Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng - Chương 3

Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và 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
d
h
(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
w
V
gt
,
2
w
V
gL
,
2
w
V
gd
để xác định các trị số
2
w
d
V

hg
và
w
V
Tg
, lấy các giá 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
d
h
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
2
min
max
≥
L
L
, trong đó L
max
và
L
min
tương ứng là tia ngắn nhất và dài nhất trong số các tia vẽ từ điểm tính toán trong
phạm vi hình quạt ±45

0
hai bên hướng gió cho đến điểm giao cắt với đường bờ phía
đầu gió, trong đó các chướng ngại vật với góc mở ≤ 22,5
0
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
d
h
,
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.
Đà gió trên mỗi tia
[
1
min
L
L
i
b
L
=
Xác định L
ni
: hình chiếu của L
i

trên tia chính.
Dựa vào chiều sâu trung bình d
i
, L
ni
, thời gian gió thổi t xác định
i
h
.
( ) ( ) ( )
2
4
2
4
2
3
2
3
2
2
2
2
2
1
5,3132125.1,0
−−−
++++++=
hhhhhhhh
d
(3.1)

Chu kỳ sóng xác định theo phương pháp 7 tia được xác định từ giá trị
d
h
.
π
λ
.2
...
2
2
Tg
T
V
Tg
V
hg
h
d
w
w
d
=→→→→
3.1.3. Chiều dài sóng khởi điểm
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
3- 1
Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
Chiều dài trung bình
d
λ
của sóng xác định theo công thức sau:

π
λ
.2
.
2
Tg
=

(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 k
i
lấy từ hình 2.2 ứng với đại lượng
không thứ nguyên
2
.
w
V
Lg
. Khi đường bờ có hình dạng phức tạp thì trị số
2
.
w
V
Lg
phải xác
định theo đại lượng

2
.
w
d
V
hg
và đường cong bao trên cùng của hình 2.1.
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 η
c
(m) phải tính toán theo trị số
i
c
h
η
xác định từ hình 2.3 ứng với giá trị
2
.Tg
h
i
đã cho, trong đó lấy
5,0
=
d
d
λ

với sóng
nước sâu, 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.
- Nếu là sóng nước sâu lấy từ MNTT một đoạn
2
λ
.
- 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).
3.2. Tính toán
3.2.1. Xác định chiều cao, chu kỳ, chiều dài sóng trung bình
Do các tia lấy về hai bên của hướng gió chính không bị chắn bởi đường bờ. Nên
ta tính toán với trường hợp thông số sóng không nằm trong vùng ảnh hưởng của
đường bờ.
(hình vẽ)
Do không có số liệu về thời gian gió thổi nên lấy t = 21600s.
Ta có:
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
3- 2
Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
5,13171
1,16
21600.81,9.
==
w

V
tg
8,11780
1,16
310800.81,9.
22
==
w
V
Lg
777,0
1,16
5,20.81,9.
22
==
w
V
dg
Tra đồ thị 2.1 ta được:
8,1
81,9
1
.1,16.068,0
1
..068,0068,0
.
22
2
===→=
g

Vh
V
hg
w
w
(m)
91,5
81,9
1
.1,16.6,3
1
..6,36,3
.
===→=
g
VT
V
Tg
w
w
(s)
Chiều dài trung bình của sóng khởi điểm xác định theo công thức:
56,54
.2
91,5.81,9
.2
.
22
===
ππ

λ
Tg
d
(m)
Với sóng nước nông ta có:
376,0
56,54
5,20
==
d
d
λ
3.2.2. Phân vùng sóng khởi điểm
Vì sóng khởi điểm là sóng nước sâu nên ranh giới của sóng khởi điểm là vùng có
độ dốc i < 0,001.
(hình vẽ)
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
3- 3