Bài giảng công trình trên hệ thống thủy lợi chương 4 cống ngầm dưới đê, đập

1
CHƯƠNG 4. CỐNG NGẦM DƯỚI ĐÊ, ĐẬP
4-1. Tổng quát
I- Khái niệm
*Vị trí: đặt dưới đê, đập (có đất đắp bao quanh).
*Công dụng:
- Lấy nước từ sông hồ; chuyển nước cho
trạm TĐ, tưới, cấp nước.
- Tháo lũ, tháo nước thừa, tháo bùn cát.
- Dẫn dòng thi công.
2
II. Phân loại cống ngầm.
1- Theo VLXD:
Ống sành, BT, BTCT, ống kim loại.
2- Theo hình dạng kết cấu:
Cống tròn, cống hộp, cống vòm.
70 450 70
590
50 450 70
570
6.0
6
.
5
1
.
5
0
.
8
1.5 3.5

1.2
3.51.5
a
)
b
)
c
)
Các hình thức mặt cắt cống ngầm
3
3- Theo cách bố trí:
- Đặt trực tiếp lên nền.
- Đặt trong hành lang.
(Sử dụng hành lang để dẫn dòng thi công).
4- Theo hình thức lấy nước:
a) Lấy nước kiểu tháp (phổ biến nhất).
Các loại tháp lấy nước
4
a) Lấy nước kiểu tháp (tiếp).

Bố trí: - làm tháp kiểu kín.
- Trong tháp có van công tác và van sửa chữa.
- Máy đóng mở đặt trong nhà tháp.

Ưu điểm: có thể thao tác van, kiểm tra sửa chữa cống
trong mọi điều kiện.

Nhược điểm: tốn nhiều vật liệu.

Vị trí đặt tháp: ở phần đầu cống.

- Vị trí 1: ngay đầu cống (chân mái đập).
- Vị trí 2: đỉnh mái đập.
- Vị trí 3: khoảng giữa mái (thường dùng nhất).
5
Hồ Đền Sóc
6
Hồ Cam Ranh
7
Hồ A Yun Hạ
8
HỒ CHỨA NƯỚC CÀ GIÂY - HUYỆN BẮC BÌNH
TỈNH BÌNH THUẬN
9
b) Lấy nước kiểu cầu cảng (dàn kéo).
10
b) Lấy nước kiểu cầu cảng (tiếp).

Đặc điểm:
- Van bố trí ngay đầu cống.
- Dàn van không kín => chỉ có thể kiểm tra, sửa chữa cửa
van khi mực nước TL thấp.

Áp dụng: hồ nhỏ, chiều sâu nước < 7m.
c) Đặt van khống chế ở hạ lưu.

Bố trí:
+ Cống vừa và nhỏ: cả van công tác và van sửa chữa đều đặt
ở cuối cống.
Loại van: van đĩa, van khoá.
+ Cống lớn:

- Van công tác: đặt cuối cống (van côn).
- Van sửa chữa: thường đặt trong tháp.
11
c) Đặt van khống chế ở hạ lưu (tiếp).

Ưu điểm:
- Luôn tạo được dòng chảy có áp trong cống.
- Van CT ở hạ lưu => không cần làm cầu công tác.

Ứng dụng: cống tròn bằng thép, thép bọc BT.
β
12
d) Các sơ đồ lấy nước khác (ít dùng):

Kiểu cửa kéo nghiêng:

Kiểu ống nghiêng.
13
4.2. Tính toán thuỷ lực cống ngầm.
I- Cống ngầm có van đặt trong tháp.
1- Tính khẩu diện:
a) Trường hợp:
- Thượng lưu là mực nước thấp; van mở hoàn toàn để
tháo lưu lượng Q
tk
;
- Cống chảy không áp.
b) Sơ đồ tính toán.
Σ
d

Σ
14
1- Tính khẩu diện (tiếp):
c) Phương pháp tính: (cống có mặt cắt chữ nhật)
- Giả thiết bề rộng cống b.
- Xác định tổng tổn thất cột nước qua cống (Z
tt
), bao gồm:
+ Các tổn thất cục bộ:
+ Tổn thất dọc đường: Z
dđ
= iL;
(coi dòng chảy trong cống là đều).
- Vẽ quan hệ Z
tt
~ b.
- Khống chế: Z
tt
= ΔZ
cp
=> tìm được bề rộng yêu cầu (b
y/c
).

ΔZ
cp
= MNC - MNKC.
MNKC: mực nước khống chế đầu kênh hạ lưu.
;
g2

v
Z
2
ii
⋅ξ=
15
1- Tính khẩu diện (tiếp):
c) Chọn mặt cắt:

Chiều rộng:
- Theo yêu cầu lấy nước: b ≥ b
y/c
.
- Theo điều kiện thi công, cấu tạo:
Thường b ≥ 0,8 m;

Chiều cao:
- Theo yêu cầu lấy nước:
H = h
1
+ δ;
h1 - độ sâu nước trong cống (trường hợp tính toán);
δ - độ lưu không (δ ≥ 0,5 m).
- Theo điều kiện thi công, cấu tạo:
Thường H ≥ 1,6 m;
16
2- Kiểm tra trạng thái chảy và tính tiêu năng:
a) Trường hợp: Khi MNTL cao, van mở 1 phần.
b) Xác đinh độ mở cống a.
Sơ đồ: chảy tự do qua lỗ:

H’
o
- cột nước toàn phần tại mặt cắt trước van.
)'H/a(f
;a'HabQ
o
o
=α
α−ϕα=
17
c) Kiểm tra chảy trong cống:
+ Vẽ đường mặt nước: xuất phát từ mặt cắt C-C có độ sâu
h
c
= αa.
Đến khi đạt h = h
k
=> chiều dài phân giới L
k
.
+ Nếu L
k
≤ L
1
: có nước nhảy trong cống.
+ Nếu L
k
> L
1
=> xác định h

r
(với L=L
1
).
- Nếu h
r
≤ h’
h
: không có nước nhảy trong cống
- Nếu h
r
> h’
h
: có nước nhảy trong cống => cần xác
định vị trí, độ sâu sau nước nhảy, khống chế h” < H.
d) Tính kích thước bể tiêu năng:
Khi nước nhảy ngoài cống
=> Cần xác định d
b
, L
b
, L
s
.
18
II- Cống lấy nước có áp (có van ở hạ lưu).
1- Tính khẩu diện:

Trường hợp: mực nước hồ thấp; van mở hoàn toàn, cống chảy
có áp.


Công thức:

o
ZgQ ∆= 2
µω
∑
+
=
22
1
iih
KK
ξ
µ
g2
V
ZZ
2
0
0
α
+∆=∆
HLTL
ZZZ
−=∆
h
h
K
ω

ω
=
i
i
K
ω
ω
=
19
Z
2
1
2
1
2-2
1-1
hh
20

Phương pháp giải: đúng dần

Giả thiết D, tính

So sánh Q và

2- Kiểm tra điều kiện chảy có áp

Trần cửa vào ngập dưới MNTL

Thỏa mãn điều kiện:

Q,
⇒ωµ
TK
Q
ZZ
vvv
∆>
µωωµ
∑
+
=
2
1
1
jj
K
ξ
µ
j
v
j
K
ω
ω
=
21
3- Tính toán nối tiếp và tiêu năng:

Trường hợp: mực nước hồ cao, van mở 1 phần.


Tính toán độ mở: tuỳ theo loại van.

Tính tiêu năng: phụ thuộc hình thức buồng TN.
+ Van côn: buồng tiêu năng sau van côn.
+ Van đĩa, van khoá: - Buồng va đập.
- Tiêu năng kiểu giếng.
22

a) Tiêu năng kiểu giếng
β
23

Độ sâu đào bể (giếng):

h’’c – tính với cột nước toàn phần Eo

Chiều dài bể:
2
''
Cn
2
hn
r
2ghσ
q
2gh
q
Z









⋅
−








ϕ
=
)Zh(h.d
rh
''
cnbê
+−σ=
E0 = Z cuối cống - Zđay HL +
b
2
d
g2
V
+

n1b
L.LL
β+=
24

b) Tiêu năng kiểu tường va đập
Hình 4-10. Sơ đồ buồng tiêu năng kiểu va đập và các kích thước tiêu
chuẩn
25

c) Buồng tiêu năng sau van côn

Tham khảo 14TCN 197-2006