Thiết kế môn học công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng

Chương 1 : Hiệu chỉnh bình đồ. Dựng và trươn hoá các đường đồng mức, dựng các đường trung gian: trên bình đồ ta có nhiều đường đồng mức nên ta sẽ chọn chính các đường đồng mức làm các đường trung gian sao cho trên bình đồ ta có được 5 ÷ 7 đường trung gian để phục vụ cho việc thực hiện yêu cầu của đề tài. Sau khi hiệu chỉnh, ta có bình đồ như sau:

Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Mục lục Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 5 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Chương 1 : Hiệu chỉnh bình đồ. Dựng và trươn hoá các đường đồng mức, dựng các đường trung gian: trên bình đồ ta có nhiều đường đồng mức nên ta sẽ chọn chính các đường đồng mức làm các đường trung gian sao cho trên bình đồ ta có được 5 ÷ 7 đường trung gian để phục vụ cho việc thực hiện yêu cầu của đề tài. Sau khi hiệu chỉnh, ta có bình đồ như sau: ®  ê n g t ru n g g i a n ®  ê n g ® å n g m ø c P u m p H o u s e Hình 1.1. Hiệu chỉnh bình đồ. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 6 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Chương 2 : Tính toán thông số gió. 2.1 Chuyển vận tốc gió sang điều kiện mặt nước. 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: w . . f t t v K K v= Trong đó: + v t : Tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt đất, lấy trong khoảng 10’ với suất đảm bảo đã xác định, v t = 20m/s. + K f : Hệ số tính đổi tốc độ gió bằng máy đo gió, xác định theo công thức: 4,5 4,5 0,675 0,675 0,9 20 f t K v = + = + = . + K t : Hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, K t = 1 khi tốc độ gió v t đo trên địa hình là bãi cát bằng phẳng và xác định theo bảng 2-1 với các dạng địa hình khác. Bảng 1.1. Giá trị hệ số K f . Tốc độ gió v t (m/s) Giá trị K t khi địa hình thuộc loại A B C 10 1,10 1,30 1,47 15 1,10 1,2 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 Chú thích: + A: Địa hình trống trai (bờ biển, đồng cỏ, rừng thưa, đồng bằng); + B: Thành phố, rừng rậm hoặc địa hình tương tự có chướng ngại vật phân bố đều, chiều cao hơn 10m so với mặt đất; + C: Địa hình thành phố với chiều cao nhà hơn 10m. Với loại địa hình B, và tốc độ gió v t = 20m/s, tra bảng trên ta được K f = 1,26 w . . 1,26.0,9.20 22,68 f t t v K K v⇒ = = = m/s. 2.2 Xác định đà gió. Khi xác định sơ bộ các thông số sóng thì giá trị của đà gió (m) đối với vận tốc gió tính toán v w (m/s) cho trước được xác định theo công thức: Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 7 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. w is w . v L K v υ = Trong đó: + K vis : Hệ số, lấy bằng 5.10 11 . + υ : Hệ số nhớt động học của không khí, lấy bằng 10 -5 m 2 /s. Ta có v w = 22,68m/s ⇒ 5 11 w is w 10 . 5.10 . 220458 22,68 v L K v υ − = = = (m) = 220,458 (km). Giá trị đà gió lớn nhất L w (m) cho phép lấy theo bảng 2-2 đối với giá trị vận tốc gió tính toán cho trước: Bảng 1.1. Giá trị đà gió theo v w . Tốc độ gió v w (m/s) 20 25 30 40 50 Giá trị đà gió L w .10 -3 (m) 1600 1200 600 200 100 Như vậy với giá trị v w = 22,68 m/s, tra bảng trên kết hợp với nội suy ta có giá trị đà gió lớn nhất là 1385,6.10 3 (m). Vậy giá trị của đà gió là 220,458 km. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 8 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Chương 3 : Xác định mực nước lan truyền sóng. 3.1 Chiều cao nước dâng do gió. Chiều cao nước dâng do gió ( ) set h∆ được xác định qua quan trắc thực tế. Nếu không có số liệu quan trắc thực tế thì có thể xác định set h∆ theo phương pháp đúng dần (coi độ sâu đáy biển là hằng số). ( ) 2 w w w w . . . os . 0,5. set b set v L h K c h g d h α ∆ = + ∆ + ∆ . Trong đó: + set h∆ : Nước dâng do nước dồn và bão; + b h∆ : Nước dâng do bão (chênh lệch áp suất), b n P h γ ∆ ∆ = Với: + ΔP: Độ chênh áp, lấy ΔP = 0,1 atm; + γ n : Trong lượng riêng của nước, γ n = 1,025 T/m 3 . Vậy ta có 0,1.10 1( ) 1,025 b n P h m γ ∆ ∆ = = ≈ + L w : Đà gió, L w = 220,458km; + v w : Vận tốc gió tính toán, v w = 22,68m/s; + d: Độ sâu trung bình trên đà gió, d = 20 ÷ 25m, chọn d = 25m. + α w : Góc hợp bởi hướng gió với pháp tuyến của đường bờ, α w = 30 0 . + K w : Hệ số lấy theo bảng 3-1 Bảng 1.1. Hệ số K w . V w (m/s) K w 20 2,1.10 -6 30 3,0.10 -6 40 3,9.10 -6 50 4,8.10 -6 Ta có v w = 22,68m/s, tra bảng kết hợp với nội suy ta được K w = 2,34.10 -6 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 9 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. ( ) ( ) 2 w w w w 2 6 2 . . . os . 0,5. 22,68 .220458 2,34.10 . . os30 1 9,81. 25 0,5. 49 96,76 0 1,9 set b set o set set set set v L h K c h g d h c h h h h m α − ⇒ ∆ = + ∆ + ∆ = + + ∆ ⇔ ∆ + ∆ − = ⇔ ∆ = 3.2 Mực nước lan truyền sóng. ∇ lan truyền sóng = ∇ MNTT + set h∆ = 2,5 + 1,9 = 4,4m. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 10 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Chương 4 : Xác định thông số sóng khởi điểm. Vì công trình của chúng ta là công trình nằm ở ven bờ nên việc xác định thông số sóng phải trải qua nhiều giai đoạn tương ứng với từng phân vùng sóng khác nhau: - Vùng sóng khởi điểm : vùng mà sóng chưa bị biến dạng,khúc xạ - Vùng sóng biến dạng : vùng mà sóng đã chịu ảnh hưởng của đường bờ. - Vùng sóng đổ. - Vùng sóng tràn lên bờ theo chu lỳ (sóng leo) Phương pháp tính toán các thông số sóng khởi điểm tùy thuộc vào tính chất của sóng, Sóng khởi điểm là sóng có thể chịu ảnh hưởng của đường bờ hoặc không. Ta sử dụng phương pháp 6 tia để xem thông số sóng trong vùng không ảnh hưởng đường bờ hay là thông số sóng trong vùng chịu ảnh hưởng đường bờ. Ta nhận thấy trong phạm vi xét thì đường bờ không phức tạp nên ta tính toán trong trường hợp thông số sóng trong vùng không ảnh hưởng đường bờ Sóng khởi điểm không chịu ảnh hưởng của đường bờ được chia làm 2 loại,cơ sở để phân chia là sự liên quan giữa d và / 2 λ (với λ là chiều dài sóng) + Sóng nước sâu: / 2D λ ≥ + Sóng nước nông: / 2D λ < 4.1 Xác định chiều cao, chu kì, chiều dài sóng trung bình. 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 ở đồ thị hình 4.1. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 11 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Hình 1.1. Đồ thị xác định chiều cao, chu kì sóng. Căn cứ vào các giá trị của các đại lượng không thứ nguyên w V/gt , 2 / w VgL , 2 / w Vgd để xác định các trị số 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 t 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. Ta có: + 2 2 w 9,81.25 0,48 22,68 gd v = = . + 2 w w w 9,81.21600 9342 2,95; 0,049 22,68 d gh gt gT v v v = = ⇒ = = . Suy ra : + 2,95. 2,95.22,68 2,95 6,8( ) 9,81 w w v gT T s v g = ⇒ = = = ; + 2 2 w 2 w 0,049. 0,049.22,68 0,049 2,57( ) 9,81 d d gh v h m v g = ⇒ = = = Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 12 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. + 2 2 2 w w w 9,81.220458 4204 2,85; 0,045 22,68 d gh gL gT v v v = = ⇒ = = Suy ra: + 2,85. 2,85.22,68 2,85 6,59( ) 9,81 w w v gT T s v g = ⇒ = = = ; + 2 2 w 2 w 0,045. 0,045.22,68 0,045 2,36( ) 9,81 d d gh v h m v g = ⇒ = = = Như vậy ta lấy 6,59( ); 2,36( ) d T s h m= = Chiều dài sóng khởi điểm: Chiều dài trung bình d λ của sóng xác định theo công thức sau: 2 2 . 9,81.6,59 67,8 2 2 d g T λ π π = = = (m). Ta có: 67,8 33,9 2 2 d λ = = (m) > d = 25m. Vậy sóng tính toán là sóng nước nông. 4.2 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. - 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 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 Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 13 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Chương 5 : Xác định thông số sóng biến dạng. 5.1 Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao của sóng. Khi xác đinh độ ổn định và độ bền của công trình, suất đảm bảo tính toán của chiều cao sóng trong hệ sóng được lấy theo bảng 2.1- Xác định xuất bảo đảm thông số sóng của công trình thuỷ “ trang 18, giáo trình Công trình đê chắn sóng và bảo vệ bờ biển TS. Đào Văn Tuấn”. Với công trình đê chắn sóng mái nghiêng có gia cố bằng các khối kì dị, tra bảng ta được suất đảm bảo tính toán của chiều cao sóng là 2%. 5.1.1 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: . . . . i t r l i d h k k k k h= 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. 5.1.1.1 Hệ số biến hình k t . Hệ số biến hình k t lấy theo đồ thị 5-1 theo đường cong 1 và tỉ số d d λ . Hình 1.1. Đồ thị xác định k t . Ta có bảng tính sau: Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 14 [...]... Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng Chương 7 : Xác định thông số sóng đổ tại chân công trình 7.1 Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao, trạng thái của sóng Xác định thông số sóng tại chân công trình là vị trí đặt công trình có chiều sâu nước là d và độ dốc là i Nếu công trình nằm trong vùng nào thì thông số sóng tính cho vùng đó Tính toán đê mái nghiêng ta tính cho hai điểm ở đầu công trình và. .. 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 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt Sinh viên: Lưu Thắng Lợi Lớp: CTT50-ĐH1 30 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng Nhiệm vụ chính trong quá trình tính sóng nhiễu xạ là xác định được hệ số nhiễu xạ Hệ số nhiễ xạ được xác định tuỳ thuộc vào tính chất của sóng nhiễ xạ... Bảng 1.1 Chiều cao sóng nhiễu xạ Điểm xét Độ sâu d hi=2% kdif hdif Đầu đê (A) 7.8 6 5.1 3.86 4.1 3.7 0.5 0.143 0.06 1.93 0.58 0.22 Giữa đê (B) Gốc đê (C) Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt Sinh viên: Lưu Thắng Lợi Lớp: CTT50-ĐH1 34 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng Chương 8 : Xác định cao trình đỉnh đê, kích thước thềm đá 8.1 Cao trình đỉnh đê Cao trình đỉnh đê được xác định... công trình và phần giữa công trình Căn cứ vào tính toán ở chương 5 ta phân vùng được vùng sóng đổ và vùng sóng biến dạng Ta thấy công trình nằm trong vùng sóng đổ và vùng sóng biến dạng nên các thông số sóng tại chân công trình tính như thông số sóng trong vùng sóng đổ và vùng sóng biến dạng tùy từng điểm trên công trình -Ta tính với ba điểm : +Đầu đê: Có d = 7,8m nằm trong vùng sóng biến dạng được phân... dài sóng tại đầu đê H2% h2% d λ 2 λd gT λd 0.12 3.86 0.011 0.84 (m) Bảng 1.3 Độ vượt cao của sóng tại đầu đê H2% h2% ηc d h2% λd gT 2 7.8 0.115 d 3.86 0.0091 0.721 λ 56.952 ηc 2.7812 7.1.2 Tính thông số sóng đổ với điểm thân đê Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt Sinh viên: Lưu Thắng Lợi Lớp: CTT50-ĐH1 29 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng Bảng 1.1 Chiều cao sóng tại thân đê. .. thông số sóng ở sau đê Tuỳ thuộc vào chức năng của đê mà xác định giới hạn của thông số sóng sau đê với thông số sóng dã biết, giả định các cao trình đỉnh đê, ta xác định được thông số sóng sau đê Chọn cao trình đỉnh đê với thông số sóng tạo thành thoả mã điều kiện cho phép Có thể xác định cao trình đỉnh đê theo công thứ tiêu chuẩn của Nhật Bản như đê tường đứng Nếu xác định cao trình đỉnh đê theo điều... 39 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng + n = 4: Số khối phủ; + KΔ = 1,52: Hệ số tra bảng 4.19 – Giá trị KΔ và P đối với khối Accopode (trang 130, sách giáo trình) + W = 2,86T: Trọng lượng khối phủ; +Wa = 2,4T/m3: Khối lượng riêng của khối phủ 1  2,86  3 ⇒ B = 4.1,51 = 6, 4 (m) 2, 4 ÷   8.5.2 Tính toán đầu đê: • Kích thước, cấu tạo đầu đê: Chọn cao trình đầu đê bằng 1,5 cao trình. .. dif ,C = 1 = 0, 06 1+ 6 7.2.4 Chiều cao sóng nhiễu xạ Chiều cao sóng nhiễu xạ hdif (m)trong khu nước được che chắn xác định theo công thức: hdif = kdif hi Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt Sinh viên: Lưu Thắng Lợi Lớp: CTT50-ĐH1 33 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng Trong đó: + kdif: Hệ số nhiễu xạ; + hi: Chiều cao sóng với suất đảm bảo i%, hi phải lấy ở vị trí bắt đầu nhiễu... Đại Việt Sinh viên: Lưu Thắng Lợi Lớp: CTT50-ĐH1 15 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng - Giả định 3 chùm tia sóng vùng sóng khởi điểm; - Vẽ các tia khúc xạ + Trơn hoá đường đồng mức, + Lấy các đường đồng mức trung gian (các đường trung bình – sóng bắt đầu lệch hướng từ đây) + Vẽ ta sóng từ vùng khởi điểm vào vùng khúc xạ: Tia sóng từ vùng khởi điểm gặp đường trung bình thứ nhất,... Δα dựa vào đồ thị (lấy min  chính là góc lệch của ia khúc xạ so với tia tới - Xét 3 chùm tia sóng từ vùng nước sâu cách nhau 25m (a d = 25m) Vẽ tia khúc xạ của 3 chùm tia này theo các bước như trên Ta được 3 chùm tia tới đầu đê, thân đê và gốc đê như hình vẽ Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt Sinh viên: Lưu Thắng Lợi Lớp: CTT50-ĐH1 16 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng chïm . Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Mục lục Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 5 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và. tia tới đầu đê, thân đê và gốc đê như hình vẽ. Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt. Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1 16 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. ch ï m . CTT50-ĐH1 13 Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng. Chương 5 : Xác định thông số sóng biến dạng. 5.1 Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao của sóng. Khi xác đinh độ ổn định và độ