Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ - Chương 2

Tính toán các thông số của sóng và nước dâng♣2-1. Khái niệm chungKhi thiết kế đê sông cũng như đê biển, cần phải xác định các thông số thủy lực củadòng chảy mặt có ảnh hưởng đến kích thước và khả năng chịu lực của đê. Các thông sốquan trọng nhất là: mực nước tính toán ( ứng với các trường hợp tính toán khác nhau), mựcnước dâng do gió, các yếu tố của sóng gió (sóng do gió gây ra, để phân biệt sóng do tàuthuyền và các tác nhân khác). Ngoài ra, hướng của dòng chảy mặt và...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế đê và công trình bảo vệ bờ - Chương 2 Ch−¬ng iI TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña sãng vμ n−íc d©ng ♣2-1. Kh¸i niÖm chung Khi thiÕt kÕ ®ª s«ng còng nh− ®ª biÓn, cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè thñy lùc cñadßng ch¶y mÆt cã ¶nh h−ëng ®Õn kÝch th−íc vµ kh¶ n¨ng chÞu lùc cña ®ª. C¸c th«ng sèquan träng nhÊt lµ: mùc n−íc tÝnh to¸n ( øng víi c¸c tr−êng hîp tÝnh to¸n kh¸c nhau), mùcn−íc d©ng do giã, c¸c yÕu tè cña sãng giã (sãng do giã g©y ra, ®Ó ph©n biÖt sãng do tµuthuyÒn vµ c¸c t¸c nh©n kh¸c). Ngoµi ra, h−íng cña dßng ch¶y mÆt vµ h−íng chuyÓn bïn c¸t®¸y còng ¶nh h−ëng tíi c¸c qu¸ tr×nh diÔn biÕn bê vµ an toµn cña ®ª. VÊn ®Ò nµy ®−îc tr×nhbµy trong c¸c chuyªn ®Ò vÒ ®éng lùc häc s«ng ngßi vµ ®éng lùc häc vïng ven biÓn. Trongch−¬ng nµy chØ ®Ò cËp ®Õn viÖc tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña sãng vµ n−íc d©ng. I. C¸c th«ng sè cña sãng: Sãng do giã t¹o ra trªn mÆt hå, s«ng, biÓn lµ kÕt qu¶ tæng hîp cña nhiÒu yÕu tè kh¸cnhau: vËn tèc giã (w), h−íng giã ( β), ®µ sãng(D), thêi gian giã thæi liªn tôc (t), ®é s©un−íc (h) v.v... M« t¶ h×nh d¹ng cña con sãng ®iÓn h×nh nh− trªn h×nh 2-1 H×nh 2-1: MÆt c¾t vµ c¸c th«ng sè cña sãng. C¸c th«ng sè chÝnh cña sãng nh− sau: - §−êng trung b×nh cña sãng: §−êng c¾t ®−êng ghi dao ®éng sãng sao cho tæng diÖntÝch ë trªn vµ d−íi nã lµ nh− nhau. - §Çu sãng: PhÇn sãng n»m trªn ®−êng trung b×nh cña sãng; - §Ønh sãng: §iÓm cao nhÊt cña ®Çu sãng ; 20 - Bông sãng: PhÇn sãng n»m ë phÝa d−íi ®−êng trung b×nh cña sãng. - Ch©n sãng: §iÓm thÊp nhÊt cña bông sãng. - ChiÒu cao sãng(Hs): Kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng tõ ®Ønh sãng ®Õn ch©n sãng; - ChiÒu dµi sãng hay b−íc sãng(Ls): Kho¶ng c¸ch n»m ngang gi÷a hai ®Ønh sãng kÒnhau. - Chu kú sãng (Ts): Kho¶ng thêi gian ®Ó hai ®Ønh sãng kÒ nhau ®i qua mét mÆt c¾t x¸c®Þnh vu«ng gãc víi h−íng truyÒn sãng. - VËn tèc sãng(vs): Tèc ®é di chuyÓn cña ®Çu sãng theo h−íng truyÒn sãng. V× c¸c yÕu tè t¹o sãng (w,β,D,t,h.. .) lµ c¸c ®¹i l−îng thay ®æi th−êng xuyªn vµ cã v«vµn c¸c tæ hîp cña chóng nªn c¸c yÕu tè cña sãng ph¶i ®−îc xÐt nh− lµ c¸c ®¹i l−îng ngÉunhiªn vµ ®−îc ph¶n ¸nh th«ng qua c¸c ®Æc tr−ng thèng kª cña sãng. Trong thùc tÕ, ng−êi tasö dông 2 lo¹i ®Æc tr−ng thèng kª cña sãng nh− sau : 1. Lo¹i 1: Sö dông gi¸ trÞ trung b×nh cña mét bé phËn sãng trong liÖt sãng thèng kª, vÝ dô: - ChiÒu cao sãng trung b×nh Hs: lµ trÞ sè trung b×nh to¸n häc cña tÊt c¶ c¸c trÞ sè chiÒucao sãng trong liÖt thèng kª. - ChiÒu cao sãng cã ý nghÜa (Hs 1/3): Lµ chiÒu cao trung b×nh cña nhãm sãng lín baogåm 1/3 sè con sãng trong liÖt thèng kª, s¾p xÕp tõ lín ®Õn nhá. Kh¸i niÖm nµy th−êng®−îc dïng nhiÒu trong c¸c tµi liÖu cña ph−¬ng T©y hiÖn nay. - ChiÒu cao sãng Hs 1/10: C¸ch x¸c ®Þnh còng t−¬ng tù nh− Hs 1/3. 2. Lo¹i 2: Sö dông c¸c trÞ sè theo tÇn suÊt luü tÝch. VÝ dô: Hsp - ChiÒu cao sãng øng víi tÇn suÊt p%. Khi tÝnh to¸n cÇn dùa vµo c¸c qui ®Þnh cña qui ph¹m hiÖn hµnh ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æctr−ng lo¹i nµy hay lo¹i kh¸c. II. C¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sãng: Tïy theo ®iÒu kiÖn sè liÖu ®Çu vµo vµ yªu cÇu cña thiÕt kÕ mµ cã thÓ sö dông c¸cph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n sau: 1. Ph−¬ng ph¸p Cr−lop (Liªn X« cò): Ph−¬ng ph¸p nµy ®· ®−îc ®−a vµo c¸c qui ph¹m cña liªn x« CHuΠ 2.06.04.82- T¶iträng vµ lùc t¸c dông lªn c«ng tr×nh thñy lîi ( do sãng, b¨ng vµ tµu). ë ViÖt Nam ph−¬ngph¸p nµy còng ®−îc chÊp nhËn vµ ®−a vµo c¸c qui ph¹m QPTL C1-78 (Bé Thñy lîi tr−íc®©y) vµ 22TCN 222- 95 (Bé giao th«ng vËn t¶i) hiÖn nay. 21 2. Ph−¬ng ph¸p biÓu ®å Hincat: §−îc giíi thiÖu nhiÒu trong tµi liÖu ph−¬ng T©y. C¸c trÞ sè chiÒu cao sãng t×m ®−îc trùctiÕp trªn c¸c biÓu ®å Hincat lµ chiÒu cao sãng cã ý nghÜa (HS 1/3). ♣2-2. X¸c ®Þnh c¸c yÕu tè t¹o sãng C¸c yÕu tè t¹o sãng ®−îc xÐt ë ®©y bao gåm giã (h−íng, vËn tèc, thêi gian thæi liªntôc), ®µ sãng, chiÒu s©u n−íc phÝa tr−íc c«ng tr×nh vµ sù biÕn ®æi cña c¸c yÕu tè nµy theothêi gian. C¸c th«ng sè cña sãng phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè vµ chØ khi héi ®ñ mét sè ®iÒukiÖn nhÊt ®Þnh th× sãng míi ®¹t ®−îc chiÒu cao lín nhÊt (øng víi mét møc ®¶m b¶o ®·cho). Sau ®©y tr×nh bµy c¸ch x¸c ®Þnh c¸c yÕu tè t¹o sãng nh− lµ c¸c sè liÖu ®Çu vµo ®Ó tÝnhto¸n sãng. I. Giã: 1. H−íng giã: C¸c ®Æc tr−ng cña giã ®−îc thèng kª theo tõng h−íng x¸c ®Þnh hoÆc lµ kh«ng kÓh−íng. Theo h−íng, c¸c th«ng sè cña giã cã thÓ ®−îc m« t¶ theo kiÓu hoa hång 4 c¸nh(gåm 8 h−íng: §, T, N, B, §B, §N, TB, TN) hoÆc hoa hång 8 c¸nh (gåm 16 h−íng). Khic«ng tr×nh x©y dùng ë vïng mµ h−íng giã th−êng xuyªn thay ®æi hoÆc kh«ng x¸c ®Þnh, cãthÓ x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr−ng thèng kª kh«ng kÓ h−íng cña giã. Víi mét tuyÕn c«ng tr×nh ®ª ®Ëp x¸c ®Þnh, h−íng giã ®−îc ®Æc tr−ng ...