Cao trình đỉnh đê có quan hệ trực tiếp đến an toàn của bản than đê và của vùng bảo vệ, khối lượng công trình và kinh phí đầu tư, vì vậy đây là một tiêu chuẩn vô cùng quan trọng, được tính toán sau khi đê biển đã lún ổn định . Hiện nay có hai quan điểm thiết kế : tính toán cao trình theo tiêu chuẩn sóng tràn và tính toán theo tiêu chuẩn sóng leo .
Theo tiêu chuẩn sóng leo, cao trình đỉnh đê sẽ cao hơn, không cho phép nước tràn qua, và bảo vệ tốt cho khu vực phía đồng. Tuy nhiên, cao trình đỉnh đê cao đồng nghĩa với khối lượng đất đắp lớn, khối lượng công trinh lớn, dễ gây hiện tượng trượt mái, mất ổn định do trọng lượng bản thân.Vì vậy để đảm bảo ổn định đê cần xây dựng trên nền tương đối tốt.
Theo tiêu chuẩn sóng tràn , cao trình đỉnh đê sẽ thấp và cho phép nước tràn qua. Lượng nước cho phép tràn qua được tra theo bảng 3.3 phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng của tuyến đê, và mức độ kiên cố của mái đê phía đồng. Mà địa chất nền ở đây không tốt , dễ gây trượt, sạt lở. Tác động của sóng tới khu vực này cũng không lớn lắm.
Do đó chọn thiết kế đê theo tiêu chuẩn sóng tràn .
Công thức chung để xác định cao trình đỉnh đê( theo hướng dẫn thiết kế đê biển 14 TCN 130 – 2002) :
Zđ = MNTK + Rc +a
Trong đó:
Zđ : cao trình đỉnh đê thiết kế ( m)
MNTK: Cao trình mực nước thiết kế là cao trình mực nước biển ứng với tần suất thiết kế
Rc : Độ cao lưu không của đỉnh đê trên MNTK (m) a : Trị số gia tăng độ cao xác định theo quy định
Bảng 3-2 : trị số gia tăng độ cao an toàn
Cấp công trình I II III IV V Trị số gia tăng độ cao (m) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2
Trị số gia tăng độ cao là trị số bao gồm sai số trong tính toán chiều cao đỉnh đê thiết kế, không bao gồm độ cao phòng lún và nước biển dâng do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu.
Với công trình đê Cát Hải là công trình cấp III thì a= 0,4 (m)
Tính toán độ cao lưu không của đỉnh đê trên MNTK : (Tính toán theo
tiêu chuẩn sóng tràn) : 1,0 3 0 0, 067 1 .exp 4,3 tan s cp b m s b f R q H gH β γ ξ ξ γ γ γ − = − ÷÷ 3 1 0, 2.exp 2,3 s cp s f R q H gH γ γβ = − ÷÷ 2< ( ) 3 1,0 0, 21.exp 0,33 0,022. s cp f s m R q H gH γ γβ ζ − = − ÷÷ + Trong đó:
Hm0 = Hs : chiều cao sóng có nghĩa tại chân công trình( chiều cao sóng thiết kế)
q : lưu lượng tràn đơn vị ( m3/s/m)
Rc : độ cao lưu không đỉnh đê trên MNTK tính theo tiêu chuẩn sóng tràn ( m) tính theo lưu lượng tràn q
γv : hệ số triết giảm do tường đỉnh γb : hệ số triết giảm do có cơ đê
γf : hệ số triết giảm do độ nhám của mái đê γβ : hệ số triết giảm do góc sóng tới
Bảng 3-3:Tiêu chuẩn sóng tràn(theo hướng dẫn thiết kế đê biển- 14 TCN)
Hình thức và chất lượng mái bảo vệ phía đồng
Lưu lượng tràn cho phép [q] ( l/s/m)
Không được bảo vệ 0,1
Trồng cỏ chất lượng tốt, đồng
nhất 10
Bằng đá lát khan, có tầng lọc 20 Bằng cấu kiện bê tông lắp
ghép, có tầng lọc 30
Trong phạm vi đồ án này thiết kế công trình dựa theo tiêu chuẩn sóng tràn. Lưu lượng tràn đơn vị [q] được xác định dựa vào chất lượng bảo vệ đỉnh và mái đê phía đồng cũng như khu nước ngập trong đồng. Ở đây thiết chất lượng mái trong là mái cỏ mọc tốt như trên nền đất sét thì lưu lượng tràn trung bình tương đương cho phép là qtc = 10( l/s/m).
* Sử dụng phần mềm wadibe để phân tích lựa chọn hình học thân đê:
Hệ số chiết giảm do độ nhám của mái đê được tra theo bảng D.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật về thiết kế đê biển
Căn cứ vào điều kiện kinh tế , kỹ thuật và địa hình có thể lựa chọn kết cấu kè bảo vệ mái đê theo bảng sau:
Bảng 3-4 : một số loại kè phổ biến và điều kiện áp dụng TT Kết cấu lớp gia cố mái Điều kiện áp dụng 1 Trồng cỏ - Sóng có Hs≤ 0,5m, dòng chảy có V < 1m/s hoặc có rừng phòng hộ trước đê - Mái đê phù hợp để cỏ phát triển 2 Đá hộc thả rối
- Nơi có nguồn đá phong phú - Mái đê thoải, ít yêu cầu mỹ quan 3 Đá hộc lát khan
- Nơi có nguồn đá phong phú, có loại đá tuyển chọn đáp ứng yêu cầu thiết kế
4 Đá hộc xây
- Mái đê đầm nện chất lượng tốt
- Sóng nhỏ, dòng chảy mạnh, loại đá rời sẵn có có kích thước không đáp ứng được yêu cầu thiết kế
5 Thảm rọ đá
- Kích thước đá không đáp ứng yêu cầu thiết kế
- Sóng lớn, có dòng chảy mạnh - Có loại rọ thép chịu mặn 6
Cấu kiện bê tông đúc sẵn, ghép rời
- Sóng lớn
- Nền mái đê chất lượng từ trung bình đến tốt - Yêu cầu mỹ quan
7 Cấu kiện bê tông đúc sẵn, liên kết mảng.
- Sóng trung bình, dòng chảy mạnh - Yêu cầu mỹ quan
- Nền mái đê ổn định chống lún tốt - Có điều kiện thi công và chế tạo mảng 8 Cấu kiện chất lượng cao (ví dụ như Basalton, Hydroblock) ; - Sóng lớn
- Nền kè (thân đê) có chất lượng từ trung bình - Yêu cầu mỹ quan
9 Hỗn hợp nhiều loại
- Mực nước dao động lớn, mái gia cố dài - Yêu cầu sử dụng khác nhau
Với đê Cát Hải chọn cấu kiện lát mái bằng bê tông đúc sẵn,liên kết mảng. Xét các kích thước hình học thân đê theo hình 3-2 như ở dưới :
Hình 3-2 : Phân tích lựa chọn hình học thân đê
Hình 3-3 : Mặt cắt hình học của các phương án thiết kế đê
Từ các phương án trên thấy có phương án 4 là phương án kè có diện tích mặt cắt ngang bé nhất ( S = 244,31 m3/m) , với Zdđ = 7,34 m .
Bể rộng cơ đê Bcơ = 5m
Mái trên m1 = 4 , Mái dưới m2 = 5