Bài giảng công trình trên hệ thống thủy lợi chương 5 kênh và công trình trên kênh

§
§
H
H
T
T
L
L
1


Ch
Ch
ươ
ươ
ng 5 : Kênh và công trình trên kênh
ng 5 : Kênh và công trình trên kênh

Khái Quát.
Khái Quát.



Kênh.
Kênh.



Cống trên hệ thống kênh.
Cống trên hệ thống kênh.


cầu máng.
cầu máng.

Xi phông ng
Xi phông ng
ư
ư
ợc.
ợc.

Dốc n
Dốc n
ư
ư
ớc, bậc n
ớc, bậc n
ư
ư
ớc
ớc
§
§
H
H
T
T
L
L

2
1- Kênh:
♠Khái niệm: Lòng dẫn nhân tạo bằng đất, gạch đá, bê tông …
⇒để chuyển nước.
♠Phân loại: Theo đối tượng phục vụ:
- Kênh tưới.
- Kênh cấp nước.
- Kênh động lực.
- Kênh vận tải.
- Kênh tháo.
- Kênh đa năng.
5
-1
-1
Kh¸i qu¸t (1)
Kh¸i qu¸t (1)
§
§
H
H
T
T
L
L
3
5
-1
-1
Kh¸i qu¸t (2)
Kh¸i qu¸t (2)

2- Công trình trên kênh:
♠Nhiệm vụ: Đảm bảo sự hoạt động bình thường của hệ
thống kênh.
♠Các loại chính:
- Các cống điều tiết, chia nước: Khống chế Q,H.
- Cống ngầm, xi phông ngược, cầu máng: để nối tiếp
khi kênh gặp chướng ngại vật.
-
Dốc nước, bậc nước: Khi kênh hạ thấp nhanh cao
trình.
3- Ví dụ về hệ thống kênh: Cầu sơn, Bắc Hưng Hải, Bái
Thượng, Đồng Cam, Dầu Tiếng …
§
§
H
H
T
T
L
L
4
5
-2
-2
Kªnh
Kªnh


I – Thiết kế mặt cắt kênh :
1 – Hình dạng mặt cắt:

Phụ thuộc vào địa hình, địa chất, quy mô CT, mục đích sử
dụng, điều kiện thi công.
b
h
b
h
b
h
b
h
h
b
h
h
b
a)
c)
e)
f)
d)
b)
h)
g)
§
§
H
H
T
T
L

L
5
2 – Kích thước mặt cắt:
Thỏa mãn các điều kiện về công năng, an toàn và kinh tế.
●
ĐK chuyển nước: Tính toán thủy lực xác định ω.
●
ĐK ổn định về thủy lực: Vkb < V < Vkx.
Vkb – lưu tốc không bồi lắng ~ ρ
bc
, kich thước kênh.
Vkx – lưu tốc không xói ~ chất đất, VL bảo vệ.
●
ĐK chống trượt mái (xác định m):
-
Mái không cao: Tham khảo CT tương tự.
-
Mái cao: Tính toán ổn định.
●
ĐK thi công:
-
Đào thủ công: b ≥ 0,5m.
-
Đào cơ giới: b ~ loại máy.
●
ĐK kinh tế: Chọn P/án rẻ nhất.
§
§
H
H

T
T
L
L
6
II – Gia cố mái kênh:
♠ Mục đích: Chống xói, chống thấm, giảm nhám, tăng ổn định.
♠ Biện pháp:
-
Đá lát khan.
-
Đá xây vữa.
-
BT & BTCT:
+ Đổ tại chỗ.
+ Tấm đúc sẵn.
♠ Nguyên tắc chọn: Xuất phát từ đặc điểm địa chất, mục đích
gia cố, ĐK vật liệu, ĐK thi công.
§
§
H
H
T
T
L
L
7
III – Các biện pháp bảo vệ kênh trên sườn dốc
♠ Mục đích:
-

Chống lũ quét từ sườn dốc làm hỏng kênh.
-
Chống bùn cát, đá tuồn vào kênh.
♠ Biện pháp :
1 – Cống luồn qua kênh:
-
Đ/K: Khi có lạch nhỏ cắt qua kênh.
-
Nhược điểm: dễ bị bùn cát lấp đầy.
§
§
H
H
T
T
L
L
8
(1) kênh dẫn nước, (2) cống luồn, (3) nơi tập trung nước
3
1
2
Sơ đồ bố trí cống luồn
§
§
H
H
T
T
L

L
9
III – Các biện pháp bảo vệ kênh trên sườn dốc (2):
♠ Biện pháp :
2 – Hệ thống tràn bên kênh (tràn vào + tràn ra):
C¾t däc
MÆt b»ng
-
Đ/K: Khi sườn không dốc lắm.
-
Nhược điểm:  Chiều dài tràn thường phải lớn ⇒ bảo vệ tốn kém.
 Vẫn có khả năng bùn cát kéo vào kênh.
§
§
H
H
T
T
L
L
10
III – Các biện pháp bảo vệ kênh trên sườn dốc (3):
♠ Biện pháp :
3 – Tràn băng qua kênh:
1
3
2
Sơ đồ bố trí tràn băng
(1) kênh dẫn (2) tràn bằng
(3) tiêu năng sau tràn

D
-
Đ/K: Khi lũ sườn dốc lớn,
nhiều bùn cát, sỏi.
-
Nhược điểm: Tràn thường phải
rộng, khối lượng lớn.
-
Ghi chú: Có thể kết hợp cầu
giao thông qua kênh.

§
§
H
H
T
T
L
L
11
III – Các biện pháp bảo vệ kênh trên sườn dốc (4):
4 – Tràn hoặc cống tháo cuối kênh:
-
Mục đích: bảo vệ chống nước tràn bờ kênh.
-
Bố trí:
 Kênh lớn: Cống tháo.
 Kênh nhỏ: tràn tự động.
§
§

H
H
T
T
L
L
12
III – Các biện pháp bảo vệ kênh trên sườn dốc (5):
5 – Kênh trên sườn dốc:
1
2
3
-
Bố trí: Chạy // với kênh chính.
-
Đặc điểm: thường có mặt cắt lớn, tốn kém

§
§
H
H
T
T
L
L
13
IV – Chọn tuyến kênh (1):
1 – Theo yêu cầu sử dụng:
-
Kênh tưới: Chạy ở trên cao ⇒ Tăng diện tích khống chế.

-
Kênh tiêu: Chạy ở chỗ thấp ⇒ tập trung nước.
-
Kênh giao thông: R ≥ 5Lt (Lt – chiều dài tầu thuyền).
2 - Đ/K địa hình: quyết định khối lượng đào, đắp.
-
Chọn Wđào ≥ Wđắp ⇒ hợp lý.
-
Đồng bằng: tuyến thẳng, đất đào được đắp tại chỗ.
-
Miền núi: So sánh để chọn:

Theo đường đồng mức: tuyến dài, KL gia cố ít.

Đi tắt: tuyến ngắn, KL gia cố & CT nối tiếp nhiều.
§
§
H
H
T
T
L
L
14
IV – Chọn tuyến kênh (2):
3 – Đ/K địa chất:
-
Tránh qua vùng đá (khó đào).
-
Tránh qua vùng đất trượt, đất thấm nước nhiều.

4 - Đ/K thi công:
-
Bố trí mặt bằng thi công thuận tiện.
-
Gần bãi lấy đất đắp, bãi thải.
-
Đường giao thông & liên lạc với bên ngoài.
§
§
H
H
T
T
L
L
15
§
§
H
H
T
T
L
L
16
§
§
H
H
T

T
L
L
17
5
-3
-3
Cèng
Cèng
I – Bố trí :
1 – Vị trí đặt:
-
Trên kênh, đầu kênh nhánh để điều tiết Q, H.
-
Tại chỗ kênh cắt đường giao thông, chướng ngại …
213
1. Cống điều tiết; 2, 3. Cống lấy nước
2 – Hình thức: Cống lộ thiên, cống ngầm.
§
§
H
H
T
T
L
L
18
§
§
H

H
T
T
L
L
19
II – Kết cấu một số loại cống :
1 – Cống có tấm nắp:
Các bộ phận:
-
Tường bên: Xây bằng gạch, đá, BT.
-
Bản đáy: Xây liền hoặc tách rời tường bên.
-
Nắp đậy: bằng đá phiến, BT, BTCT.
§
§
H
H
T
T
L
L
20
1 – Cống có tấm nắp (tiếp):
♠ Tính toán các bộ phận:
- Tấm nắp: Tính theo dầm đơn.
Cần kiểm tra 2 điều kiện:

Chịu uốn: bất lợi nhất là mặt cắt giữa dầm.


Chịu cắt: bất lợi nhất là mặt cắt đầu dầm.
-
Tường bên: theo nguyên tắc tường chắn đất.
-
Bản đáy: theo dầm trên nền đàn hồi, hoặc dầm
đảo ngược.
§
§
H
H
T
T
L
L
21
2 – Cống vòm:
♠ Trường hợp sử dụng: khi khẩu diện cống tương đối lớn.
♠ Vật liệu xây dựng: gạch, đá xây, BT, BTCT.
♠ Hình thức mặt cắt: Vòm thấp, vòm vữa, vòm cao.
a) b) c)
L
L
f
♠ Phương pháp tính toán:
-
Vòm không cốt thép: đồ giải xác định đường áp lực trong vòm ⇒
Kiểm tra điều kiện không sinh ưs kéo.
-
Vòm có cốt thép: tính toán nội lực (M, N, Q), tính toán cốt thép.

§
§
H
H
T
T
L
L
22
5
-4
-4
CÇu m¸ng
CÇu m¸ng


I – Khái niệm :
1 – Trường hợp sử dụng:
-
Khi kênh vượt qua thung lũng, khe lạch có 2 bờ dốc,
nhưng không sâu.
-
Khi vượt qua sông, kênh khác mà mực nước Max trong
sông, kênh khác < ∇đáy kênh.
-
Kênh qua vùng thấm mạnh ⇒ kênh máng.
a)
b)
§
§

H
H
T
T
L
L
23
I – Khái niệm (tiếp) :
2 – Một số đặc điểm:
♠ Chế độ thủy lực: thuận, tổn thất cột nước nhỏ.
♠ Công trình hở ⇒ Xây dựng và quản lý thuận lợi ( trừ trường hợp
vượt qua thung lũng rộng và sâu).
II – Bố trí cầu máng:
1 – Cửa vào, cửa ra: có tường cánh nối tiếp với kênh thượng, hạ lưu.
z
Cửa vào, cửa ra của cầu máng
§
§
H
H
T
T
L
L
24
II – Bố trí cầu máng (tiếp):
2 – Thân máng (máng chuyển nước + bộ phận trụ đỡ):
a) Máng chuyển nước:
♠ Máng BTCT: thường có m/c chữ nhật.
♠ Máng mỏng bằng XM lưới thép: thường có m/c chữ U.

b) Bộ phận đỡ:
Nhiệm vụ: đỡ toàn bộ thân máng + nước + tải trọng ≠.
♠ Máng ngắn: gối tự do lên 2 bờ.
♠ Máng dài: dùng nhiều trụ trung gian ⇒ 2 sơ đồ:
- Dầm liên tục.
- Dầm công xôn kép.
a
l
a
§
§
H
H
T
T
L
L
25
II – Bố trí cầu máng (tiếp):
♠ Máng qua suối sâu, không rộng: giá kiểu vòm:
- Máng tựa lên vòm.
- Máng treo lên vòm.
a) b)
Giá đỡ cầu máng kiểu vòm và kiểu vòm treo