Công trình bảo vệ bờ biển và đê chắn sóng - Chương 4

Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và 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:
dilrti
hkkkkh
=
(4.1)
Trong đó:
k
t
: hệ số biến hình
k
r
: hệ số khúc xạ
k
l
: hệ số tổn thất
k
i
: được xác định như sóng nước sâu.
Hệ số biến hình k
t
lấy với đồ thị 2.5 theo đường cong l và tỷ số
d
d
λ
= 0.376.

4.1.2. Hệ số khúc xạ
Hệ số khúc xạ được xác định theo công thức:
a
a
k
d
r
=
(4.2)
Trong đó:
a
d
: 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 2.5.
Hệ số tổn thất k
l
lấy theo bảng 2.6 ứng với các giá trị đã biết của đại lượng
d
d
λ
(d – chiều sâu khu nước) và độ dốc đáy i, khi i ≥ 0,03 thì k
l
= 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 2.6 từ các đại lượng

d
d
λ
và
2
%
.Tg
h
i
trong đó chu kỳ sóng được lấy bằng chu
kỳ sóng vùng nước sâu.
4.1.4. Độ vượt cao sóng biến dạng
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
4- 1
Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
Độ cao đỉnh sóng trên mực nươc tính toán η
c
lấy theo đồ thị 2.3 dựa theo
d
d
λ

và
2
.Tg
h
i
.
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:
d
i
h
ii
d
cr
d
1
h
i1
d
cr1
d
2
h
i2
d
cr2
.... .... ....
d
n
h
in
d
crn
Trong đó d
cr
được xác định theo đồ thị 2.5 khi biết h
i

. Độ sâu tại vị trí sóng đổ
lần đầu chính là vị trí mà d
i
= d
cri
. 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:
dilrti
hkkkkh
=
k
t
: hệ số biến hình ( tra theo đồ thị 2.5 )
k
l
: hệ số tổn thất tra theo bảng 2.6
k
i
: được xác định như sóng nước sâu tra theo đồ thị 2.2 với suất đảm bảo i =
1%.
k
r
: hệ số khúc xạ xác định theo công thức:
a

a
k
d
r
=
a
d
: 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).
Việc xác định a
d
, 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).
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
4- 2
Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
- Xác định tỷ số:
dd
dd
λλ
21
,
.
- Tra đồ thị 2.4 xác định các giá trị ∆α.
+ Vẽ tia khúc xạ lên bình đồ, xác định các giá trị a

i
.
Bảng 4-1: Bảng xác định các giá trị
∆α
d(m) d/
Tia 1 Tia 2
α ∆α α ∆α
20.5 0.32
18 22.6 2.3 26.1 2
15.5 0.24
13 9.3 1.4 10.8 1.7
10.5 0.17
8 2.6 1.3 3. 4 1.2
5.5
0.09
6
3 0.99 1 0.72 1
0.5 0.02
Chọn khoảng cách gữa hai tia sóng cạnh nhau vùng nước sâu là a
d
=150 m.
Vẽ các tia khúc xạ lên bình đồ ta xác định được a là khoảng cách giữa các tia
sóng. Chiều cao sóng biến dạng được xác định trong bảng sau:
Bảng 4-2 : Bảng xác định chiều cao sóng biến bạng
STT d(m) a(m) kt kr kl ki% hd hi%
1 18 46.41 0.96 1.038 1 2.75 2.412 6.609
2 13 31.21 0.91 1.266 1 2.7 2.412 7.501
3 8 10.24 0.88 2.21 1 2.68 2.412 12.57
4 3 12.45 0.93 2.004 1 2.6 2.412 11.69
4.2.2. Xác định chiều dài sóng biến dạng

Suất đảm bảo tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng được lấy theo bảng
2-1. Với công trình chắn sóng tường đứng trọng lực thì i = 1%.
Chiều cao sóng với suất đảm bảo i = 1% được xác định theo công thức:
hkh .
%1%1
=
Tra đồ thị 2-2 với i = 1% và
46,4204
.
2
=
w
V
Lg
;
41,0
.
2
=
w
V
dg
ta được k
1%
= 2,28
→ h
1%
= 2,28.2,412 = 5,717 (m)
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
4- 3

Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
Bước sóng truyền từ vùng nước sâu vào vùng nước nông tra theo đồ thị 2-6
với
d
d
λ
và
2
%1
.Tg
h
. Ta có kết quả như bảng sau:
Bảng 4-3 : Bảng xác định chiều dài sóng biến dạng
2
%1
.Tg
h
d
d
λ
d
λ
λ
λ
0.016 0.32 0.96 65.07
0.016 0.24 0.93 63.04
0.016 0.17 0.88 59.65
0.016 0.1 0.83 56.26
4.2.3. Xác định độ vượt cao của sóng
Độ cao đỉnh sóng trên mực nước tính toán được lấy theo đồ thị 2-3 dựa trên

các tỷ số :
d
d
λ
và
2
%
.Tg
h
i
. Kết quả được tính toán như bảng sau:
Bảng 4-4 : Bảng tính toán độ vượt cao của sóng
d
d
λ
2
%1
.Tg
h
%1
h
c
η
c
η
0.317 0.016 0.618 3.537
0.243 0.016 0.641 3.66
0.17 0.016 0.682 3.892
0.096 0.016 0.798 4.562
4.2.4. Phân vùng sóng biến dạng

Độ sâu tại vị trí sóng đổ lần đầu chính là vị trí mà d
i
= d
cri
. Ta tính toán như
trong bảng sau:
Bảng 4-5: Giá trị độ sâu sóng đổ lần đầu
di hii hi/ dcr/ld dcr
Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
4- 4
Thiêt kế môn học công trình bảo vệ bờ và chắn sóng
20.5 6.633
0.015
6
0.138 9.446
15.5 6.512
0.015
3
0.135 9.211
10.5 6.464
0.015
2
0.13 8.771
5.5 6.271
0.014
7
0.125 8.3422
Ta lấy vị trí sóng đổ lần đầu là d
cr
= 8,8m.

Sv:Hoàng Quốc Bình- CTT46 ĐH2
4- 5