IV. Nội dung của Luận văn
2.3.2. Sóng tràn và các đặc trưng
Nước bị đẩy tràn qua đỉnh đê do động năng của sóng khi mà đỉnh đê vẫn còn cao hơn mực nước biển được gọi là sóng tràn (xem Hình 2.11). Sóng tràn có liên hệ mật thiết với sóng leo vì khi sóng leo vượt quá đỉnh đê sẽ sinh ra sóng tràn. Dòng nước bám sát vào mái đê và tràn qua đỉnh đê được gọi là dòng “tràn xanh” hay còn gọi là “thuần tràn”. Ngoài ra lượng tràn qua đê còn được đóng góp bởi một lượng nước rơi từ trên xuống từ dòng bắn tóe do va chạm của sóng và mái đê và đôi khi còn do tác dụng hỗ trợ của gió trong bão. Lượng sóng tràn được lấy trung bình trong một đơn vị thời gian gọi là lưu lượng sóng tràn trung bình thời gian hay còn gọi là lượng tràn trung bình q. Lưu lượng tràn trung bình thường được lấy trên một mét chiều dài đê và có đơn vị là m3/s/m hoặc l/s/m (thực chất là lưu lượng tràn trung bình đơn vị) . Do tính chất ngẫu nhiên của quá trình sóng tràn nên thời gian tính lưu lượng trung bình phải đủ dài. Qua quan sát người ta thấy rằng lượng tràn trung bình đạt đến giá trị ổn định qua khoảng thời gian của khoảng 1000 con sóng. Do tính chất này nên đây là một tham số thiết kế quan trọng bậc nhất đối với đê biển và được dùng phổ biến nhất hiện nay. Ngoài ra để phục vụ cho một số mục đích khác như tính toán ổn định kết cấu người ta còn đưa ra khái niệm lượng tràn trên con sóng và lượng tràn lớn nhất trên con sóng.
Hình 2.11: Sóng tràn qua đỉnh đê. Các tham số sóng:
Ngoài các đặc trưng kết cấu hình học công trình, các tham số sóng đặc biệt là tại chân đê chính là điều kiện tải trọng quyết định đến tính chất của sóng tràn qua đê (xem bảng 2).
Một tham số đặc biệt là sự kết hợp giữa tính chất của công trình và điều kiện
tải trọng đó là chỉ số Irribaren hay còn gọi là chỉ số tương tự sóng đổ ξ Chỉ số Irribaren là thước đo độ dốc tương đối giữa mái đê so với sóng:
om tan
m S
α
ξ = (2.1)
Trong đó ξom là giá trị chỉ số được tính với chu kỳ đặc trưng Tm (ξpkhi được tính với chu kỳ đỉnh sóng Tp), SRmRđặc trưng cho độ dốc của sóng:
, , 2 0 2 mo d mo d m m H H S L gT π = = (2.2)
Giá trị của ξ quyết định tính chất tương tác của sóng với công trình (loại sóng vỡ khác nhau) và do đó có ảnh hưởng đến tính chất của sóng tràn. Trong nghiên cứu sóng tràn qua đê, hai dạng sóng vỡ sau đây là thường gặp (xem Hình 2.11b):
Hình 2.11b: Các dạng sóng vỡ: nhảy vỡ và dâng vỡ
Sóng nhảy vỡ (ξom≤ 2.0) thường gặp khi mái đê tương đối thoải còn sóng dâng vỡ ξom≥ 2.0) xảy ra khi mái đê dốc (trong trường hợp này kết cấu sóng hầu như không bị phá vỡ). Sóng nhảy vỡ cho tiêu hao năng lượng sóng lớn nhất và vì vậy sóng tràn qua đê cũng giảm hơn so với trường hợp sóng dâng vỡ.