vị trí của đê biển và địa hình đáy biển
[Chú giải]
Hiện t−ợng sóng leo phụ thuộc vào một loạt yếu tố, nh− các đặc tr−ng của sóng, hình dạng và vị trí của đê biển và địa hình đáy biển; vì vậy chiều cao sóng leo thay đổi rất phức tạp. Có thể dùng các đồ thị tính toán và các ph−ơng trình dựa trên các kết quả của các nghiên cứu tr−ớc đây, nh−ng chúng chỉ có thể áp dụng trong các điều kiện hạn chế nào đó. Khi đê biển và đáy biển có dạng phức tạp, để xác định chiều cao sóng leo, nên làm thí nghiệm mô hình thuỷ lực. Khi thiết kế đê biển loại mái dốc nhẹ và các loại t−ơng tự, nên để cao độ đỉnh đê cao hơn chiều cao sóng leo đối với sóng ổn định. Tuy nhiên, đối với sóng không ổn định, tuỳ thuộc vào chiều cao sóng, có thể xẩy ra tràn, do đó cao độ đỉnh đê biển và hình dạng của nó đ−ợc xác định sao cho l−ợng chảy tràn (xem 4.6.2 Sóng tràn) không lớn hơn một giá trị cho phép nào đó
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Sau đây mô tả ph−ơng pháp tính chiều cao sóng leo trên mái dốc thoải không thấm n−ớc (1) Mặt cắt ngang đơn giản
"Một mặt cắt ngang đơn giản" là nói tr−ờng hợp đê biển (kể cả một t−ờng thẳng đứng) có một mái dốc phía tr−ớc có độ dốc đồng đều α đ−ợc đặt tại một vị trí nào đó (chiều sâu n−ớc h) trên đáy biển có một độ dốc hầu nh−
đồng đều θ. (a) Vùng sóng đứng
Phần 2 - Chương 4 [3] 10
Takada kiến nghị ph−ơng trình sau để xác định chiều cao sóng leo khi chiều sâu n−ớc h tại chân đê nằm trong phạm vi tồn tại sóng đứng (nghĩa là sâu hơn chiều sâu tại đ−ờng sóng vỡ). Ông xử lý hai tr−ờng hợp riêng biệt, nghĩa là tr−ờng hợp không xảy ra sóng vỡ trên mái dốc tr−ớc và tr−ờng hợp có xảy ra sóng vỡ
Đầu tiên, theo ph−ơng trình Miche, góc nghiêng tối thiểu của độ dốc αc để không xẩy ra sóng vỡ tìm đ−ợc khi thoả mãn điều kiện sau:
(4.6.1)
Theo đó khi góc nghiêng của mái dốc lớn hơn αc , không xẩy ra sóng vỡ trên mái dốc, tr−ờng hợp này chiều cao sóng leo đ−ợc cho bởi ph−ơng trình :
(4.6.2)
Trong đó Ho' là chiều cao sóng n−ớc sâu t−ơng đ−ơng , Ks là hệ số cạn , H1 là chiều cao sóng ở độ sâu n−ớc tại chân dốc, ηs là cao độ đỉnh, và R là chiều cao sóng leo
Takada dùng ph−ơng trình sau đây cho ηs/H1, giả định rằng có sự t−ơng hợp tốt giữa giá trị có từ lý thuyết sóng đứng Miche và các số liệu thí nghiệm
(4.6.3)
Khi góc nghiêng của mái dốc nhỏ hơn αc , xẩy ra sóng vỡ trên mái dốc, khi đó giả định chiều cao sóng leo tỷ lệ với tan2/3α, dẫn đến ph−ơng trình sau :
(4.6.4)
Khi chiều sâu n−ớc cho các sóng đứng tồn tại, chiều cao sóng leo có thể tính nh− trên. Chiều cao sóng leo lớn nhất xẩy ra khi α= αc, với chiều cao sóng leo giảm khi mái dốc dốc hơn thế và cả khi nó dốc thoải hơn
(b) Vùng n−ớc nông hơn chiều sâu sóng vỡ
Takada đã cho chiều cao sóng leo tại những vùng mà n−ớc đủ nông để xẩy ra sóng vỡ nh− sau:
(4.6.5)
Trong đó Ro là chiều cao sóng leo trên thân đê tại chỗ đ−ờng n−ớc gặp đê (h = 0)
Dựa trên các kết quả kinh nghiệm của Toyoshima và các ng−ời khác, Ro/Ho' đ−ợc cho nh− sau : độ dốc đáy 1/10
độ dốc đáy 1/20 (4.6.6) độ dốc đáy 1/30
Số hạng hR trong ph−ơng trình (4.6.5) là chiều sâu n−ớc ở chân đê mà chiều cao sóng leo lớn nhất. Nó đ−ợc tính bằng Hình T.4.6.1 hình này cho chiều cao sóng leo với một t−ờng thẳng đứng. Số hạng LR trong hình là chiều dài sóng ở độ sâu n−ớc hR, còn Rmax là chiều cao sóng leo lớn nhất cho vùng mà chiều sâu n−ớc cho các sóng đứng tồn tại (nghĩa là chiều cao sóng leo khi h = hR)
(2) Mặt cắt ngang phức tạp
Một "mặt cắt ngang phức tạp" là tr−ờng hợp mà địa hình đáy biển và hình dạng và vị trí của đê biển ( về tổng thể) đ−ợc cho trong
Hình T.4.6.2
(a) Khi mặt cắt ngang đ−ợc xem là phức tạp, chiều cao sóng leo của đê biển có đ−ợc nh− sau (xem hình T.4.6.2)
1.Điểm sóng vỡ B đ−ợc xác định từ các đặc tr−ng sóng n−ớc sâu (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.Sau đó, chiều cao sóng leo R đ−ợc giả định và điểm A đ−ợc đặt tại điểm sóng leo cao nhất. Nối A và B bằng một đ−ờng thẳng, và độ dốc của đ−ờng này là độ dốc ảo cotα
3.Chiều cao sóng leo đối với độ dốc ảo này đ−ợc tính theo Hình T.4.6.3 và chiều cao tính đ−ợc đem so sánh với chiều cao sóng leo giả định lúc đầu.
Nếu hai chiều cao đó không phù hợp nhau, khi đó giả định lại một chiều cao sóng leo khác, và việc tính toán lại lập lại (nghĩa là chiều cao sóng leo mới đ−ợc dùng để cho một độ dốc ảo mơí v.v...). Qúa trình lập đi lập lại này đ−ợc tiến hành cho tới khi có hội tụ.
4. Kết quả tính toán nh− trên là chiều cao sóng leo với mặt cắt phức tạp tại vị trí nghiên cứu
(b) Khi các kết quả có đ−ợc từ ph−ơng pháp này đ−ợc so sánh với các kết quả thí nghiệm thực tế đôí với một mặt cắt ngang phức tạp, th−ờng thấy có sự t−ơng hợp tốt giữa hai kết quả đó, với sai số th−ờng không quá 10%. Tuy nhiên, nếu độ dốc đáy quá thoải, sự t−ơng hợp giữa chúng kém đi, do đó ph−ơng pháp này chỉ dùng đ−ợc khi độ dốc đáy hơn 1/30.
(c) Hình 4.6.4 trình bày các kết quả thực nghiệm với độ dốc đáy bằng 1/70. Hình này cung cấp số liệu tham khảo bổ ích để −ớc tính chiều cao sóng leo đối với mặt cắt ngang phức tạp khi có độ dốc đáy thoaỉ.
Hình T.4.6.2. Mặt cắt ngang phức tạp và độ dốc ảo
Hình T.4.6.1. Đồ thị tính hRcho t−ờng thẳng đứng