Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Mục lục
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
5
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Chương 1 :
Hiệu chỉnh bình đồ.
Dựng và trươn hoá các đường đồng mức, dựng các đường trung gian: trên bình đồ
ta có nhiều đường đồng mức nên ta sẽ chọn chính các đường đồng mức làm các đường
trung gian sao cho trên bình đồ ta có được 5 ÷ 7 đường trung gian để phục vụ cho việc
thực hiện yêu cầu của đề tài. Sau khi hiệu chỉnh, ta có bình đồ như sau:
®

ê
n
g
t
ru
n
g
g
i
a
n
®

ê
n
g
®

Trong đó:
+ v
t
: Tốc độ gió ở độ cao 10m trên mặt đất, lấy trong khoảng 10’ với suất đảm bảo
đã xác định, v
t
= 20m/s.
+ K
f
: Hệ số tính đổi tốc độ gió bằng máy đo gió, xác định theo công thức:
4,5 4,5
0,675 0,675 0,9
20
f
t
K
v
= + = + =
.
+ K
t
: Hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, K
t
= 1 khi tốc độ gió v
t
đo
trên địa hình là bãi cát bằng phẳng và xác định theo bảng 2-1 với các dạng địa
hình khác.
Bảng 1.1. Giá trị hệ số K
f

m/s.
2.2 Xác định đà gió.
Khi xác định sơ bộ các thông số sóng thì giá trị của đà gió (m) đối với vận tốc gió
tính toán v
w
(m/s) cho trước được xác định theo công thức:
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
7
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
w is
w
.
v
L K
v
υ
=
Trong đó:
+ K
vis
: Hệ số, lấy bằng 5.10
11
.
+
υ
: Hệ số nhớt động học của không khí, lấy bằng 10
-5
m
2

Giá trị đà gió L
w
.10
-3
(m)
1600 1200 600 200 100
Như vậy với giá trị v
w
= 22,68 m/s, tra bảng trên kết hợp với nội suy ta có giá trị đà
gió lớn nhất là 1385,6.10
3
(m).
Vậy giá trị của đà gió là 220,458 km.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
8
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Chương 3 :
Xác định mực nước lan truyền sóng.
3.1 Chiều cao nước dâng do gió.
Chiều cao nước dâng do gió
( )
set
h∆
được xác định qua quan trắc thực tế. Nếu không
có số liệu quan trắc thực tế thì có thể xác định
set
h∆
theo phương pháp đúng dần (coi độ
sâu đáy biển là hằng số).

∆
∆ =
Với: + ΔP: Độ chênh áp, lấy ΔP = 0,1 atm;
+ γ
n
: Trong lượng riêng của nước, γ
n
= 1,025 T/m
3
.
Vậy ta có
0,1.10
1( )
1,025
b
n
P
h m
γ
∆
∆ = = ≈
+ L
w
: Đà gió, L
w
= 220,458km;
+ v
w
: Vận tốc gió tính toán, v
w

w
= 2,34.10
-6
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
9
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
( )
( )
2
w w
w w
2
6
2
.
. . os
. 0,5.
22,68 .220458
2,34.10 . . os30 1
9,81. 25 0,5.
49 96,76 0
1,9
set b
set
o
set
set set
set
v L

- Vùng sóng khởi điểm : vùng mà sóng chưa bị biến dạng,khúc xạ
- Vùng sóng biến dạng : vùng mà sóng đã chịu ảnh hưởng của đường bờ.
- Vùng sóng đổ.
- Vùng sóng tràn lên bờ theo chu lỳ (sóng leo)
Phương pháp tính toán các thông số sóng khởi điểm tùy thuộc vào tính chất của
sóng, Sóng khởi điểm là sóng có thể chịu ảnh hưởng của đường bờ hoặc không.
Ta sử dụng phương pháp 6 tia để xem thông số sóng trong vùng không ảnh hưởng
đường bờ hay là thông số sóng trong vùng chịu ảnh hưởng đường bờ. Ta nhận thấy trong
phạm vi xét thì đường bờ không phức tạp nên ta tính toán trong trường hợp thông số sóng
trong vùng không ảnh hưởng đường bờ
Sóng khởi điểm không chịu ảnh hưởng của đường bờ được chia làm 2 loại,cơ sở để
phân chia là sự liên quan giữa d và
/ 2
λ
(với
λ
là chiều dài sóng)
+ Sóng nước sâu:
/ 2D
λ
≥
+ Sóng nước nông:
/ 2D
λ
<
4.1 Xác định chiều cao, chu kì, chiều dài sóng trung bình.
Chiều cao trung bình
d
h
(m) và chu kỳ trung bình của sóng

có số liệu.
Nếu điểm tra nằm ngoài vùng đồ thị thì chỉ tra trên đường cong bao trên và khẳng
định được sóng khởi điểm là sóng nước sâu, nếu điểm tra nằm dưới đường cong bao trên
thì sóng khởi điểm là sóng nước nông.
Khi tốc độ gió thay đổi dọc theo đà gió thì cho phép lấy
d
h
theo kết quả xác định
liên tiếp chiều cao sóng cho các đoạn có tốc độ gió không đổi.
Ta có:
+
2 2
w
9,81.25
0,48
22,68
gd
v
= =
.
+
2
w w w
9,81.21600
9342 2,95; 0,049
22,68
d
gh
gt gT
v v v

= ⇒ = = =
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
12
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
+
2 2 2
w w w
9,81.220458
4204 2,85; 0,045
22,68
d
gh
gL gT
v v v
= = ⇒ = =
Suy ra: +
2,85.
2,85.22,68
2,85 6,59( )
9,81
w
w
v
gT
T s
v g
= ⇒ = = =
;
+

λ
π π
= = =
(m).
Ta có:
67,8
33,9
2 2
d
λ
= =
(m) > d = 25m.
Vậy sóng tính toán là sóng nước nông.
4.2 Phân vùng sóng khởi điểm.
Khi đã xác định được tham số sóng khởi điểm có thể là sóng nước sâu, có thể sóng
nước nông, ta cần xác định ranh giới của vùng sóng khởi điểm.
Vẽ mặt cắt dọc theo phương của gió.
- Nếu là sóng nước sâu lấy từ MNTT một đoạn
2
λ
;
- Nếu là sóng nước nông: ranh giới của sóng khởi điểm là vùng độ dốc i<0,001
(Trong trường hợp giá trị của suất đảm bảo nằm ngoài đường cong trên cùng thì
dùng phương pháp nội suy).
Dựa vào phần đã tính toán ở trên, ta có kết luận sóng khởi điểm là sóng nước nông,
rang giới của sóng khởi điểm là vùng có độ dốc i<0,001.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
13
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.

t
.
Hệ số biến hình k
t
lấy theo đồ thị 5-1 theo đường cong 1 và tỉ số
d
d
λ
.
Hình 1.1. Đồ thị xác định k
t
.
Ta có bảng tính sau:
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
14
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Bảng 1.1. Tính hệ số biến hình k
t
.
Chiều sâu d
(m)
d
d
λ
K
t
23.4 0.35 0.975
21.4 0.32 0.952
18.4 0.27 0.935

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
15
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
- Giả định 3 chùm tia sóng vùng sóng khởi điểm;
- Vẽ các tia khúc xạ.
+ Trơn hoá đường đồng mức,
+ Lấy các đường đồng mức trung gian (các đường trung bình – sóng bắt đầu lệch
hướng từ đây).
+ Vẽ ta sóng từ vùng khởi điểm vào vùng khúc xạ:
Tia sóng từ vùng khởi điểm gặp đường trung bình thứ nhất, xác định góc α
1
là góc
hợp bởi tia tới với pháp tuyến của tiếp tuyến đường cong trung bình tại điểm tới.
Xác định giá trị
/
d
d
λ
ứng với 2 đường đồng mức 2 bên đường trung bình. Xác
định Δα dựa vào đồ thị (lấy min
1 2
,
d d
λ λ
 
 ÷
 
tra lên đường max
1 2

m

ti
a
2
ch
ï
m

ti
a
3
19
17
14
9
5
2
0
h
í
ng
s
ã
ng
t
íi
Hình 2.2. Sơ đồ tính thông số sóng biến dạng.
Vẽ được các tia lên bình đồ và đo được khoảng cách giữa các tia sóng, ta có bảng
tính sau:

3 18.4 0.27 31 2.2 30 2.2 24.72 25 1.0056
4 13.4 0.20 30 3 28 2.8 24.72 25 1.0056
5 9.4 0.14 28 2.7 28 2.7 24.12 25 1.0181
6 6.4 0.09 26 4.2 26 4.2 23.88 25 1.0232
Bảng 2.2. Xác định hệ số khúc xạ k
r
theo hướng 2 (chùm tia 2).
stt d
d
λ
Tia 1 Tia 2 A a
d
k
r
0
1
α
0
1
α
∆
0
2
α
0
2
α
∆
1 23.4 0.35 22 0.7 24 0.75 25.2 25 0.9960
2 21.4 0.32 25 0.75 24 0.7 25.56 25 0.9890

3 18.4 0.27 28 2.2 27 2.15 25.68 25 0.9867
4 13.4 0.20 27 2.1 27 2.1 25.92 25 0.9821
5 9.4 0.14 26 2.45 26 2.45 26.28 25 0.9753
6 6.4 0.09 26 4.05 25 4 26.88 25 0.9644
5.1.1.3 Xác định hệ số sóng nước sâu k
i
.
Xác định như sóng nước sâu ta tra theo đồ thị hình 5-4 với suất đảm bảo i = 2%.
Có
2 2
w
9,81.220458
4204,5
22,68
gL
v
= =
.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
18
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Hình 3.1. Đồ thị xác định k
i
.
Ta có bảng tính sau;
Bảng 1.1. Xác định hệ số k
i
(i = 2%)
Stt Độ sâu d

l
= 1.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
19
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Bảng 1.1. Xác định k
l
.
Độ sâu tương đối
d
d
λ
Giá trị k
l
khi độ dốc i bằng
0,025
0,02÷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 0,9 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 và > 1 1
Ta có bảng tính sau:

h
H
i=2%
1 23.4 0.965 0.9984 0.975 2.08 2.36 4.61
2 21.4 0.956 1.0056 0.952 2.08 2.36 4.49
3 18.4 0.941 1.0056 0.935 2.08 2.36 4.34
4 13.4 0.920 1.0056 0.920 2.07 2.36 4.16
5 9.4 0.884 1.0181 0.915 2.03 2.36 3.95
6 6.4 0.850 1.0232 0.935 2.01 2.36 3.86
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
20
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Bảng 1.4. Chiều cao sóng biến dạng theo hướng 2 (chùm tia 2).
stt d
(m)
k
l
k
r
k
t
K
i=2%
d
h
H
i=2%
1 23.4 0.965 0.9960 0.975 2.08 2.36 4.60
2 21.4 0.956 0.9890 0.952 2.08 2.36 4.42

λ
và
1%
2
h
gT
trong đó chu kì sóng được lấy bằng chu kì vùng
sóng nước sâu.
Hình 1.1. Đồ thị xác định
λ
và
urs
λ
.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
21
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Ta có bảng tính như sau:
Bảng 1.1. Xác định chiều dài sóng biến dạng theo hướng 1 (chùm tia 1).
Stt d
(m)
d
d
λ
H
2%
2%
2
h

4 13.4 0.20 4.03 0.009 0.865 58.647
5 9.4 0.14 3.75 0.009 0.8 54.240
6 6.4 0.09 3.61 0.008 0.75 50.850
Bảng 1.3. Xác định chiều dài sóng biến dạng theo hướng 3 (chùm tia 3).
Stt d
(m)
d
d
λ
H
2%
2%
2
h
gT
d
λ
λ
λ
1 23.4 0.35 4.60 0.011 0.951 64.478
2 21.4 0.32 4.44 0.010 0.95 64.410
3 18.4 0.27 4.26 0.010 0.93 63.054
4 13.4 0.20 4.06 0.010 0.87 58.986
5 9.4 0.14 3.78 0.009 0.8 54.240
6 6.4 0.09 3.64 0.009 0.76 51.528
5.1.3 Xác định độ vượt cao của sóng.
Độ cao của đỉnh sóng trên mực nước tính toán η
c
(m) phải tính toán theo trị số
2%

2
h
gT
2%
c
h
η
η
c
1 23.4 0.35 4.61 0.011 0.582 2.684
2 21.4 0.32 4.49 0.011 0.59 2.651
3 18.4 0.27 4.34 0.010 0.595 2.584
4 13.4 0.20 4.16 0.010 0.632 2.628
5 9.4 0.14 3.95 0.009 0.68 2.683
6 6.4 0.09 3.86 0.009 0.77 2.970
Bảng 1.2. Độ vượt cao sóng biến dạng theo hướng 2 (chùm tia 2)
Stt d
(m)
d
d
λ
H
2%
2%
2
h
gT
2%
c
h

c
1 23.4 0.35 4.60 0.011 0.582 2.677
2 21.4 0.32 4.44 0.010 0.58 2.575
3 18.4 0.27 4.26 0.010 0.595 2.536
4 13.4 0.20 4.06 0.010 0.632 2.566
5 9.4 0.14 3.78 0.009 0.68 2.570
6 6.4 0.09 3.64 0.009 0.77 2.800
5.2 Phân vùng sóng biến dạng, vị trí sóng đổ lần đầu.
Khi tính toán thông sô sóng biến dạng cần xác định dọc theo tia khúc xạ đến tận
đường bờ, coi như sóng chưa đổ, dựa vào đồ thị hình 5-1 và giá trị h
i
với giá trị độ dốc
i<0,02 ta thiết lập được bảng tính sau:
Bảng 1.1. Giá trị độ sâu sóng đổ lần đầu theo hướng 1 (chùm tia 1)
Stt d
i
H
i=2%
2%
2
h
gT
cr
d
d
λ
d
cr
1 23.4 4.61 0.011 0.099 6.71
2 21.4 4.49 0.011 0.099 6.71

Stt d
i
H
i=2%
2%
2
h
gT
cr
d
d
λ
d
cr
1 23.4 4.60 0.011 0.099 6.71
2 21.4 4.44 0.010 0.097 6.58
3 18.4 4.26 0.010 0.097 6.58
4 13.4 4.06 0.010 0.097 6.58
5 9.4 3.78 0.009 0.095 6.44
6 6.4 3.64 0.009 0.095 6.44
Độ sâu sóng đổ lần đầu chính là vị trí mà d
i
=d
cr
. Từ bảng giá trị ta dựng đồ thị để xác
định vị trí có d=d
cr
.
Hình 1.2. Vị trí sóng đổ lần đầu theo hướng 1 (chùm tia 1)
Hình 1.3. Vị trí sóng đổ lần đầu theo hướng 2 (chùm tia 2).

nên ta tra theo
đường số 2 của đồ thị. Cách xác định như sau: Dựa vào
cr
d
d
λ
để tìm
ur,1%
2
s
h
gT
từ đó suy ra
h
sur,1%
. Chiều cao sóng đổ h
i
được xác định bằng cách nhân với hệ số k
i
trong bảng 6-1.
Bảng 1.1. Xác định hệ số k
i
.
Suất đảm bảo i%
0,1 1 2 5 10 30 50
Hệ số k
i
1,1 1,0 0,96 0,91 0,86 0,76 0,68
Ta có bảng tính toán sau:
Bảng 1.2. Chiều cao sóng đổ.

d
d
λ
urs
d
λ
λ
λ
sur,1%
K
i=2%
λ
sur,2%
1 6.42 0.095 0.081 5.49 0.96 5.27
2 6.41 0.095 0.081 5.49 0.96 5.27
3 6.43 0.095 0.081 5.49 0.96 5.27
6.1.3 Độ vượt cao của sóng đổ.
Độ lệch của đỉnh sóng so với MNTT được xác định theo đường cong abo trên cùng
của đồ thị hình 5.6. Ta có bảng tính sau:
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
27
Thiết kế môn học: Công trình bảo vệ bờ và đê chắn sóng.
Bảng 1.1. Độ vượt cao của sóng đổ.
Hướng sóng d
cr
cr
d
d
λ

=
Trong đó:
+ k
u
: Lấy theo bảng 6-5.
Bảng 1.1. Xác định k
u
.
Độ dốc đáy
i
0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05
k
u
0,75 0,63 0,56 0,5 0,45 0,42 0,4 0,37 0,35
+ n: Số lần sóng đổ lấy từ n = 2; 3; 4 với điều kiện thoả mãn bất phương trình:
2
0,43
n
u
k
−
≥
và
1
0,43
n
u
k
−
≤

7.1 Xác định chiều cao, chiều dài, độ vượt cao, trạng thái của sóng.
Xác định thông số sóng tại chân công trình là vị trí đặt công trình có chiều sâu nước
là d và độ dốc là i. Nếu công trình nằm trong vùng nào thì thông số sóng tính cho vùng
đó. Tính toán đê mái nghiêng ta tính cho hai điểm ở đầu công trình và phần giữa công
trình.
Căn cứ vào tính toán ở chương 5 ta phân vùng được vùng sóng đổ và vùng sóng
biến dạng. Ta thấy công trình nằm trong vùng sóng đổ và vùng sóng biến dạng nên các
thông số sóng tại chân công trình tính như thông số sóng trong vùng sóng đổ và vùng
sóng biến dạng tùy từng điểm trên công trình.
-Ta tính với ba điểm :
+Đầu đê: Có d = 7,8m nằm trong vùng sóng biến dạng được phân vùng bởi chùm
tia thứ nhất.
+Thân đê: Có d = 6m nằm trong vùng sóng đổ được phân vùng bởi chùm tia thứ
hai.
+ Gốc đê: Có d = 5,1m nằm trong vùng sóng đổ được phân vùng bởi chùm tia thứ
ba.
Thực hiện các bước tính toán như ở các chương 5, 6 tính cho sóng biến dạng và
sóng đổ.
7.1.1 Tính thông số sóng biến dạng với điểm đầu đê.
Các thông số sóng tại đầu đê như sau:
Bảng 1.1. Chiều cao sóng tại đầu đê.
d
(m)
Độ dốc i k
l
k
t
k
r
K

2%
2%
2
h
gT
2%
c
h
η
η
c
7.8 0.115 3.86 0.0091 0.721 2.7812
7.1.2 Tính thông số sóng đổ với điểm thân đê.
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đại Việt.
Sinh viên: Lưu Thắng Lợi. Lớp: CTT50-ĐH1
29