dẫn dòng thi công, phương pháp dẫn dòng

CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG
I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU CỦA CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG
 Dẫn dòng thi công là một công tác có tính chất quan trọng,liên quan và quyết định
nhiều vấn đề khác.Biện pháp dẫn dòng thì công ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạch tiến
độ thi công của toàn bộ công trình,hình thức kết cấu,chọn và bố trí công trình đầu
mối,chọn phương pháp thi công và bố trí công trường,ảnh hưởng đến giá thành công
trình.nếu không quyết định đúng đắn và hợp lý khâu dẫn dòng thi công thì quá trình
thi công sẽ không liên tục,làm đảo lộn kế hoạch tiến độ,kéo dài thời gian thi công và
giá thành công trình sẽ tang lên gây lãng phí trong quá trình thi công
 Dẫn dòng thi công gồm 3 mục đích sau
+ Ngăn chặn những ảnh hưởng không có lợi của dòng chảy đối với quá trình thi công
+ Dẫn dòng chảy về hạ lưu đảm bảo các yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước trong
quá trình thi công
+ Phải đảm bảo các điều kiện thi công nhưng vẫn sử dụng được nguồn nước thiên nhiên
để phục vụ sản xuất và sinh hoạt cho nhân dân trong vùng

II. NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC DẪN DÒNG THI CÔNG
Nhiệm vụ thiết kế dẫn dòng thi công





Xác định tần suất và lưu lượng dẫn dòng
Lựa chọn phương án dẫn dòng
Tính toán thủy lực dẫn dòng
Đề ra các mốc khống chế
Nhiệm vụ thi công dẫn dòng

 Tiến hành đắp đê quây
 Bơm nước sử lý nền móng,đào móng công trình

 Xây dựng các công trình bên trên
Các yếu tố ảnh hưởng
 Công tác dẫn dòng thi công chịu ảnh hưởng của các yếu tố như thủy văn,địa chất,địa
hình,đặc điểm kết cấu và sự phân vố các công trình thủy công,điều kiên lợi dụng dòng
nước,điều kiên thi công và thời gian thi công
Do đó nhất thiết phải thấy rõ tính chất quan trọng của công tác dẫn dòng thi công để
làm tốt các công tác điều tra nghiên cứu và giải quyết vấn đề đưa ra biện pháp dẫn
dòng.

III. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN DẪN DÒNG
-

Thời gian thi công:2 năm bắt đầu từ 2/1/2016-31/12/2017
1


A. PHƯƠNG ÁN 1
Năm Thời gian
thi
công
I

Công
trình dẫn
dòng

Từ tháng
2/1/201630/4/2016
(Mùa khô)
Dẫn dòng

qua lòng
kênh dẫn

1/5/201630/10/2016
(Mùa mưa)
Dẫn dòng
qua lòng
dẫn

II

1/11/201630/4/2017
(Mùa khô)

1/5/201731/10/2017
(Mùa mưa)

Dẫn dòng
qua Cống
lấy nước

Dẫn dòng
qua Cống
lấy nước
và Tràn xả
lũ

Lưu lượng
dẫn dòng

+Lưu lượng
lớn nhất mùa
khô ứng với
tần suất
p=10%
(Qmax=14m3/s)

Công việc và các mốc khống chế

-Đào kênh dẫn dòng phía vai phải
đập
+Đắp đê quây thượng lưu,hạ lưu để
chuyển nước qua kênh dẫn dòn bờ
phải
-Khai hoang,bóc phong hóa
-Đào móng chân khay và đắp đập vai
trái
-Đào móng và tiến hành đổ betong
tràn xả lũ
+ Đào móng, đổ betong tràn xả lũ
Và hoàn thiện cống lấy nước
-Đào kênh dẫn dòng sau cống

+Lưu lượng
lớn nhất ứng
với dòng chảy -Tiếp tục thi công tràn xả lũ
-Tranh thủ những ngày không mữa
lũ
đắp nâng cao phần đập
tần suất

+ Đắp đập đến vượt cao trình đỉnh lũ
p=10%
(Qmax=81m3/s)
+Lưu lượng
lớn nhất mùa
khô ứng với
tần suất
p=10%
(Qmax=14m3/s)
+Lưu lượng
lớn nhất ứng
với dòng chảy
lũ
tần suất
+
p=10%
(Qmax=81m3/s)

-Đắp đê quây thượng lưu,hạ lưu
-Chăn dòng vào đầu mùa khô
-Thi công hoàn thiện tràn xả lũ
-Tiếp tục đắp đất phần chính
-Lát mái và trồng cả phần đập vừa
đắp
-Phá vỡ và lạo vét đê quây thương
lưu,hạ lưu
-Tiếp tục đắp và hoàn thiện đến
cao trình đỉnh đập
-xây rảnh thoát nước và lát mái
trồng cỏ vừa đắp

+ 30/10/2017- + Dẫn dòng
qua Cống
31/12/2017
+ (Mùa khô)

Lưu lượng lớn -xây tường chắn sóng
nhất mùa khô+ -Nhiện thu và bàn giao công trình
lấy nước
ứng với tần
và Tràn xả suất p=10%
lũ
(Qmax=14m3/s)

2


B. PHƯƠNG ÁN 2
Năm Thời gian
thi
công

I

Từ tháng
2/1/201630/4/2016
(Mùa khô)

1/5/201630/10/2016
(Mùa mưa)

II

1/11/201630/4/2017
(Mùa khô)

Công
trình
dẫn
dòng

Dẫn
dòng
qua kênh
dẫn phía
bờ phải

Dẫn
dòng
qua
phần
vai đập
đã đắp
bên trái

Lưu lượng
dẫn dòng

+Lưu lượng
lớn nhất mùa

khô ứng với
tần suất
p=10%
(Qmax=14m3/s)

+Lưu lượng
lớn nhất ứng
với dòng chảy
lũ
tần suất
p=10%

(Qmax=81m3/s)
+Lưu lượng
Dẫn
lớn nhất mùa
dòng
khô ứng với
qua
tần suất
Cống lấy
p=10%
nước
(Qmax=14m3/s)

Công việc và các mốc khống chế

-Đào kênh dẫn dòng phía vai phải đập
+Đắp đê quây thượng lưu,hạ lưu để
chuyển nước qua kênh dẫn dòn bờ

phải
-Đào sử lý móng đập,sau đó đắp đất
trả lại phần đào sử lý cùng với phần
thân đập ở phạm vi vai đập bên phải <
sử lý trong tháng 1-2>
-Đào móng và tiến hành đổ betong
tràn xả lũ
+ Đào móng, đổ betong tràn xả lũ
Và hoàn thiện cống lấy nước
-Đào kênh dẫn dòng sau cống
-Đắp lên phần thân đập dòng chảy dẫn
qua phần bên vai trái
-Tiếp tục thi công tràn xả lũ
-Tranh thủ những ngày không mữa đắp
nâng cao phần đập
+ Đắp đập đến vượt cao trình đỉnh lũ
-Tranh thủ những ngày không mưa đắp
cao phần vai phải

-Đắp đê quây thượng nối giưa phần
đập phía vai phải và mỏm đồi vài
trái
+ Đắp đất:dọn sạch hố móng phần
vai trái :
-Chăn dòng vào đầu mùa khô
-Thi công hoàn thiện tràn xả lũ
-Tiếp tục đắp đất phần chính
-Lát mái và trồng cả phần đập vừa
đắp
-Tràn xả lũ:đổ bê tông hoàn thiện

tràn xả lũ để sẵn sàng dẫn lũ trong
mùa mưa

3


1/5/201731/10/2017
(Mùa mưa)

Dẫn
dòng
qua
Cống
lấy
nước và
Tràn xả
lũ

+ 30/10/2017- + Dẫn
dòng
31/12/2017
+ (Mùa khô)

qua
Cống
lấy
nước và
+
Tràn xả
lũ

+Lưu lượng
lớn nhất ứng
với dòng chảy
lũ
tần suất
p=10%
(Qmax=81m3/s)

Đất đắpphải đạt được cao trình
khống chế
+ đến ngay21/5 đập phải đắp đến
cao trình chống lũ tiểu mãn
+ đến ngay 31/8 đập phải đắp đến
cao trình chống lũ chính vụ
-Phá vỡ và lạo vét đê quây thương
lưu,hạ lưu
-Tiếp tục đắp và hoàn thiện đến cao
trình đỉnh đập
+ -xây rảnh thoát nước và lát mái
trồng cỏ vừa đắp
Lưu lượng lớn -xây tường chắn sóng
nhất mùa khô+ -Hoàn thiện công trình và đưa công
ứng với tần
trình vào khai thác
suất p=10%
(Qmax=14m3/s)

* Ưu điểm
PHƯƠNG ÁN 1

- Tận dụng kênh dẫn dòng để phục vụ thi
công đến hết năm thứ nhất.
- Tận dụng được cống dẫn nước và tràn xả
lũ để dẫn dòng trong thời đoạn thi công
năm thứ 2 tránh phải sử dụng công trình
kênh dẫn dòng trong thời gian dài làm ảnh
hưởng đến tiến độ thi công chung.
- Không ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước
hạ lưu.
- Có kế hoạch thi công rõ ràng cho từng
giai đoạn
.- Cường độ thi công không lớn.

PHƯƠNG ÁN 2
- Tận dụng được cống dẫn nước và tràn xả
lũ để dẫn dòng trong thời đoạn thi công sau
tránh phải xây dựng kênh dẫn và các công
trình phục vụ cho dẫn dòng khác.
- Không ảnh hưởng đến nhu cầu dùng nước
hạ lưu.

4


* Nhược điểm
PHƯƠNG ÁN 1
 Khỗi lượng kênh đào dẫn lớn
 Tang chi phí xư lý kênh dẫn trước khi
đắp

PHƯƠNG ÁN 2
 Cường độ thi công lớn đòi hỏi tập trung
nhân lực và thiết bị cao
 Khối lượng đào đắp lớn
 Chi phí để xử lý và đắp phần kenh dẫn
dòng lớn

Kết luận
 Qua những phân tích trên thấy rằng phương án 1 là hợp lý
Trong đó:
MNTL=65
d: khoảng vượt cao dự trữ lấy d = 0.7m (d=0.6 - 0.75)
Thay số ta được: TL= 65+0.7 = 65.7m ta chọn TL= 66 m
 Dê quai thi công đầm nén lấy đất từ mỏ A và tận dụng đất đào móng tràn chính,chân
khai tim đập,móng cống để đắp ,kênh dẫn để giảm bớt khối lượng và giá thành .
Tính thấm Đê quai
Lưu lượng thấm quai được tính theo công thức
(H  T) 2  (T  Y ) 2
Qk
2L

Trong đó :
K:hệ số thấm của đê( đắp bằng đất đầm nén) k=10^-4 cm/s=36 m/h
T:chiều dai tầng đất thấm

IV. XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG THIẾT KẾ DẪN DÒNG THI CÔNG
Chọn lưu lượng thiết kế dẫn dòng thi công qua kênh
 kênh dẫn sẽ làm việc từ tháng 1 năm thi công thứ nhất đến tháng 11 năm thi công thứ
nhất
 mùa khô từ tháng 1 đên tháng 4 năm thi công thứ nhất:lưu lượng lớn nhất ứng với tần

suất lũ tháng 4 Qmax10%=14m3/2
 mùa mưa từ tháng 5 đến hết tháng 10:lưu lượng lớn nhất ứng với tần suất lũ chỉnh vu
tháng 8 Qmax10%=78m3/2
 lưu lượng lớn nhất trong khoảng thời gian kênh dẫn làm việc là Q=78m 3/2

5


Mục đích
 Làm cơ sở thiết kế công trình dẫn dòng phục vụ cho thi công hợp lý về kinh tế và kỹ
thuật
Tính toán thủy lực thiết kế kênh dẫn dòng

Thiết kế sơ bộ kênh dẫn dòng









Chiều dài kênh: L=298m
Cao trình đáy kênh 43m
Mặt căt kênh dẫn hình thang
Độ dốc đáy kênh i=0.0005
Hệ số mái kênh m=1.5
Độ nhám n=0.025
Qdd=78m3/s

Giả thiết các giá trị b=(10,15,20)m

Ta tiến hành tính toán với bk=10m
+ Tính Ho:độ sâu dòng chảy đều trong kênh
Ta tính Ho theo phương pháp đối chiếu mặt cắt kênh có lợi nhất về mặt thủy lực theo
phương pháp Agorotskin trình tự tính toán như sau
fR ln 

4mo i
Qdd

Trong đó 4mo:tra bảng thủy lực ta được 4mo=8.424 với m=1.5
Qdd=81m3/s lưu lượng tính toán dẫn dòng:
Thay vào công thức:
fR ln 

4mo i 8.424 0.0005

 2.3.10 3
Qdd
81

Tra phụ lục 8-1 bảng tra thủy lực ta được Rln=1.84m
b
10

 5.43m
R ln 1.84

=>

Tra phụ lục 8-3 máy thủy lực ta được
h
 1.230
R ln



Được:
ho 

h
R ln  2.079
R ln *

Tính hl áp dụng công thức 9-15 trang 319 giáo trình thủy lực
6


hcuoi  (1 

N
 0.105*  N 2 ).hkCN
3

Trong đó:
hkCN độ sau phân giới của kênh mặt cắt hình chữ nhật có cùng bề rộng với
đáy kênh hình thang : b = 10 m.
hkCN 

+ Tính  N :  N 

3

 .Q 2 3 1*812

 2.6(m)
gb 2
9,81*10 2

hkCN .m 4,31*1,5

 0, 646
b
10

Thay các giá trị trên vào công thức (2-1) ta được:
hk  (1 

+ Độ dốc phân giới ik: ik (
Trong đó:

0, 646
 0,105*0, 646 2 )* 2.6  2.15( m)
3

Q
)2
k .Ck . Rk

(2-3)

+  k (b  m.h).h =(10+1,5*3,57)*3,57= 54,817 (m2)
+  k b  2h 1  m 2 = 10  2*3,57 1  1,52  22,872(m)


54,817

k
 2, 4 (m)
+ Rk   
22,872
k

Với Rk = 2,4 (m) và n = 0,025 tra bảng 8-2 (GTTL tậpI trang 382) được
C k R k =72,39 thay các trị số vào công thức (2-3) ta được
2

� 280, 25 �
 5.103
ik = �
�
�54,817.72,39 �

Tương tự tính như trên ta sẽ có kết quả tính toán ứng với bk như sau:

So sánh ta thấy:
7

bk (m)

ho (m)

hk (m)

kết quả
so sánh

i

ik

kết quả Dạng đường
so sánh
mực nước

10

2.230

1.722

ho > hk

0,0005

0,004

i < ik

b1

15

2.053

1.372

ho > hk

0,0005

0,003

i < ik

b1

20

1.995

1.153

ho > hk

0,0005

0,003

i < ik

b1

 Vẽ dạng đường mặt nước b1
N1
K

N1
K
N2
hk

i%

h0

Z®k

h®k

Ho

Zcv

Ztl

Lđk =10m

i L =288m

K
Zck

N2

Để vẽ đường mực nước b1 trong kênh ta dùng phương pháp cộng trực tiếp, xuất
phát từ mặt cắt cuối kênh dẫn ( chỗ tiếp giáp với dòng chảy tự nhiên ở hạ lưu). Ta tính
ngược về đầu kênh dẫn. Ở đây ta tính theo phương pháp thử dần kênh có chiều dài L=Lk
- Lđk = 298-10=288m. Kết quả tính toán với b k = 10m được ghi ở bảng 2-1; các b k khác
được tính ở bảng.

8


BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG KÊNH
Chiều dài kênh dẫn : Lk = 288m
Độ dốc kênh : i = 0.0006

Lưu lượng : Qtkdd = 81m3/s
Hệ số mái kênh: m = 1,5

Cột (1): xuất phát từ độ sâu h = hk = 1.72m, giả thiết các hi (hi+1>hi).

 Cột (3):


Cột (2):




i (b  m.h).h

Cột (4): V  Q .
i
i
Cột (5):



Cột (6): эi =

Cột (7)




hi 

Bề rộng kênh : bk = 10m
Độ nhám đáy kênh: n = 0.025
Bảng 2-1

 Cột (9):

-Vận tốc nước trong kênh.

 Cột (10):

 Cột (11):

 .Vi 2
2g

эi = эi - эi+1

 Cột (12):

-Năng lượng dòng chảy tại mặt cắt.
 Cột (13):

L

=

 Cột (8):

 b  2h 1  m 2

-Diện tích mặt cắt ướt.

2
= Vi
2g

Bảng 2-1

эi
(i  JTB )

C R

;

1
;
C  Ry
y 1,5 n
n
2

� V �;
Ji  � i �
�C. R �
J tb 

= (




(n: hệ số nhám)

-Độ dốc thủy lực

J i  ji 1
2

i  J TB

R

-Độ dốc thủy lực trung bình

)

 Cột (14):=Li +

L

-Chiều dài cộng dồn.

9


Chiều dài kênh dẫn : Lk = 288m
Độ dốc kênh : i = 0.0006

dd

Lưu lượng : Qtk = 81m3/s
Hệ số mái kênh: m = 1,5

Cột (1): xuất phát từ độ sâu h = hk = 2,966 m, giả thiết các hi (hi+1>hi).

 Cột (3):

Cột (2):

-Diện tích mặt cắt ướt.

 Cột (9):

-Vận tốc nước trong kênh.

 Cột (10):





i (b  m.h).h

Cột (4): V  Q .
i
i
Cột (5):



2
= Vi
2g

Cột (6): эi =

Cột (7):




hi 

 Cột (11):

 .Vi 2
2g

эi = эi - эi+1

 Cột (12):

-Năng lượng dòng chảy tại mặt cắt.
 Cột (13):

L

=

эi
(i  JTB )

Bề rộng kênh : bk = 15m
Độ nhám đáy kênh: n = 0.025
Bảng 2-2

 b  2h 1  m 2
C R

;

 Cột (8):

1
;
C  Ry
y 1,5 n
n
2

� V �;
Ji  � i �
�C. R �
J  ji 1
J tb  i
2
= (
)
i  J TB
 Cột (14):=Li +



(n: hệ số nhám)
R

-Độ dốc thủy lực
-Độ dốc thủy lực trung bình

L

-Chiều dài cộng dồn.

10


Chiều dài kênh dẫn : Lk = 288m
Độ dốc kênh : i = 0.0006

dd

Lưu lượng : Qtk = 81m3/s
Hệ số mái kênh: m = 1,5

Cột (1): xuất phát từ độ sâu h = hk = 2,543 m, giả thiết các hi (hi+1>hi).

 Cột (3):

Cột (2):

-Diện tích mặt cắt ướt.

 Cột (9):

-Vận tốc nước trong kênh.

 Cột (10):






 i (b  m.h).h

Cột (4): V  Q .
i
i
Cột (5):



2
= Vi
2g

Cột (6): эi =

Cột (7)




hi 

 Cột (11):

 .Vi 2
2g

эi = эi - эi+1

 Cột (12):

-Năng lượng dòng chảy tại mặt cắt.
 Cột (13):

L

=

эi
(i  J TB )

Bề rộng kênh : bk = 20m
Độ nhám đáy kênh: n = 0.025
Bảng 2-3

 b  2h 1  m 2
C R

;

 Cột (8):

1
;
C  Ry
y 1,5 n
n

2

� V �;
Ji  � i �
�C. R �
J  ji 1
J tb  i
2
= (
)
i  J TB
 Cột (14):=Li +



(n: hệ số nhám)
R

-Độ dốc thủy lực
-Độ dốc thủy lực trung bình

L

-Chiều dài cộng dồn

11


Từ kết quả tính toán trong bảng 1 ta có độ sâu tại đầu kênh h dk = 2.61 m ứng với
chiều dài kênh dẫn dòng Lk = 288,793m.

Theo giáo trình thủy lực tập II (trang 152) thì chỉ tiêu chảy ngập được xác định
theo công thức (14-38) như sau:
 hđk

 hk


  (1,2 ÷ 1,4)


Từ kết quả tính toán ở trên ta có bảng kiểm tra chế độ chảy:

* Tính điển hình cho kênh có chiều rộng đáy kênh b=10 m
- Áp dụng công thức tính đập tràn đỉnh rộng chảy ngập ta có:
Q = n . 2 g ( H ođk h )

(2-4)

Trong đó:
 n = 0,9: Hệ số chảy ngập bảng (14-3), trang 150; m= 0,34 bảng (14-3)

 n = 80,497 m2: Diện tích mặt cắt ướt ứng với độ sâu hi = 2.61 m

Ho : Cột nước trước đầu kênh ứng với lưu tốc tới gần Vo
V02
Ho =
+ H với V0 = 0 : (lưu tốc tới gần)
2g
Q2
812

 hđk =
 2.61  2.96
 H0 = H = 2 2
 n . n .2 g
0,92 *33.6252 * 2*9,81

Thay các giá trị trên vào công thức:
ZTli = Hi +  đk

(2-3)

Ta được:
ZTL = 2.96+ 57 = 59.96(m).
Zđầu kênh = ZTL = 59.96m
12


Cao trình bờ kênh:
Zbk = Zđầu kênh+ = 59.96 +0,5= 60.46 (m). Lấy Zbk= 60.7(m)
* Tính cao trình đắp đập vượt lũ và cao trình bờ của đê quai thượng lưu:
+ Cao trình đê quai thượng lưu cần đắp là : Zđqtl = ZTL+
Trong đó:
- Zđqtl là cao trình đê quai thượng lưu (m)
- ZTL cao trình mực nước thượng lưu (m)
- (0,5-0,7) là độ cao an toàn chọn = 0,5m
Thay vào công thức trên ta được: Zđqtl = 59.96+0,5= 60.96 (m).
+ Cao trình đắp đập là : Zđđ = ZTL+ = 60.96 (m)
Tính tương tự cho các trường hợp còn lại ta được bảng tổng hợp sau
Kết quả tính toán xác định trạng thái chảy trong kênh được tính bảng sau:
hk

(m)

HHo (m)

ZTL=Zđk

bk (m)

hn (m)

10

2.61

1.722

2.96

45.96

46.7

46.7

15

2.137

1.372

2.41

45.41

46

46

20

2.185

1.153

2.07

45.07

45.6

45.6

(m)

Zbk (m) Zđđ = Zđqtl (m)

13

Lập bảng so sánh kết quả tính toán phương án làm kênh dẫn

Từ kết quả so sánh trên ta thấy
- Về mặt kỹ thuật thì các mặt cắt ứng với bk đều thoả mãn về điều kiện thủy lực.
- Về mặt khối lượng thi công và kinh tế thì ta thấy kênh có mặt cắt b=15m là kinh
tế nhất vì : + Khối lượng đào kênh tương đối vừa phải và có thể kết hợp được khối lượng
đào đắp kênh và đê quai.
+ Giảm được khối lượng thi công so với 2 phương án kia nên giá thành thi công
cũng thấp nhất
Vậy ta chọn mặt cắt kênh dẫn: b k = 15m ; i = 0.0005; n = 0.025 ; m = 1,5 ; h =
4,71m ; Q =81(m3/s).

Từ kết quả so sánh trên ta thấy
- Về mặt kỹ thuật thì các mặt cắt ứng với bk đều thoả mãn về điều kiện thủy lực.
- Về mặt khối lượng thi công và kinh tế thì ta thấy kênh có mặt cắt b=15m là kinh
tế nhất vì : + Khối lượng đào kênh tương đối vừa phải và có thể kết hợp được khối lượng
đào đắp kênh và đê quai.
+ Giảm được khối lượng thi công so với 2 phương án kia nên giá thành thi công
cũng thấp nhất
14


Tính toán thủy lực dẫn dòng qua cống lấy nước
Tính toán thủy lực của kênh dẫn sau ống

1,

1.1 , Mục đích
* Xác định mực nước đầu kênh ứng với lưu lượng Q Cống= 1,8m3/s từ đó xác định được độ
sâu dòng đều trong kênh.

Các thông số của kênh sau cống:
- Bề rộng đáy kênh:

b=1,5m.

- Chiều dài kênh:

Lk=120

- Độ dốc đáy kênh:

i=0,001.

- Cao trình đầu kênh:

60m.

- Độ nhám lòng kênh:

n=0,017

1.2 , Tính toán theo phương pháp cộng trực tiếp
như trên ta sẽ có kết quả như sau:

Tính toán dẫn dòng qua cống

2,

2.1 , Mục đích
- Xác định mực nước trước cống ứng với lưu lượng Q max trong các tháng đầu mùa

kiệt để xác định cao trình đắp đê quai thượng lưu và xác định lưu lượng tháo qua cống
trong các tháng mùa lũ khi dẫn dòng thi công năm thứ 2.
- Dòng chảy được chảy qua cống một phần, một phần tích lại trong hồ. Tính toán
thủy lực qua cống lấy nước đã được thi công năm thứ nhất bên bờ phải đập.
- Tài liệu cơ bản:
-

Hình thức kết cấu: cống tròn chảy có áp, bằng BTCT.
Cao trình ngưỡng cống:
43 m
Đường kính cống:
d = 1,2 m
Lưu lượng thiết kế qua cống
Qtk = 1,8 m3/s
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng lớn nhất:
Qdd = 81(m3/s).
Chiều dài cống:
Lc = 138 (m).
Hệ số nhám của cống (cống ống thép hàn): n = 0,012.
15


-

Độ dốc đáy cống:

ic = 0.

2.2 , Tính toán thủy lực và xác định mực nước trước cống
Trong thực tế khi thi công kênh đoạn hạ lưu cống chừa lại để dẫn dòng qua cống.

Khi dẫn dòng chảy sau cống ta đào một đoạn kênh hạ lưu đến cống xả xuống lòng sông
cũ. Từ đó coi dòng chảy hạ lưu cống là chảy tự do.

hn

ic

D/2

Zdc

D

Ho

Ztl

Zo=Ho+iL-D/2

a) Sơ đồ thủy lực dòng chảy cống

Lc

b) Công thức và trường hợp tính toán
 .Q 2
Tính  k  5
g.d

Trong đó:

Q là lưu lượng đến Q = 2,34(m3/s)
d là đường kính tiết diện cống tròn (m)
 = 1, g: gia tốc trọng trường = 9,81 (m/s2)

Thay các giá trị vào công thức ta được
k 

1.2,34 2
= 0,224
9,81.1, 25

- Có  k tra phụ lục 9-2 tìm được sk = 0,702
� hkc  sk .d = 0,702 x 1,2 = 0,842 Ta thấy hkk  hkc

c) Xác định độ sâu dòng đến ho trong cống có mặt cắt hình tròn
Gọi H là chiều cao của ống (đường kính ống d); h là chiều cao mực nước trong
ống; K,W là môđun lưu lượng và môđun lưu tốc khi h < H; K 0,W0 là môđun lưu lượng và
môđun lưu tốc khi h = H;
-K=

Q
, thay các trị số ta có K =
i

2, 34
= 42,72
0.003

16

1

1

3,14.1, 22
1 �
1, 2 �6 1, 2
 .d 2 1  d  6 d
- K0 = 0 .C0 . R0 
=
. .  .
.
.� � .
 42, 21
4 n 4
4
4
0, 012 �4 �
4
K

42, 72

h

 1, 01 tra biểu đồ a~A,B ta � a 
 0,801 � h = a.H
- Tính A = K =
42, 21

H
0

hC = 0,801. 1,2 = 0,9612 chính là chiều sâu dòng đều cần xác định
Ứng với giá trị h0 vừa xác định, ta có thể tính được lưu tốc trung bình v như sau
1

1

1 �
1, 2 �6 1, 2
1 d 6 d
- W0 = C 0 . R0  .  .
=
.� � .
 37,345
n 4
4
0, 012 �4 �
4

Tính dòng không ổn định qua cống bằng phương pháp cộng trực tiếp.
Ta tiến hành lập bảng tính, áp dụng các công thức sau:
Cột (1): xuất phát từ độ sâu h = hkk = 1,154 m, giả thiết các hi (hi+1>hi).


Cột (2):



-Diện tích mặt cắt ướt.

i (b  m.h).h

Cột (3): V  Q .
i

-Vận tốc nước trong kênh.

i

Cột (4): = Vi 2


2g

Cột (5): эi =


Cột (6):


Cột (7):


Cột (9):




hi 

 .Vi 2
2g

эi = эi+1 - эi
 Cột (8):

 b  2h 1  m 2
C R

;

Cột (10):


Cột (11):


Cột (12):

1
;
C  Ry
y 1,5 n
n
2

� V �;
Ji  � i �

�C. R �
J tb 

= (



Cột (14):=Li +


-Năng lượng dòng chảy tại mặt cắt.

L

J i  ji 1
2

i  J TB

).

R




(n: hệ số nhám)

-Độ dốc thủy lực

-Độ dốc thủy lực trung bình


Cột (13):

L

=

эi
(i  J TB )

-Chiều dài cộng dồn

17


18


BẢNG TÍNH TOÁN ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG CỐNG LẤY NƯỚC
-

Đường kính cống:
d = 1,2 m
Lưu lượng thiết kế qua cống
Qtk = 1,8 m3/s
Lưu lượng thiết kế dẫn dòng lớn nhất:
Qdd = 2,34(m3/s).
Chiều dài cống:

Lc = 138 (m).
Hệ số nhám của cống (cống ống thép hàn): n = 0,012.
Độ dốc đáy cống:
ic = 0.

Khi hx = hc = 0,961 thì L = 10,353m
Tính: Lk = lk + lv
Ta có: lk=10,353m ; lv=1,4.d=1,68
 Lk = 10,353+1,68=12,033
Lk=10,033< L=138 m
Vậy đây là cống dài chảy có áp

19


Trường hợp tính: Cống ngầm chảy có áp, hạ lưu cống chảy ngập
d�

�
�

Công thức tính: Q  c *  * 2 g * �H 0  iL  � c *  * 2 g * Z 0 (m3/s).
2
�

(2-7)

Q: Lưu lượng tháo qua cống (m3/s).

Trong đó:

 : Diện tích mặt cắt ước của cống (m2).

i : Độ dốc đáy cống.
L : Chiều dài cống (m).
d : Đường kính cống (m2).
c : Hệ số lưu lượng tính theo công thức:
c 

1
1   

(2-8)

2 gL
C2R

Trong đó:   c : Tổng các hệ số tổn thất cục bộ từ đầu đến cuối cống.
  c  cv   cr   lcr   v

(2-9)

 cv : Hệ số tổn thất do thu hẹp cửa vào, tra bảng hệ số tổn thất cục bộ  cv  0,5.
 cr : Hệ số tổn thất cửa ra, tra bảng có cr  0, 05 .

 lcr : Hệ số tổn thất do lưới chắn rác:
 lcr 0,5.

 v : Hệ số tổn thất qua van phụ thuộc vào độ mở van (trong trường hợp này thì mở

van hoàn toàn). Tra bảng có v  0, 2
Thay các hệ số tổn thất đã biết vào công thức (2-9) ta được tổng tổn thất cục bộ là:
� c  0,5  0, 05  0,5  0, 2  1, 25 .
1
n

1

C: Hệ số Sêdi, xác định theo công thức: C  * R 6 .
R: Bán kính thuỷ lực:

R

 D 1, 2
 
0,3(m).
 4
4

n =0,012 hệ số nhám
=> C 


1
1
1
1
* R6 
*0,3 6  68,18.
n

0, 012

d 2
3,14.1, 22
 1,13 m2
=
4
4

Thay các giá trị   c , 2g, C, L, R vào công thức (2-8) ta xác định được c.
20


c 

1
1  1, 25  ((2.9,81.141) (68,182.0,3))

 0.488 (m)

Q2
2,342
 0,925 m
Z= 2 2
=
0, 4862.1,132.2.9,81
  2g

z: Tính từ cao trình tim cống so với mặt nước ở thượng lưu.
Mực nước thượng lưu trước cống là: 57+0,925+0,6 =60.525m

-Cao trình đê quai thượng lưu đắp đến cao trình 60.525 + 0,5  615(m) .
- Cao trình đê quai hạ lưu được xác định dựa vào quan hệ Q=f(z) hạ lưu +.
 Cao trình đê quai hạ = 53.48 + 0,5 = 53.98 m. ( đắp bằng cao trình 54m)

21