Công trình thủy lợi - Chương 8

Chương 8. Kênh và công trình trên kênh
Chương 8

KÊNH VÀ CÔNG TRÌNH TRÊN KÊNH
8.1. Khái niệm
+ Kênh là loại lòng dẫn hở được đào sâu xuống hoặc đắp nổi trên mặt đất dùng để
chuyển và cấp nước cho các ngành dùng nước khác nhau.
+ Phân loại kênh
Theo đối tượng phục vụ kênh được chia ra:
1) Kênh dẫn nước phát điện: độ dốc đáy nhỏ dể yêu cầu tổn thất cột nước ít
2) Kênh tưới: dẫn nước vào ruộng, kênh này phải đảm bảo lưu lượng cột n
ước tưới
tự chảy, độ dốc đáy kênh nhỏ.
3) Kênh vận tải: mặt cắt phụ thuộc vào kích thước thuyền.
4) Kênh cấp nước, dẫn nước phục vụ cho sinh hoạt nhân dân, xí nghiệp.
5) Kênh tháo nước: dùng để tháo nước tiêu, úng trong nông nghiệp.
Trên đường kênh thường xây dựng các công trình để khống chế điều tiết mực nước
và lưu lượng, phân chia nước từ kênh chính vào kênh nhánh, vì vậy thường gặp các công
trình đ
iều tiết, cống phân nước.Các cống này có thể là loại lộ thiên hay cống ngầm.
8.2. Kênh
8.2.1. Hình dạng mặt cắt kênh
Hình dạng mặt cắt kênh phụ thuộc vào điều kiện thiên nhiên, quản lý và sử dụng
dòng chảy tình hình địa chất và điều kiện thi công v…v.

Hình 8- 1: các loại mặt cắt thường gặp
Mặt cắt kênh thiết kế có lợi nhất về mặt thủy lực là mặt cắt với tiết diện nhỏ nhất
mà lưu lượng lớn nhất, giảm khối lượng đào đắ
p ,mặt cắt kênh tính theo công thức:
)1.(2
2

mm
h
b
−+=
(8.1)
Trong đó :

8-1
Chương 8. Kênh và công trình trên kênh
b, h: chiều rộng và chiều sâu nước chảy trong kênh.
m: hệ số mái dốc.
Chiều rộng nhỏ nhất của thiết bị hình thang ở đáy kênh có thể chọn phụ thuộc vào
việc chọn máy xây dựng (nếu thi công bằng máy móc) thì b>1,5÷2,0m.
Trị số m chọn tùy thuộc vào điều kiện ổn định của mái dốc. Mái dốc kênh đào khi
thiết kế có thể tham khảo bảng (15-1/160), mái dốc kênh chọn d
ựa vào mái dốc của đập
đất để lựu chọn. Đối với kênh có chiều sâu lón >5m phải tính ổn định mái dốc như đập
đất.
8.2.2. Lưu tốc kênh căn cứ vào xói lòng
Vấn đề xói lòng kênh là một vấn đề phức tạp bởi vậy khi thiết kế cần phải bảo đảm
không xói, không lắng đọng và không mọc cỏ trong kênh, các chỉ tiêu tính toán phải tuân
theo quy phạm.
Để lòng kênh không bị xói lưu tốc trong kênh không vượt quá trị số nhất định trị số
này phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: tính chất lòng kênh, chiều sâu nước chảy trong
kênh v..v. Đối với đất không có tính LÊVI đưa ra công thức tính vận t
ốc không xói:
TB
nTBxoi
D
R

LDgAV
.7
...=
(8.2)
g: gia tốc trọng trường;
R: bán kính thủy lực;
D
TB
: đường kính hạt trung bình của đất lóng sông;
A: hệ số. Đối với đất tốt nén chặt A=1,4, đất tương đối rời thì A=1,2;
Công thức trên dùng trong phami vi 55 <
TB
D
R
< 5000.
Nói chung với kênh đất lưu tốc cho phép không gây xói lở v =1÷1.5m/s. Tình hình
bồi lắng còn phụ thuộc vào hàm lượng bùn cát trong kênh và đường kính hạt. Nếu hàm
lượng bùn cát nhỏ hơn năng lực vận chuyển bùn cát P thì không xảy ra hiện tượng bồi
lắng. Năng lực vận chuyển bùn cát P được tính theo công thức:
ωω
VJRV
P
..
.700
0
=
(kg/m
3
) (8.3)
Trong đó:

V: lưu tốc trung bình của dòng chảy (m/s);
R: bán kính thủy lực của kênh;
J: độ dốc thủy lực cưa kênh;
ω: độ dốc thủy lực bình quân của nhóm bùn cát (mm/s):
Khi ω > 2mm/s thì ω
0
= ω
ω < 2mm/s thì ω
0
= 2mm/s

8-2
Chương 8. Kênh và công trình trên kênh
Có cỏ mọc trong kênh ,độ nhám lòng kênh tăng lên, năng lực vận chuyển bùn cát bị
giảm. Để tránh cỏ mọc, lưu tốc trong kênh nên lớn hơn 0,5÷0,6 m/s và chiều sâu trong
kênh nên h>1.5÷2m.
8.2.3. Thấm và biện pháp phòng chống thấm trong kênh
Nước trong kênh một phần bị bốc hơi, một phần thấm vào đất. Lượng nước tổn thất
do bốc hơi bé hơn tổn thất do thấm. Lượng nước thấm vào đất của kênh có thể lên tới
50÷60% lưu lượng hữa ích qua kênh .Dòng thấm từ kênh vào đất phụ thuộc vào tình hình
tần đất thấm như chiều dày tầng thấm, độ sâu mực nước ngầm, hệ số
thấm của đất. Nó
cũng phụ thuộc vào cả loại kênh có được gia cố hay không gia cố.
Khi kênh nằm trên nền thấm vô hạn và mực nứơc ngầm rất sâu (Hình vẽ) các đường
lưu tuyến của dòng thấm càng xuống sâu lưu tốc càng phân bố đều độ dốc thấm
d
dh
J
+
=

do đó nếu càng xuống sâu thị càng tiến tới 1 như vậy V = K (K là hệ số thấm
của đất).
Lưu lượng thấm trên 1m dài của kênh tính theo đề nghị Veđennicốp:
).2.(
2
1
K
K
hbkq +=
(m
3
/s) (8.4)
Trong đó:
K: hệ số thấm của đất
K
1
, K
2
: hệ số tích phân elíp loại I và trị số 2. K
1
/K
2
tra đồ thị (15-3a/162) phụ
thuộc vào tỷ số b/h và hệ số mái dốc.

Hình 8- 2: Sơ đồ lưới thấm qua kênh
Khi kênh nằm trên tầng thấm có chiều dày T ở dưới là tầng thấm nước khác có
K
1
>K

2
(15-3b/162) lúc đó tỷ số 2. K
1
/K
2
phụ thuộc vào tỷ số T/h và tra đồ thị (15-
3b/162).
Khi kênh ở trên tầng thấm vô hạn (15-3c/162) lưu lượng thấm q được tính theo
công thức:
).(4).2(.2(
2
0
22
hHBlHBlhKQ −−++−−+=
(8.5)
l,h
0
: tọa độ của một điểm bất kỳ trên đường bão hòa.

8-3