tkkt cống xẻo lùng kiên giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ

BỘ MÔN KỸ THUẬT XÂY DỰNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TKKT CỐNG XẺO LÙNG KIÊN GIANG
(PHẦN THUYẾT MINH)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SVTH: NGUYỄN KHÁNH NGỌC

Ths. LÂM VĂN THỊNH

MSSV: 1110533
LỚP: TC1104A2-K37

Cần Thơ, Tháng 05/2015


Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU CHUNG
---

---

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN
Tên dự án: Tiểu dự án Ô Môn - Xà No (OMXN) thuộc dự án phát triển thủy
lợi ở đồng bằng sông Cửu Long nằm ở khu vực trung tâm của đồng bằng
sông Cửu Long.
Địa điểm xây dựng: Dự án đi qua ba tỉnh thành: Cần Thơ, Kiên Giang, Hậu
Giang tiếp giáp với Đông với kênh Tắc Ông Thục, phương Tây với sông Cái
Tư, miền Nam với kênh Xà No và miền Bắc với kênh, rạch Ô Môn.
Vị trí địa lý khu dự án:

Hình 1.1 - Bản đồ vị trí dự án

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 1


Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Mục tiêu của dự án
- Kiểm soát mặn xâm nhập cho 45.430 ha đất tự nhiên;
- Tăng nước sạch để tưới cho 41.123 ha đất nông nghiệp trong 2-3 vụ lúa;
- Cải thiện hệ thống giao thông đường bộ và đường thủy trong khu vực tiểu dự án.
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH
-Vị trí công trình: Cống đặt tại lòng rạch Xẻo Lùng thuộc địa phận xã Hòa Thuận
huyện Giồng Riềng tỉnh Kiên Giang.Tim dọc cống theo tim dòng chảy,tim ngang cống

vuông góc với tim dọc ,cách bờ song Ô Môn 22,2m.

Hình 1.2 - Vị trí công trình
1.3. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN VÙNG
1.3.1. Địa hình khu vực
- Địa hình tương đối thấp và bằng phẳng .

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 2


Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

- Dọc theo tuyến kênh rạch, công trình công cộng, chùa chiền, tuyến đê công trình của
vùng nghiên cứu đều có dân cư đông đúc, các miếu thờ….
1.3.2. Thổ nhưỡng
-Đất đai của khu vực chủ yếu là đất sét ảnh hưởng của phèn, có thể chia thành 3
nhóm:
-Nhóm 1 là đất không phèn, có chiều dày khoảng 2,5m chiếm khoảng 66% diện tích;
-Nhóm 2 là đất bị phèn nhẹ đến trung bình nhưng không bị nhiễm mặn, chiếm 15%
diện tích.
1.3.3. Địa chất
-Cấu trúc địa tầng tại mỗi vị trí cống cụ thế có khác nhau nhưng theo kết quả khảo
sát địa chất thì nhìn chung bao gồm các lớp từ trên xuống như sau:
- Kết quả thí nghiệm cơ học đất :

Bảng 1.1 - Bảng chỉ tiêu cơ lí đất
Chỉ tiêu cơ lí đất

1

2

Chiều dày (m)

14.6

15.67

Dung trọng tự nhiên γ w (T/m3)

1.54

1.97

Dụng trọng đầy nổi γ dn (T/m3)

0.55

0.99

Độ ẩm W(%)

75.8

26.5

Độ sệt B

1.3

0.01

Lực dính C(T/m3)

0.4

3.3

Góc ma sát trong ϕ

2018’ 15048’

1.4. KHÍ TƯỢNG – THỦY VĂN
1.4.1. Thủy văn
Đặc điểm khí tượng vùng hưởng lợi các cống cấp 2 Ô Môn – Xà No được mô tả
trên cơ sở dữ liệu thu nhập từ trạm Cần Thơ và Vị Thanh.
1.4.2. Nhiệt độ

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 3

Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Bảng 1.2 - Đặc trưng nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu
Tháng

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

T0c

25.2 26.0

27.2

28.4

27.9

27.2

27.0

27.0

26.9

26.8

26.4

25.5

T0max

32.7 34.3

36.7

37.1

37.8

35.1

34.5

33.6

35.5

33.8

32.7

32.5

T0min

16.2 28.5

19.3

20.9

22.4

21.9

21.8

21.4

22.0

21.5

18.5

18.5

1.4.3. Bốc hơi
Bảng 1.3 - Lượng bốc hơi tại khu vực nghiên cứu
Tháng

I

Imm/ng

II

5.9 6.2

III

IV

V

VI

6.2

6.9 6.5 6.0

VII VIII

IX

X

XI

XII

NĂM

5.9

5.4

5.6

5.4

5.3

70.9

5.6

1.4.4. Độ ẩm
-Độ ẩm cao nhất đạt vào tháng X: 88,1%
-Độ ẩm thấp nhất đạt vào tháng III: 77,3%
-Độ ẩm bình quân năm: 83,4%
Bảng 1.4 - Độ ẩm bình quân theo các tháng tại khu vực nghiên cứu
Tháng
E%

I

II

III

IV

79.8

77.5

77.3

84

V

VI

VII

86.5 86.9 87.9

VIII

IX

X

XI

XII

86.9 87.9 88.1 86.3 83.2

1.4.5. Gió mặt đất
-Gió thay đổi chiều rõ rệt theo mùa, gió mùa mưa là gió thịnh hành gió Tây Nam hoặc
gió Tây, xuất hiện từ tháng V đến tháng X. Gió mùa khô có hướng thổi chủ yếu là
Đông Bắc và gió Bắc, xuất hiện trong tháng XI đến tháng II năm sau, giữa 2 mùa mưa
và mùa khô là thời kỳ chuyển tiếp từ tháng III đến tháng IV, hướng gió thường xuất
hiện là gió Đông nam và gió Đông .
-Tốc độ gió bình quân thay đổi từ 2.0 đến 3.0m/s, tốc độ gió lớn nhất là 30m/s.
-Vùng dự án ít gặp bão. Theo số liệ thống kê 60 năm quan trắc,thì có khoảng 12 trận
bão đổ bộ vào bờ biển Nam Bộ, nhưng hầu hết tan nhanh trước khi vào tới đất liền,
riêng cây bão số V năm 1997 đổ bộ vào Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau nhưng sức gió
chỉ đạt tới cấp 9.
1.4.6. Mưa
-Mưa bị chi phối rõ rệt vào 2 mùa gió:

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 4


Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

-Mùa khô: từ tháng XI đến VI năm sau. Lượng mưa tương đối ít (chiếm khoảng
15% tổng lượng mưa bình quân cả năm).
-Mùa mưa: kéo dài từ tháng V đến tháng X.
-Trong mùa mưa, lượng mưa chiếm khoảng 85%tổng lượng mưa toàn năm và phân
bố khá đồng đều cho các tháng với số ngày mưa dao động từ 13 đến 15 ngày.
So với toàn vùng Bán Đảo Cà Mau, lượng mưa hàng năm khu dự án thuộc loại trung
bình, tại Vị Thanh 1651mm,tại Cần Thơ 1493mm.
Bảng 1.5 - Lượng mưa trung bình tháng nhiều năm, Đơn vị: (mm)

Trạm/tháng I

II III

IV

V

VI

VII

XII

Cả
năm

167.6 417.9 327.4 12.6 7.9

1651

VIII

IX

X

XI

Vị Thanh

0 0

55.5 25.3 365.9 211.7 59.2

Cần Thơ

0 0

47.4 16.3 100.8 260.3 308.4 220.2 143.9 300.7 31.7 63.3 1493

-Căn cứ vào lượng mưa trung bình tháng nhiều năm cho ta thấy lượng mưa vụ Đông
Xuân là không đáng kể, do vậy nhu cầu nước lớn nhất là từ tháng II để cấp nước tưới
cho vụ Đông Xuân cần trữ nước ngọt cuối mùa mưa và nhờ vào các biện pháp công
trình thủy lợi ngăn lũ, giữ ngọt và lấy từ kênh vào tưới cho khu vực.
-Vào vụ mùa, nước mưa dồi dào nên hầu như nước tưới là tự nhiên. Nhưng trong vụ
này lượng mưa là khá lớn nên vấn đề để tiêu thoát nước để tránh úng là vấn đề cần
quan tâm hơn. Tuy nhiên cũng cần đề phòng hạn Bà Chằng xảy ra vào khoảng thời
gian canh tác vụ mùa.
-Cần lưu ý giai đoạn xâm nhập mặn lớn nhất vào cuối tháng IV đến cuối tháng V khi
lưu lượng trên dòng chính sông MeKong nhỏ nhất.
-Vùng hưởng lợi của tiểu dự án Ô Môn Xà No cũng như đồng bằng sông Cửu Long,
hầu hết các trận mưa(trong mùa mưa) đều kéo dài từ 3 đến 5 ngày. Vì Vậy trong tính
toán chọn thời gian tiêu từ 3 đến5 ngày.
-Tần suất mưa tiêu theo cấp công trình, được chọn là P=10%
-Tần suất triều ngoài sông P=25%.

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 5


Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Bảng 1.6 - Lượng mưa thiết kế 5 ngày max tần suất p= 10% ; đơn vị ( mm)

P%

0.01

0.03

0.05

0.1

0.3

0.5

1

3

5

10

Kp

2.86

2.62

2.5

2.36

2.12

2.02

1.88

1.67

1.54

1.39

M

637.6

584

P%

20

50

75

90

95

97

99

99.5

99.7

99.9

Kp

1.23

0.96

0.79

0.66

0.59

0.55

0.48

0.45

0.43

0.38

M

274.2

214

176.1 147.1 131.5 122.6

107

100.3

95.9

84.7

557.3 526.1 472.6 450.3 419.1 372.3 343.3 309.9

1.5. Tình hình chua, phèn mặn
1.5.1. Chua phèn
- Do các công trình cống kênh hiện chưa đáp ứng được việc tiêu thoát và dần ngọt cho
vùng dự án, các kênh cấp 1 bị bồi lắng, kênh cấp 2 chưa xây dựng hoặc đã có nhưng
quá cạn, khiến việc tiêu thoát nước bị ách tắt,ứ động gây chua phèn.
1.5.2. Mặn
- Kết quả tính toán cho thấy hiện nay độ mặn trong vùng dự án không vượt quá 4 g/l.
Khi các công trình cống để bao được xây dựng, mặn được khống chế lũ được kiểm

soát.
1.5.3. Tình hình ngập úng
-Hiện tại vùng hưởng lợi có diện tích ngập không lớn, nhưng thời gian ngập lại kéo
dài, cụ thể
Bảng 1.7 - Đặc trưng độ ngập úng khu vực dự án
TT

Độ ngập ( cm)

1

40 ÷ 60

Thời gian ngập (tháng)

Diện tích ngập (ha)

Tỷ lệ (%)

3.0

22.506

49.54

1.6. ĐIỀU KIỆN GIAO THÔNG
-Mạng lưới giao thông thủy nơi đây chủ yếu là trục sông Tắc Ông Thục, kênh Xà
No, kênh Ô Môn, kênh KH8,KH9 và các kênh cấp 2 cùng với các kênh cấp 3 mới đào
hoặc mở rộng. Tải trọng lớn nhất của các ghe bầu qua lại khoảng 200 tấn chuyên chở
cát lọai vật liệu xây dưng, hàng hóa sinh hoạt, các loại nông ngư cơ, phân bón phục vụ

sản xuất nông nghiệp và nhất là chuyên chở các sản phẩm nông nghiệp đi qua giao lưu
buôn bán trên thị trường. Mạng lưới giao thông bộ đã và đang được khôi phục và phát
triển.
- Giao thông đường bộ:

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 6


Chương 1 : Giới Thiệu Chung

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

+ Đường lộ vành đai dọc theo Sông Cần Thơ đến Ô Môn, đường nhựa chiều rộng
6m,hiện nay chất lượng đường đã xuống cấp.
+ Trong khu vực dự án có đường nhựa rộng B=4÷6m nối từ lộ vành đai dọc theo
Sông Cần Thơ tại xã Nhơn Ái đến xã Trường Long; một số đoạn đường nhựa chạy dọc
theo kênh Ô Môn nối liền với tuyến đê bao.
+ Ngoài ra còn các đường liên ấp với bề rộng khoảng 2,5÷3m (đường đất hoặc đá
cấp phối).
+ Toàn bộ các cầu trên các tuyến giao thông nông thôn có một số cầu sắt và cầu bê
tông với tải trọng cũng chỉ đạt tới H3, H4 ngoài ra còn có mốt số càu gỗ thô sơ phục
vụ cho sinh hoạt của dân cư ven các kênh rạch.
1.7. TÌNH HÌNH DÂN SINH - XÃ HỘI
1.7.1. Hệ thống điện dân sinh
Đường điện dân sinh hầu như phủ khắp địa bàn khu vực. Gần 100% hộ dân sử
dụng điện chiếu sáng và phục vụ sản xuất nông nghiệp.

1.7.2. Hệ thống cung cấp nước
Người dân trung khu vực sử dụng nước sinh hoạt chủ yếu là nước mưa, nước
ngầm và nước sông.
1.7.3. Hệ thống y tế
Các xã trong khu vực đều có trạm y tế và giường bệnh.
1.7.4. Giáo dục
Toàn bộ các xã trong khu vực đều có trường tiểu học và đã hoàn thành phổ cập
tiểu học.
1.8. PHƯƠNG HƯỚNG VÀ MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN KINH TẾ
1.8.1. Phương hướng phát triển kinh tế
Người dân trong khu vực chủ yếu sống bằng nghề nông, do đó trong hiện tại cũng
như tương lai cần chú trọng đầu tư hệ thống thủy lợi hoàn chỉnh góp phần phát huy
tiềm năng đất đai; chuyển đổi cơ cấu cây trồng vật nuôi hợp lý; xây dựng nền kinh tế
nông nghiệp tiến bộ, bền vững; cũng cố và nâng cao đời sống của nhân dân.
1.8.2. Mục tiêu của dự án
Kết hợp với hệ thống đê ven sông cùng với các cống khác trong vùng tác dụng
ngăn nước, giữ ngọt, tháo chua, rửa phèn tạo điều kiện phát triển kinh tế nông nghiệp.
- Giữ ngọt, ngăn nước: do khu vực nằm ven sông và chịu tác động trực tiếp của
triều nên hằng năm vào mùa khô thường thiếu nước ảnh hưởng rất lớn đến năng suất
cũng như chất lượng các loại cây trồng, vật nuôi.
- Tháo chua, rửa phèn: góp phần làm giảm độ chua, độ phèn trong đất; làm tăng độ
phì nhiêu cho đất; thúc đẩy sản xuất nông nghiệp và chuyển đổi cơ cấu cây trồng, vật
nuôi.
Nước thi công lấy dưới kênh nhưng phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 7

Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

CHƯƠNG 2 - TÍNH TOÁN THUỶ LỰC

2.1.

SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

Diện tích tiêu: 2800 ha
Chọn sơ bộ cao trình đáy kênh: ∇đk= -2.5m
Cao trình bình quân mặt ruộng: ∇BQMR= Zđr =0.5m. Dựa vào nhu cầu phát triển
nông nghiệp của khu vực chủ yếu là trồng lúa và hoa màu, nên lấy cây lúa để tính toán
độ ngập cho phép của khu vực:
Zđ = Zđr + a = +0.5 + 0.2 = +0.7m
Trong đó:
Zđr: cao trình mặt ruộng.
a = 0.05 – 0.2m: độ ngập nước để cây lúa sinh trưởng.
Cao trình đáy kênh: để đảm bảo giao thông thủy cao trình đáy kênh phải thấp hơn cao
trình mực triều min: ∇đk= Zđk = Zmin - t = -0.52-1.98=-2.5m.
Trong đó:
Zmin: cao trình mực triều thấp nhất.
t = 1.5 – 2m: độ ngập thuyền (m).
Số liều triều của trạm Rạch Giá năm 1990.
Tài liệu mưa của trạm Rạch Giá quan trắc qua 33 năm: 1980-2012
Qua tài liệu mưa đo 33 năm, ta tìm ra tổ hợp mưa 1, 3, 5 ngày max liên tiếp ứng với
tần suất 10%. (xem phụ lục 2.1)
Bảng 2.1 - Lượng mưa 1,3, 5 ngày max

Ngày

Lượng mưa(mm)

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Mưa 1ngày
max

Mưa 3 ngày
max

Mưa 5 ngày
max

191.096

273.503

354.978

Trang 8


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Hình 2.1 - Biểu đồ triều Rạch Giá năm 1990
Quan sát biểu đồ triều Rạch Giá năm 1990 ta thấy tháng 10 có chân triều cao (trường
hợp bất lợi nhất) nên chọn triều tháng 10 để tính toán.
XÁC ĐỊNH KHẨU DIỆN CỐNG

2.2.

Tính toán khẩu độ cống theo phân tích phương trình cân bằng nước cho khu vực
khép kín.
Ta có:
Vmưa+ Vthấm = Vbốc hơi+ Vtc+ Vtrữ

(2.1)

Trong đó:
Vtrữ: thể tích trữ nước của khu vực; Vtrữ=hằng số;
Vmưa: thể tích mưa trên khu vực tại thời điểm tính toán;
Vthấm: thể tích thấm vào khu vực, xem như bằng 0;
Vbốc hơi: thể tích bốc thoát hơi, xem như bằng 0;
Vtc: thể tích tiêu tự chảy qua cống.
Như vậy để quản lý nước trong khu vực, ta cần tính toán lượng mưa, khả năng tiêu tự
chảy qua cống để đạt cao trình mực nước đồng cho phép là +0,7m.

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 9

Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

2.2.1. Chọn cao trình đáy kênh
Do nhu cầu về giao thông thuỷ nên ta chọn cao trình đáy kênh phải thấp hơn
mực nước min của sông dựa vào biểu đồ triều ta thấy ∇min=-0.52m. Vậy chọn sơ bộ
cao trình đáy kênh ∇đk =-2.5m.
2.2.2. Cao trình Zs
Từ hiện trạng sản xuất nông nghiệp trong vùng chủ yếu là cây lúa nên ta tính toán
trong 3 trường hợp:(kết quả xem phụ lục 2.2 dến 2.7)
-Mưa 1 ngày max tiêu 3 ngày
- Mưa 3 ngày max tiêu 5 ngày
- Mưa 5 ngày max tiêu 7 ngày
Từ tài liệu triều tháng 10, trích ra cao trình triều của 3 ngày tiêu (72 giờ) ngày 30/101/11; 5 ngày tiêu (120 giờ) từ 29/10-2/11; 7 ngày tiêu (168 giờ) từ 28/10-3/11.
2.2.3. Cao trình mực nước đồng ruộng
Cao trình mực nước đồng ban đầu chọn bằng cao trình bình quân của khu vực
cộng thêm độ chịu ngập bình quân của cây lúa là +0,7(m).
Cao trình mực nước đồng tại thời điểm i:
Ta có: Zđi = Zđ (i-1) + P - ∆H (m) (2.2)
P: Tổng lượng mưa phân bố đều (m) tương ứng với tửng trường hợp tiêu.
Zđi: Cao trình đồng ruộng tại thời điểm i.
Zđ(i-1): Cao trình đồng ruộng tại thời điểm i-1.
∆H : Lớp nước giảm sau thời gian tiêu ∆t .
2.2.4. Lớp nước giảm sau thời gian tiêu ∆t giờ
Lớp nước giảm trên diện tích 2800(ha)
Ta có:

∆H = V/F (m)

(2.3)

F: Diện tích tiêu 2100(ha)
V: Thể tích nước tiêu trong ∆t giờ
2.2.5. Thể tích nước chảy qua cống
Ta có: V = Q.∆t (m3)

(2.4)

Trong đó:
Q: Lưu lượng qua cống
∆t=1giờ =3600giây

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 10


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

2.2.6. Lưu lượng qua cống
Trong công thức tính lưu lượng qua cống, cống chảy ở hình thức chảy ngập
Ta có: Q = ϕn . hn . Σb .
Với:

2 g.( H 0 − hn )

(2.5)

ϕn: Hệ số ngập chọn bằng 0.93.
Hn: Cột nước hạ lưu, hn= ∇MNHL - ∇đc (m).
Σb: Khẩu diện cống (m).
g: Gia tốc trọng trường 9.81 (m/s2).
H0: Cột nước thượng lưu, có kể đến lưu tốc đến gần.
Η0 = Η +

αv 2
2g

( m)

để đơn giản ta xem v=0 ⇒ H=H0=∇MNTL - ∇đc.
∇đc: Cao trình đáy cống chọn bằng cao trình đáy kênh (-2.5m).
Nếu là chảy không ngập thì dùng công thức:
Q = m.Bc . 2 * g .H o3 / 2

Trong đó:
Q: lưu lượng qua cống
m: hệ số lưu lượng;
Bc: khẩu độ cống;
Ho: cột nước trước cống có kể đến lưu tốc đến gần;
Η 0 = (∆ MND − ∆ DK ) +

Trị số

αv 2

2g

αv 2
2g

( m)

thường rất nhỏ, để dễ tính toán ta bỏ qua giá trị

αv 2
2g

.

2.2.7. Chọn sơ bộ chiều rộng cống
Ta chọn sơ bộ chiều rộng cống B=6m, B=8m, B=10m tính toán tiêu năng với 3
trường hợp tiêu:
- Mưa 1 ngày max tiêu 3 ngày
- Mưa 3 ngày max tiêu 5 ngày
- Mưa 5 ngày max tiêu 7 ngày

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 11


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Lập bảng tính và kiểm tra các trường hợp tiêu ta thấy B=6m thì cống tiêu thỏa nhưng
mực nước khống chế còn khá cao, còn B=10m thì bề rộng cống qua lớn nên chi phí
xây dựng tốn kém. B=8m là khẩu độ cống thích hợp nhất.(xem phụ lục 2.9 đến 2.11)
Theo thiết kế “ Trịnh Bốn “, đối với mố trụ cửa van, tại chổ khe van thì chiều
dày còn lại của mố cũng phải từ 0.5 ÷ 0.8m ,khe van sâu 0.3 ÷ 1m , rộng 0.1 ÷ 0.6m :
Chọn chiều dày trụ biên db = 1m;
Chọn chiều dày trụ pin dp = 1.4m;
Khe phai sâu 0.3m, rộng 0.5m;
Chọn chiều dài thân cống L=18m
Điều kiện hình thức cống là đập tràn đỉnh rộng:
(2÷3).H
(2.6)

Trong đó: H là cột nước tràn trước cống
H=∇MNTL-∇đc=0.9 -(-2.5)=3.4 m
⇒6,8 m< L=18 m <27.2 m (thoả).
Vậy xem cống như đập tràn đỉnh rộng.
2.3.

TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG

2.3.1. Trình tự tính toán
Dựa vào biểu đồ mực nước trước cống và sau cống của 3 trường hợp tiêu ta lấy
trường hợp bất lợi để kiểm tra tiêu năng qua cống đó là trường hợp mưa 1 ngàymax
tiêu trong 3 ngày.
Lưu lượng dùng để thiết kế tiêu năng là lưu lượng chảy qua cống tạo nước nhảy phóng
xa bất lợi cho công trình, tức (h”c-hh)max lớn nhất.

Trình tự tính toán:
Cột nước tràn thượng lưu có kể đến vận tốc tới gần:
Η0 = Η +

α .V 2
2.g

(2.7)

Trong đó:
H: cột nước tràn thượng lưu không kể tới vận tốc tới gần.
α: hệ số thay đổi lưu tốc, α=1÷1,1 chọn α=1.
g: là gia tốc trọng tường, g=9,81 (m/s2).
V: vận tốc ứng với lưu lượng qua cống.
SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 12


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực
V =

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Q
Q
=
Wtl (bk + m.htl ).htl

(2.8)

htl là cột nước trước cống, htl=∇đ-∇đc
Năng lượng đơn vị dòng chảy thượng lưu: E0=H0
Hàm F (τ c ) =
Trong đó:

q
ϕ .E 02 / 3

(2.9)

q: lưu lượng đơn vị qua cống, q =

Q Q
=
Bc 8

ϕ: hệ số lưu tốc, theo bảng (3-84), [1] ứng với đập tràn đỉnh rộng có
ϕ=0,95÷0,85 chọn ϕ=0,93.
Đặt τ =

F (τ c )
2. g

1−

Ta có: τ c,, = 0,5.τ c .( 1 + 16.ϕ 2 .
hc" = E 0 .τ c,,

τ

được τ c =

1−τ c

τc

τ

(2.10)

1−τ

− 1)

(2.11)

(2.12)

Cột nước hạ lưu hh: hh=∇s-∇đc
Tương ứng với từng cấp lưu lượng Q ta tính được (h”c-hh). Lấy giá trị Q tương ứng với
(h”c-hh)max là lưu lượng tính toán tiêu năng. Xem phụ lục 2.13 ta có:
Ứng với Zđ=0.83 thì (h”c-hh)max=-0.24 và QTN=71.13 m3/s
2.3.2. Xác định kích thước tiêu năng
Ta có ( hc” – hh )max=-0.24, do hình thức nước nhảy sau cống là nước nhảy ngập nên ta
thiết kế tiêu năng theo cấu tạo và chọn hình thức tiêu năng là bể tiêu năng với chiều
sâu d =0.5m
2.3.3. Xác định chiều dài bể tiêu năng

Tính theo GS.MĐ.Tsêtouxôp
Lb=β.Ln+L1 (2.13)
Trong đó:
β: là hệ số thực nghiệm, β=0.7÷0.8, ta chọn β=0.75
Ln: là chiều dài nước nhảy, theo công thức (26-19), [4] ứng với lòng dẫn chữ
nhật mở rộng dần ta có: Ln: là chiều dài nước nhảy, theo Saphoranet lấy Ln = 4.5 hc'' (m)

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 13


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Ta có:
h
Fr1 =  k
 hc





3

(2.15)

(2.16)
q=

QTN 71.13
=
= 8,891m 2 / g
Bc
8

hc ' ' = τ c'' .E 0 = 0,73.3,366 = 2.46

Hàm F (τ c ) =

q
8,891
=
= 1,548
3/ 2
ϕ .E 0
0,93.3,366 3 / 2

b1 = Bc = 8m

lấy Ln = 4,5 hc'' =4,5.2,46=11,07
L1: là chiều dài nước rơi từ ngưỡng sau đến sân tiêu năng
L1=Lrơi-S
Với: S chiều dài nằm ngang của mái dốc hạ lưu công trình, chọn S=0
Lrơi= 1,64 H 0 ( P + 0,24 H 0 )

(2.17)

Đáy kênh bằng đáy cống => P=0
H0=3,366 m
=> L1=lrơi-0= Lrơi = 1.64 H 0 ( P + 0.4 H 0 )
=1.64 3,366.(0 + 0,24.3,366) = 2,7m
Vậy chiều dài bể tiêu năng:
Lb=0,75.11,07+2,7=11m.
Để đảm bảo an toàn ta chọn chiều dài bể Lb=11m
2.4.

TÍNH TOÁN HỐ XÓI
Vậy chọn chiều dài hố xói l x = 18m .(phụ lục 2.13)

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 14


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

2.5.

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

THIẾT KẾ KÊNH THƯỢNG LƯU & HẠ LƯU

2.5.1. Số liệu tính toán

Lưu lượng thiết kế: để đảm bảo kênh làm việc ổn định với mọi cấp lưu lượng
chảy qua cống, ta chọn lưu lượng thiết kế kênh bằng với lưu lượng lớn nhất qua
cống Qktk = Qcmax = 70.17m3/s ứng với Ztư đồng=+ 0,806m.
Cao trình đáy kênh thượng lưu và hạ lưu: ∇đktl = ∇đkhl = -2.5m
Cao trình MNTL max= +0.81m.
Cao trình MNHL max= +0.9m.
Cao trình MNTL và MNHL min= -0.52m.
Căn cứ vào tài liệu địa chất và lưu lượng chảy qua cống:
+ Lớp đất được bốc lên để làm kênh là lớp sét pha màu nâu đen
+ Lưu lượng chảy trên kênh Qktk=70.17m3/s
+ Theo Sổ Tay Kỹ Thuật Thủy Lợi tập1b
Tra bảng (3-42), độ dốc mái kênh m =3
Tra bảng (3-44), hệ số nhám n = 0.025
+ Theo sổ tay kỷ thuật thủy lợi tập IV, khu vực đồng bằng thiết kế với độ
dốc đáy kênh i=10-4
2.5.2. Thiết kế kênh dẫn thượng lưu
2.5.2.1 Xác định chiều rộng của kênh
Ta có Qtk = 70.17m3/s; hk=3m.
Theo Agơnrotskin ta có công thức:
f (ln) =

4(2 1 + m 2 − m) i 4*(2 1 + 1,52 − 1.5) * 0.0001
=
= 0.0012
Qtk
70.17

Tra bảng phụ lục (8-1) của Agơrôtskin với n=0,025 ta có: Rln=2.96
Lập tỉ số :

hk
3
=
= 1,014 tra bảng phụ lục (8-3) của Agơrôtskin ta có:
Rln 2,96

bk
b
= 7.958 ⇒ bk = k * Rln = 23.6 ≈ 24m
Rln
Rln

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 15


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

chọn b=24m ⇒

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

bk
= 8,11 tra bảng phụ lục (8-3) của Agơrôtskin ta có:
Rln

hk

h
= 1.014 ⇒ hk = k * Rln = 1.014* 2.96 ≈ 3〈 m〉
Rln
Rln

chọn ; hk=3m; bk =24m
2.5.2.2 Kiểm tra khả năng xói lở và bồi lắng của kênh
Dựa vào tài liệu địa chất ta có tốc độ không xói tới hạn là:

[Vkx ] = k.Q 0.1 , công thức (28-15), [3], trong đó:
k-hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh, xác định theo bảng 13, [11], loại đất lòng
kênh là đất sét pha k=0.75
⇒ [Vkx ] = 0.75*70.17 0.1 = 1.15

m
s

Tốc độ để không bồi lắng trong kênh là tốc độ nhỏ nhất không những thoả mãn
nhu cầu bồi lắng mà còn đảm bảo tránh đước cỏ dại phát triển trong lòng kênh
cho nên vận tốc nhỏ nhất trong kênh (Vmin) không được nhỏ hơn 0,3m/s. theo
TCVN 4118:1985 .Ta chọn:

[Vkl ] = 0,3 m
s

- Vận tốc lớn nhất trong kênh:
Vmax =

Qmax
Wmax

Trong đó Qmax-lưu lượng thiết kế lớn nhất, Qmax=70.17m3/s
2
Wmax - diện tích mặt cắt ướt ứng với lưu lượng lớn nhất trong kênh, m ,

W

max

= (btk + m.hmax )hmax

Bảng 2.2 - Bảng tính vận tốc trong kênh
V

Q(m3/s)

m

n

i

bk(m)

h(m)

V(m/s)

Max

84.2

1.5

0.025

0.0001

24

3.

0.8

Min

21.1

1.5

0.025

0.0001

24

3

0.5

Kết quả từ bảng 2.2 ta thấy:

[Vkl ] = 0.3m / s < Vmin
SVTH:

= 05m / s < VMax = 0.8m / s < [Vkx ] = 1.15m / s .

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 16


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Kết luận: kênh đảm bảo yêu cầu không xói lở, bồi lắng.
2.5.2.3 Kiểm tra điều kiện giao thông thuỷ khi mực nước min
Mặt cắt ngang của kênh vận tải có đặc điểm riêng so với mặt cắt của các loại
kênh khác. Hình dạng và kích thước của nó ngoài yêu cầu tải được lưu lượng nước
cần thiết còn căn cứ vào điều kiện cho giao thông thủy.
Chiều rộng của kênh ở những đoạn có chiều sâu tương ứng mớn nước toàn
phần khi thuyền tàu chất tải tính toán được xác định theo công thức (28-9), [4]:
B ≥ 2bc+d+2a
Trong đó:
B: chiều rộng trung bình của mặt nước và đáy kênh. Xét trường hợp bất lợi,
mực nước min ∇min=∇MNSmin= -0.52m ⇒ hk=-0.52-(-2.5)=1.98m.
⇒ B= bk+m.hk=24+1.5*1.98=26.97m
bc: chiều rộng tối đa của tàu
bc= Bc-2.c

Bc chiều rộng 1 cửa cống B=4m.
c: độ an toàn để 1 tàu hoặc thuyền qua cống. chọn c=0,5m
⇒ bc= 4-2.0,5=3m
d: khoảng cách giữa 2 tàu
a: khoảng cách giữa tàu và bờ;

Hình 2.2 - Sơ đồ mặt cắt ngang của kênh .
Chọn d=a= 3m ⇒ 2.3+3+2.3=15m<24m
Vậy chiều rộng kênh đảm bảo lưu thông tốt.
+Chiều sâu kênh xác định từ mực nước đi lại của tàu thấp nhất tính toán và xác định
theo công thức (28-11), [4]:
h≥T+ ∆ T
trong đó:
SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 17


Chương 2 : Tính Toán Thủy Lực

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

h: chiều cao nước thấp nhất. Trường hợp bất lợi nhất đó là mực nước min
h= ZMNSMin-Zdk= -0.52-(-2.5)=1.98m
T: mớn nước toàn phần của tàu đi lại tính toán. với bc=3m thì thuyền thuộc loại
nhỏ hơn 10 tấn do đó chọn T=1,5m.
∆ T: độ sâu nước an toàn cho theo bảng (28-8), [4] ta có ∆ T=0.2m

⇒ T+ ∆ T=1.5+0.2=1,7m ≤ 1.98m.Vậy chiều sâu lưu thông thủy thoả mãn yêu

cầu.

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 18


Chương 3 : Thiết Kế Cửa Van

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

CHƯƠNG 3 - TÍNH TOÁN CỬA VAN

3.1. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN
Mực nước sông max + 0.9 m
Mực nước sông min –0.52 m
Mực nước đồng max + 0.81 m
Mực nước đồng min -0,52 m
Cao trình đáy cống tại vị trí đặt cửa van (ngưỡng)= -2.5m
Cống Xẻo Lùng bố trí 2 cửa giống nhau mỗi cửa 4m, có nhiệm vụ ngăn mặn vào mùa
khô và tiêu nước vào mùa mưa. Cho nên cửa van phải thiết kế sao cho nước mặn hoặc
triều cường không xâm nhập vào nội đồng.
Thiết kế cửa van phẳng bằng thép đóng mở tự động. Do cửa van nằm trong nước nên
rất dể xảy ra hiện tượng rỉ sét cửa van do nước mưa và nước sông, vì vậy cửa van phải
được làm bằng thép chống rỉ, sơn tĩnh điện toàn bộ. Thép được bố trí là thép hình.
3.2. KÍCH THƯỚC CỬA VAN

Vì cống có 2 cửa kích thước như nhau nên trong tính toán ta chỉ tính cho một cửa đại
diện.
3.2.1. Chiều cao cửa van
Chiều cao cửa van được xác định theo công thức:
Hv=∇MNHLmax-∇đ c+ a
Cửa van cần cao hơn mực nước một đoạn để đề phòng sóng leo, ở đây ta chọn độ cao
an toàn để đề phòng sóng leo là a=0,5 m.
Nên chiều cao cửa van là:
Hv=0.9-(-2.5)+0.5= 3.9m
Vậy chiều cao cửa van là: Hv=3.9m
3.2.2. Chiều rộng cửa van
Chiều rộng cửa van được xác định theo công thức:
Bv = Bc
Bc : bề rộng cửa cống.
Bv = Bc =4m
Trường hợp tính toán
SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 19


Chương 3 : Thiết Kế Cửa Van

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Xét trường hợp bất lợi nhất đó là khi MNHL max. Với chiều cao cột nước tác dụng
H=∇MNHLmax-∇đc=0.9-(-2.5)=3.4m.
Nhưng để an toàn ta lấy chiều cao cửa van tính toán H = Hv = 3,9m.

Hình 3.1 - Sơ đồ tính toán của van
3.3. TÍNH TOÁN DẦM CHÍNH
3.3.1. Xác định vị trí dầm chính
Cửa van có bản mặt bằng thép phẳng, được liên kết với các dầm phụ và dầm chính.
Các dầm chính được bố trí song song với nhau, gối lên 2 dầm biên đứng, các dầm phụ
vuông góc với dầm chính. Chọn số dầm chính là n=6.
Do áp lực nước tác dụng cửa van theo chiều sâu, để các dầm chính chịu lực như nhau
thì khoảng cách giữa các dầm chính cũng giảm dần theo chiều sâu. Khoảng cách bố trí
các dầm chính được xác định theo công thức:
hk = H v *

ki
n

Trong đó:
Hv: chiều cao áp lực tác dụng, H=3.9 m;
ki: số thứ tự dầm, i=1÷6;
n: tổng số dầm, n=6.
Vị trí dầm chính từ mặt thoáng xuống được xác định theo công thức:
yk =

2H v
3* n

[

* k i3 / 2 − (k i − 1) 3 / 2

]

( m).

Trong đó:
yk: khoảng cách từ đỉnh đến dầm thứ k;
Hv: chiều cao áp lực tác dụng, H=3.9 m;

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 20


Chương 3 : Thiết Kế Cửa Van

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

ki: số thứ tự dầm, i=1÷6;
n: tổng số dầm, n=6.
Các giá trị hk, Yk được tính toán và trình bày trong
Bảng 3.1 - Vị trí dầm chính
ki

hi (m)

yk (m)

1

1.592

1.061

2

2.252

1.941

3

2.758

2.513

4

3.184

2.976

5

3.560

3.376

6

3.900

3.733

Hình 3.2 - Vị trí dầm chính.
3.3.2. Tính toán lực tác dụng lên dầm chính
Các dầm chính chịu áp lực phân bố đều, được tính theo công thức:
qi =

γ * hi2
2* ki

=

γ * H v2
2* n

=

0.5*10*3.4 2
= 9.633(T / m)
6

Trong đó:
qk: lực phân bố tác dụng lên dầm chính k, t/m;

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 21


Chương 3 : Thiết Kế Cửa Van

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

γn : trọng lượng riêng của nước, γn=1 t/m3=10KN/ m3.
Hv: chiều cao áp lực tác dụng, m;
k: số thứ tự dầm.
Tải trọng là áp lực thủy tĩnh do cột nước trước cống tác dụng lên bản mặt và truyền lên
dầm chính.
Vậy: qtt=n.qk=1.1*9.633=10.597 T/m
n: hệ số vượt tải, n=1.1
3.3.3. Chọn kết cấu cho dầm chính
Chiều dài dầm chính bằng chiều rộng cửa van bằng 4m.
Chiều dài tính toán của dầm: Ltt=1.05*L0=1.05*4=4.2m

Hình 3.3 - Sơ đồ tính toán dầm chính.
+ Lực cắt lớn nhất được xác định theo công thức:
Qmax=

q tt .Ltt 10.597 * 4.2
=
= 22.254 T
2
2

+ Moment lớn nhất tác dụng lên dầm chính được tính bằng công thức:
Mmax=

q tt .L2tt 10.597 * 4.2 2
=
= 23.366 T.m
8
8

Để xác định kích thước dầm ta cần tính:
+ Moment chống uốn yêu cầu:
Wyc=

M max
, cm3
[σ cp ]

+ Tiết diện yêu cầu của dầm chính tính theo công thức:

Fyc=

Qmax
[τ cp ]

, cm2

Chọn thép là CT3 có các số liệu sau:
[σcp]=1700 kG/cm2;
[τcp]=900 kG/cm2;
SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 22


Chương 3 : Thiết Kế Cửa Van

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Ea=2,1.106 kG/cm2.
Wyc=
Fyc=

M max 23.366 * 10 6
3
=
= 137.447 cm
[σ cp ]
1700

Qmax 22.254 * 10 4
=
= 2.473 cm2
[τ cp ]
90000

Dựa vào Wyc & Fyc, chọn dầm chính là thép chữ I, theo phụ lục TCVN 1655-75:
Số hiệu I022. Các chỉ tiêu xem phụ lục 3.1
- Moment chống uốn: Wx=232 cm3, Wy=28.6 cm3
b
y

d
x

h

x
t

y

Hình 3.4 - Thép I dầm chính
3.3.4. Kiểm tra khả năng chịu lực của dầm chính có sự tham gia của bản mặt
Kiểm tra khả năng chịu lực của dầm chính với sự tham gia của bản mặt. Sơ bộ chọn
thép bản mặt có chiều dày, δ=10 mm=1 cm.
Sau khi tính toán ta có được kết quả (xem phụ lục 3.2)
5 M max .Ltt
f
1
f
.
= <  =
= 0.00133cm
=
Ltt 384 E a .J x1
 L  750

Trong đó:
− Ea: Mođun đàn hồi của thép, Ea=2.1*106 kG/cm2
⇒

5 M max .Ltt
5
23.366 * 4.2 *10 8
f
=
*
= 0.000125 cm< 0.00133cm
.
=
Ltt 384 E a .J x1
384 2.1 * 10 8 * 4870.747

Vậy dầm thoả điều kiện về độ võng.
3.4. CHỌN THÉP DẦM BIÊN
Chọn thép các dầm biên ngang và đứng của cửa van, chọn thép chữ U, theo phụ lục
TCVN 1655-75.

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 23


Chương 3 : Thiết Kế Cửa Van

TKKT: Cống Xẻo Lùng – Kiên Giang

Số hiệu U30. Các chỉ tiêu xem phụ lục 3.3
b

t

d

h

Hình 3.5 - Thép U dầm chính.
3.5. TÍNH TOÁN DẦM PHỤ
Khi tính toán ta xem dầm phụ đứng được gối lên hai dầm chính, cột nước tác dụng lên
dầm tính từ giữa dầm chính này đến giữa dầm chính kia.Các dầm phụ được hàn 2 đầu
vào dầm chính I, lực tác dụng lên dầm phụ là áp lực nước có dạng hàm bậc nhất tăng
dần theo chiều sâu. Để đơn giản xem lực tác dụng lên dầm là phân bố đều. Chọn 4dầm
phụ, khoảng cách giữa 2 dầm sẽ là:
Bv
= 0.8m
4 +1

bp =

Tính toán moment cho từng nhịp sau đó lấy moment lớn nhất để tính.
+ Lực tác dụng lên mỗi nhịp tính theo công thức.
Ta có:
qi=n.b.γn.

Yi + Yi +1
, t/m
2

Trong đó:
− qi: áp lực tác dụng lên nhịp thứ i, t/m;

− γn: trọng lượng riêng của nước, γn=1t/m3;
− n: hệ số an toàn, n=1.1;
− b: bề rộng lực tác dụng, b=0.8m.
+ Moment trên mỗi nhịp được tính bằng công thức:
Mi=

q i .a i2
, Tm
8

SVTH:

Nguyễn Khánh Ngọc

Trang 24