Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 8421:2010 về Công trình thủy lợi – Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu được áp dụng trong thiết kế xây dựng mới hoặc cải tạo các công trình thủy lợi trên sông và biển.
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 8421 : 2010 CƠNG TRÌNH THỦY LỢI – TẢI TRỌNG VÀ LỰC TÁC DỤNG LÊN CƠNG TRÌNH DO SĨNG VÀ TÀU Hydraulic Structures – Loads and actions of wind-induced and Ship-induced waves on structures Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn áp dụng thiết kế xây dựng cải tạo cơng trình thủy lợi sơng biển Tiêu chuẩn quy định trị số tiêu chuẩn tải trọng tác động sóng tàu thuyền lên cơng trình thủy lợi Tải tính tốn phải xác định tích tải trọng tiêu chuẩn với hệ số vượt tải n, đề phòng trường hợp tải trọng lệch phía bất lợi so với trị số tiêu chuẩn Hệ số vượt tải phải lấy theo yêu cầu nêu tiêu chuẩn hành “Cơng trình thủy lợi – quy định chủ yếu thiết kế” Tải trọng sóng lên cơng trình thủy lợi, thủy điện cấp I cơng trình cấp II có luận chứng thích đáng, yếu tố tính tốn sóng vụng nước hở ngăn chắn phải xác định xác sở số liệu quan sát thực địa số liệu nghiên cứu phòng thí nghiệm Thuật ngữ ký hiệu 2.1 Thuật ngữ 2.1.1 Sóng trọng lực gió (gradient wave) Sóng gió gây ra, trọng lực đóng vai trò chủ yếu việc hình thành sóng 2.1.2 Các yếu tố sóng (essential factors) Chiều cao, chiều dài chu kỳ sóng 2.1.3 Sóng khơng ổn định (unstable wave) Sóng có yếu tố thay đổi cách ngẫu nhiên 2.1.4 Sóng ổn định (stable wave) Sóng có chiều cao chu kỳ không thay đổi điểm cho khơng gian chất lỏng chốn chỗ 2.1.5 Sóng tiến (chạy) (running wave) Sóng có hình dạng nhận thấy di chuyển khơng gian 2.1.6 Sóng đứng (standing wave) Sóng có hình dạng nhận thấy khơng di chuyển khơng gian 2.1.7 Hệ thống sóng (wave chain) Chuỗi sóng liên tục có nguồn gốc 2.1.8 Đường mặt cắt sóng (cross section wave) Giao tuyến mặt sóng với mặt phẳng thẳng đứng hướng tia sóng (Hình 1) Đường mặt cắt sóng yếu tố sóng gồm: Vụng nước khu nước phía trước bến tàu cảng, vụng nước hở vụng nước trực tiếp thông biển, khơng ngăn đê phá sóng Hình – Đường mặt cắt yếu tố sóng 2.1.9 Đường trung bình sóng (medium wave line) Đường phân chia dao động sóng ghi thành hai phần diện tích Với sóng ổn định, đường trung bình sóng đường qua mức đỉnh chân sóng 2.1.10 Thân sóng (wave body) Phần sóng nằm phía đường trung bình sóng 2.1.11 Đỉnh sóng (wave crest) Điểm cao thân sóng 2.1.12 Bụng sóng (under wave body) Phần sóng nằm phía đường trung bình sóng 2.1.13 Chân sóng (bed of wave) Điểm thấp bụng sóng 2.1.14 Chiều cao sóng (heigh of wave): Độ vượt cao đỉnh sóng với chân sóng đường mặt cắt sóng 2.1.15 Chu kỳ sóng (cycle of wave) Khoảng thời gian để hai đỉnh sóng qua đường thẳng đứng định 2.1.16 Front sóng (front wave) Đường nằm bề mặt nối sóng qua điểm đỉnh sóng xét 2.1.17 Tia sóng (radiant wave): Đường vng góc với front sóng điểm xét 2.1.18 Vận tốc sóng (wave speed): Vận tốc dịch chuyển thân sóng theo hướng truyền sóng 2.1.19 Cơn bão tính tốn (calculation stome): Cơn bão, quan trắc lần khoảng thời gian định (25, 50 100 năm), có vận tốc, hướng, đà sóng thời gian tác động gió gây nên điểm tính tốn sóng có yếu tố sóng lớn khoảng thời gian định 2.1.20 Vận tốc gió tính tốn (khi xác định yếu tố sóng) (calculation wind speed): Vận tốc gió độ cao 10 m mực nước 2.1.21 Mực nước tính tốn (calculation water level): Mực nước ấn định có xét đến dao động mùa năm, nước dềnh gió thủy triều lên, xuống 2.1.22 Đà sóng (momentum wave): Chiều dài vùng nước, chịu tác động gió, tính theo hướng gió đến điểm tính tốn 2.1.23 Áp lực sóng (pressurise wave): Phần (thành phần) áp lực thủy động sóng tạo mặt thoáng chất lỏng Áp lực sóng lấy hiệu số trị số áp lực thủy động điểm xét môi trường nước có sóng khơng có sóng 2.2 Ký hiệu Vw: Vận tốc gió : Độ dâng cao đỉnh sóng so với mực nước tính tốn c : Độ hạ thấp chân sóng so với mực nước tính tốn t h: Chiều cao sóng : Chiều dài sóng k: Số sóng T: Chu kỳ sóng : Tần số tuần hồn sóng c: Vận tốc sóng h/ : Độ đốc sóng /h: Độ thoải sóng hi, i, Ti: Tương ứng chiều cao, chiều dài chu kỳ sóng tần suất i% hệ thống h , , T : Tương ứng chiều cao, chiều dài chu kỳ trung bình sóng d: Chiều sâu ứng với mực nước tính tốn dcr: Chiều sâu phân giớ, sóng đổ lần đầu dcr,u: Chiều sâu, sóng đổ lần cuối Q: Lực tác động sóng lên cơng trình, vật cản P: Tải trọng đơn vị dài (của cơng trình, vật cản) p: Áp lực sóng : Dung trọng nước g: Gia tốc trọng trường : Góc nghiêng mái (hoặc đáy) so với đường nằm ngang i: Độ dốc đáy Tải trọng tác động sóng lên cơng trình có mặt ngồi thẳng đứng nghiêng 3.1 Tải trọng sóng đứng lên cơng trình có mặt ngồi thẳng đứng 3.1.1 Phải tính tốn cơng trình theo tác động sóng đứng từ ngồi khơi (trước cơng trình) (Hình 2) chiều sâu tính đến đáy db > 1,5 h chiều sâu tính đến dbr ≥ 1,25 h; đồng thời, trường hợp này, cơng thức mặt thống sóng áp lực sóng, cần thay chiều sâu tính đến đáy db chiều sâu tính tốn quy ước d, m xác định theo công thức: d = df + kbr (db – df) (1) CHÚ DẪN: a) Trường hợp thân sóng; b) Trường hợp bụng sóng (có áp lực sóng đẩy lên khối cơ) Hình – Biểu đồ áp lực sóng đứng phía ngồi khơi lên tường thẳng đứng Trong đó: df: chiều sâu tính đến đáy cơng trình, m kbr: hệ số, lấy theo đồ thị Hình h: chiều cao sóng chạy, m, lấy theo Phụ lục A Hình – Các đồ thị hệ số kbr 3.1.2 Độ dâng cao hay hạ thấp mặt thống sóng , m, mặt tường thẳng đứng, so với mực nước tính tốn phải xác định theo cơng thức: = - h cos t - Trong đó: = kh cth kd cos2 t (2) : Tần số tuần hồn sóng; T T : chu kỳ trung bình sóng, tính giây; t: thời gian, tính giây; k= số sóng; : chiều dài trung bình sóng, tính mét Dưới tác động sóng đứng lên tường thẳng đứng, cần dự kiến ba trường hợp xác định công thức (2) với giá trị cos t sau: theo a) cos t = 1, ứng với trường hợp đỉnh sóng tiến đến tường, cao mức nước tính tốn đoạn max, m; b) > cos t > 0, với trường hợp thân sóng cao mực nước tính tốn đoạn c, để có trị số lớn tải trọng sóng nằm ngang P xc, kN/m, (tính theo mét chiều rộng), trị số cos t phải tính theo cơng thức: cos t = h(4kd 3) (3) c) cos t = -1, trường hợp có trị lớn tải trọng sóng nằm ngang P xt, kN/m, (tính theo mét chiều rộng) ứng với chân sóng thấp mực nước tính tốn đoạn t CHÚ THÍCH: Khi d/ ≤ 0,2 trường hợp mà theo công thức (3) cho trị số cos t > tính toán phải lấy cos t = 3.1.3 Ở vùng nước sâu, cường độ tải trọng ngang thân bụng sóng đứng lên tường thẳng đứng Px, kN/m, (Hình 2) phải lấy theo biểu đồ áp lực sóng, đồng thời đại lượng p, kPa, độ sâu z, m, phải xác định theo công thức: p = ρghe-kz cos t - ρg kh kh k h3 -3kz e-2kz cos2 t – ρg (1-e-2kz)cos2 t - ρg e cos2 tcos t (4) 2 Trong đó: ρ: dung trọng nước, T/m3; g: gia tốc trọng trường, 9,81 m/s2; z: tung độ điểm kể từ mực nước tính tốn (z = , z2 = 0, …, zn = d), m; c với thân sóng điểm z1 = , bụng sóng điểm z6 = 0, cần phải lấy p = 3.1.4 Ở vùng nước nông, cường độ tải trọng ngang thân bụng sóng đứng lên tường thẳng đứng Px (kN/m), (Hình 2), phải lấy theo biểu đồ áp lực sóng, đồng thời đại lượng p, kPa, độ sâu z (m), phải lấy theo Bảng Bảng – Cường độ tải trọng ngang thân bụng sóng đứng Điểm Độ sâu điểm z (m) Giá trị áp lực sóng p (kPa) Với thân sóng c p1 = p2 = k2ρgh 0,25d p3 = k3ρgh 0,5d p4 = k4ρgh d p5 = k5ρgh Với bụng sóng p6 = t p7 = -ρg t 0,5d p8 = -k8ρgh d p9 = -k9ρgh CHÚ THÍCH: giá trị hệ số k2, k3, k4, k5, k6 k9 cần lấy theo đồ thị Hình 4, Hình 5, Hình Hình – Các đồ thị hệ số k2 k3 Hình – Các đồ thị hệ số k4 k5 Hình – Các đồ thị hệ số k8 k9 3.2 Tải trọng tác động sóng lên cơng trình có mặt ngồi thẳng đứng yếu tố sóng (các trường hợp đặc biệt) 3.2.1 Áp lực sóng p, kPa, lên tường thẳng đứng có đỉnh cao mức nước tính tốn khoảng zsup, m, nhỏ max, cần phải xác định theo điều 3.1.3 3.1.4, sau nhân tiếp giá trị áp lực sóng tính với hệ số kc đây: kc = 0,76 ± 0,19 Z sup h (5) Trong đó: dấu “+” dấu “-“ tương ứng với trường hợp đỉnh cơng trình cao thấp mực nước tính tốn Độ dâng cao hay thấp mặt thống sóng hệ số kc (xác định theo điều 3.1.2) cần nhân với Tải trọng sóng nằm ngang Pxc, kN/m, theo mét chiều rộng, trường hợp phải xác định theo diện tích biểu đồ áp lực sóng phạm vi chiều cao tường chắn đứng 3.2.2 Khi front sóng từ phía ngồi khơi tiến đến cơng trình theo góc , độ, (trong tính tốn ổn định cơng trình độ bền đất nền) phải giảm cường độ tải trọng sóng lên tường thẳng đứng, xác định theo điều 3.1.3 3.1.4, cách nhân với hệ số k cs đây: , độ kcs 45 60 0,9 75 0,7 CHÚ THÍCH: Khi front sóng chuyển động dọc theo tường, nghĩa góc gần 90o tải trọng sóng lên cơng trình cần xác định theo điều 3.2.3 3.2.3 Phải xác định tải trọng ngang sóng nhiễu từ phía bờ (đằng sau cơng trình) chiều dài tương đối đoạn cơng trình I/ 0,8 , đồng thời cho phép lấy biểu đồ tính tốn áp lực sóng với giá trị p, kPa, theo ba điểm trường hợp đây: a) Đỉnh sóng trùng với đoạn cơng trình (Hình 7a): z1 = max hdif = kh dif cthkd , z2 = 0, p2 = klρg z3 = df, p3 = klρg hdif p1 = (6) kh dif cthkd , hdif 2chkd (7) kh dif ; sh 2kd (8) b) Chân sóng trùng với đoạn cơng trình (Hình 7b): z1 = 0, p1 = z2 = t = hdif (9) kh dif cth kd, z3 = df, p3 = -klρg hdif 2chkd p2 = -klρg t; kh dif sh 2kd (10) (11) đó: hdif: chiều cao sóng nhiễu, m, xác định theo Phụ lục A; kl: hệ số, lấy theo Bảng Bảng – Giá trị hệ số kl theo độ dài tương đối đoạn Độ dài tương đối đoạn I/ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Hệ số kl 0,98 0,92 0,85 0,76 0,64 0,51 0,38 0,26 CHÚ THÍCH: Khi chiều sâu nước phía bờ (đằng sau cơng trình) d ≥ 0,3 biểu đồ áp lực sóng tam giác với áp lực sóng chiều sâu z = 0,3 cần phải lập (Hình 7) CHÚ DẪN: a) Trường hợp thân sóng; b) Trường hợp bụng sóng Hình – Các biểu đồ áp lực sóng nhiễu từ phía vùng nước bờ lên tường thẳng đứng 3.2.4 Áp lực sóng đẩy mạch ngang khối xây đúc mặt đáy cơng trình phải lấy giá trị áp lực sóng nằm ngang tương ứng điểm biên (Hình 7) thay đổi theo luật đường thẳng phạm vi chiều rộng công trình 3.2.5 Vận tốc đáy lớn Vb,max, m/s, vị trí 0,25 định theo cơng thức: trước tường thẳng đứng cần xác % mực nước lớn năm (1 lần 20 năm) công trình cấp II III; 10 % mực nước lớn năm (1 lần 10 năm) cơng trình cấp IV CHÚ THÍCH: Đối với cơng trình gia cố bờ vùng biển khơng có thủy triều, tần suất mực nước tính tốn cần lấy bằng: - Tính theo mức nước cao năm: tường chắn trọng lực (tường chắn sóng) cấp II – %, cấp III – 25 %; bãi biển nhân tạo cơng trình (cấp IV) – % - Tính theo mức nước trung bình năm: tường chắn (tường chắn sóng) cấp IV, kè chữ T đê ngầm phá sóng cấp IV – 50 %; bãi biển nhân tạo có cơng trình bảo vệ (các kè chữ T, đê ngầm phá sóng – cấp IV) – 50 % A.2.2 Độ cao nước dâng gió hset, m, cần lấy theo số liệu quan trắc thực tế; khơng có số liệu (khơng xét đến hình dạng đường bờ chiều sâu đáy không đổi d) phép dùng công thức: Vw2 L g (d 0,5 hset ) cos hset = kw (114) w Trong đó: w : góc trục dọc khu chứa nước hướng gió, độ; Vw: vận tốc tính tốn gió, xác định theo điều A.3.3; L: đà sóng, tính mét; kw: hệ số, lấy theo Bảng A2 Bảng A2: Giá trị hệ số Kw theo vận tốc gió Vw, m/s 20 30 40 50 Kw 106 2,1 3,9 4,8 A.3 Các đặc trưng tính tốn gió A.3.1 Khi xác định yếu tố sóng gió nước dâng gió, phải lấy tần suất bão tính tốn cơng trình cấp I, II % (1 lần 50 năm), cấp III, IV % (1 lần 25 năm) Đối với cơng trình cấp I II cho phép lấy tần suất bão tính tốn % (1 lần 100 năm) có luận chứng thích đáng A.3.2 Tổ hợp tần suất vận tốc gió với tần suất mực nước cơng trình cấp I, II, kể trường hợp hồ chứa mực nước dâng bình thường (MNDBT), phải lấy theo điều A.2.1 điều A.3.1, cần xác hóa theo số liệu quan trắc thực tế A.3.3 Vận tốc gió tính tốn lại độ cao 10 m mặt thoáng vùng nước V w, m/s, phải xác định theo công thức: Vw = kfl kl Vl (115) Trong Vl: vận tốc gió độ cao 10 mét mặt đất (mặt nước) ứng với thời đoạn trung bình 10 phút, tần suất lấy theo điều A.3.1; Kfl: hệ số tính chuyển số liệu vận tốc gió đo phong kế, tính theo cơng thức kfl = 0,675 + 4,5/Vl không lớn 1; kl: hệ số quy đổi vận tốc gió điều kiện mặt thống vùng nước (kể vùng nước thiết kế) có chiều dài đặc trưng 20 km; kl lấy; + đo ghi vận tốc gió V mặt nước, vùng cát phẳng (bãi cát, cồn cát, …) vùng tuyết phủ; + theo Bảng A3 ghi vận tốc gió địa hình dạng A, B C quy định yêu cầu SNiP tải trọng gió A.3.4 Khi sơ xác định yếu tốc sóng, với vận tốc gió tính tốn V w, m/s, biết, cho phép xác định trị số trung bình đà sóng, m, theo cơng thức: L = kvis V Vw (116) Trong đó: Kvis: hệ số, lấy x 1011; V: hệ số nhớt động học khơng khí, lấy 10-5 m2/s Trị số giới hạn đà sóng Lu, m, lấy theo Bảng A4 (4) ứng với vận tốc gió tính tốn V w, m/s, biết Bảng A3 – Giá trị hệ số kl theo vận tốc gió với loại địa hình Giá trị hệ số kl với loại địa hình Vận tốc gió Vl, m/s A B 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 Bảng A4 – Trị số giới hạn đà sóng theo vận tốc gió Vận tốc gió Vl, m/s Trị số đà sóng giới hạn Lu 10-3, m 20 25 30 40 50 1600 1200 600 200 100 A.3.5 Khi đà sóng < 100 km phép xác định vận tốc gió tính tốn theo số liệu quan trắc thực tế vận tốc gió lớn hàng năm, khơng cần xét đến thời gian tác động gió A.3.6 Khi đà sóng > 100 km, việc xác định vận tốc gió tính tốn cần xét đến phân bố gió theo khơng gian Phụ lục B Hình A1 – Các đồ thị xác định yếu tố sóng gió vùng nước sâu nơng A.4 Các yếu tố sóng vùng nước sâu A.4.1 Chiều cao trung bình h d, m, chu kỳ trung bình T , s, sóng vùng nước sâu cần xác định từ đường cong Hình A1 Từ trị số cảu hai đại lượng không thứ 2 nguyên gt/Vw; gL/ Vw đường cong xác định hai cặp giá trị g h d/ Vw g T /Vw, sau dùng cặp có giá trị nhỏ để xác định chiều cao trung bình chu kỳ trung bình sóng Chiều dài trung bình sóng d d , m, với = T biết, phải tính theo cơng thức: gT 2 (117) CHÚ THÍCH: Khi vận tốc gió biến đổi dọc theo đà sóng, cho phép lấy hd từ kết tính liên tiếp chiều cao sóng đoạn có vận tốc gió khơng đổi A.4.2 Khi hình dạng đường bờ phức tạp, cần xác định chiều cao trung bình hd , m, sóng theo công thức: hd = 0,1 25h12 21(h22 h 22 ) 13(h32 h 23 ) 3,5(h42 h 24 ) (118) Trong đó: h n, m (với n = 1, ± 2, ± 3, ± 4): chiều cao trung bình sóng, chúng cần xác định theo Hình A1, từ vận tốc gió tính tốn hình chiếu tia L n, m, lên hướng tia trùng với hướng gió Các tia tính từ điểm tính tốn đến điểm giao với đoạn đường bờ nằm góc ± 22,5o hai bên tia chính; Khi phía trước tuyến tính tốn có nhiều vật cản dạng đảo, cù lao nằm góc nhỏ 22,5o góc tổng cộng lớn 22,5o cần phải xác định chiều cao trung bình sóng h n, m, phần hình quạt n theo cơng thức: kn hn= ni hni i ln vnj hnj2 (118*) j Trong đó: ni, vnj: góc chứa vật cản thứ i góc khoảng trống thứ j vật cản cạnh nhau; trị số quy xét theo góc 22,5 o (i = 1, 2, 3, … kn; j = 1, 2, 3, …, ln) phạm vị hình quạt thứ n ấn định khoảng ±11,25o hai bên hướng tia đó; h ni, h nj: chiều cao trung bình, m, sóng, cần xác định từ Hình A1 theo vận tốc gió tính tốn đà sóng L hình chiếu tia L nt Lnj, m, lên hướng gió Các tia Lni Lnj tương ứng khoảng cách từ điểm tính tốn đến điểm gặp vật cản thứ i tới điểm gặp đoạn bờ đối diện (bờ gió thổi đi) nằm khoảng trống thứ j Chu kỳ trung bình sóng xác định theo đại lượng không thứ nguyên g T / Vw tính từ Hình A1 với đại lượng không thứ nguyên g h d/ Vw biết Chiều dài trung bình sóng phải xác định theo cơng thức (117); CHÚ THÍCH: hình dạng đường bờ coi phức tạp trị số L max/Lmin ≥ với Lmax Lmin tia dài tia ngắn tính từ điểm tính tốn nằm hình quạt ± 45 o hai bên hướng gió đến điểm gặp đoạn bờ đối diện (bờ gió thổi đi) A.4.3 Chiều cao sóng có tần suất i% hệ thống h d,i, m, cần xác định cách nhân chiều cao trung bình sóng với hệ số ki đồ thị Hình A2 tìm từ đại lượng không thứ nguyên gL/ Vw2 Khi hình dạng đường bờ phức tạp, trị số gL / Vw2 cần lấy theo đại lượng ghd/ Vw đường cong Hình A1 Hình A2 – Các đồ thị hệ số ki Các yếu tố sóng có tần suất theo chế độ %; % % cần lấy theo hàm phân phối xác định từ số liệu thực đo, tham khảo theo kết xử lý từ đồ khí tượng Phụ lục B thiếu khơng có số liệu thực đo A.4.4 Độ vượt cao đỉnh sóng so với mực nước tính tốn lượng khơng thứ ngun a c , m, phải xác định theo đại /hi (Hình A3) ứng với trị số hi/ g T biết lấy d / c d = 0,5 Hình A3 – Các đồ thị xác định /hi vùng nước nông nc,sur / hi vùng sóng vỡ c A.5 Các yếu tố sóng vùng nước nơng A.5.1 Chiều cao sóng tần suất i%, hi, m, sóng vùng nước nơng có độ dốc đáy ≥ 0,002 phải xác định theo công thức: hi = kt kr kl ki hd (119) đó: kt: hệ số biến dạng; kr: hệ số khúc xạ; kl: hệ số tổn thất tổng quát; Các hệ số kt, kr, kl cần xác định theo điều A.5.2 Chiều dài sóng tiến từ vùng nước sâu vào vùng nước nông cần xác định theo Hình A4 với trị số không thứ nguyên d/ d h1 %/g T biết, đồng thời chu kỳ sóng lấy chu kỳ sóng vùng nước sâu Độ vượt cao định sóng , m, so với mức nước tính tốn phải xác định theo Hình A3 c với trị số không thứ nguyên d/ d hi/g T biết A.5.2 Hệ số biến dạng cần phải lấy theo đồ thị Hình A5 Hệ số khúc xạ phải xác định theo công thức: kr = ad a (120) đó: ad: khoảng cách tia sóng kề vùng nước sâu, m; a: khoảng cách tia sóng tuyến qua điểm cho vùng nước nơng, m Hình A.4 – Các đồ thị xác định / d vùng nước nông sur / d vùng sóng xơ Hình A5 - Các đồ thị xác định 1-hệ số kt; 2, 3, 4- trị số dcr/ d Các tia sóng mặt khúc xạ vùng nước sâu cần lấy theo hướng truyền sóng cho; vùng nước nơng cần kéo dài chúng theo sơ đồ đồ thị Hình A6 Hệ số tổn thất tổng quát kt phải xác định theo giá trị d/ d biết theo độ dốc đáy i (Bảng A5); độ dốc đáy ≥ 0,03 hệ số tổn thất tổng quát lấy CHÚ THÍCH: phép lấy hệ số kr theo kết xác định hệ số khúc xạ ứng với tia sóng xuất phát từ điểm tính tốn theo hướng cách tia 22,5 o Hình A6 – Sơ đồ đồ thị để lập bình đồ khúc xạ Bảng A5 – Giá trị hệ số kl theo độ dốc đáy Độ sâu tương đối d/ Giá trị hệ số kl theo độ dốc đáy d 0,025 0,02 đến 0,002 0,01 0,82 0,66 0,02 0,85 0,72 0,03 0,87 0,76 0,04 0,89 0,78 0,06 0,90 0,81 0,08 0,92 0,84 0,1 0,93 0,86 0,2 0,96 0,92 0,3 0,98 0,95 0,4 0,99 0,98 ≥ 0,5 1,0 A.5.3 Chiều cao trung bình chu kỳ trung bình sóng vùng nước nơng có độ dốc đáy nhỏ ≤ 0,001 cần xác định theo đồ thị Hình A1 Từ đại lượng không thứ nguyên gL/ Vw gd / Vw2 xác định giá trị gh / Vw2 gT / Vw từ chọn xác định h T Chiều cao sóng với tần suất i% hệ thống cần xác định cách nhân chiều cao trung bình sóng với hệ số ki tính từ đồ thị Hình A2 Từ đại lượng khơng thứ ngun gd/ Vw gL / Vw2 xác định giá trị ki từ lấy trị số ki nhỏ Chiều dài trung bình sóng biết chu kỳ trung bình cần xác định theo điều A.4.1 Độ vượt cao đỉnh sóng mực nước tính tốn phải xác định theo Hình A3 CHÚ THÍCH: Các yếu tố sóng di chuyển từ vùng nước nơng có độ dốc đáy ≤ 0,001 vào vùng có độ dốc đáy ≥ 0,002 cần xác định theo điều A.5.1 điều A.5.2, đồng thời lấy chiều cao trung bình xuất phát h hd A.6 Các yếu tố sóng vùng sóng sóng xơ A.6.1 Chiều cao sóng vùng sóng xơ hsur %, m, cần xác định từ độ dốc đáy i biết theo đồ thị 2, Hình A5; đồng thời, từ trị số không thứ nguyên d/ d xác định trị số hsur %/g T tương ứng hsur % Chiều dài sóng vùng sóng xơ sur , m, phải xác định theo đường cong Hình A4, độ vượt cao đỉnh sóng theo đường cong Hình A.3 , m, so với mực nước tính tốn xác định c, sur A.6.2 Chiều sâu phân giới dcr, m, nơi diễn sóng đổ đầu tiên, phải xác định theo đồ thị 2, Hình A5 phương pháp dần với độ dốc i biết Từ hàng loạt trị số chiều sâu d cho trước, theo điều A.5.1 điều A.5.2 xác định trị số hi/ g T từ đồ thị 2, Hình A5 trị số d cr/ d tương ứng; chọn dcr trùng trị số với trị số d cho A.6.3 Chiều sâu phân giới ứng với sóng đổ cuối dcr, u, độ dốc đáy không đổi, cần xác định theo công thức: dcr,u = kun-1 dcr (121) đó: ku: hệ số, lấy theo Bảng A6; n: số lần sóng đổ (kể lần đầu), n = 2, thỏa mãn bất đẳng thức k un-2 ≥ 0,43 kun-1 < 0,43 Khi xác định chiều sâu sóng đổ lần cuối dcr, u, hệ số ku tích số hệ số khơng lấy nhỏ 0,35 Khi độ dốc đáy > 0,05 cần lấy trị số độ sâu phân giới dcr = dcr, u CHÚ THÍCH: Khi độ dốc đáy thay đổi, cho phép lấy dcr, u theo kết xác định liên tiếp chiều sâu phân giới đoạn có độ dốc đáy không đổi Bảng A6 – Hệ số ku theo độ dốc đáy Độ dốc đáy i 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 Hệ số ku 0,75 0,63 0,56 0,50 0,45 0,42 0,4 0,37 0,35 Hình A7 – Các đồ thị xác định hệ số kdif,s A.7 Các yếu tố sóng vùng nước sau cơng trình cản chắn A.7.1 Chiều cao sóng nhiễu hdif, m, vùng nước sau cơng trình cản chắn cần xác định theo công thức: hdif = kdif hi (122) đó: kdif: hệ số nhiễu sóng, xác định theo điều A.7.2, điều A.7.3 điều A.7.4 hi: chiều cao sóng xuất phát tần suất i% Chiều dài sóng xuất phát chiều dài tính tốn vị trí vào vùng nước sau cơng trình cản chắn lấy làm A.7.2 Đối với vùng nước sau đê chắn sóng đơn lẻ (khi biết góc , độ, khoảng cách tương đối từ đầu đê đến điểm tuyến tính tốn r/ góc , độ), hệ số nhiễu sóng kdif,s phải lấy từ sơ đồ đồ thị Hình A7 theo đường nét đứt có mũi tên A.7.3 Hệ số nhiễu sóng kdif, c vùng nước sau đê chắn sóng hội tụ xác định theo công thức: Kdif, c = kdif, s Trong c (123) : hệ số, lấy theo Hình A8 với trị số dc kdif, cp biết c Hình A8 – Các đồ thị hệ số c Trị số dc xác định theo công thức: dc = l1 l2 b 2b (124) đó: l1 l2: khoảng cách từ ranh giới khuất sóng (RKS) tới ranh giới nhiễu sóng (RNS) lấy từ sơ đồ đồ thị Hình A9, theo đường nét đứt có mũi tên b: chiều rộng lối vào cảng, m, lấy hình chiếu khoảng cách đầu chắn sóng lên front sóng xuất phát (lên đường đỉnh sóng xuất phát) Hệ số kdif, cp xác định tương tự kdif, s theo điều A.7.2 ứng với giao điểm tia với front sóng tuyến tính tốn Vị trí tia sơ đồ Hình A9a cần xác định theo điểm nằm cách ranh giới khuất sóng (RKS) đê có góc i, độ, bé khoảng x, m, với: x= l1la la1 (l2 b) la1 la (125) đó: la1 la2: trị số lấy theo sơ đồ đồ thị Hình A9 Hình A9 – Sơ đồ (a) đồ thị (b) để xác định l l a A.7.4 Với vùng nước sau đê phá sóng, hệ số nhiễu sóng k dif, b phải xác định theo công thức: kdif, b = k dif , s1 kdif ,s2 (126) kdif, s1 kdif, s2: hệ số nhiễu sóng, phần đầu đê phá sóng, chúng xác định theo điều A.7.2 A.7.5 Chiều cao sóng nhiễu có xét tới phản xạ sóng từ cơng trình cản chắn h dif, r, m, điểm vùng nước sau cơng trình cần xác định theo cơng thức: hdif, r = (kdif + kref) hi với (127) cos kref = kdif,s kr kp kref,i e -0,08r/ r (128) đó: kdif,s: hệ số nhiễu tuyến mặt phản xạ, xác định theo điều A.7.2, điều A.7.3 điều A.7.4; kr kp: hệ số, xác định theo điều 4.4.1; r : góc front sóng với mặt phản xạ, độ; r/ : khoảng cách tương đối từ mặt phản xạ đến điểm tính tốn tính theo tia sóng phản xạ, đồng thời, hướng tia sóng phản xạ phải lấy với điều kiện góc tới góc phản xạ; kref,i: hệ số phản xạ, lấy theo Bảng A7; góc nghiêng mặt phản xạ so với mặt nằm ngang lớn 45o phải lấy kref,i = 1; CHÚ THÍCH: Cho phép hiệu chỉnh chiều cao sóng vùng nước sau cơng trình cản chắn, có chiều sâu thay đổi, theo điều A.5.1 điều A.5.2 có luận chứng thích đáng Bảng A7 – Giá trị kref theo độ dốc mặt phản xạ Độ thoải sóng /hdif Giá trị kref,i độ dốc mặt phản xạ i 1,0 0,5 0,25 10 0,5 0,02 0,0 15 0,8 0,15 0,0 20 0,5 0,0 30 0,7 0,05 40 0,9 0,18 Phụ lục B (tham khảo) Xác định đặc trưng khơng gian gió theo số liệu đồ khí tượng Cần xét đến phân bố khơng gian vận tốc gió cách lập trường gió theo số liệu đồ khí tượng Được phép xác định vận tốc gió tính tốn theo đồ thị (xem Hình B1) vĩ độ địa lý cho trước, theo khoảng cách đường đẳng áp a, m.mile bán kính cong đường đẳng áp r, (m/mile); mile 1609m Hướng gió cần lấy lệch 15o so với đường đẳng áp, phía áp suất thấp CHÚ DẪN: a) ≥ 50oN; b) = 35oN đến 49oN Hình B1 – Các đồ thị để xác định vận tốc tính tốn gió V u, m/s, theo số liệu đồ khí tượng với đường đẳng áp áp thấp cách 0,5 kPa; Thư mục tài liệu tham khảo [1] Tải trọng tác động sóng gió tầu lên cơng trình thủy lợi CHu Ban Xây dựng Nhà nước Liên Xô, 1989 2-06-04-82*, Ủy