ĐỒ án CHỈNH TRỊ SÔNG

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
CHỈNH TRỊ SƠNG VÀ CƠNG TRÌNH VEN BỜ

A. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CONG: Thiết kế mỏ hàn

Phần I
MỤC ĐÍCH VÀ U CẦU
1. Mục đích
Để hồn thành và nắm vững mơn học “Chỉnh trị sơng và cơng trình ven bờ”, song
song với việc học lý thuyết ở trên lớp sinh viên phải thực hiện đồ án thiết kế “Kè mỏ
hàn”.
Qua việc thiết kế đồ án môn học giúp sinh viên hiểu được kỹ hơn phần lý thuyết
đã học đồng thời biết kết hợp sáng tạo giữa lý thuyết và thực tế. Đồ án môn học bước
đầu giúp cho sinh viên làm quen và tôn trọng các tiêu chuẩn và quy phạm thiết kế hiện
hành của nhà nước.
2. Yêu cầu
Trước khi làm đồ án môn học, sinh viên cần phải nghiên cứu kỹ phần lý thuyết đã
học, các bản ghi chép, sổ tay kỹ thuật, các tiêu chuẩn đã thu thập được để phục vụ cho
việc làm đồ án.
Trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã thu thập được từ các bài giảng ở trên
lớp, từ các đợt tham quan, thực tập, sinh viên có thể tự mình thiết kế một cơng trình để
chỉnh trị một đoạn sơng nào đó.


PHẦN II
NHỮNG TÀI LIỆU CẦN THIẾT KHI THIẾT KẾ
1. Bản đồ khu vực nghiên cứu tỉ lệ 1/50000;
2. Bình đồ vị trí khu chỉnh trị tỉ lệ 1/1000;
3. Các tài liệu về địa chất thủy văn, thủy lực, địa chất, địa hình… trong khu vực
thiết kế và các vùng phụ cận.
4. Các số liệu yêu cầu thiết kế của đồ án.

5. Các số liệu về điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế…
6. Các tài liệu thiết kế, các tiêu chuẩn, các quy phạm hiện hành… phục vụ cho
việc thiết kế.
Phần III
NỘI DUNG THIẾT KẾ
I. Thuyết minh tính tốn
1. Phần 1: Cơ sở tính tốn thiết kế kè mỏ hàn
a) Mơ tả những điều kiện tự nhiên, địa hình trong phạm vi thiết kế. Tóm tắt những nét
chính về tính chất xây dựng và phân đợt xây dựng cũng như phương hướng phát triển
trong tương lai của khu vực thiết kế (dựa vào tài liệu quy hoạch đã cho trong nhiệm vụ
thiết kế)
b) Phân tích nhiệm vụ thiết kế để đưa ra một số phương án chỉnh trị cho đoạn sơng
nghiên cứu, từ đó chọn ra phương án phù hợp nhất.
c) Tính tốn xác định quy mơ của cơng trình thiết kế.
d) Đánh giá hiệu ích của cơng trình sau khi đưa vào sử dụng.
2. Phần 2: Tính tốn thiết kế kè mỏ hàn
a) Vạch tuyến chỉnh trị;
b) Chọn vị trí, kết cấu cơng trình;


c) Tính tốn chiều sâu hố xói đầu đập mỏ hàn;
d) Tính tốn ổn định của đập;

e) Tính tốn lớp bảo vệ mặt ngoài thân đập;
II. Thể hiện bản vẽ
1. Bản vẽ số 1: Bố trí mặt bằng các đập mỏ hàn trên bình đồ vị trí khu vực nghiên cứu.
2. Bản vẽ số 2: Các mặt cắt chi tiết của đập mỏ hàn.

Phần IV
MỘT SỐ CHỈ DẪN KHI TIẾN HÀNH TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẬP MỎ HÀN

Phần thứ nhất: Chuẩn bị và tính tốn lưu lượng tạo lịng
I. Mơ tả những điều kiện tự nhiên, địa hình trong phạm vi thiết kế.
Dựa vào bản đồ quy hoạch và các số liệu đã cho, cho biết đoạn sông nghiên cứu
thuộc loại nào: miền núi, trung du hay đồng bằng. Các đặc điểm địa hình: Độ dốc, sự
có mặt của đồi núi, ao, hồ, đầm… Các đặc điểm về khí hậu, khí tượng,. Nhiệt độ bình
qn, lượng mưa hàng năm, hướng gió chính…
II. Phân tích nhiệm vụ thiết kế: Nhận xét về các tài liệu và số liệu đã cho.
III. Tính tốn lưu lượng tạo lịng
Lưu lượng tạo lịng được xác định theo các phương pháp sau:
1. Theo Nixon M (Mỹ); Altunin S.T, Velikanốp N.A (Liên Xơ)
Qf = Q5%
Trong đó: Q5% - la lưu lượng có tần suất bảo đảm là 5%
2. Theo Jelenhicốp G.V (Liên Xô) và nhiều nhà khoa học khác
Qf = Q B


Trong đó: QB – là lưu lượng khi dịng chảy có mực nước ngang mép bãi tràn (chảy đầy
lịng dẫn cơ sở)
QB – Có thể tra trên đường cong quan hệ lưu lượng – mực nước
QB – Có thể được tính theo:
QB  4.0 A1.21 J 0.28 (m3/s)

* Willians, G.P

Trong đó: A – diện tích mặt cắt ướt (m2)
J – độ dốc mặt nước.
* Công thức kinh nghiện của sông ngịi Mỹ:
QB  1, 06.F 0.8 (m2)

Trong đó: F – diện tích lưu vực (km2).
3. Theo ủy ban Thủy lợi Hoàng Hà (Trung Quốc):
Q f  7, 7.Ql0.85  90.Ql1/3

Trong đó: Qf – tính bằng (m3/s)
Ql – lưu lượng lũ trung bình nhiều năm (m3/s).
4. Phương pháp của Makaveep
Trình tự tính tốn như sau:
- Chọn đường q trình lưu lượng điển hình của nhiều năm là năm có lượng ngậm
cát bình quân năm bằng lượng ngậm cát bình quân nhiều năm.
- Chia đường quá trình lưu lượng ra nhiều cấp
- Xác định tần suất xuất hiện ứng với từng cấp lưu lượng Qi: Pi 

ni
�ni với ni là

số lần xuất hiện Qi.
- Xác định độ dốc thuỷ lực trung bình Ji ứng với từng cấp lưu lượng Qi theo tài
liệu quan hệ Q ~ Z đã có.


- Tính tích số P.I.Qm ứng với mỗi cấp lưu lượng, trong đó:
+ P – Tần suất ứng với mỗi cấp lưu lượng;
+ I – Độ dốc thuỷ lực trung bình ứng với mỗi cấp lưu lượng;
+ Q – Lưu lượng nước;
+ m – Hệ số;

Đối với sông đồng bằng: m = 2
Đối với lịng sơng cuội sỏi: m = 2.5

- Vẽ đường quan hệ giữa Qi ~ Pi.Ji.Qim. Chọn lưu lượng tạo lòng tương ứng với
giá trị lớn nhất của tích số Pi.Ji.Qim trên đồ thị.
IV. Bố trí mặt bằng các đập mỏ hàn
1. Vạch tuyến chỉnh trị
Để tiến hành bố trí cơng trình chỉnh trị trước hết cần phải xác định vị trí tuyến
chỉnh trị, chiều rộng tuyến chỉnh trị. Nói chung tuyến chỉnh trị phải bảo đảm dịng chảy
xi thuận, bờ sơng doc theo tuyến chỉnh trị phải ổn định. Vạch tuyến phải phù hợp với
xu thế phát triển của lịng sơng và tận dụng những cơng trình chỉnh trị sơng hiện có. Có
3 tuyến chỉnh trị:
- Tuyến mùa lũ
- Tuyến mùa nước trung bình
- Tuyến mùa nước kiệt.
Trong phạm vi đồ án môn học chỉ cần chọn tuyến chỉnh trị ứng với lưu lượng
mùa nước trung tức là lưu lượng tạo lịng vừa tính tốn ở trên.
* Chiều rộng tuyến chỉnh trị và chiều sâu mặt cắt chỉnh trị là :
a) Chiều sâu bình quân:
3/11

� Q.n �
H  � 2 1/2 �
 .J �
�


Trong đó:
Q - là lưu lượng tạo lịng
n - hệ số nhám mùa trung
 - hệ số hình dạng sơng, lịng sơng là bùn cát thường  =3.5

J - độ dốc đường mặt nước mùa trung J= 0.75. 10-4

b) Chiều rộng tuyến chỉnh trị :
B   2H 2

Tính lưu tốc của dịng chảy ứng với kích thước tuyến chỉnh trị.
2

1

1
V  H 3 .J 2
n

Lưu tốc này phù hợp với yêu cầu , theo yêu cầu vận tốc thiết kế phải thoả mãn.
V kb < Vtk < Vkx

Theo qui phạm thiết kế kênh qui định với đường kính hạt bùn cát d = 0.15 mm thì
Vklắng ≥ 0.45 m/s và Vkxoi ≤ 1.5 m/s.
2. Chọn số lượng đập
Kinh nghiệm thực tế cho thấy không nên làm một đập mỏ hàn đơn độc, khi đó
phần đầu và phần gốc của nó dể bị dịng chảy phá hoại. Cần xây dựng không dưới 3
đập trong một quảng (chỉ trong điều kiện đặc biệt thuận lợi thì mới làm hai đập). Đập
trên cùng theo chiều dòng chảy được làm với chiều dài nhỏ để giảm thiểu nguy cơ phá
hoại nó; đập thứ hai được xây dựng dưới sự bảo vệ của đập thứ nhất. Đập thứ 3 và các
đập tiếp theo được xây dựng sao cho đầu của chúng nằm trên tuyến chỉnh trị.
3. Góc lệch α của đập mỏ hàn
Là góc hợp bởi trục đập và phương dòng chảy ứng với mực nước tạo lịng. Có thể
bố trí đập mỏ hàn theo 3 cách: Xi (α < 90o), thẳng góc (α = 90o)), ngược (α = 90o)).


Mỏ hàn thẳng góc với bờ thường được sử dụng ở vùng có dịng chảy 2 chiều. Ở

vùng có dịng chảy một chiều, có thể chọn góc lệch từ 65 o ÷ 80o. Trong những điều kiện
nhất định, có thể sử dụng sơ đồ đập mỏ hàn ngược.
4. Khoảng cách giữu 2 đập mỏ hàn
Khoảng cách giữa các đập mỏ hàn nên bố trí sao cho vị trí của đập mỏ hàn hạ
lưu nằm trong phạm vi ảnh hưởng của mỏ hàn thượng lưu, để tránh dòng nước đâm
vào bờ sơng gây ra xói lở.
a) Cơng thức kinh nghiệm của Antunin
Để thoả mãn điều kiện ấy thì dịng chảy vịng qua đầu đập sẽ khuyếch tán nhưng không
đến gốc của mỏ hàn sau
Nếu gọi L là khoảng cách giữa hai đập.
Lp : chiều dài hiệu quả của đập
l : chiều dài thân đập.
 : là góc giữa đường trục đập và hướng dịng chảy ở đầu đập.
 : góc khuyếch tán.

Khoảng cách L giữa các mỏ hàn được tính theo công thức sau:
L L p cos  + Lpsin  cotg 

b) Khi bờ lõm
- Với R < (5 ÷ 6).B, chọn L = (2 ÷3).lt.sinα;
- Với R >= (5 ÷6).B, chọn L = (4 ÷5).lt.sinα;
c) Khi bờ lồi
Chọn L = (5 ÷8).lt.sinα;
Trong đó: - L – Khoảng cách giữa 2 đập mỏ hàn;
- lt – Chiều dài công tác của đập ở thượng lưu;


- α – Góc lệch ở trục đập;
- R – bán kính cong của tuyến chỉnh trị ở phía bờ lõm;
- B – Bề rộng lịng sơng theo tuyến chỉnh trị.

V. Kết cấu đập mỏ hàn
1. Cao trình đập mỏ hàn
Cao trình đỉnh đập bằng cao trình mực nước thiết kế cộng với chiều cao sóng
leo hs và chiều cao an tồn a = 0.5 (m).
Cao trình mực nước thiết kế chọn tương ứng với lưu lượng tạo lòng tại vị trí
cơng trình (tra trên đường quan hệ Q ~ H).
Cho chiều cao sóng leo: hsl = 1.2 (m)
Cao trình đỉnh đập mỏ hàn :
� htk  hsl  a
2. Mặt cắt đập
Loại mỏ hàn bằng đá hộc và đất bọc đá thường có mặt cắt hình thang, hệ số mái
xác định theo điều kiện ổn định.

Dng chy

Âáú
t âàõ
p

Âạthråìi
Dng chy

m=

1.5

m=

Âạlạt
m

1.5
m

m

.5
=1

=
1.0

Phãnh 2 låïp

Hình 1: Mỏ hàn bằng đá thả rời

m

=1

.5

.0
=1

Âãû
m chäú
ng xọi

Hình 2: Mỏ hàn bằng đất bọc đá

Có thể tham khảo phụ lục 2 của tiêu chuẩn 14TCN 84-91 để sơ bộ chọn chiều
rộng đỉnh, độ dốc mái, độ dốc mũi mỏ hàn, sau đó cần phải tính tốn kiểm tra ổn định


và điều kiện kinh tế. Độ dốc dọc của đỉnh đập về phía lịng sơng thường chọn i = 0.005
÷ 0.01 hoặc lớn hơn.
- Ở nơi có nhiều đá hộc, mỏ hàn ngắn (chiều dài mỏ hàn nhỏ hơn 10m) độ sâu
nước lớn (lớn hơn 15m ứng với mực nước tạo lòng) tốc độ dòng chảy lớn hơn 3m/s,
nên dùng mỏ hàn bằng đá hộc.
- Ở nơi xa mỏ đá, nên dùng loại kè mỏ hàn bằng đất bọc đá.
- Nên sử dụng đất thịt tại chổ để làm lỏi kè mỏ hàn. Phải thiết kế tầng lọc giữa lõi
đất và đá hộc. Có thể dùng hai lớp phên nứa đặt sát nhau làm tầng lọc.
VI. Tính tốn ổn định của cơng trình mỏ hàn
1. Thời điểm tính tốn
- Thời điểm mực nước ngang với đỉnh mỏ hàn:
+ Tính kích thước đá xây mỏ hàn;
+ Tính độ sâu hố xói đầu mũi mỏ hàn, gia cố đáy.
- Thời điểm mực nước lũ tràn qua đỉnh mỏ hàn:
+ Tính kích thước đá gia cố đỉnh;
+ Tính ổn định trượt;
+ Tính gia cố lịng sơng hạ lưu mỏ hàn.
2. Tính tốn chống xói thân mỏ hàn
Nếu gia cố mặt cơng trình bằng đá hộc, thì lưu tốc khởi động đá lát cần thỏa mãn
điều kiện:
Vmax ≤ Vc
Trong đó: Vc – lưu tốc khởi động của đá lát, được xác định dựa vào công thức khởi
động của Samốp:
U 0 4,6d 1 / 3 H 1 / 6

Vmax- lưu tốc lớn nhất trên đỉnh mỏ hàn, được tính như sau:
Vmax  V

h1
h2

Trong đó: V – lưu tốc trung bình trước khi có mỏ hàn;
h1 – chiều sâu dịng chảy trước khi có cơng trình;
h2 – chiều sâu dịng chảy trên đỉnh cơng trình.
Khi tính đường kính đá hộc nên lấy lưu tốc lớn nhất của dòng chảy U max làm lưu
tốc khởi động và để an toàn nên nhân thêm hệ số an tồn η = 1.5.
Tính Umax ứng với thời gian lũ ta có:
Umax =

Qmax
B.H max

Trong đó: B -là chiều rộng của tuyến chỉnh trị, được xác định ở trên;
Hmax – là chiều sâu mặt cắt.
3/11

H max

�Q n �
 � 2max1/2 �
 J �
�

3

�  .U max �
Đường kính đá hộc sẽ là : d  �
�
1/6
�4, 6.H max �

Ở những nơi có sóng lớn cần kiểm tra độ dày lớp chống xói và tầng lọc ngược
theo điều kiện sóng.
3. Tính tốn hố xói đầu mũi mỏ hàn

- Chiều sâu hố xói, có thể xác định theo công thức của Matvêep:
H 27k1k 2tg

 U2
 30d
2 g

Trong đó: Δh – chiều sâu hố xói đầu nũi mỏ hàn;
U – lưu tốc tiến gần mỏ hàn, lấy bằng U = Umax


k 1- hệ số có quan hệ đến chiều dài l của mỏ hàn chiếu lên đường thẳng góc
với phương dịng chảy, được xác định theo cơng thức:
k1 e

 5.1

U2
gl

.

k2 – hệ số có quan hệ đến hệ số mái dốc m đầu mũi mỏ hàn
k 2 e  0.2 m

d – đường kính hạt cát lịng sơng (m);
 góc giữa trục mỏ hàn và hướng dòng chảy, khi  > 90o, lấy
tg


1
2

g – gia tốc trọng trường (m/s2).
4. Tính tốn bè chìm gia cố đáy
Bè chìm cành cây gia cố đáy thường dày 30 ÷ 40cm.
Số lượng đá để dìm bè được tính theo quan hệ sau:
t2 (1  n2 )(1   2 )  t1 ( 1  1)(1  n1 )

Trong đó:
t1, γ1, và n1 – biểu thị chiều dày, dung trọng, và hệ số rỗng của lớp đá trên bè;
t2, γ2, và n2 - biểu thị chiều dày, dung trọng, và hệ số rỗng của bè.
Nếu xét thêm hệ số an tồn, ta tính được chiều dày lớp đá cần thiết để bè chìm:
t1   t 2

(1   2 )(1  n2 )
( 1  1)(1  n1 )

Coi t1 là đường kính của 1 viên đá.

5. Tính tốn ổn định chống trượt cho mỏ hàn
Cơng thức tính hệ số ổn định chống trượt K của đập mỏ hàn:


k

(G1  G2 ). f .COS
�1.2÷ 1.5
P �T

Trong đó:
k – hệ số ổn định chống trượt của mỏ hàn. Khi đáy sơng nghiêng về hạ lưu T có
dấu +, ngược lại T mang dấu P: lực đẩy do áp lực thuỷ động sinh ra.
P   H 2

V22
sin 
2g

Trong đó:
P – áp lực thủy động trên một đơn vị chiều dài cơng trình;
 là góc kẹp giữa trục đập và bờ;

 - hệ số động lực, xác định theo bảng 2

H2 – độ sâu trước mỏ hàn;
V – lưu tốc tiến gần mỏ hàn;
T - lực gây trượt do trọng lượng mỏ hàn gây ra:
T  (G1  G2 )sin 

Trọng lượng phần đập đất: G1  V1 ( k   )
Trọng lượng phần đá lát mái:

G2  V2 ( s   )

Độ dốc lịng sơng nơi xây đập: i = 0.2% nên rất nhỏ, do đó sin   0.002 , cos  1 .
Bảng 1: Hệ số ma sát giữa đá và nền
Nền

Đá

Cát

Đất cát

Đất thịt

Đất sét

f

0.75

0.45

0.35

0.25

0.20

Bảng 2: Trị số hệ số động lực 


o

≤15o

15o – 20o

25o – 45o

45o – 90o



0.75

0.45

0.35

0.25

H

b

G1

h

G2

N

T
G1 +G2

Hình 3: Tính tốn chống trượt cho mỏ hàn
6. Tính tốn ổn định cục bộ mái dốc.
Trong trường hợp mái dốc đập được phủ một lớp đá hộc, tầng dưới nước đổ đá,
tầng trên mực nước kiệt xây khan, có tầng lọc ngược, thân đập bằng đất sét pha thịt, ta
có thể kiểm tra trượt mái, một cách đơn giản:
K tgФ < tg 
Mái dốc thượng, hạ lưu đập: m= 1.5 do đó tgФ=0.65, k= 1.2
Với vật liệu đắp đập là thịt pha sét  bh 39 0

B. CHỈNH TRỊ CƠNG TRÌNH VEN BỜ BIỂN: Thiết kế Đê chắn sóng
Chương 1


QUI HOẠCH MẶT BẰNG

2.1 Khái quát
Phần này xem xét
Chương 2
TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA SĨNG VÀ NƯỚC DÂNG
2.1 Khái niệm chung
Khi thiết kế đê sông cũng như đê biển, các xác định các thơng số thủy lực của

dịng chảy mặt có ảnh hưởng đến kích thước và khả năng chịu lực của đê. Các thông số
quan trọng nhất là: mực nước tính tốn (ứng với các trường hợp tính tốn khác nhau),
mực nước dâng do gió, các yếu tố của sóng gió (sóng do gió gây ra, để phân biệt sóng
do tàu thuyền và các tác nhân khác).
2.2 Tính toán mực nước thủy triều thiết kế
Mực nước triều cao thiết kế thông thường được xác định theo phương pháp tính
tốn tần suất mực nước triều cao nhất năm. Tập hợp các số liệu đỉnh triều trong một
năm đó có thể coi một cách gần đúng là một liệt các biến số ngẫu nhiên. Số hạng lớn
nhất trong liệt đó là mực nước triều cao nhất năm. Theo tiêu chuẩn ngành 22TCN-22295 (Bộ giao thông vận tải) tần suất đảm bảo mực nước tính tốn (khi xác định tải trọng
lên cơng trình thuỷ) đối với cấp IV là mực nước lớn nhất năm có suất đảm bảo 10% tức
là 10 năm xảy ra 1 lần.
Ta tiến hành phân tích tần suất mực nước cao nhất bằng cách sử dụng phương
pháp đường cong tần suất lý thuyết phân bố Gumbel cực trị loại I như sau:
- Tính trị số mực nước trung bình của những năm quan trắc:
1 n
Z   Zi
n i 1

Trong đó: n = 14: số năm quan trắc;
Zi: mực nước mỗi năm.


Thay các giá trị từ tài liệu quan trắc, rồi tính mực nước trung bình cho cả 3 trường hợp.
- Tính sai số quân phương của mực nước Zi trong n = năm là:
S

1 n 2
 Zi  Z
n i 1

 

2

Thay các giá trị vào ta tính được: Scực đại, Scực tiểu, Strung bình.
- Trị số mực nước cao Zp tương ứng tần suất P% là:
Z p  Z  S

Trong đó: λ là hệ số có liên quan đến tần suất P% và số năm có số liệu n, tra
bảng số liệu 4-1 Sách CTBVBB và HĐ tr92.
Từ đó ta tính được cực trị dao động mực nước triều với các tần suất khác nhau. Mực
nước triều dao động cực trị là MNTT = Zmaxp10%
Trị số nước dâng trong bão tại khu vực Liên Chiểu theo Bảng 4.2, Mục 4.2.2
trang 10-14 TCN130-2002: Hướng dẫn thiết kế đê biển. Với cơng trình Cấp IV ta có:
Hnd . Vậy mực nước tính tốn sóng như sau :
Ztt = Z10% + Hnd
2.3 Tính tốn các yếu tố sóng do gió
2.3.1 Gió
1. Hướng gió
Với một tuyến cơng trình đê đập xác định, hướng gió được đặc trưng bởi góc β, là
góc nhọn giữa hướng gió thổi và hướng vng góc với tuyến cơng trình. Khi hướng gió
vng góc với hướng cơng trình, ta có β = 0. Trong đồ án này ta giả thiết hướng gió
vng góc với hướng cơng trình.
2. Vận tốc gió: Theo 22TCN 222-95, khi xác định các thơng số sóng do gió phải lấy
tần suất đảm bảo của cơn bảo tính tốn là 4% đối với cơng trình cấp IV.


Theo kết quả thống kê trạm khí tượng A từ 1977-2002, vận tốc gió cực đại có
thể xảy ra tại khu vực nghiên cứu với tần suất gió 4% (tương ứng với cấp cơng trình) là
W = 34,5 m/s (tương ứng cấp 12).

Bảng tần suất gió lớn nhất tại trạm A (1977-2002)
T/Suất P[%]

1

3

5

10

25

50

75

90

97

99

Vmax (m/s)

42

36

33

29

24

19

16

15

14

13

Trị số tính tốn là vận tốc gió trung bình trong 10 phút tự ghi của máy đo gió ở
độ cao 10m trên mặt nước :
W10 = K1.Kđ.K10.Wt
Trong đó :
Wt – Vận tốc gió thực đo, lấy trung bình trong 10 phút và với tần suất đảm bảo
được quy định khi thiết kế cơng trình (theo các quy phạm hiện hành) là 4%;
K1- Hệ số tính tốn lại tốc độ gió đo bằng máy đo gió, xác định theo công thức :
K1  0.675 

4.5
, K1 ≤ 1
Wt

Kđ – Hệ số tính đổi vận tốc gió sang điều kiện mặt nước.
Khi đo trên bãi cát bằng phẳng thì Kđ = 1

Khi đo trên loại địa hình khác, theo bảng tra sau:
Tốc độ gió Wt (m/s) Dạng địa hình A Dạng địa hình B

Dạng địa hình C

10

1.1

1.3

1.47

15

1.1

1.28

1.44

20

1.09

1.26

1.42

25

1.09

1.25

1.39


30

1.09

1.24

1.38

35

1.09

1.22

1.36

40

1.08

1.21

1.34

Ghi chú:
- Dạng địa hình A: Các địa hình trống trải (bờ biển, bờ hồ trống trải, đồng cỏ,
đồng cỏ có rùng thưa, rừng non)
- Dạng địa hình B: Các thành phố có nhà cao < 25m, kể cả ngoại ô, các vùng rừng
rậm và các địa hình tương ứng có vật chướng ngại phân bố đều khắp, với chiều cao cá
vật chướng ngại > 10m so với mặt đất.
- Dạng địa hình C: Các khu thành phố có nhà cao hơn 25m.
K10 – Hệ số chuyển đổi sang vận tốc gió ở độ cao 10m trên mặt nước, xác định
theo bảng sau:
Bảng: Hệ số chuyển đổi vận tốc gió K10
Khoảng cách giữa máy
đo gió và mặt nước (m)
K10
Khoảng cách giữa máy
đó gió và mặt nước (m)
K10

5

6

7

8

9

10

11

12

1.14

1.11

1.07

1.04

1.02

1.00

0.98

0.97

13

14

15

16

17

18

19

20

0.96

0.95

0.94

0.93

0.92

0.91

0.90

0.89

3. Thời gian gió thổi liên tục
Thời gian gió thổi liên tục có ảnh hưởng trực tiếp đến các thơng số của sóng gió.
Khi các điều kiện đã cho, có tồn tại một ngưỡng thời gian t min để chiều cao sóng đạt cực
đại (Hmax). Nếu thời gian gió thổi liên tục t < tmin sẽ cho chiều cao sóng H < Hmax.


Theo QPLT C1-78, khi khơng có tài liệu về thời gian tác dụng của gió, để tính

tốn, sơ bộ cho phép lấy t = 6 giờ đối với hồ chứa nước (thiên nhiên và nhân tạo), 12
giờ đối với biển, 18 giờ đối với đại dương.
2.3.2 Đà sóng (D)
Đà gió được xác định tùy theo tình hình thực tế ở địa điểm cơng trình. Khu vực
nghiên cứu là vùng khơng có yếu tố địa hình hạn chế, giá trị trung bình của đà sóng
D(m) đối với một vận tốc gió tính tốn W(m/s) cho trước được xác định theo cơng
thức:
D  5.1011


w

Trong đó: ν – hệ số nhớt động học khơng khí, lấy bằng 10-5 m2/s.
Giá trị lớn nhất của đà sóng theo 22TCN 222-95 được xác định theo bảng sau:
Bảng: Trị số chiều dài đà sóng theo giới hạn Dmax
(km)
w (m/s)
Dmax (km)

20.00

25.00

30.00

40.00

50.00

1600.00

1200.00

600.00

200.00

100.00

Chú ý:
- Vận tốc gió tính tốn khi đà sóng nhỏ hơn 100km được phép xác định theo số
liệu quan trắc thực tế đối với vận tốc gió cực đại hằng năm không xét đến độ dài thời
gian có gió.
- Khi đà sóng lớn hơn 100km thì vận tốc gió tính tốn phải xác định có xét tới sự
phân bố theo khơng gian của nó.
2.3.3 Mực nước tính tốn và chiều sâu nước trước cơng trình
1. Mực nước tính tốn
Khi xác định yếu tố và tải trọng sóng tác động lên cơng trình đê biển,
mực nước tính tốn là mực nước cao nhất năm có tần suất đảm bảo tương ứng. Đê biển


khu vực nghiên cứu là cơng trình cấp IV nên tần suất mực nước cao nhất năm là 10%
và mực nước tính tốn sóng tương ứng là Ztt
2. Các vùng tính tốn sóng

Sóng đã dấy lên thì sẽ truyền đi. Sự lan truyền của sóng từ vùng nước sâu vào
vùng nước nông, tùy theo sự thay đổi độ sâu ta có thể chia làm 4 vùng như sau:
+Vùng sóng nước sâu: h �0,5LS ( db �0,5 ), các yếu tố của sóng khơng chịu
ảnh hưởng của đáy sơng, biển.
+Vùng sóng nước nông: hpg  h  0.5LS ( 0,5  db �dcr ), địa hình đáy có ảnh

hưởng đến các yếu tố của sóng. Ở đây hpg là độ sâu phân giới gây sóng vở.
+Vùng sóng đổ: hđ < h < hpg ( d cr  db �d crl ), trong đó hđ là độ sâu nơi kết thúc
sóng đổ.
+Vùng sóng leo: h < hđ ( db  d crl ) sau lần đổ cuối cùng, sóng hình thành dịng
xung kích mạnh trườn lên mặt dốc, leo lên đến độ cao nào đó thì rút xuống. Trong vùng
này các yếu tố hình dạng sóng khơng cịn tồn tại.


Hình 3.2 Sơ đồ các vùng nước theo độ sâu

A - Vùng nước sâu; B-Vùng nước nơng; C-Vùng sóng vỡ; D-Vùng sóng leo
Trong đó:
 - chiều dài trung bình của sóng ;

h - chiều cao của sóng tới ;
db - độ sâu đến đáy;
d cr - độ sâu tới hạn ứng với sóng vỡ lần đầu khi sóng tiến đến gần bờ;
d crl - độ sâu tới hạn ứng với sóng vỡ lần cuối.

a) Xác định các thơng số của sóng ở vùng nước sâu
* Các đặc trưng sóng bình quân ( H S và LS )
Xác định theo đường giới hạn trên trong đồ thị hình 2.3 theo đó tìm được các cặp
giá trị

g.D
g .t
g .H S
g .TS
và
từ các đại lượng không thứ nguyên 2 và

. Chọn lấy cặp giá
2
W
W
W
W

trị bé nhất trong hai cặp số tìm được, từ đó sẽ tính ra H S và TS .
+ Chiều dài sóng trung bình xác định theo cơng thức:


g.TS
LS 
2

2

(2-5)

* Chiều cao sóng có mức đảm bảo p%
Hsp = Kp. H S

(2-6)

Trong đó:
- Kp – tra trên đồ thị hình 2.4 theo mức bảo đảm p% và thơng số

g.D
W2

b) Xác định các thông số ở vùng nước nông
α) Trường hợp độ dốc đáy i ≥ 0.002
Vùng nước có độ sâu h nhỏ hơn ½ chiều dài sóng gọi là sóng vùng nước nơng.
Tùy theo sự giảm nhỏ của độ sâu, ảnh hưởng của đáy biển đối với chuyển động của
chất điểm nước dần tăng lên, quỹ tích chuyển động của chất điểm nước trong sóng tiến
nước nơng gần với dạng hình ellipse. Trục ngang và trục đứng của ellipse càng xuống
sâu càng giảm và ellipse càng dẹt.
- Chiều cao sóng với mức đảm bảo p% xác định theo công thức:
H SP  Kt .K r .K p .Ki .H S

(2-7)

Trong đó : - K i - Hệ số tổng hợp các tổn thất, (bảng 2.4)
- Kt - Hệ số biến dạng lấy theo đồ thị 1, (hình 2.5)
- Kr - Hệ số khúc xạ, được xác định theo cơng thức:
Kr 

a0
a

(2-8)

Trong đó: ao – Khoảng cách giữa những tia sóng cạnh nhau ở phía vùng nước sâu.
a – Khoảng cách giữa chính những tia đó, nhưng theo đường thẳng vẽ qua
một điểm cho trước ở vùng nước nông (m).


Trên mặt bằng khúc xạ, các tia sóng ở vùng nước sâu phải lấy theo hướng lan
truyền sóng đã cho trước, cịn ở vùng nước nơng phải kéo dài các tia đó theo phương
pháp thể hiện trên hình 2.6. Được phép lấy giá trị cảu hệ số K r theo kết quả xác định

hệ số khúc xạ đối với các tia sóng vẽ từ điểm tính tốn theo các hướng lệnh 22.5 o so
với tia chính.
Hệ số tổng hợp các tổn thất Ki được xác định theo bảng 2.4 ứng với các giá trị đã
biết của các đại lượng h/Ls và độ dốc i. Khi i > 0.03 thì Ki = 1.
Bảng 2-4: Trị số hệ số tổn thất tổng hợp Ki
Độ sâu tương đối h/Ls
0.01
0.02
0.03
0.04
0.06
0.08
0.10
0.20
0.30
0.40
≥ 0.50

i = 0.002 ÷ 0.02
0.66
0.72
0.76
0.78
0.81
0.84
0.86
0.92
0.95
0.98
1.00

i = 0.025
0.82
0.85
0.87
0.89
0.90
0.92
0.93
0.96
0.98
0.99
1.00

β) Trường hợp vùng nước nơng có độ dốc đáy i ≤ 0.001
- Chiều cao H S và chu kỳ TS xác định theo đồ thị hình 2-3, theo các đại lượng
khơng thứ ngun

g.D
g.h
2 và
W
W2

Chiều cao sóng có mức đảm bảo p% (H sp) cũng xác định theo cơng thức (2-6),
trong đó Kp tra ở đồ thị 2-4 theo các đại lượng không thứ nguyên
lấy số nhỏ trong hai giá trị Kp tìm được.
Chiều dài sóng cũng xác định theo công thức (2-5)

g .D

g.h
, chọn
2 và
W
W2


- Các yếu tố sóng truyền từ vùng nước nơng có độ dốc đáy i ≤ 0.001 vào vùng có
i ≥ 0.002 cũng xác định theo phương pháp trình bày ở trên mục α), trong đó trị số chiều
cao sóng trung bình ban đầu H S lấy từ vùng nước sâu.
c) Xác định các thơng số của sóng tại vùng sóng đổ.
α) Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1% (Hd1%):
Theo đồ thị (các đường cong 2,3,4) trên hình 2-5, ứng với đại lượng không thứ
nguyên

h
H d 1%
và độ dốc đáy i, tìm được trị số
từ đó có Hd1%.
LS
g .TS2

- Chiều dài sóng vỗ ở vúng sóng đổ Ld (m) xác định theo đường cong bao phía
trên của hình 2-7, ứng với đại lượng

h
L
, tìm được trị số d và suy ra Ld .
Ld
LS

β) Chiều sâu phân giới khi sóng đổ lần thứ nhất hpg (m)
Theo đồ thị đường cong 2,3,4 trên hình 2-5, ứng với đại lượng khơng thứ nguyên
H sp
2
g .T S

tìm được

hpg
LS

và suy ra hpg.

Khi xét đến khúc xạ của sóng, trị số hpg phải xác định theo phương pháp đúng
dần. Tự cho các giá trị độ sâu h, theo phương pháp nêu ở mục 2-a (công thức 2-7, 2-8)
xác định các đại lượng

ứng các trị số

hpg
LS

H sp
2

g .T S

. Tiếp theo, từ các đồ thị 2, 3, 4 hình 2-5 xác định tương

suy ra hpg. Trị số được chọn sẽ tương ứng với trường hợp hpg = h.

γ) Độ sâu phân giới ứng với sóng đổ lần cuối hd
Khi độ dốc đáy không đổi, hd xác định theo công thức:


n 1
hđ = K m .hpg

Trong đó: Km – hệ số lấy theo bảng 2-5;
n – Số lần đổ (bao goomd cả lần đầu), lấy từ dãy số n = 2,3 và 4 khi thỏa
n 2
n 2
mãn các điều kiện K m ≥ 0.43 và K m < 0.43.

Khi độ dốc đáy lớn hơn 0.05, lấy hđ = hpg
Bảng 2-5: Trị số hệ số Km
Độ dốc đáy i 0.01

0.015 0.02

0.025 0.03

0.035 0.04

0.045 0.05

Hệ số Km

0.63 0.56

0.50

0.42 0.40

0.37 0.35

0.75

0.45

Khi độ dốc đáy theo đổi cho phép xác định h đ theo kết quả xác định liên tiếp các
chiều sâu phân giới đối với đoạn đáy có độ dốc khơng đổi.

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ ĐÊ
3.1 Xác định cao trình đỉnh đê
Theo mục 4.2 trong tiêu chuẩn 14 TCN 130 –2002, cao trình đỉnh đê khơng cho
phép sóng tràn được xác định theo công thức sau:
Zđ = Ztt + Hnd + Hsl + a
Đối với loại đê bố trí cho sóng và lũ tràn hai phía, cao trình đỉnh đê khơng xét đến
yếu tố nước dâng và độ cao gia tăng:


Zđ = Ztt + Hsl
Trong đó:
+ Zđ - Cao trình đỉnh đê thiết kế, m;
+ Ztt – Mực nước biển tính tốn, m;
+ Hnd – Chiều cao nước dâng do bão, m;
+ Hsl - Chiều cao sóng leo, xác định theo phụ lục D của 14 TCN 130-2002.
+ a – Trị số gia tăng độ cao an toàn, lấy theo bảng 2.1, mục 2.1 trong 14TCN

130-2002, đối với cấp đê tương ứng.
3.2 Tính tốn áp lực sóng lên tường đứng
3.2.1 Cơng thức Snip 2.06.04.82*
3.2.1.1 Tính tốn các thơng số sóng
Để tính tốn các thơng số sóng theo cơng thức SNIP 2.06.04.82 *(mà tiêu chuẩn
Việt nam vẫn sử dụng 22TCN 222-95), có thể dựa vào quan hệ tương đối giữa các
chiều cao sóng đặc trưng :
H 1 / 3 1,6 H ;

(3-1) (Theo Goda)

T1 / 3 (0,9 1,4)T ;
T1 / 3 3,86 H 1 / 3 (Theo dự báo sóng theo phương pháp S-J)

3.2.1.2 Xác định điều kiện áp dụng
- Tính toán các hệ số d b và d br sau đó so sánh để chọn điều kiện tính tốn
Ví dụ: d b >1,5h và d br <1,25h. Vậy tính tốn cơng trình được tiến hành theo sự tác động
của sóng vỡ.
3.2.1.3 Tải trọng sóng vỡ tác động lên tường đứng