STT

1.
2.
3.

Công việc

Thời hạn
(tuần thứ)

Thực hiện

Photo, can lại bình đồ
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: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 1


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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 chân khay:
- Cao trình đỉnh đê;
- Cao trình chân khay;
- Kích thước chân khay.
Xác định kích thước đê mái nghiêng:
- Xác định kích thước khối phủ bên trong và bên
ngoài;
- Xác định kích thước viên đá lớp lót, lõi;
- Xác định chiều dày lớp phủ và lớp lót;
- Xác định bề rộng đỉnh đê;
Kiểm tra ổn định:
- Xác định tải trọng lên đê mái nghiêng;
- Kiểm tra ổn định trượt phẳng
- Kiểm tra trượt cung tròn.

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;
- Nội dung tính toán;
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 2


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
- 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,
khối bê tông đỉnh, 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: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 3


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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:ty
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 = 30 m/s
K f = 0, 675 +

4,5

4,5
= 0, 675 +
= 0,825
vt
30

Với địa hình loại B và tốc độ gió vt = 30m/s tra bảng 2-3 ta được: Kt = 1,24
→ vw = 0,825.1, 24.30 = 30, 69 (m/s)

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 4


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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 = 30,69 m/s
→ Lw = 5.1011.

10−5
= 162919 (m) =162,919(Km)
30, 69

Tra bảng 2- 4 với giá trị vw = 30,69 m/s ta được Lmax = 572,4 (Km)
Vậy Lw = 162,919 (Km)

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 5


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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 = 162919 m : đà gió
vw = 30,69 m/s : vận tốc gió tính toán.
d : độ sâu trung bình trên đà gió (d=20-25m)
Chọn d = 25 m
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 6


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Kw : hệ số lấy theo bảng 2-5 với vw = 30,69m/s.
Tra bảng kết hợp nội suy ta được:
Kw = 3,06.10-6
αw : Góc hợp của hướng gió với pháp tuyến đường bờ.
Từ bình đồ 6 với gió hướng A ta xác định được αw = 330
30, 692.162919
→ ∆hset = 3, 06.10 .
.cos 330
9,81.(25 + 0,5.∆hset )
−6

Giải phương trình ta có: ∆hset = 1,56 m
2.2.2 Mực nước lan truyền sóng

∇ lan truyền sóng = ∇MNTT + ∆hsét = 0,5 + 1,56 = +2,06m

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 7


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên

Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 8


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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.
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.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 9


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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,chiều dài sóng khởi
điểm

* 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.

Chiều dài đà gió Lw = 162919m.
Vận tốc gió tính toán Vw = 30,69m/s.
Độ sâu trung bình trên đà gió d = 25m.
Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2.
Ta có:
g .t 9,81.21600
=
= 6904
Vw
30, 69
g .L 9,81.162919
=
= 1697
Vw2
30, 692
g .d 9,81.25
=
= 0, 26
Vw2
30, 692

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

g .d
gt
g .T
g .hd
= 0, 26 và

= 6904 ta có
= 2, 27 và
= 0, 032
2
Vw
Vw
Vw
Vw2

- Với

g .d
gL
g.T
g .hd
= 0, 26 và 2 = 1697 ta có
= 2,16 và
= 0, 029
2
Vw
Vw
Vw
Vw2

Chọn cặp giá trị nhỏ hơn để tính toán ta có:
g .T
2,16.30, 69
= 2,16 ⇒ T =
= 6, 76 s
Vw

9,81

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 10


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
g .hd
0, 029.30, 692
=
0,
029
⇒
h
=
= 2, 78m
d
Vw2
9,81

*Chiều dài sóng khởi điểm
Chiều dài trung bình λ d của sóng xác định theo công thức sau:
2

gT
9,81.6, 762
λd =
=

= 71m
2π
2π

Ta có:

λd 71
=
= 35,5 (m) > d = 25m.
2
2

Vậy sóng tính toán là sóng nước nông.
3.2.2 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 sâu lấy từ MNTT một đoạn

-

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 đảm bảo nằm ngoài đường cong trên cùng thì
dùng phương pháp nội suy).
Dựa vào phần đã tính toán ở trên, ta có kết luận sóng khởi điểm là sóng nước nông,
rang giới của sóng khởi điểm là vùng có độ dốc i<0,001.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 11


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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
4.1.2 Hệ số khúc xạ

Hệ số khúc xạ được xác định theo công thức: k r =
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

ad
a

(4.2)

Trang: 12


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
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.
4.1.3 Chiều dài sóng biến dạng

Bước sóng truyền từ vùng nước sâu vào vùng nước nông phải xác định theo đồ thị
hình 4-3 từ các đại lượng

hi %
d
và
trong đó chu kỳ sóng được lấy bằng chu kỳ sóng
λd
g.T 2

vùng nước sâu.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 13


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN

Hình 1.1. Đồ thị xác định λ và λ sur

4.1.4 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

.

Hình 1.1. Đồ thị xác định η c
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 14


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
4.1.5 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:
kr =

ad
a

ad : khoảng cách giữa các tia sóng cạnh nhau vùng nước sâu (m).

Chọn ad = 200m.
a : khoảng cách giữ a 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.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 15


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Bảng 1.1. Bảng xác định các giá trị ∆α
d(m)

d/λd

17.06

0.24

12.06
7.06

Tia 1

Tia 2

α

∆α

α

∆α

61

6

59

5.8

55

9.8

56

10

51

11.2

51

11.2

48

10

49

10.1

0.17
0.1

4.06

0.06

2.56

0.04

Suất đảm bảo tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng được lấy theo bảng 2-1. Với
công trình dạng mái nghiêng thì i = 2%. Tra đồ thị 2-2 với i = 2% ta có:
g .L
g .d
= 1697 => k2%=2,04 và 2 ta được k2% 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 H2% tia 1,2
STT d(m)
1
2
3
4

14,56
9,56
5,56
3,31

d
λd

0,21
0,13

0,08
0,05

a

k2%(1)

g .d
Vw2

224
275
332
335

2,04
2,04
2,04
2,04

0,152
0,1
0,06
0,03

kr

kt

kl

0,945 0,925 0,923
0,853 0,92 0,878
0,776 0,95 0,84
0,773 1,025 0,795

k2%(2)

k2%

2,05
2,00
1,98
1,93

2,04
2,00
1,98
1,93

hd
(m)
2,78
2,78
2,78
2,78

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
trong đó chu kỳ T của sóng nước nông được lấy bằng chu kỳ sóng vùng
λd
g .T 2

nước sâu.
Vậy để tính được chiều dài sóng tại các vị trí cần tính chiều cao sóng với suất bảo
đảm tại các vị trí theo công thức tính cho chiều cao sóng với suất bảo đảm 2% và các hệ
số Kti, Kri, Kli không đổi, chỉ thay K2% bằng K1%. Tra đồ hình 2-2 với gL/Vw2 = 1697 ta
được K1% = 2,2
Ta có chiều cao sóng tại các điểm với suất bảo đảm 1% là:

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 16

h2%
(m)
4,58
3,83
3,41
3,38


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Bảng 1.1. Bảng xác định chiều cao sóng biến dạng H1% tia 1,2
STT d(m)

1
2
3
4

14,56
9,56
5,56
3,31

d(m)
14,56
9,56
5,56
3,31

d
λd

0,21
0,13
0,08
0,05

a

k1%(1)

g .d
Vw2

224
275
332
335

2,2
2,2
2,2
2,2

0,152
0,1
0,06
0,03

kr

kt

kl

k1%(2)

k1%

2,21
2,18
2,15
2,11

2,2
2,18
2,15
2,11

0,945 0,925 0,923
0,853 0,92 0,878
0,776 0,95 0,84
0,773 1,025 0,795

Bảng 1.2. Bảng xác định chiều dài sóng biến dạng tia 1,2
d
h1%
λ
h1%
λd
2
λd
g .T
λd
71
71
71
71

0,21
0,13
0,08
0,05

4,93
4,18
3,70
3,69

0,01
0,009
0,008
0,008

hd
(m)
2,78
2,78
2,78
2,78

λ

0,882
0,8
0,735
0,72

62,62
56,8
52,18
51,12

4.2.3 Xác định độ vượt cao sóng biến dạng

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
d(m)

λd

d
λd

h2%

h2%
g .T 2

ηc
h2%

ηc

14,56

71

0,21

4,58

0,01

0,63

2,88

9,56

71

0,13

3,83

0,009

0,71

2,72

5,56

71

0,08

3,41

0,008

0,789

2,69

3,31

71

0,05

3,38

0,008

0,856

2,89

4.2.4 Phân vùng sóng biến dạng, vị trí sóng đổ lần đầu

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
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 17

h1%
(m)
4,93
4,18
3,70
3,69


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
STT

d(m)

h2%

T

λd

h1%
g .T 2

d cr

λd

dcr(m)

1
2
3
4

14,56
9,56
5,56
3,31

4,58
3,83
3,41
3,38

6,76
6,76
6,76
6,76

71
71
71
71

0,01

0,009
0,008
0,008

0,085
0,076
0,064
0,064

6,04
5,40
4,54
4,54

Để xác định chính xác độ sâu sóng đổ lần đầu, ta tiến hành vẽ các đường cong căn
cứ vào các số liệu tính toán của di và dcr. Hai đường cong này cắt nhau ở đâu thì đó là giá
trị dcr cần tìm.
Gia tri do sau song do lan dau theo huong 1
30
27.1
24.2
gia tri do sau

f ( x) 21.3
g( y ) 18.4
di

15.5

dcr 12.6

9.7
6.8
3.9
1

1

1.89

2.78

3.67

4.56 5.45 6.34

7.23

8.12

9.01

9.9

x,y ,stt ,stt1
STT

Hình 1.2. Vị trí sóng đổ lần đầu chùm tia 1
Kết quả tính toán cho vị trí sóng đổ lần đầu là tại vị trí có độ sâu d = 4,37m.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 18


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 19


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Chương 1

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG ĐỔ
4.3 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 2,3,4 trên đồ thị hình 2-5/SGT. Vì vùng này có độ dốc đáy i ≤ 0, 02 nên ta tra
theo đường số 2 của đồ thị. Cách xác định như sau: Dựa vào

hsur,1%
d cr
để tìm
từ đó suy
λd
gT 2

ra hsur,1%. Chiều cao sóng đổ hi được xác định bằng cách nhân với hệ số k i trong bảng 211/SGT

Bảng 1.1. Xác định hệ số ki.
Suất đảm bảo i%
Hệ số ki

0,1
1,1

1
1,0

2
0,96

5
0,91

10
0,86

30
0,76

50
0,68

Ta có bảng tính toán sau:
Bảng 1.2. Chiều cao sóng đổ.
Hướng sóng

1

dcr

4,37

d cr
λd

hsur,1%

0.06

0.0075

hsur,1%

Ki=2%

hsur,2%

3.36

0.96

3.2

gT 2

4.4 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/SGT dựa vào
Ta có

d
.
λd

d
4,37
=
= 0, 06 .
71
λd

Tra đồ thị có

λ sur
= 0, 7 ⇒ λ sur = 0, 7.71 = 49, 7 m.
λd

4.5 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/SGT.
Ta có

d
4,37
=

= 0, 06
71
λd

Tra đồ thị có

ηc , sur
= 0,862 ⇒ ηc ,sur = 0,862.3, 2 = 2, 76m.
hi

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 20


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
4.6 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

Trong đó:
ku - hệ số, lấy theo Bảng 2-8/SGT
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 ≤ 0,02 ta có ku = 0,56.
 kun −2 ≥ 0, 43 0,56n − 2 ≥ 0, 43
⇒
Có  n −1
n −1
 ku < 0, 43 0,56 < 0, 43
⇒ n = 3 là thỏa mãn hệ bất phương trình trên.
⇒ dcr,u = 0,563-1.4,37 = 1,37 m.

Kẻ đường song song với đường mực nước lan truyền sóng, cách một khoảng 1,37 m
cằt đường đáy tại vị trí nào thì đó là vị trí sóng đổ lần cuối.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 21


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Chương 5

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG TẠI CHÂN CÔNG TRÌNH
Để tính toán ta chia công trình thành 3 phần:
Phần đầu đê
Phần thân đê
Phần gốc đê

5.1 Xác định thông số sóng tại đầu đê
5.1.1 Xác định chiều cao sóng

Đầu đê nằm trong vùng sóng biến dạng, chiều sâu nước tại đầu đê là d = 4,06 m.
Chiều cao sóng có suất bảo đảm i% tại chân công trình có độ dốc đáy ≥ 0,001 được
xác định theo công thức:
hi = kt .kr .kl .ki .h d

(6-1)

Các hệ số được xác định như sau:
- Có d = 4,06 m ⇒

d
4,06
=
= 0,06 . Tra đồ thị Hình 2-5/SGT có kt = 0,987.
71
λd

- Có

d
= 0,06 và độ dốc đáy i = 0,02. Tra Bảng 2-6/SGT có kl = 0,81.
λd

- Có

g.d 9,81.4,06
=

= 0,04 . Tra đồ thị Hình 2-2/SGT có k2% = 1,97 và k1% = 2,14
Vw2
30,692

- Có kr = 0,774.
Vậy h2% = 0,987.0,774.0,81.1,97.2,78 = 3,39m.
5.1.2 Xác định chiều dài sóng

Có h1% = 0,987.0,774.0,81.2,14.2,78 = 3,68m.
Có

h1%
3,68
d
4,06
=
= 0,008 . Tra đồ thị Hình 2-6/SGT có
=
= 0,06 và
2
9,81.6,762
71
λd
g .T

λ
= 0, 73 ⇒ λ = 0, 73.71 = 51,83m.
λd
5.1.3 Xác định độ vượt cao của sóng

Có

h2%
3,39
d
4,06
=
= 0,0076 . Tra đồ thị Hình 2-3/SGT ta có
=
= 0,06 và
2
9,81.6,762
71
λd
g.T

ηc
= 0,81 ⇒ ηc = 0,81.3,37 = 2, 73m.
h2%
5.2 Xác định thông số sóng tại thân đê

Tính toán đối với phần thân đê nằm trong vùng sóng đổ.
Độ sâu nước tại thân đê là d = 3,31m.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 22


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN

Bảng 1.1. Chiều cao sóng đổ tại thân đê
d

3.31

d
λd

hsur,1%

0.05

0.006

hsur,1%

Ki=2%

hsur,2%

2.69

0.96

2.6

gT 2

Bảng 1.2. Chiều dài sóng đổ tại thân đê
d

d
λd

λsur
λd

λsur

3.31

0.05

0.64

45.44

Bảng 1.3. Độ vượt cao sóng đổ tại thân đê
d

d
λd

ηc , sur
hi = 2%

H2%

ηc , sur

3.31

0.05

0.87

2.6

2.26

5.3 Xác định thông số sóng tại gốc đê

Tính toán đối với phần gốc đê nằm trong vùng sóng đổ.
Độ sâu nước tại gốc đê là d =2,06m.
Bảng 1.1. Chiều cao sóng đổ tại gốc đê
d

2.06

d
λd

hsur,1%

0.03

0.004

hsur,1%

Ki=2%

hsur,2%

1.79

0.96

1.72

gT 2

Bảng 1.2. Chiều dài sóng đổ tại gốc đê
d

d
λd

λsur
λd

λsur

2.06

0.03

0.5

35.5

Bảng 1.3. Độ vượt cao sóng đổ tại gốc đê
d

d
λd

ηc , sur
hi = 2%

H2%

ηc , sur

2.06

0.03

0.9

1.72

1.55

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 23

TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Chương 2

XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ SÓNG NHIỄU XẠ
5.4 Lý thuyết

Hiện tượng nhiễu xạ xảy ra khi sóng từ vùng nước không được che chắn tiến vào
vùng nước được che chắn. Hiện tượng này khác với hiện tượng khúc xạ: Do chịu ảnh
hưởng của đáy biển làm cho sóng bị tiêu hao năng lượng còn hiện tượng này là do sóng
gặp chướng ngại vật làm thay đổi hướng sóng kết hợp với sóng phản xạ từ trong khu
nước gây ra hiện tượng nhiễu xạ.
Cần xác định giá trị sóng nhiễ xạ dọc theo chiều dài đê. Các thông số sóng tới tại
chân công trình dừng để xác định vật liệu gia cố mặt ngoài còn các thông số sóng nhiễu
xạ dùng để xác định việc gia cố mặt trong. Ngoài ra khi tính toán ổn định trượt, lật cho
công trình thì cần thiết phải tiến hành xác định tổ hợp nguy hiểm nhất của sóng tới và
sóng nhiễu xạ.
Nhiệm vụ chính trong quá trình tính sóng nhiễu xạ là xác định được hệ số nhiễu xạ.
Hệ số nhiễu xạ được xác định tuỳ thuộc vào tính chất của sóng nhiễu xạ là nhiễu xạ qua 1
đê hay 2 đê chắn, điều này tuỳ thuộc vào hướng sóng và bình đồ tuyến đê. Từ bình đồ
tuyến đê và hướng sóng đã tính toán, ta thấy sóng nhiễ xạ qua 1 đê (đê 2).
Chiều cao sóng nhiễu xạ hdif (m) trong khu nước được che chắn xác định theo công
thức: hdif = kdif.hi
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.
Công trình có hai đê nên ta tính toán cho trường hợp sóng nhiễu xạ qua hai đê.
Sơ đồ tính toán sóng nhiễu xạ qua hai đê như sau :

Hình 1.1. Nhiễu xạ qua 2 đê.

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 24


TKMH: CÔNG TRÌNH ĐÊ CHẮN SÓNG VÀ BẢO VỆ BỜ BIỂN
Trong đó:
b: Bề rộng cửa vào theo phương vuông góc hướng sóng.
ϕ1 ; ϕ 2 : Góc hợp giữa đê và biên khuất sóng (BKS) tương ứng ( ϕ1 < ϕ2 )

r1, r2: Bán kính tính từ các đỉnh của đập tương ứng
l1 , l 2 : Khoảng cách từ BKS đến BNX của các đê trên mặt cắt tính toán (mặt cắt tính
toán là đường tạo lên bởi các cung tròn bán kính r1, r2) và xác định theo công thức
li  ri  
λ
=   . tg 1,1. 3 .thϕ i
λ λ 
ri






- Vẽ tia sóng chính (chiều cao tia sóng trên tia chính là lớn nhất). Tia chính xác định bằng
khoảng cách từ BKS của đê có góc ϕ nhỏ theo công thức:
 thϕ 1 5 
1
 − 1

b. r1 .thϕ1 + 1,1. ( r1 r2 ) .thϕ1 .thϕ 2 . 
th
ϕ


2 
x=
15
 thϕ1 
2
2
3

r1 .thϕ1 + 3 r2 .thϕ 2 .
th
ϕ
2 

3

2

2

3

- Xác định giao điểm của tia chính và đường mặt sóng (điểm B).
- Hệ số ϕ c được xác định theo công thức:



2
ϕc = 
2
1 + k 2
dif ,ϕ + 1 − k dif ,ϕ


(

)




 l1 + l2  
.
÷
 b  

1

2

- Hệ số nhiễu xạ tại điểm A xác định theo công thức:
kdif = kdif , s .ϕc

Trong đó: kdif ,s - hệ số nhiễu xạ tính cho điểm A, giống như trường hợp 1 đê, lấy
đê mà điểm A nằm trong vùng khuất sóng, nếu A nằm ngoài BKS của cả hai đập
thì có thể lấy 1 đập bất kỳ để tính. Giá trị của nó được xác định theo công thức:
kdif ,s =

1
1+ a

r
Với: a = 0,5th  0,7.  .
λ




( thϕ ) . 1 + 0,9.β .3 r .cthϕ 
λ



5

ϕ - góc hợp giữa BKS và đập
β - góc hợp giữa BKS và tia tới điểm tính (ϕ, β - radian)

Khi a ≤ 0 thì lấy kdif = 1
Các đại lượng trong công thức được thể hiện trong hình vẽ sau:
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Sỹ Nguyên
Sinh viên: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh- Lớp : CTT52ĐH2

Trang: 25