Đồ án bảo vệ bờ môn công trình biển

1 MỞ ĐẦU
1.1/ Tóm tắt thông tin đồ án
Nhóm 13:

TRƯƠNG VĂN HÂN-3423.58
ĐÀM TRỌNG TÙNG DƯƠNG-2645.58

1.2/ Xác định các vấn đề
- Tính toán được các thông số vùng nước sâu cho cả gió mùa và gió bão
- Thông số vùng nước nông và vùng sóng vỡ lần đầu, lần cuối cho cả gió mùa
và gió bão
- Tính dòng chảy dọc bờ, vận chuyển bùn cát ven bờ
- Bố trí tuyến mỏ hàn, lựa chọn phương án hợp lý
- Tính toán khối phủ, chân khay
- Tính toán ổn định trượt, lật, lún
1.3/ Mục tiêu của đồ án
- Thiết kế đê bảo vệ bờ
+ Mặt bằng tuyến đê bảo vệ bờ
+ Mặt cắt ngang đê bảo vệ bờ
+ Mặt cặt dọc đê bảo vệ bờ

1


CHƯƠNG 2: TÓM TẮT SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
I-1 SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Công trình cần thiết kế là : Đê bảo vệ bờ ,cấp công trình : cấp I, hướng gió bão
thiết kế là : 101,25o ( Hướng gió này được lấy với gốc 0 trùng với hướng bắc ,chiều
dương cùng chiều kim đồng hồ ).
Tiêu chuẩn áp dụng :9901-2014
I.1.1 TẦN SUẤT THIẾT KẾ

Chu kì lặp lại trường hợp tính toán thiết kế và mức đảm bảo thiết kế công trình đê
biển phụ thuộc vào cấp công trình đê biển không được nhỏ hơn các trị số quy định
trong bảng 1.1 sau :
Bảng 2.1: Tần suất thiết kế ( tương ứng với chu kì lặp lại thiết kế )
Và mức đảm bảo thiết kế công trình đê biển
Cấp công trình

I

II

III

IV

V

Tần suất thiết kế, %

0,67

1,00

2,00

3,33

< 10,0

Tương ứng với chu kỳ lặp lại, năm

150

100

50

30

> 10

99,33

99,00

98,00

96,67

> 90,00

Mức đảm bảo thiết kế, %

I.1.2 CÁC HỆ SỐ ,GIÁ TRỊ AN TOÀN CHO PHÉP
Bảng 2.2: trị số gia tăng dộ cao an toàn cho phép
Cấp công trình
Trị số gia tăng độ cao an toàn a, m

I

II

III

IV

V

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

Bảng 2.3 : chiều rộng đỉnh đê theo cấp công trình
Cấp công trình
Chiều rộng đỉnh đê,
m

I
Từ 6 đến
8

II

III

IV

V

6

5

4

3

Bảng 2.4: Hệ số an toàn ổn đinh chống trượt K của công trình đê biên bằng đât
Cấp công trình

I

II
2

III

IV

V


Tổ hợp tải trọng cơ bản

1,35

1,30

1,25

1,20

1,10

Tổ hợp tải trọng đặc biệt

1,25

1,20

1,15

1,10

1,05

Bảng 2.5: Hệ số an toàn ổn định chông trượt K của các công trình đê biển
bằng bê tông hoặc đá xây
Trên nền đá

Cấp công
trình
Tổ

hợp

I
tải

trọng cơ bản
Tổ

hợp

tải

trọng đặc biệt

II

III

Trên nền không phải là đá

IV

V

I

II

III

IV

V

1,15

1,10 1,10 1,05

1,05

1,35

1,30 1,25 1,20

1,15

1,10

1,05 1,05 1,00

1,00

1,20

1,15 1,10 1,05

1,05

Bảng 2.6: Hệ số an toàn ổn định chống lật K của các công trình đê biển
bằng bê tông hoặc đá xây

Cấp công trình

I

II

III

IV

V

Tổ hợp tải trọng cơ bản

1,60

1,55

1,50

1,45

1,40

Tổ hợp tải trọng đặc biệt

1,50

1,45

1,40

1,35

1,30

I.2 SỐ LIỆU HẢI VĂN
I.2.1 GIÓ
Theo số liệu quan trắc nhiều năm tại trạm cửa việt thì hướng gios thịnh hành là
WSW tiếp đến là gió theo các hướng SW và NW. Tần suất xuất hiện gió theo các
hướng cho ở bảng sau :
Bảng 2.7: Tần suât xuất hiện gió
Híng

N

NN
E

N
E

EN
E

E

ES
E

S
E

SS
E

S

SS
W

S
W

WS
W

W

WN
W

N
W

NN
W

LÆ
ng

P%

4.
8

4.1

4.
8

3.
3

5.
3

3.
3

4.
0

1.
7

1.
8

2.

0

13
.2

14.
9

3.
9

5.0

11.
.2

8.6

7.6

3


I.2.2 BÃO
Thống kê các cơn bão và vận tốcgió lớn nhất năm trạm Đông Hà thống kê trong
bảng 1.8
Bảng 2.8: Tần suât lí thuyết tốc độ gió lớn nhất tại trạm Cửa Việt
STT
1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

P(%)
0.200
0.222
0.250
0.286
0.333
0.400
0.500
0.667
1.000
1.111
1.250
1.429
1.667
2.000

V(m/s)

54.227
53.732
53.165
52.517
51.777
50.874
49.758
48.286
46.157
45.59
44.95
44.213
43.353
42.319

STT
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

P(%)
2.222
2.50
2.857
3.333
4.000
5.000
5.263
5.556
5.882
6.250
6.667
7.143
7.692
8.333

V(m/s)
41.712
41.024
40.234
39.305
38.183
36.774
36.444
36.092
35.72
35.319
34.889
34.425

33.921
33.37

STT
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39

P(%) V(m/s)
32.761
32.084
31.322
30.451
29.439
28.233
26.749
24.833
22.158
17.816
4.840

I.2.3 MỰC NƯỚC

Mực nước thủy triều :
Thuỷ triều vùng Cửa Việt thuộc chế độ bán nhật triều không đều, hầu hết các ngày
trong tháng có hai lần nước lớn, hai lần nước ròng, biên độ triều nhỏ.

Bảng 2.9 Thống kê tần suất mực nước tại trạm Cửa Việt
P%
Hgiờ (cm)
Hđỉnh (cm)
Hchân (cm)
Ht.b
Mực nước
MNTK:0.355(m)

1
3
5
10 25 50
84 62 53 38 18 -4
105 87 71 63 46 26
49 22 10 -8 -26 -40
82 51 41 33 14 -7
lớn nhất(so với hệ cao độ

75
-21
15
-53
-18
hải

90 95 97 99
-34 -47 -52 -61
6
-3 -6 -10
-61 -67 -70 -76
-26 -29 -32 -36
đồ):MNTB: 0.665(m);

Bảng 2.10. Thống kê mực nước lũ tại trạm Cửa Việt
STT
1
2

P(%)
0.200
0.222

H(m)
1.464
1.462

STT
12
13

P(%)
1.429
1.667
4

H(m)
1.425
1.422

STT
23
24

P(%)
11.111
12.500

H(m)
1.382
1.380


3
4
5
6
7
8
9
10
11

0.250
0.286
0.333

0.400
0.500
0.667
1.000
1.111
1.250

1.460
1.457
1.454
1.450
1.446
1.44
1.432
1.430
1.428

14
15
16
17
18
19
20
21
22

2.000
2.222
2.500

2.857
3.333
4.000
5.000
6.667
10.000

1.418
1.416
1.413
1.411
1.408
1.404
1.399
1.393
1.385

25
26
27
28
29
30
31

14.286
16.667
20.000
25.000
33.333

50.000
100.000

1.377
1.374
1.370
1.365
1.358
1.348
1.325

I.2.4 SÓNG
• Sóng quan trắc tại Cửa Việt:

+ Sóng ngoài cửa sông: Do điều kiện địa hình dải đường bờ và đưòng đẳng
độ sâu theo hướng Tây Bắc - Đông Nam nên sóng vào khu vực Cửa Việt chỉ quan
trắc được theo các hướng Bắc, Đông Bắc và Đông. Tần suất xuất hiện sóng theo
hướng Đông (11%) và hướng Đông Bắc (68.4%). Tại cửa luôn tồn tại các bãi cạn
nằm hai bên luồng, tại khu vực bãi cạn luôn duy trì tình trạng sóng vỡ, sóng cồn.
+ Trong khu nước của cảng: Chủ yếu là do sóng truyền từ cửa vào nên tập
trung ở hướng Đông Bắc. Chiều cao sóng lớn nhất quan trắc được là 0.76m.
+ Số liệu quan trắc sóng tại trạm Cửa Việt (1982-1983) xem bảng 1.11
Bảng 2.11 :Tần suất xuất hiện sóng theo các hướng tại trạm Cửa Việt
0.76-1.25
0.8
21.6
1.9

24.3
I.2.5 DÒNG CHẢY

Theo tài liệu báo cáo khảo sát địa hình , thủy văn luồng tàu tháng 2/2005 đã tiến
hành đo một mặt cắt lưu thông trong sông tại thượng lưu bến cảng gồm 3 thủy trực.
Ngoài cửa sông đã lập 3 thủy trực đo tốc độ và hướng dòng chảy để phục vụnghiên
cứu. Đây là công tác ngiên cứu quan trọng để đánh giá nguyên nhân sa bồi luồng
tàu và khu nước của cảng , một số liệu đo đạc được thống kê dưới đây.
*Đo đạc 3 thủy trực trong sông TT1; TT2; TT3

5


- o c trong thi kỡ triu kộm: Thi gian o t 8h ngy 8/11 n 09h ng
10/11/2004 õy l thi gian xut hiờn triu kộm. Kt qu o vn túc dũng chy ti 3
thy trc cho thy vn tc dũng chy c khi triu lờn v triu xung l khụng ln
nht ch nh hn 0.41 m/s khi thy triu lờn, khithuyr triu xung vn tc ln nht
ch nh hn 0.4 m/s . Lu lng ln nht ca dũng chy t ngoi ca bin vo trong
sụng l 601.27 m3/s. Cng theo s liờu o c trờn c ln nht trong cỏc ln o
l 65.67 g/m3, lu lng bựn cỏt ln nht chy t ca bin vo trong sụng t 33,11
kg/s v theo hng ngc li t trong sụng ra ngoi ca t 34,75 kg/s.
- o c trong thi kỡ triu cng: Thi gian o t 8h ngy 12/11 n 09h ngy
14/11/2014 õy l thi gian xut hiờn triu cng. Kt qu o vn tc dũng chy ti
3 thy trc cho thyvn tc dũng chy c khi triu lờn v triu xung khụng ln, vn
tc ln nht o dc l 0.54m/s. Lu lng ln nht ca dũng chy t ca bin vo
trong sụng t l 903,95 m3/s , lu lng dũng chy theo hng ngc li tu trong
sụng ra ca bin khi triu cng xung l810,09 m3/s. Cỳng theo s liờu o c
trờn c ln nht trong cỏc ln o l77,56 g/m3, lu lng bựn cỏt ln nht chy
t bin vo trong sụng t 66,31kg/s,v theo hng ngc li trong sụng ra ca
t 61.24kg/s.
Theo s liờu o c thy vn trong c 2 kỡ triu kộm v triu cng ,tớnh toỏn s
b lu lng bựn cỏt ca sụng ra ngoi ca bin hn nm khong 200 m3/nm.
*o c 3 thy trc ngoi ca sụng TT4, TT5, TT6

- V trớ ca 3 thy trc : Thy trc TT4 nm ngay trc ca sụng , thy trc TT5
cú v trớ nm phớa bc ca sụng Hiu v thy trc TT5 nm phớa nam ca sụng.
- o c trong thi kỡ triu kộm : Thi gian o c ng thi cựng thi gian o cỏc
thy trc trong sụng t 8h ngy 8/11 n 9h ngy 10/11/2004. Kt qu o c trong
thi kỡ triu kộm cho thy , hng dũng chy tp trung phn ln theo hng Tõy
Bc- ụng Nam , õy chớnh l dũng ven b bin mang theo bựn cỏt chy ngang qua
ca sụng hiu , nguyờn nhõn ca s sa bi lung tu ngoi ca sụng ,vn tc dũng
chy v hm lng phự xa ln nht quan trc c thng kờ theo bng sau:
T.T

Thuỷ trực

1
2
3

TT4
TT5
TT6

Vmax
(m/s)
0,31
0,31
0,24

Hàm lợng phù sa lớn nhất
(mg/l)
87,20
72,60

75,50

-o c trong thi kỡ triu cng : Thi gian o c ng thi cựng thi gian o cỏc
thy trc trong sụng t 8h ngy 12/11 n 9h ngy 14/11/2004. Kt qu o c
trong thi kỡ triu cng cho thy cng nh thi kỡ triu kộm hng dũng chy tp
trung phn ln theo hng Tõy Bc- ụng Nam. Vn tc dũng chy tp trung phn
ln nht quan trc c thng kờ trong bng sau:
.T

Thuỷ trực

Vmax

Hàm lợng phù sa lớn nhất
6


1
2
3

(m/s)
0,45
0,38
0,34

TT4
TT5
TT6

(mg/l)
84,20
57,80
79,10

I.3- SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT
I.3.1-Phía bắc luồng tầu
Khoan khảo sát địa chất công trình tại phía Bắc luồng tàu gồm 11 lỗ khoan khảo
sát từ DB1 đến DB11. Căn cứ vào tài liệu thu nhập được trong quá trình khảo sát
địa chất công trình ngoài thực địa, kết hợp với các kết quả thí nghiệm trong phòng,
có thể phân chia cấu trúc địa tầng của khu vực khảo sát theo các lớp từ trên xuống
dưới như bảng 3.1:
Ghi chú :
-Lớp 2 nằm ngay dưới lớp 1 hoặc bắt đầu ngay từ trên mặt.
-Lớp 3 nằm ngay dưới lớp 2, chiều sâu lớn nhất khoan trong lớp này là 15m.
-Lớp 4 nằm ngay dưới lớp 3, chiều sâu lớn nhất khoan trong lớp này là 17m (DB3).

Bảng 2.12: Địa chất phía Bắc luồng tàu
STT
lớp
1

2

Phân
bố
DB6DB11
DB1DB11

3

DB1DB11

4

DB1DB5

Bề dày

Mặt lớp

Độ sâu
Đáy lớp

0,3m0,4m

3m-5m

4m-8m

Đặc điểm, thành phần
Bùn cát pha, màu xám đen, lẫn tạp chất hữu
cơ

0m(DB1DB5)0,4m(DB9DB11)
3m(DB1,D
B2)5m(DB3,D
B4,DB5,D
B8,DB10,D
B11)

7m(DB1)13m(DB5)

3m(DB1,D
B2)5m(DB3,D
B4,DB5,DB
8,DB10,DB
11)

Cát hạt nhỏ, mịn, màu vàng nhạt, xám vàng,
lẫn tạp chất vỏ ốc, hến, trạng thái chặt vừa

7m(DB1)13m(DB5)

Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn vỏ sò, ốc,
trạng thái chặt, đôi chỗ chặt vừa
Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn sét pha, vỏ
sò, ốc, trạng thái rất chặt

I.3.2 Phía Nam luồng tầu
Khoan khảo sát địa chất công trình tại phía Nam luồng tàu gồm 14 lỗ khoan
khảo sát từ DN1 đến DN14. Căn cứ vào tài liệu thu nhập được trong quá trình khảo
sát địa chất công trình ngoài thực địa, kết hợp với các kết quả thí nghiệm trong

7


phòng, có thể phân chia cấu trúc địa tầng của khu vực khảo sát theo các lớp từ trên
xuống dưới như bảng 3.2 :

STT

lớp

Phân
bố

Bề dày

1

DB5

0,3m

2

DN2DN14

2,8m5,5m

3

DN1DN14

2,5m(D
N2)12,2m(
DN12)

4

DN1DN14(

trừ
DN5)

Độ sâu
Mặt lớp

Đặc điểm, thành phần

Đáy lớp

Bùn cát pha, màu xám đen, lẫn tạp
chất hữu cơ,trạng thái chảy
0m-0,3m(DN5)

3m(DB2,DB3,D
N4,DN12,DN13
,DN14)5,5m(DN6)

Cát hạt nhỏ, mịn, màu vàng nhạt,
xám vàng, lẫn tạp chất vỏ ốc, hến,
trạng thái chặt vừa

0m(DN1)5,5m(DN6)

3,5m(DN1)15,2m(DN12)

Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn
vỏ sò, ốc, trạng thái chặt

3,5m(DN1)15,2m(DN12)

Cát hạt mịn, màu xám, đôi chỗ lẫn
sét pha, vỏ sò, ốc, trạng thái rất chặt

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN SÓNG
1-Các thông số vùng nước sâu
Vận tốc gió

:V = 48.286m/s

Đà gió được xác định theo công thức :
L = 5.1011

v
V

Với :
vlà hệ số nhớt động học của không khí. v =10-5 (m2/s).
V là tốc độ gió tính toán (m/s): V = 48.286(m/s).
L = 5.1011

Vậy đà gió:

10−5
= 103550m = 103,55km
48.286

8

Đà gió tính toán không được vượt quá đà gió lớn nhất theo bảng 2.1sau :
Bảng 3.1 : Chiều dài đà gió lớn nhất
Vận tốc gió tính toán (m/s)
Đà gió (km)

20
1600

25
1200

30
600

40
200

+ Xác định các thông số sóng nước sâu bằng cách tra biểu đồ hình 3.1.

Hình 3.1: Đồ thị xác định chiều cao sóng, chu kì sóng trung bình.

9

50
100


Bảng 3.2: Kết quả tính Htb và Ttb :
V(m/s)

L(m)

gL/V2

48.286

103550

435.69

gHtb/V2

Htb

0.035

8.32

gTtb/V
2.4

λtb(m)

Ttb(s)
11.81

217.77

Vậy : chọn chiều cao và chu kỳ sóng vùng nước sâu là : Htb = 8.32m; Ttb = 11.81 s;
λtb =217.77 m

2.Mực nước
Xác định A:
P(0.67%)

Tra

TCVN9901-2014

taị

mặt

A=231(cm);MNTT=231+61.9=293(cm)=2.93(m

10

cắt

36

ta

được

:


3. Tính toán các thông số sóng vùng nước nông
Địa hình đáy biển có độ dốc m=0.008>0.002 nên ta tính toán như sau
Chiều cao sóng h:

Chiều cao sóng với suất đảm bảo i% xác định theo công thức :

hi % = kt k r kl ki H tb

(1)

Trong đó: ki – hệ số tần suất (hình 3.2)
kl – hệ số tổn thất (bảng 3.3)
kt– hệ số biến hình (tra theo hình 3.3)
kr– hệ số khúc xạ (tra theo hình 3.4)
Htb – chiều cao sóng trung bình vùng nước sâu

Hình 2.2 : Đồ thị xác định hệ số ki

Bảng 3.3 : Hệ số tổng hợp các tổn thất kl
d/ λdtb

0.01

0.03 0.06 0.08

0.1

0.2

0.3

0.4

>=0.5

m >= 0.03

1.00

1.00 1.00 1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

1.00

m = 0.025

0.82

0.87 0.90 0.92

0.93

0.96

0.98

0.99

1.00

m = 0.020.002

0.66

0.76 0.81 0.84

0.86

0.92

0.95

0.98

1.00

11


Hình 3.3 : Đồ thị xác định hệ số kt(đường số1)

Hình 3.4: Sơ đồ xác định hệ số kr

Chiều dài sóng

λ

:
12


Chiều dài sóng được xác định theo hình 2 dưới đây phụ thuộc vào tỷ số

d
λd

và

hi
g .T 2

Hình 2.5 : Đồ thị xác định chiều dài sóng λ
Tính toán cho tia sóng thứ nhất :
Tần suất thiết kế: 0.67%
Htb = 8.318m; Ttb = 11.81s;λtb =217.77m ;V =48.286(m/s).

di

λtb

Tia 1:

di
16.93
15.93
14.93
13.93

12.93
11.93
10.93

0.078
0.073
0.069
0.064
0.059
0.055
0.050

Kr

Kt

Kl

K0.67%

H0.67%

K1%

H1%

λ tt

η

0.984
0.986
0.984
0.986
0.988
0.992
0.996

0.951
0.965
0.970
0.975
0.985
1.002
1.020

0.840
0.830
0.824
0.816
0.808
0.800
0.793

2.287
2.281
2.276
2.273
2.266
2.260

2.255

14.96
14.98
14.89
14.83
14.82
14.94
15.11

2.142
2.137
2.132
2.133
2.127
2.120
2.115

14.01
14.04
13.95
13.91
13.91
14.02
14.17

167.7
164.4
161.1
156.8

150.3
147.0
139.4

12.237
12.359
12.448
12.457
12.508
12.699
12.889

13


9.93
8.93
7.93

0.046
0.041
0.036
di

16.9
3
15.9
3
14.9
3

13.9
3
12.9
3
11.9
3
10.9
3
9.93
8.93
7.93

0.997
0.999

di

Kr

λtb
0.07
8
0.07
3
0.06
9
0.06
4
0.05
9

0.05
5
0.05
0
0.04
6
0.04
1
0.03
6

1.026
1.038

0.994
7
0.996
3
0.998
9
0.998
9
0.999
2
0.998
1
0.986
8
0.928
5

0.962
9

0.787
0.778

Kt

0.95
1
0.96
5
0.97
0
0.97
5
0.98
5
1.00
2
1.02
0
1.02
6
1.03
8

2.247
2.241

Kl

0.84
0
0.83
0
0.82
4
0.81
6
0.80
8
0.80
0
0.79
3
0.78
7
0.77
8

K0.6
7%

15.04
15.03
H0.6
7%

2.287

15.12

2.281

15.14

2.276

15.11

2.273

15.03

2.266

14.99

2.26

15.04

2.255

14.97

2.247

14.01

2.241

14.49

2.105
2.099

H1%

14.1
6
14.1
8
14.1
6

14.09
14.08

135
121.5

λ tt

η

167.68
3
164.41

6
161.15

14.0
7
14.1
1
14.0
4
13.1
3
13.5
8

156.79
4
150.26
1
146.99
5
139.37
3
135.01
7
121.51
6

14.1

13.025

13.076

d cr

12.36
8
12.49
1
12.63
2
12.62
5
12.65
2
12.78
4
12.76
9
12.13
3
12.60
6

13.93
7
14.15
5
13.93
7
13.93

7
13.93
7
13.93
7
13.93
7
13.28
4
13.28
4

η

d cr

11.50

13.28

Tia 3:
di

di

λtb

Kr

16.93 0.078 0.9254

Kt

Kl

K0.67
%

H0.67
%

H1%

λ tt

0.95
1

0.840

2.287

14.06

13.17

167.6
8

14

15.93 0.073 0.9509
14.93 0.069 0.9565
13.93 0.064 0.9699
12.93 0.059 0.9797
11.93 0.055 0.9774
10.93 0.050 0.9849
9.93

0.046 0.9928

8.93

0.041

0.96
5
0.97
0
0.97
5
0.98
5
1.00
2
1.02
0
1.02
6

0.830

2.281

14.45

13.54

0.824

2.276

14.47

13.56

0.816

2.273

14.59

13.69

0.808

2.266

14.70

13.79

0.800

2.26

14.73

13.82

0.793

2.255

14.94

14.01

0.787

2.247

14.98

14.04

164.4
2
161.1

5
156.7
9
150.2
6
146.9
9
139.3
7
135.0
2

11.92
12.1
0
12.2
6
12.4
1
12.5
2
12.7
4
12.9
7

13.28
13.28
13.39
13.50

13.50
13.72
13.94

Tia 4
di
16.9
15.9
14.9
13.9
12.9
11.9
10.9
9.93
8.93

0.078
0.073
0.069
0.064
0.059
0.055
0.050
0.046
0.041

Kr

Kt

Kl

K0.67%

H0.67%

H1%

λ tt

η

d cr

0.898
0.961
0.957
0.974
0.973
0.98
0.984
0.984

0.951
0.965
0.970
0.975
0.985
1.002
1.020

1.026

0.840
0.830
0.824
0.816
0.808
0.800
0.793
0.787

2.287
2.281
2.276
2.273
2.266
2.260
2.255
2.247

13.65
14.61
14.48
14.66
14.59
14.76
14.92
14.86

12.78

13.68
13.56
13.76
13.70
13.85
14.00
13.92

167.7
164.4
161.1
156.8
150.3
147
139.4
135

11.17
12.05
12.11
12.31
12.31
12.55
12.73
12.87

12.63
13.39
13.28
13.50

13.39
13.28
13.50
13.50

3.Tính toán các thông số vùng sóng vỡ
Khi sóng lan truyền vào gần bờ, đến một độ sâu nước nào đó sóng sẽ bị vỡ.
Sóng có thể bị vỡ một hoặc nhiều lần, vùng nước giới hạn bởi vị trí sóng vỡ lần đầu
đến vị trí sóng vỡ lần cuối gọi là vùng sóng vỡ.
15


3.1.Thông số sóng vỡ lần đầu
Độ sâu sóng vỡ lần đầu xác định theo các bước sau:
Bước 1: Chọn một dãy các giá trị của độ sâu nước d i (m) cho truớc, tính
toán chiều cao sóng tại các độ sâu nước đó với suất đảm bảo 1%theo các công
thức tính sóng trong vùng nước nông.
Bước 2: Từ các giá trị h1% tính được ở bước 1, xác định được các giá trị
h1%/gT 2 tương ứng. Rồi theo các đường cong 2,3 và 4 trên hình hình 4 tính được
các trị số dcr /λdtb từ đó tính được các giá trị d cr tương ứng.
Bước 3: Độ sâu sóng vỡ lần đầu dcr (m) là độ sâu dcr tính được mà có giá
trị gần đúng nhất với một giá trị độ sâu nước d i chọn trước đó.

Hình 3.6 : Đồ thị xác định độ sâu sóng vỡ lần đầu dcr

Bảng 3.4 : Xác định độ sâu sóng vỡ lần đầu dcr

di

gd/v2

H1%/gT2

H1%

16

dcr


16.93

di
λ

0.078

0.071

14.01

15.93
14.93
13.93
12.93
11.93
10.93
9.93
8.93

0.073
0.069
0.064
0.059
0.055
0.050
0.046
0.041

0.067
0.063
0.059
0.054
0.05
0.046
0.042
0.038

14.04
13.95
13.91
13.91
14.02
14.17
14.09
14.08

0.010

d cr

λ

0.064

13.94

0.010
0.0102
0.0102
0.0102
0.0102
0.0104
0.0103
0.0103

0.065
0.064
0.064
0.064
0.064
0.064
0.061
0.061

14.16
13.72
13.72
13.72
13.72
14.37

14.16
14.16

Theo bảng kết quả trên, ta thấy độ sâu sóng vỡ lần đầu :
dcr = 13.93 (m)
3.2. Độ sâu sóng vỡ lần cuối dcru
Độ sâu sóng vỡ lần cuối được xác định theo công thức :
d cru = kun −1 × dcr

(2)

Trong đó : ku là hệ số phụ thuộc vào bảng sau :
i
ku

0.010
0.75

0.015
0.63

0.020
0.56

0.025
0.50

0.030
0.45

0.035
0.42

0.040
0.40

0.045
0.37

0.050
0.35

N là số lần sóng vỡ kể cả lần vỡ thứ nhất với điều kiện thỏa mãn phương trình :

{

kun−2 ≥ 0.43
kun−1 < 0.43

Với độ dốc đáy biển là 0.008: k= 0.75
n

2

3

4

5

6

kun-2=

1

0.75

0.563

0.422

0.316

kun-1=

0.75

0.563

0.422

0.316

0.237

điều kiện

loại

loại

Thỏa mãn

loại

loại

Vậy n=4 là thỏa mãn
Độ sâu sóng vỡ lần cuối là :
17


d cru = 0.754−1 ×13.93 = 5.878( m)

3.3. Các thông số sóng vỡ
Chiều cao sóng vỡ :
hsur1% = 0.18[th( ai

2π d gTtb2
)]
gTtb2 2π

(3)

Trong đó: +ai=4.3 khi 0.001+ai=5.4 khi 0.033+ai=6.3 khi 0.05
Ở đây, m=0.008 nên chọn ai=4.3, ta có:

hsur1%

2π d gTtb2
2π ×13.93 9.81×11.812
= 0.18[th( ai
)]
=
0.18[
th
(4.3
)]
= 4.378(m)
gTtb2 2π
9.81×11.812
2π

Kết quả tính toán được thể hiện trong bảng dưới đây:

dcr

dcr/λdtb

gTtb2

13.93

0.064

1396.2
1

dcru

dcru/λdtb

gTtb2

5.878

0.027

1368.2
6

hsur1%(m) hsur13%(m) λsurtb/λdtb λsurtb hsur1%/gT2
10.528

8.949

0.72

156.7
9

0.008

η / h1%

0.835 8.791

hsur1%(m) hsur13%(m) λsurtb/λdtb λsurtb hsur1%/gT2 η / h1%
4.529

3.85

0.48

104.5
3

0.003

η

0.85

η
3.85

3.4.Biểu đồ phân bố lưu tốc
Dòng chảy dọc bờ hình thành khi sóng tác dụng theo hướng xiên góc với bờ là
một vấn đề được quan tâm một cách đáng kể vì nó có vai trò rất lớn tới quá trình
vận chuyển bùn cát dọc bờ biển.
Theo Louguet – Higgins thì hình dạng của phân bố lưu tốc dòng chảy dọc bờ
trên chiều rộng của dải sóng vỡ sẽ có dạng như sau :
 B1 X P1 + AX
V =
P
 − B2 X 2

khi 0 < X ≤ 1
khi1 < X < ∞

Trong đó
18

(4)


X = x/Xb : với Xb Là khoảng cách từ bờ biển tới đường sóng vỡ
V = v/Vo : với v là đại lượng biểu thị độ lớn của dòng chảy dọc bờ tại điểm

-

ngoài khơi cách bờ biển 1 khoảng là x và v o là vận tốc dòng chảy dọc bờ tại
điểm sóng vỡ, được xác định bằng công thức sau :
v0 =

5π 2 S
γζ
16
Cf

gH b sin α b cos α b

(5)

Nó phụ thuộc vào trạng thái sóng ( chiều cao , chu kỳ , góc sóng )
γb =

H b 4.529
=
= 0.77
db 5.878

N=0.016,P=0.1 nên:
P=

π NS
π .0, 016.0, 008
⇔ 0,1 =
⇔ C f = 0, 0052
γCf
0, 77.C f

ς=

1
1
=
= 0.818
2
1 + 3γ / 8 1 + 3.0, 77 2 / 8
1/2

1/2

1/2

1/2

3  9
1 
3  9
1

P1 = − +  +
= 2.826
÷ = − + +
4  16 ς P 
4  16 0,818.0,1 ÷

3 9
1 
3 9
1

P2 = − −  +
= −4.326
÷ = − − +
4  16 ς P 
4  16 0,818.0,1 ÷

A=

1
1
=
= 1.26
1 − (5ς P / 2) 1 − (5.0,818.0,1/ 2)

B1 =

P1 − 1
2.826 − 1
A=
×1.26 = 0.322
P1 − P2
2.826 − (−4.326)

B2 =

P2 − 1
−4.326 − 1
A=
×1.26 = −0.938
P1 − P2
2.826 − ( −4.326)

3.4.1 Gió Bão
19


BIỂU ĐỒ PHÂN BỐ LƯU TỐC PHÍA NAM

Bảng3.5:Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins
Phía Nam luồng tàu.
STT

x(m)

x/Xb

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

800
750
700
650
600
550

500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
40
30
20
10

1.089
1.021
0.953
0.885
0.817
0.749
0.681
0.612
0.544
0.476
0.408
0.340
0.272
0.204
0.136

0.068
0.054
0.041
0.027
0.014

Khi
0x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x

Khi
1x

x

V(m/s)

v(m/s)

0.647
0.856
1.478
1.340
1.208
1.083
0.964
0.849
0.741
0.638
0.538
0.443
0.350
0.260
0.172
0.086
0.068
0.052
0.034
0.018

1.743
2.307
3.983

3.611
3.255
2.918
2.598
2.288
1.997
1.719
1.45
1.194
0.943
0.701
0.463
0.232
0.183
0.14
0.092
0.049

BIỂU ĐỒ PHÂN BỐ LƯU TỐC PHÍA BẮC

Bảng 3.6:Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins
20


Phía BẮC luồng tàu.
STT

x(m)

x/Xb

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

800
750
700
650
600
550
500
450

400
350
300
250
200
150
100
50
40
30
20
10

1.123
1.053
0.983
0.913
0.842
0.772
0.702
0.632
0.562
0.491
0.421
0.351
0.281
0.211
0.14
0.07
0.056

0.042
0.028
0.014

Khi
0
Khi
1x
x

V(m/s) v(m/s)
0.567
0.749
1.541
1.396
1.256
1.125
1.001
0.882
0.769
0.66
0.557
0.458
0.362
0.269
0.177
0.088
0.07

0.053
0.035
0.018

x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x

1.528
2.018
4.153
3.762
3.385
3.032
2.697

2.377
2.072
1.779
1.501
1.234
0.975
0.725
0.477
0.237
0.189
0.143
0.094
0.049

3.4.2.Gió mùa
Biểu đồ phân bố lưu tốc phía Bắc luồng tầu

Bảng 3.7: Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins
Phía Bắc luồng tàu.
STT
1
2

x(m)

x/Xb

80

1.02

75

0.956

Khi
01

Khi
1x

x

21

V(m/
s)
0.85
9
1.48
4

v(m/s)
0.236
0.408


3

4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

70

0.892

x

65

0.829

x

60

0.765

x

55

0.701

x

50

0.637

x

45

0.574

x

40

0.51

x

35

0.446

x

30

0.382

x

25

0.319

x

20

0.255

x

15

0.191

x

1.35
4
1.23
1
1.11
2

0.99
9
0.89
0.78
8
0.68
9
0.59
3
0.50
1
0.41
4
0.32
7
0.24
3

0.372
0.338
0.306
0.275
0.245
0.217
0.189
0.163
0.138
0.114
0.09
0.067

Biểu đồ phân bố lưu tốc phía Nam luồng tầu

Bảng 3.8: Phân bố vận tốc dòng chảy dọc bờ theo Louguet – Higgins
Phía Nam luồng tàu.

STT
1
2
3
4
5
6
7

x(m)

x/Xb

80
75
70
65
60
55
50

1.074
1.007
0.94

0.872
0.805
0.738
0.671

Khi
01

x
x
x
x
x
22

Khi
1
V(m/s
)

v(m/s)

x
x

0.687
0.908
1.451

1.314
1.186
1.064
0.947

0.235
0.31
0.495
0.449
0.405
0.363
0.323


8
9
10
11
12
13
14

45
40
35
30
25
20
15

0.604
0.537
0.47
0.403
0.336
0.268
0.201

x
x
x
x
x
x
x

0.836
0.73
0.629
0.531
0.437
0.345
0.256

0.285
0.249
0.215
0.181
0.149
0.118

0.087

3.6.Tính toán vận chuyển bùn cát dọc bờ
Sóng kết hợp với dòng chảy ở vùng gần bờ là các nhân tố động lực có tác dụng
vận chuyển bùn cát ven bờ. Trong một số trường hợp vận chuyển bùn cát ven bờ chỉ
mang tính cục bộ, khi bùn cát được sắp xếp lại trên bãi biển, tạo ra các roi cát, cồn
ngầm trên bãi trước.
Vận chuyển bùn cát dọc bờ tại một số bãi biển có thể thấy rất rõ khi dòng
vận chuyển bùn cát tự nhiên bị cản trở bởi các công trình xây dựng như: đập chắn
sóng, đê giảm sóng, mỏ hàn. Các công trình ngăn cho bùn cát không dịch chuyển
theo hướng dọc bờ, gây hiện tượng bồi tụ bùn cát phía thượng lưu công trình và xói
lở bùn cát một cách tương ứng ở hạ lưu công trình. Để ứng phó được những bất lợi
trên cũng như chồng bồi lấp tại cửa ra vào của cảng biển hay song, ta phải dự báo
được lượng bùn cát dọc bờ trong các điều kiện khác nhau của sóng và dòng chảy
gần bờ…
Tính toán vận chuyển bùn cát dọc bờ : Công thức CERC
Lượng bùn cát vận chuyển dọc bờ được biểu diễn dưới dạng thể tích bùn cát vận
chuyển qua mặt cắt ngang bãi biển trong một đơn vị thờ gian và có thểhoặc
(6)
Trong đó :
• A: Hệ số kinh nghiệm không thứ nguyên tùy thuộc cách lấy chiều cao

sóng vỡ là Hms hay Hs. Một số giá trị của A:
 SPM:

Lấy theo Hs – ASPM s = 0.39

23

Lấy theo Hrms – ASPM rms = 0.92
 Theo Korman và Inman: Lấy theo Hrms - AK&I rms = 0.77

Lấy theo SPM được A = 0.39
: giới hạn sóng vỡ = 0.768 (lấy ở phần trên)
: Khối lượng riêng của bùn cát
: Khối lượng riêng của nước
n : Độ rỗng của bùn cát n = 0.4
: Góc đường đỉnh sóng và đường bờ
Thay số ta được:

Kết luận : Ta thấy hàm lượng vận chuyển bùn cát là rất lớn.Vì vậy nên xây dựng
đê bảo vệ bờ.

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH BẢO VỆ BỜ
4.1.THIẾT KẾ TUYẾN
4.1.1 CÁC YÊU CẦU KHI LỰA CHỌN TUYẾN ĐÊ
a. Về vị trí tuyến đê cần đảm bảo :
- Đi qua vùng có địa thế cao, địa chất nền tương đối tốt
- Nối tiếp với các vị trí ổn định, tận dụng công trình đã có
- Đi qua vùng thuận lợi cho bố trí các công trình phụ trợ
- Không ảnh hưởng đến công trình thoát lũ
24


- Ảnh hưởng của tuyến đê đến hoạt động giao thông bến cảng và vùng đất phía sau,
đến bãi tắm, vùng du lịch, di tích lịch sử và danh lam thắng cảnh có thể chấp nhận.
- Vị trí tuyến đê quan trọng cần tiến hành thí nghiệm mô hình thủy lực để xác định

b. Về hình dạng tuyến đê cần đảm bảo

- Bố trí tuyến đê cần đơn giản, tốt nhất là đường thẳng, tránh gẫy khúc, ít lồi lõm.
Trong trường hợp phải bố trí tuyến đê lõm, cần có biện pháp giảm sóng hoặc tăng
cường sức chống đỡ của đê.
- Thuận lợi trong việc giảm nhẹ tác động của sóng và dòng chảy mạnh nhất trong
khu vực.
- Không tạo ra mắt xích yếu ở nơi nối tiếp với các công trình lân cận, không ảnh
hưởng xấu đến vùng đất liên quan.
4.1.2 PHƯƠNG ÁN MẶT BẰNG BỐ TRÍ TUYẾN ĐÊ
a. Phương án 1: Bố trí tuyến đê nằm bao quanh và nằm ngay sát song song với
đường bờ theo đường địa hình đường bờ
b. Phương án 2: Bố trí tuyến đê nằm dọc theo đường bờ và tại vùng cửa biển thì bố
trí tuyến đê ít đường lồi lóm nhất và theo góc 600
c. Lựa chọn phương án
Cả 2 phương án nêu trên đều khả thi, đối với phương án thứ 2 ta khó tiếp
cận trong việc thi công và đòi hỏi khối lượng đào đắp lớn. Chính vì lý do như
trên ta chọn phương án 1 : Đê chạy sát song song theo đường bờ biển để hận chế
khối lượng đào đắp.
4.2 Thiết kế mặt cắt đê
4.2.1 Phương án kết cấu mặt cắt đê
Theo dạng hình học của mặt cắt đê biển có thể chia thành 3 loại: đê mái
nghiêng, đê tường đứng và đê kết hợp. Dựa vào các dạng đê mẫu ta đưa ra 2
phương án mặt cắt đê như sau :
a. Phương án 1

Đê mái nghiêng đắp bằng đất có tường đỉnh BTCT, mái phía đồng có độ dốc
m = 2-3, mái phía biển có độ dốc m = 3 -5 và mái phủ bằng các tấm bê tông.

25