Công trình đường thủy - Chương 3

Chương 3. Tuyến chỉnh trị
Chương 3
TUYẾN CHỈNH TRỊ
Việc thiết kế chỉnh trị bắt đầu từ việc chọn tuyến chỉnh trị dựa trên sự phân tích quá
trình lòng sông trong nhiều năm. Vì bề rộng tuyến chỉnh trị bao giờ cũng nhỏ hơn bề rộng
sông, mặt khác về mùa lũ mực nước dâng cao, giới hạn của dòng chảy là đê hai bên bờ,
cho nên tuyến chỉnh trị chỉ xác định được vào mùa kiệt.
Tuyến chỉnh tr
ị là lòng dẫn mới về mùa kiệt, được giới hạn bởi công trình chỉnh trị
và bờ. Vì bề rộng tuyến chỉnh trị phải đảm bảo chạy tàu nên bề rộng của tuyến được xác
định ứng với mực nước thiết kế. Điều kiện đảm bảo chạy tàu của tuyến như sau:
B
CT
≤ B
T
; T
CT
≤ T
T
; R
CT
≤ R
T
(3-1)
Trong đó:
B
CT
, T
CT
, R
CT

- bề rộng, chiều sâu và bán kính luồng tàu;
B
T
, T
T
, R
T
- bề rộng, chiều sâu và bán kính tuyến chỉnh trị.
TuyÕn chØnh trÞ
TuyÕn ch¹y tµu
KÌ
KÌ

B .
B
I-I
t
CT
KÌ

Hình 3-1. Tuyến chỉnh trị và luồng tàu.
1.1. Bề rộng tuyến chỉnh trị:
Bề rộng tuyến chỉnh trị được xác định dựa vào các yêu cầu:
- Đảm bảo chạy tàu;
- Đảm bảo tăng vận tốc trên ghềnh cạn và xói đến cao độ thiết kế sau khi xây các
công trình chỉnh trị;
- Đảm bảo cho lòng dẫn mới được ổn định trong thời gian dài.
Việc xác định vị trí và qui mô của công trình ch
ỉnh trị phụ thuộc vào bề rộng của
tuyến chỉnh trị.

3-1
Chương 3. Tuyến chỉnh trị
Gọi Q, T, I - lưu lượng, chiều sâu trung bình, độ dốc mặt nước trước khi có công
trình chỉnh trị;
Gọi Q
T
, T
T
, I
T
- lưu lượng, chiều sâu trung bình, độ dốc mặt nước sau khi có công
trình chỉnh trị.
Ta có theo công thức Sêdi:
TICQ .
ω
=
(3-2)
TTTTT
ITCQ ...
ω
=
(3-3)
C, C
T
- hệ số Sêdi trước và sau khi có công trình chỉnh trị;
ω, ω
T
- diện tích mặt cắt sông trước và sau khi có công trình chỉnh trị.
Vì trước và sau khi có công trình chỉnh trị lưu lượng không thay đổi nên Q=Q

T
do
đó:
TTTT
ITCITC .....
ωω
=
(3-4)
Thay ω = B.T và ω
T
= B
T
.T
T
(B, B
T
- bề rộng sông và bề rộng tuyến) vào công thức
(3-4) ta có:
TTTTT
ITCTBITBTC =.
(3-5)
2/12/3
.
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
TTT
T
I
I
C
C
T
T
BB

Đặt
2/12/3
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
TTT
I
I
C
C
T
T
ϕ
khi đó bề rộng tuyến chỉnh trị được xác theo bề rộng
sông bằng công thức:
BB
T
ϕ
=
(3-6)
Phương trình trên thường dùng để xác định bề rộng của tuyến chỉnh trị. Khi xác
định bề rộng tuyến có thể dùng các phương pháp sau:
- Phương pháp thống kê: dùng để xác định giá trị ϕ;
- Phương pháp dựa trên quan hệ độ sâu và bề rộng sông (phương pháp hình thái
học);
- Phương pháp thuỷ lực - hình thái học.

1.1.1. Phương pháp thống kê:
Phương pháp này không xét đến sự ảnh hưởng của các yếu tố riêng biệt trong công
thức mà chỉ đánh giá ảnh hưởng mang tính tổng thể dựa trên các số liệu thống kê. Nhược
điểm của phương pháp này là B
T
không liên quan đến tuyến chạy tàu, chỉ áp dụng được
khi độ sâu chạy tàu nhỏ hơn độ sâu trung bình của ghềnh cạn tốt.
Phương pháp thống kê đòi hỏi phải có nhiều số liệu chi tiết về đoạn sông cần chỉnh
trị, bản chất của phương pháp này là lập các số liệu thống kê về bề rộng các mặt cắt đặc
trưng: vũng sâu, ghềnh cạn t
ốt (đảm bảo chạy tàu mà không cần tác động), ghềnh cạn
(không đảm bảo chạy tàu, cần phải tác động).

3-2
Chương 3. Tuyến chỉnh trị
0
P%
200
1400
800
400
600
1000
1200
(m)
B
gc
B
B
gct

vs

Hình 3-2. Đồ thị suất bảo đảm bề rộng tại các mặt cắt đặc trưng
Dựa vào số liệu thiết lập trên các mặt cắt vẽ các đường bảo đảm về bề rộng (hình 3-
2). Trên thực tế người ta thấy với độ bảo đảm khác nhau thì tỷ lệ bề rộng không khác
nhau nhiều và có thể lấy giá trị trung bình để đại diện cho tỷ lệ của các b
ề rộng. Thông
thường:
;92,074,0 ÷=
gc
gct
B
B

;62,048,0 ÷=
gc
vs
B
B

Sau khi chỉnh trị lòng sông bị thay đổi sao cho đảm bảo độ sâu chạy tàu, nếu độ sâu
chạy tàu không lớn hơn độ sâu trung bình của ghềnh cạn tốt thì mặt cắt sông sau khi
chỉnh trị có thể coi là mặt cắt của ghềnh cạn tốt. Giá trị của ϕ có thể lấy bằng tỷ số:
gc
gct
B
B
.
Khi thiết kế sơ bộ có thể lấy giá trị trung bình
ϕ

=0.8, tuy nhiên để đảm bảo một lượng
dự trữ nào đó lấy
ϕ
=0.75 hay:
B
T
= 0,75B (3-7)
Trong đó B là giá trị trung bình bề rộng sông trên các ghềnh cạn.
Khi thiết kế kỹ thuật cần lấy theo tỷ số xác định được trên đoạn sông cần chỉnh trị.
Khi không có đủ số liệu của các mặt cắt, hoặc độ sâu chạy tàu lớn hơn độ sâu trung
bình của ghềnh cạn tốt thì không dùng được phương pháp thống kê.
1.1.2. Phương pháp hình thái học:
Phương pháp này cho phép xác định bề rộng tuyến chỉnh trị với độ sâu chạy tàu cho
trước.
Bản chất của phương pháp như sau: Lấy các mặt cắt tại các vị trí đặc trưng của
sông: ghềnh cạn, vũng sâu, ghềnh cạn tốt. Tại các mặt cắt này xác định B, T
max
. Vẽ đồ thị
quan hệ B và T
max
. Vẽ một đường cong là cận dưới của các điểm trên.
Xác định độ sâu của tuyến chỉnh trị:
T
T
= T
CT
+ ∆T.
∆T - độ sâu dự phòng có tính đến sai số của bình đồ lấy bằng 0,3 ÷ 0,5m;
T
CT

- độ sâu chạy tàu.
Khi có T
T
ta gióng vào đồ thị xác định được B
T
.

3-3
Chương 3. Tuyến chỉnh trị
T
B
max
T(m)
0
§iÓm c¾t
T
T
B
T
B(m)

Hình 3-3. Đồ thị quan hệ B~T
max
Nếu điểm cắt nằm vào giữa đồ thị hoặc về phía bên trái thì coi như chấp nhận được.
Nếu nằm về phía phải thì khi đó độ sâu của tuyến chỉnh trị tiến gần đến độ sâu của vũng
sâu - độ sâu phi thực tế, khó có thể duy trì.
Khi tính thiết kế tuyến chỉnh trị trên đoạn sông tương đối dài, có nhiều ghềnh cạn,
vũng sâu, ghềnh c
ạn tốt thì phương pháp hình thái học cho kết quả sẽ cho kết quả tốt hơn.
1.1.3. Phương pháp thuỷ lực hình thái học:

Phương thuỷ lực hình thái học có tính đến sự ảnh hưởng của dòng chảy với lòng
dẫn, nó được phân thành hai trường hợp: đầy đủ số liệu, không đầy đủ số liệu. Điều kiện
áp dụng là
3
%50
10
−
≤
T
d
.
1.1.3.1. Đầy đủ số liệu:
Từ phương trình :
2/12/3
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

=
TTT
T
I
I
C
C
T
T
BB

Thay giá trị của
6
1
1
T
n
C =
, n- hệ số nhám lòng sông, theo Macaveev thì
6
1
)(TIan =

trong đó a - hằng số có giá trị bằng 0.08÷0.09 do đó
6/1
1
−
= I
a
C

ta được:
3/12/3
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
TT
T
I
I
T
T
BB
(3-8)
Trước và sau khi chỉnh trị giá trị của độ dốc mặt nước thay đổi không nhiều có thể
coi
1

3/1
≈
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
T
I
I
, thay vào 3-8, bề rộng tuyến có thể tính theo công thức sau:
2/3
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
T
T
T
T
BB
(3-9)

3-4
Chương 3. Tuyến chỉnh trị
Trong phương trình 3-9 nếu có đầy đủ số liệu ta có thể thiết lập được mối quan hệ
giữa T
T
và T
CT
dựa vào tính chất tương tự của lòng sông sau chỉnh trị gần giống với mặt
cắt ghềnh cạn tốt. Từ đó xác định được B
T
.
Trên các ghềnh cạn tốt thiết lập các tỷ số:
CTTN
T
T
=
η
và
CT
B
B
=
ξ
(3-10)
T
CTTN
- độ sâu chạy tàu tự nhiên trên ghềnh cạn tốt, B
CT
- bề rộng luồng tàu.

Ứng với các ghềnh cạn tốt khác nhau ta thiết lập được mối quan hệ
.
)(ξ=η f
B
T
T
CTTN
B
CT

Hình 3-4. Sơ đồ xác định T
CTTN
Trên các mặt cắt ghềnh cạn sau khi đã chỉnh trị thiết lập tỷ số:
CT
T
TK
T
T
=η
và
CT
T
TK
B
B
=ξ
(3-10)
Thiết lập mối quan hệ
)(
TKTK

f ξ=η
do sau khi chỉnh trị mặt cắt lòng sông tương tự
như mặt cắt ghềnh cạn tốt nên có thể thay
)(
TKTK
f ξ=η
bằng
)(ξ=η f
- được gọi là đường
hình thái học và hoàn toàn xác định được (thông thường có dạng đường thẳng). Tiếp theo
chia cả hai vế của 3-9 cho B
CT
ta được:
2/3
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
TCTCT
T
T
T
B
B
B

B

Thay
CT
T
TK
B
B
=ξ
;
CT
B
B
=ξ
;
CTTKT
TT
η
=
có công thức sau:
2/3
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=

CTTK
TK
T
T
η
ξξ
(3-11)
Phương trình 3-11 được gọi là phương trình thuỷ lực, việc xác định bề rộng tuyến
thay bằng giải hệ phương trình:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
)
2/3
(
TKTK
CTTK
TK

f
T
T
ξη
η
ξξ
(3-12)
Hệ phương trình trên có thể giải được bằng phương pháp đồ thị, vẽ hai đường của
hai phương trình, giao của hai đường là nghiệm của hệ sau khi xác định được
bề
rộng tuyến sẽ bằng:
TK
ξ
CTTKT
BB
ξ=
.

3-5