TCVN TIÊU CHUẨN QUỐC GIA
DỰ THẢO 11 - 2012
TCVN : 2013
Xuất bản lần 1
CÔNG TRÌNH THỦY LỢI
YÊU CÂU KỸ THUẬT THIẾT KẾ ĐÊ BIỂN
Hydraulic Structures -
- Technical requirements for seadike design
(Tiếp theo)
H
À NỘI - 2013
Phụ lục C
(Quy định)
Tính toán các yếu tố sóng do gió
C.1 Các số liệu đầu vào dùng để tính toán sóng
C.1.1 Các số liệu về gió dùng để tính toán sóng
C.1.1.1 Tốc độ gió
Tốc độ gió tính toán w10, m/s, là tốc độ gió lấy trung bình trong 10 min tự ghi của máy đo gió ở độ cao 10 m trên mặt nước:
W10 = kl.kđ.k10.wt (C.1)
trong đó:
wt là tốc độ gió thực đo, lấy trung bình trong 10 min tương ứng với tần suất thiết kế;
k10 là hệ số chuyển đổi sang vận tốc gió ở độ cao 10 m trên mặt nước biển, xác định theo bảng C.1:
Bảng C.1 - Hệ số chuyển đổi k10
Khoảng cách giữa máy đo gió và mặt nước, m
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
K10
|
1,14
|
1,11
|
1,07
|
1,04
|
1,02
|
1,00
|
0,98
|
0,97
|
Khoảng cách giữa máy đo gió và mặt nước, m
|
13
|
14
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
20
|
K10
|
0,96
|
0,95
|
0,94
|
0,93
|
0,92
|
0,91
|
0,90
|
0,89
|
kl là hệ số tính lại tốc độ gió đo được bằng máy đo gió:
kl = (C.2)
kl 1,0
kđ là hệ số tính đổi tốc độ gió sang điều kiện mặt nước, kđ lấy như sau :
+ Khi đo trên bãi cát bằng phẳng : kđ = 1,0
+ Khi đo trên các loại địa hình A, B, C, trị số kđ lấy theo bảng C.2:
Bảng C.2 - Hệ số Kđ theo địa hình
Tốc độ gió wt
m/s
|
Giá trị của kđ ở các loại địa hình
|
A
|
B
|
C
|
10
|
1,10
|
1,30
|
1,47
|
15
|
1,10
|
1,28
|
1,44
|
20
|
1,09
|
1,26
|
1,42
|
25
|
1,09
|
1,25
|
1,39
|
30
|
1,09
|
1,24
|
1,38
|
35
|
1,09
|
1,22
|
1,36
|
40
|
1,08
|
1,21
|
1,34
|
GHI CHÚ:
1) Dạng địa hình A là dạng địa hình trống trải (bờ biển, bờ hồ trống trải, đồng cỏ, đồng cỏ có rừng thưa hay rừng non);
2) Dạng địa hình B là vùng thành phố, kể cả ngoại ô, các vùng rừng rậm và các địa hình tương ứng có các vật chướng ngại phân bố đều khắp, với chiều cao chướng ngại vật cao hơn 10 m so với mặt đất;
3) Dạng địa hình C là khu vực trong thành phố với các nhà cao hơn 25 m.
|
C.1.1.2 Đà gió
Đà gió xác định theo thực tế ở địa điểm dự báo, ký hiệu là D, đơn vị là km. Cách xác định đà gió như sau:
a) Đối với các vùng nước hẹp (vịnh, có nhiều đảo chắn gió ở phía ngoài v.v…), đà gió D xác định theo phương pháp đồ giải "đà gió tương đương” De, xem hình C.1:
- Từ vị trí dự báo vẽ một đường thẳng theo hướng gió chính (tia xạ chính). Đường này, có i = 0, = 00.
- Trong phạm vi 450 của hai phía tia xạ chính, cứ 7,50 vẽ một tia xạ, góc của các tia xạ thứ i là i: I = 7,5.i. Khoảng cách đến trên gió là ri. Đà gió tương đương De là trị số trung bình hình chiếu của các trị số ri lên tia xạ chính:
De = (C.3)
b) Đối với vùng không có yếu tố địa hình hạn chế, giá trị trung bình của đà gió D, m, được xác định theo công thức (C.4):
D = 5 x 1011x (C.4)
trong đó:
w là tốc độ gió tính toán cho trước (tương ứng với tần suất thiết kế), m/s;
là hệ số nhớt động học của không khí: = 10-5 m2/s;
c) Giá trị lớn nhất của đà gió, ký hiệu là Dmax, được xác định theo bảng C.3:
Bảng C.3 - Giá trị lớn nhất của đà gió
Tốc độ gió tính toán, W, m/s
|
20
|
25
|
30
|
40
|
50
|
Đà gió lớn nhất, Dmax , km
|
1 600
|
1 200
|
600
|
200
|
100
|
d) Tốc độ gió tính toán khi đà gió nhỏ hơn 100 km được xác định theo số liệu quan trắc thực tế đối với tốc độ gió cực đại hàng năm, không xét đến độ dài thời gian có gió;
e) Khi đà gió lớn hơn 100 km, tốc độ gió tính toán phải xác định có xét đến sự phân bố tốc độ gió theo không gian.
C.1.2 Các yếu tố sóng
Phần sóng trên mặt nước tĩnh gọi là ngọn sóng, điểm cao nhất của ngọn sóng là đỉnh sóng. Phần sóng dưới mặt nước tĩnh gọi là bụng sóng, chỗ thấp nhất của bụng sóng gọi là chân sóng. Khoảng cách thẳng đứng giữa đỉnh sóng và chân sóng gọi là chiều cao sóng HS. Khoảng cách nằm ngang giữa hai đỉnh sóng hoặc hai chân sóng kề nhau gọi là chiều dài sóng LS. Tỉ số giữa chiều cao sóng và chiều dài sóng HS/LS gọi là độ dốc sóng. Đường nằm ngang chia đôi chiều cao sóng gọi là đường trung bình sóng, xem hình C.2:
CHÚ DẪN:
-
Ngọn sóng;
-
Bụng sóng;
-
Đỉnh sóng;
-
Chân sóng
-
Mặt nước tĩnh
-
Đường trung bình sóng.
Hình C.2 - Sơ đồ xác định các yếu tố sóng
Đường trung bình sóng có vị trí cao hơn đường mặt nước tĩnh, độ cao chênh lệch gọi là độ dướn, ký hiệu là . Thời gian để thực hiện một lần nhô lên, thụt xuống của sóng gọi là chu kỳ sóng TS. Trong quá trình nổi sóng, loại sóng có các yếu tố di chuyển về phía trước gọi là sóng tiến. Tốc độ mà ngọn sóng di chuyển theo phương ngang gọi là tốc độ sóng C. Độ cao sóng HS, chiều dài sóng LS, độ dốc sóng, tốc độ sóng C và chu kỳ sóng TS đều là những đại lượng chủ yếu xác định hình thái sóng, gọi chung là các yếu tố sóng.
C.1.3 Các đặc trưng thống kê của sóng
C.1.3.1 Sóng là một quá trình ngẫu nhiên nên các yếu tố sóng có thể tuân theo một quy luật thống kê nhất định. Để dự báo sóng, cần xác định các đặc trưng thống kê sau đây của sóng:
a) Giá trị trung bình chiều cao của một bộ phận sóng lớn nào đó trong liệt sóng đo đạc:
- Chiều cao sóng trung bình, ký hiệu Hspj hoặc s cộng chiều cao tất cả các sóng liên tục đo được chia cho tổng số con sóng N:
Hspj = (C.5)
Hspj =
- Chiều cao trung bình của 1/3 con sóng lớn, ký hiệu Hs1/3 (còn gọi là sóng có ý nghĩa): sắp xếp chiều cao N con sóng đo được theo thứ tự từ lớn đến bé, trích ra N/3 con sóng từ trên xuống, tính trị số trung bình của chiều cao số sóng đó:
Hs1/3 = (C.6)
- Chiều cao trung bình của 1/10 sóng lớn Hs1/10: sắp xếp chiều cao của tất cả N con sóng đo được theo thứ tự từ lớn đến bé, lấy ra N/10 trị số đầu tiên và tính trung bình của chúng:
Hs1/10 = (C.7)
b) Giá trị chiều cao sóng tần suất luỹ tích Hsp%:
- Chiều cao sóng có tần suất 1 % (Hs1%): 1 % số con sóng thống kê có chiều cao bằng hoặc lớn hơn trị số đó;
- Chiều cao sóng có tần suất 5 % (Hs5%): 5 % số con sóng thống kê có chiều cao bằng hoặc lớn hơn trị số đó.
CHÚ THÍCH:
Hsp% chỉ có ý nghĩa về sự phân bố của liệt sóng trong một quá trình sóng do gió, không có ý nghĩa về hoàn kỳ của chiều sóng (chu kỳ số năm lặp lại).
C.1.3.2 Quan hệ giữa HSP% và tính theo các công thức sau:
a) Trong vùng nước sâu:
(C.8)
b) Trong vùng nước nông:
(C.9)
c) Hoặc xác định theo quy phạm thiết kế đê của Trung Quốc (năm 1998), xem bảng C.4.
Bảng C.4 - Trị số
|
Tần suất xuất hiện P, %
|
0,1
|
1,0
|
2,0
|
3,0
|
4,0
|
5,0
|
10,0
|
13,0
|
20,0
|
50,0
|
0,0
|
2,97
|
2,42
|
2,23
|
2,11
|
2,02
|
1,95
|
1,71
|
1,61
|
1,43
|
0,94
|
0,1
|
2,70
|
2,26
|
2,09
|
2,00
|
1,92
|
1,86
|
1,65
|
1,56
|
1,41
|
0,96
|
0,2
|
2,46
|
2,09
|
1,96
|
1,88
|
1,81
|
1,76
|
1,59
|
1,51
|
1,37
|
0,98
|
0,3
|
2,23
|
1,93
|
1,82
|
1,76
|
1,70
|
1,66
|
1,52
|
1,45
|
1,34
|
1,00
|
0,4
|
2,01
|
1,78
|
1,69
|
1,64
|
1,60
|
1,56
|
1,44
|
1,39
|
1,30
|
1,01
|
0,5
|
2,80
|
1,63
|
1,56
|
1,52
|
1,49
|
1,46
|
1,37
|
1,33
|
1,25
|
1,01
|
C.1.3.3 Chiều cao sóng tính toán không lớn hơn 78 % chiều cao h (h là chiều sâu nước tại điểm tính toán) vì ở giới hạn đó sóng sẽ đổ. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ có thể lấy Hs1/3 = 0,6.h. Chu kỳ sóng không đều có thể biểu thị bằng chu kỳ trung bình của sóng .
C.1.3.4 Chiều dài sóng, ký hiệu là Ls, m, tính toán theo công thức C.10 hoặc tra bảng C.5.
Ls = (C.10)
Bảng C.5 - Chiều dài sóng, Ls, tương ứng với chu kỳ sóng và độ sâu nước tại điểm tính toán
Đơn vị tính bằng mét
Độ sâu, h
m
|
Chu kỳ sóng, Ts, s
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
12
|
14
|
16
|
18
|
20
|
1,0
|
5,21
|
6,68
|
11,9
|
15,2
|
18,4
|
21,6
|
24,7
|
27,9
|
31,1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
2,0
|
6,04
|
11,3
|
16,2
|
20,9
|
25,5
|
30,1
|
34,6
|
39,1
|
43,6
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
3,0
|
6,21
|
12,6
|
18,9
|
24,9
|
30,7
|
36,4
|
42,0
|
47,5
|
53,1
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
4,0
|
6,23
|
13,3
|
20,8
|
27,9
|
34,7
|
41,4
|
47,9
|
54,4
|
60,9
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
5,0
|
-
|
13,7
|
22,1
|
30,3
|
38,7
|
45,6
|
53,0
|
60,3
|
67,6
|
82,0
|
96,3
|
110,0
|
124,0
|
138,0
|
6,0
|
-
|
13,9
|
23,1
|
32,1
|
40,8
|
49,2
|
57,4
|
65,5
|
73,6
|
89,4
|
105,0
|
102,0
|
136,0
|
151,0
|
7,0
|
-
|
13,9
|
23,7
|
33,6
|
43,2
|
52,4
|
61,3
|
70,2
|
78,9
|
96,0
|
113,0
|
130,0
|
146,0
|
163,0
|
8,0
|
-
|
14,0
|
24,1
|
34,8
|
45,2
|
55,1
|
64,8
|
74,2
|
83,7
|
102,0
|
120,0
|
138,0
|
156,0
|
174,0
|
9,0
|
-
|
14,0
|
24,4
|
35,8
|
46,9
|
57,6
|
68,0
|
78,2
|
88,4
|
108,0
|
127,0
|
146,0
|
166,0
|
185,0
|
10,0
|
-
|
14,0
|
24,6
|
36,5
|
48,3
|
59,8
|
70,8
|
81,7
|
92,3
|
113,0
|
133,0
|
154,0
|
174,0
|
194,0
|
12,0
|
-
|
14,0
|
24,8
|
37,6
|
50,7
|
63,4
|
75,8
|
87,8
|
99,7
|
112,0
|
145,0
|
168,0
|
190,0
|
212,0
|
14,0
|
-
|
-
|
24,9
|
38,2
|
52,4
|
66,3
|
79,9
|
93,1
|
106,0
|
131,0
|
156,0
|
180,0
|
204,0
|
228,0
|
16,0
|
-
|
-
|
24,9
|
38,5
|
53,6
|
68,6
|
88,4
|
97,7
|
111,0
|
139,0
|
165,0
|
191,0
|
217,0
|
243,0
|
18,0
|
-
|
-
|
24,9
|
38,7
|
54,4
|
70,5
|
86,3
|
101,0
|
116,0
|
146,0
|
174,0
|
202,0
|
230,0
|
257,0
|
20,0
|
-
|
-
|
-
|
38,8
|
55,0
|
72,9
|
88,7
|
105,0
|
121,0
|
152,0
|
182,0
|
212,0
|
241,0
|
270,0
|
22,0
|
-
|
-
|
-
|
38,9
|
54,4
|
73,0
|
90,8
|
108,0
|
125,0
|
158,0
|
190,0
|
221,0
|
252,0
|
282,0
|
24,0
|
-
|
-
|
-
|
38,9
|
55,6
|
73,9
|
92,5
|
110,0
|
128,0
|
163,0
|
197,0
|
229,0
|
262,0
|
294,0
|
26,0
|
-
|
-
|
-
|
39,0
|
55,8
|
78,5
|
93,5
|
113,0
|
131,0
|
168,0
|
203,0
|
238,0
|
271,0
|
305,0
|
28,0
|
-
|
-
|
-
|
39,0
|
55,9
|
75,0
|
95,0
|
115,0
|
134,0
|
172,0
|
209,0
|
245,0
|
280,0
|
315,0
|
30,0
|
-
|
-
|
-
|
39,0
|
56,0
|
75,4
|
96,0
|
116,0
|
137,0
|
176,0
|
215,0
|
252,0
|
289,0
|
525,0
|
32,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,0
|
75,7
|
96,7
|
118,0
|
139,0
|
180,0
|
220,0
|
259,0
|
297,0
|
335,0
|
34,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
75,9
|
97,4
|
119,0
|
141,0
|
184,0
|
225,0
|
266,0
|
305,0
|
344,0
|
36,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
76,0
|
97,9
|
120,0
|
143,0
|
187,0
|
230,0
|
272,0
|
312,0
|
353,0
|
38,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
76,1
|
98,3
|
121,0
|
144,0
|
190,0
|
235,0
|
278,0
|
320,0
|
361,0
|
40,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
76,2
|
98,6
|
122,0
|
146,0
|
193,0
|
239,0
|
238,0
|
326,0
|
369,0
|
42,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
76,3
|
98,9
|
123,0
|
147,0
|
196,0
|
243,0
|
288,0
|
233,0
|
377,0
|
44,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
76,3
|
99,1
|
123,0
|
148,0
|
198,0
|
240,0
|
293,0
|
339,0
|
384,0
|
46,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
56,1
|
76,3
|
99,2
|
124,0
|
149,0
|
200,0
|
250,0
|
298,0
|
345,0
|
391,0
|
48,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
76,4
|
99,4
|
124,0
|
150,0
|
202,0
|
253,0
|
903,0
|
351,0
|
398,0
|
50,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
76,4
|
99,5
|
124,0
|
151,0
|
204,0
|
256,0
|
307,0
|
357,0
|
405,0
|
55,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
76,4
|
99,7
|
125,0
|
152,0
|
208,0
|
264,0
|
317,0
|
370,0
|
421,0
|
60,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
76,4
|
99,7
|
125,0
|
158,0
|
212,0
|
270,0
|
327,0
|
382,0
|
436,0
|
65,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
76,4
|
99,8
|
126,0
|
154,0
|
214,0
|
275,0
|
335,0
|
393,0
|
449,0
|
70,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
99,8
|
126,0
|
155,0
|
216,0
|
280,0
|
342,0
|
402,0
|
462,0
|
>70,0
|
6,24
|
24,0
|
24,9
|
39,0
|
56,1
|
76,4
|
99,8
|
126
|
156
|
224
|
305
|
399
|
505
|
623
|
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |