Công trình trên hệ thống thủy lợi

LỜI NÓI ĐẦU .............................................................................................................3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ......................................................................................5
Chương 1 .....................................................................................................................8
HỆ THỐNG THUỶ LỢI VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THUỶ LỢI...8
1.1. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG..............................................................................8
1.2 MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG THUỶ LỢI Ở VIỆT NAM ................ 17
1.3. CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG VỀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH TRÊN HTTL 20
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1 ........................................................................... 22
Chương 2 ................................................................................................................... 23
CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC...................................................................................... 23
2.1. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI ........................................................... 23
2.2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP ................................................... 24
2.3. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC CÓ ĐẬP ............................................................ 33
2.4. THIẾT KẾ ĐẬP NGĂN DÒNG ..................................................................... 42
2.5. THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC ..................................................................... 57
2.6. CHỈNH TRỊ ĐOẠN SÔNG CÓ CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC......................... 75
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 2 ........................................................................... 79
Chương 3 ................................................................................................................... 81
CỐNG LỘ THIÊN ..................................................................................................... 81
3.1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ....................................................................... 81
3.2. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC LỖ CỐNG .......................................................... 86
3.3. THIẾT KẾ TIÊU NĂNG PHÒNG XÓI .......................................................... 93
3.4 . TÍNH TOÁN THẤM VÀ ỔN ĐỊNH CỐNG ................................................ 102
3.5. TÍNH TOÁN KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CỐNG......................................... 102
3.6. CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỐNG .............................................................. 117
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 ......................................................................... 122
Chương 4 ................................................................................................................. 124
CỐNG NGẦM DƯỚI ĐÊ, ĐẬP .............................................................................. 124
4.1. TỔNG QUÁT ............................................................................................... 124
4.2. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG NGẦM ................................................... 127
4.3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÂN CỐNG NGẦM ........................................... 151

4.4. CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CỐNG NGẦM ................................................. 158
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 4 ......................................................................... 161
Chương 5 ................................................................................................................. 162
KÊNH VÀ CÔNG TRÌNH TRÊN KÊNH ................................................................ 162
5.1. KÊNH ........................................................................................................... 162
5.2. CẦU MÁNG ................................................................................................. 170
5.3. XIPHÔNG NGƯỢC ..................................................................................... 181
5.4. CỐNG QUA ĐƯỜNG, CẦU VÀ NGẦM ..................................................... 187
1


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
5.5. BẬC NƯỚC .................................................................................................. 203
5.6.THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH VÀ CÔNG TRÌNH TRÊN KÊNH ............... 212
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 5 ......................................................................... 215
Chương 6 ................................................................................................................. 216
CỬA VAN ............................................................................................................... 216
6.1. TỔNG QUÁT ............................................................................................... 216
6.2. CỬA VAN PHẲNG ...................................................................................... 218
6.3. CỬA VAN HÌNH CUNG ............................................................................. 233
6.4. MỘT SỐ VAN ĐÓNG MỞ BẰNG SỨC NƯỚC .......................................... 241
6.5. MỘT SỐ LOẠI VAN DƯỚI SÂU ................................................................ 245
6.6. CÔNG TRÌNH NGĂN TRIỀU VÀ CỬA CHẮN NƯỚC DÂNG ................. 249
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 6 ......................................................................... 250
Chương 7 ................................................................................................................. 252
CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG THỦY NỘI ĐỊA .................................................... 252
7.1. KHÁI QUÁT VỀ GIAO THÔNG THUỶ NỘI ĐỊA ...................................... 252
7.2. ĐƯỜNG THUỶ NỘI ĐỊA ............................................................................ 257
7.4. THIẾT BỊ NÂNG TẦU VÀ MẶT NGHIÊNG .............................................. 279
7.5. CẢNG NỘI ĐỊA ........................................................................................... 281

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 7 ......................................................................... 282

2


LỜI NÓI ĐẦU
“Công trình trên hệ thống thủy lợi “ là học phần thứ ba của môn học Thủy công (Công
trình thủy). Theo chương trình đào tạo mới đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo phê duyệt và đang
được thực hiện tại Trường Đại học Thủy lợi, nó được tách ra như là một môn học độc lập, dành
cho sinh viên chuyên ngành công trình thủy, cũng như một số ngành hay chuyên ngành khác.
Với mục đích không ngừng nâng cao chất lượng đào tạo, tiếp cận với kiến thức và chương
trình đào tạo của các nước trong khu vực và trên thế giới, tập bài giảng được soạn dựa trên cơ sở
giáo trình thủy công [1],[2] và cập nhật các thông tin về xây dựng thủy lợi ở Việt Nam, các kiến
thức khoa học công nghệ mới trong lĩnh vực công trình thủy ở các nước tiên tiến. Cuốn sách chính
được tham khảo khi viết tập bài giảng này là cuốn “Công trình thủy” của P.Novak,A.I.B Moffat,
C. Nalturi và Narayanan, xuất bản lần thứ ba, bản dịch của Trường Đại học Thủy lợi năm 2010
[4]. Lời giải của các bài tập minh họa được soạn thảo theo tinh thần của các quy phạm và tiêu
chuẩn Việt Nam [6], [7], [8], [9], [10], [11]. Cuối mỗi chương có các câu hỏi thảo luận và ôn tập
để tiện cho sinh viên tự học và nghiên cứu.
Với thời lượng của môn học đã quy định , tập bài giảng được trình bày trong 7 chương.
Chương 1 nêu các khái niệm chung về công trình thủy lợi (CTTL), hệ thống thủy lợi (HTTL), các
công trình trên HTTL và các nguyên tắc thiết kế chúng. Chương này được viết mới nhằm đảm bảo
tính độc lập tương đối của môn học này, thay vì là một học phần của môn học Thủy công như
trước đây.
Chương 2 trình bày khái niệm, các nguyên tắc bố trí và tính toán các công trình lấy nước,
bao gồm lấy nước không đập và lấy nước có đập. Chương này được tổng hợp từ chương 13 của
[2] và chương 9 của [4].
Chương 3 nói về việc thiết kế cống lộ thiên, lấy theo chương 14 của [2] có bổ sung các bài
tập ví dụ. Các nội dung gồm: Khái niệm và phân loại, tính toán thủy lực, ổn định, kết cấu và cấu
tạo các bộ phận cống. Cần lưu ý rằng cống lộ thiên có thể coi là một loại công trình đặc thù ở Việt

Nam với sự đa dạng về kết cấu và phạm vi ứng dụng mà các đập dâng trên sông chỉ là một dạng
của loại này.
Chương 4 dành cho các nội dung cơ bản của thiết kế cống ngầm dưới đê, đập, được lấy từ
một phần chương 15 của [2], có bổ sung nội dung tính toán loại cống thép bọc bê tông, bê tông
cốt thép dưới đập.
Chương 5 nêu các khái niệm, nguyên tắc bố trí, tính toán kênh và các công trình trên kênh
như cầu máng, xiphông ngược, cống qua đường, cầu, bậc nước… Nội dung của chương này dựa
theo chương 16 của [2] và chương 10 của [4].
Chương 6 trình bày các sơ đồ bố trí và tính toán cửa van của công trình thủy lợi, bao gồm
van phẳng, van hình cung và một số loại van đặc biệt khác. Chương này được tổng hợp từ chương
17 của [2] và chương 6 của [4].
Chương 7 đưa ra các kiến thức cơ bản về công trình giao thông thủy nội địa, được soạn lại
từ chương 11 của [4] và chương 19 của [2].

3


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
GS.TS. Nguyễn Chiến được phân công làm chủ biên và viết các chương 1,4,6,7, một số
bài tập ví dụ và biên tập toàn bộ các chương khác của sách. Các chương khác được cơ cấu lại từ
các chương tương ứng của [2] do các tác giả sau đây biên soạn:
­ GS. TS. Phạm Ngọc Quý viết chương 2, 3;
­ GS. TS. Nguyễn Văn Mạo viết chương 5.
Các chương khác của [4] thuộc về nội dung các môn học khác, nên không được đưa vào
tập bài giảng này. ThS. Lê Văn Thịnh và ThS Nguyễn Mai Chi phụ trách khâu chế bản và trình
bày sách.
Do thời gian biên soạn và biên tập có hạn nên tập bài giảng này không tránh khỏi thiếu
sót. Các tác giả mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các đồng nghiệp và bạn đọc gần xa để
tiếp tục hoàn thiện bài giảng cho những lần xuất bản sau. Ý kiến đóng góp xin gửi về Bộ môn
Thủy công, Trường Đại học Thủy lợi, số 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội.

Xin chân thành cảm ơn.

Bộ môn Thủy công

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
A – diện tích mặt cắt; hệ số khi tính chiều rộng lòng sông chỉnh trị; hệ số khi tính tổn thất thủy lực
ở đoạn cong.
a – độ vượt cao an toàn; độ mở cửa cống; khoảng cách.
ac – chiều rộng bộ phận khít nước cửa van.
B – bề rộng cống; bề rộng dầm; hệ số khi tính tổn thất thủy lực ở đoạn cong.
Bđ – bề rộng dòng đáy.
Bk – bề rộng cửa lấy nước.
Bm – bề rộng dòng mặt.
bk – bề rộng đáy kênh.
b – bề rộng của tấm; bề rộng máng; khoảng cách các thanh.
bkp – bề rộng khe phai.
bkv – bề rộng khe van.
C – lực dính đơn vị; hệ số Sêdi; hệ số khi tính tổn thất thủy lực ở đoạn cong; lượng rò rỉ nước trên
1 đơn vị chiều dài vật chắn.
D, d – đường kính ống; chiều dài trụ; chiều dài đà sóng.
db – chiều sâu bể.
Eo – năng lượng toàn phần của dòng chảy.
E – tỷ năng mặt cắt; modun đàn hồi.
e – chiều rộng thiết bị chắn nước.
F – diện tích mặt cắt; lực tác dụng; hàm số.
Fa – diện tích cốt thép.
Fb – diện tích bêtông.

f, fc – hệ số ma sát trượt.
f1 – hệ số ma sát lăn.
G – trọng lượng; độ bão hòa nước của đất.
g – gia tốc trọng trường.
H – cột nước trên đập tràn.
h – độ sâu nước.
Hs – chiều cao sóng.
hb – độ sâu nước trong bể.
hc – độ sâu co hẹp.

5


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
hh – độ sâu nước hạ lưu.
hk – chiều sâu phân giới.
ho – chiều sâu dòng đều.
hr – chiều sâu tại cửa ra.
hv – chiều sâu vận tải thủy.
hw – cột nước tổn thất.
i – độ dốc đáy.
J – độ dốc thủy lực; momen quán tính.
K, Kt – hệ số thấm; K1, K2, K3, …: các hệ số.
L, l – chiều dài ; Lb – chiều dài bể; Ln – chiều dài nước nhảy.
Ls – chiều dài sóng; chiều dài sân.
M – momen uốn.
m – hệ số lưu lượng; hệ số mái dốc.
n – hệ số nhám.
N – số ngày làm việc trong năm.
P – lực tập trung; chiều cao ngưỡng (bậu); năng lực vận tải.

p – lực phân bố; áp suất.
Q – lực cắt không cân bằng; lực tập trung; lưu lượng.
q – lực phân bố; lưu lượng đơn vị.
r – bán kính cong.
R – bán kính thủy lực; phản lực; bán kính cong.
S – diện tích mặt cắt; chiều dày thanh lưới.
Sc – momen tĩnh.
t – chiều dày bản đáy; chiều dày thanh lưới; thời gian.
T – chu kỳ; chiều dày tầng thấm; lực để thắng ma sát.
u – lưu tốc cục bộ.
V – lưu tốc trung bình; thể tích.
W – thể tích; độ thô thủy lực; độ ẩm.
x – hoành độ.
y – tung độ.
Z – cao độ; mực nước; chênh lệch mực nước.
α – hệ số sửa chữa động năng; góc; hệ số co hẹp đứng.
β – góc tới của sóng; hệ số.

6


γ – trọng lượng riêng.
δ – chiều cao an toàn.
Δ – chiều cao an toàn; độ nhám tuyệt đối; số gia.
ε – hệ số co hẹp.
σ ­ ứng suất.
σn – hệ số nhảy ngập.
ρ – khối lượng riêng; mật độ.
ω, Ω – diện tích mặt cắt ướt.
φ – góc ma sát trong; hệ số lưu tốc.

φg – hệ số co hẹp bên.
λ – hệ số tỷ lệ; hệ số uốn dọc.
χ – chu vi ướt.
μ – hệ số lưu lượng.
τ – ứng suất tiếp.
τc – độ sâu co hẹp tương đối.
ξ – hệ số tổn thất cột nước.
π – thông số động năng; số Pi.

7


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Chương 1
HỆ THỐNG THUỶ LỢI VÀ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN
HỆ THỐNG THUỶ LỢI
1.1. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG
1.1.1. Công trình thuỷ lợi (CTTL)
Công trình thuỷ lợi là những công trình được xây dựng cho các mục đích sử dụng nguồn
nước, phòng chống thuỷ tai. Đặc điểm để phân biệt công trình thuỷ lợi và các công trình xây dựng
khác là chịu sự tác động trực tiếp của nước dưới các hình thức khác nhau (tác động cơ học và các
tác động hoá, lý, sinh vật học).
CTTL rất đa dạng nên cũng có nhiều cách phân loại khác nhau. Theo chức năng nhiệm vụ,
theo vật liệu xây dựng, phương pháp thi công, thời hạn phục vụ, vai trò của công trình trong hệ
thống…
Theo chức năng của công trình có thể phân biệt:
1.Công trình ngăn nước
Loại công trình này dùng để chắn, ngăn nước, làm cho nước được dâng cao ở một phía
của nó (gọi là phía thượng lưu) để thoả mãn yêu cầu trữ nước vào hồ, lấy nước vào kênh mương
hay tạo đầu nước cho phát điện. Cũng có trường hợp ngăn chắn nước là để bảo vệ phía mực nước

thấp (gọi là phía hạ lưu) như đối với các đê sông, đê biển để ngăn nước, các cống ngăn lũ, ngăn
triều…
Đặc điểm của các công trình ngăn nước là tạo ra sự chênh lệch mực nước giữa thượng lưu
và hạ lưu đập. Hiệu số cao độ mực nước thượng lưu và hạ lưu đập được gọi là cột nước công tác:
H = MNTL – MNHL,
trong đó: H­ cột nước công tác
MNTL­ mực nước thượng lưu
MNHL­ mực nước hạ lưu.
Tác dụng của cột nước công tác lên công trình thể hiện ở các mặt sau:
­ Gây ra lực đẩy ngang từ thượng lưu về hạ lưu làm cho công trình có thể bị mất ổn định về
trượt, lật.
­ Tạo ra dòng thấm qua công trình hay luồn dưới đáy và hai bên vai công trình. Dòng thấm
trong môi trường có lỗ rỗng (đất, đá nứt nẻ…) ở thân công trình hay nền và hai vai công trình có
thể gây ra các tác động bất lợi như: làm mất nước hồ (khi phía thượng lưu là hồ chứa); gây ra áp
lực thấm làm giảm ổn định của công trình. Dòng thấm cũng có thể gây ra các biến hình thấm cục
bộ hay tổng thể, làm hư hỏng công trình, trong trường hợp này người ta gọi là công trình bị mất
ổn định về thấm.

8


Trong một số trường hợp, nước thấm ra hạ lưu có thể gây ra lầy hoá một khu vực rộng
lớn, có thể gây sạt lở bờ ở hạ lưu và phá vỡ chế độ khai thác đất bình thường ở khu vực này.
Dạng phổ biến của công trình ngăn nước là các loại đập (đập đất, đập đá, đập bê tông và
các loại đập khác). Với các cống lấy nước hay điều tiết nước, khi van đóng cũng tạo ra cột nước
chênh lệch thượng hạ lưu và như vậy công trình này cũng làm việc như đập.
2.Công trình điều chỉnh dòng chảy
Loại công trình này, như tên gọi của nó, có chức năng điều chỉnh dòng chảy trong sông,
làm thay đổi hướng chảy, trạng thái dòng chảy theo hướng có lợi cho việc lấy nước, giao thông
thuỷ, hoặc bảo vệ lòng sông, bờ sông khỏi xói lở.

Thuộc loại công trình điều chỉnh dòng chảy bao gồm các loại đê, đập mỏ hàn, kè bảo vệ
bờ, tường chắn cát ở đáy và các công trình lái dòng đặc biệt. Trong đó có những công trình chỉ có
tác dụng bảo vệ bờ không có tác dụng lái dòng chảy như kè bảo vệ mái dốc…
Các công trình điều chỉnh dòng chảy thường không làm dâng cao mực nước, không tạo ra
cột nước chênh lệch. Tác dụng của nước lên công trình thường chỉ là tác dụng của dòng chảy gây
ra hiện tượng xói và sóng làm cuốn trôi, hư hỏng các lớp bảo vệ bề mặt.
Ngoài ra đối với các kè bảo vệ bờ, khi nước sông rút nhanh, áp lực nước thấm từ bờ ra
cũng có thể gây mất ổn định thân kè.
3.Các công trình dẫn nước
Các công trình này có chức năng dẫn nước nhằm thoả mãn các yêu cầu khác nhau như
tưới, cấp nước cho các hộ dân dụng và công nghiệp, dẫn nước phát điện, tiêu thoát nước thừa và
nước thải…
Thuộc loại này bao gồm các hệ thống kênh, máng hở và hệ thống đường ống (kín).
Kênh hở là một loại công trình dẫn nước phổ biến nhất với năng lực dẫn nước đến hàng
nghìn m³/s. Kênh có thể đào trong đất, đá, có thể có các đoạn đục xuyên qua núi (đường hầm), có
đoạn được gia cố bằng vật liệu kiên cố như bê tông cốt thép, xi măng lưới thép (kênh máng).
Trên hệ thống kênh hở thường có các công trình đi kèm để bảo vệ kênh, điều tiết nước
trong kênh và chuyển tiếp nước khi kênh gặp các vật chướng ngại như sông suối, đường giao
thông, kênh khác.
Đường ống là loại công trình dẫn nước có mặt cắt kín. Đường ống có thể bố trí lộ thiên
hoặc ngầm dưới đất. Vật liệu làm ống có thể là thép, bê tông cốt thép, nhựa tổng hợp…
So với kênh hở thì đường ống có lưu lượng dẫn nước hạn chế hơn (do mặt cắt bị giới hạn).
Tuy nhiên dẫn nước bằng đường ống có lợi thế là giảm bớt được các công trình trên hệ thống.
Trường hợp ống đặt ngầm thì giảm được rất đáng kể diện tích chiếm đất, đây cũng là một yếu tố
quan trọng cần xem xét khi lựa chọn hình thức công trình dẫn nước.
Trong hệ thống thủy lợi thường dùng cả hai loại kênh chảy bằng trọng lực và động lực.
Điều kiện để dẫn nước trong hệ thống kênh hay ống chảy bằng trọng lực (tự chảy) là phải có
chênh lệch cột nước giữa hai đầu kênh hay ống. Cột nước này được tạo ra do chênh lệch cao độ
địa hình giữa hai đầu kênh hay ống. Đối với hệ thống ống thì cột nước cũng có thể tạo được nhờ
động lực (máy bơm).

4.Các công trình chuyên môn

9


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Ngoài các công trình phổ biến đã nêu ở trên thì cũng có những công trình có đặc điểm
riêng, được xây dựng cho những mục đích nhất định, được liệt vào loại công trình chuyên môn
như:
­Công trình trạm thuỷ điện: nhà máy thuỷ điện, bể áp lực, tháp điều áp, kênh xả…
­Công trình giao thông thuỷ: âu thuyền, công trình nâng tàu, đường chuyển gỗ, bến cảng.
­Công trình thuỷ nông: hệ thống tưới, tiêu, thoát nước trên đồng ruộng…
­Công trình cấp, thoát nước: công trình lấy nước, xử lý nước, trạm bơm, hệ thống đường
dẫn và tháo nước…
­Công trình thuỷ sản: hồ nuôi cá, đường chuyển cá…
­Công trình đồng muối: hệ thống điều tiết, cấp thoát nước mặn…
1.1.2 Hệ thống thuỷ lợi
Hệ thống thuỷ lợi (HTTL) là một tập hợp nhiều công trình trong một không gian nhất định
và phục vụ cho một số nhiệm vụ thuỷ lợi nhất định.
Địa bàn phục vụ của một HTTL từ hàng chục hecta đến hàng ngàn hecta, có thể trải rộng
trên nhiều tỉnh, như HTTL Bắc­Hưng­Hải ở đồng bằng Bắc Bộ, HTTL Dầu Tiếng ở Đông Nam
Bộ, hệ thống Quản Lộ ­ Phụng Hiệp, Tứ giác Long Xuyên ở miền Tây Nam Bộ…
Nhiệm vụ của HTTL cũng rất đa dạng: thuỷ nông (tưới, tiêu, cải tạo đất), thuỷ điện, giao
thông thuỷ, cấp thoát nước, thuỷ sản… Các HTTL lớn thường là đa mục tiêu, đảm bảo lợi dụng
tổng hợp nguồn nước, phòng chống thuỷ tai và bảo vệ môi trường. Ví dụ các HTTL Bắc­Hưng­
Hải, Cầu Sơn, Bái Thượng, Đô Lương, Linh Cảm, Thạch Nham, Đồng Cam… đều có nhiệm vụ
tưới, tiêu, cấp nước; các hệ thống thuỷ lợi Quản Lộ­Phụng Hiệp, Tứ giác Long Xuyên, Đồng
Tháp Mười… có nhiệm vụ tưới, tiêu, cải tạo đất (thau chua, ngọt hóa đồng ruộng), kết hợp với
giao thông thuỷ…
Thành phần của HTTL bao gồm công trình đầu mối, hệ thống chuyển nước( hở hay kín )

và các công trình trên đó.
Đầu mối của một hệ thống có thể là nơi tạo nguồn nước (hồ chứa, đập dâng, trạm bơm,
cống lấy nước), hoặc chỉ là cống điều tiết ở cuối kênh tiêu đổ ra sông, biển. Ví dụ đập dâng Cầu
Sơn trên sông Thương là công trình đầu mối của HTTL Cầu Sơn (tỉnh Bắc Giang); Cống Xuân
Quan dưới đê sông Hồng là công trình đầu mối của HTTL Bắc­Hưng­Hải; trạm bơm Linh Cảm là
công trình đầu mối của HTTL Linh Cảm (Hà Tĩnh), hồ chứa nước Dầu Tiếng (Tây Ninh) là công
trình đầu mối của HTTL Dầu Tiếng; các cống điều tiết ở cuối các kênh tiêu đổ ra biển là những
công trình đầu mối của hệ thống tiêu như cống Lân, Thái Bình, các cống thoát lũ ra biển Tây ở
đồng bằng sông Cửu Long…

10


Hình 1-1. Cống Liên Mạc-đầu mối của HTTL Sông Nhuệ.

Hình 1-2. Đập dâng Cầu Sơn- đầu mối của HTTL Cầu Sơn.

11


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi

Hình 1-3. Hồ Dầu Tiếng­ đầu mối của HTTL Dầu Tiếng.
Khi quy hoạch, thiết kế hệ thống công trình thuỷ lợi, các chỉ tiêu thiết kế được xác định từ
cấp của hệ thống, còn cấp của hệ thống được xác định theo nhiệm vụ của nó. Chẳng hạn theo
TCXDVN 285­2002­ Các quy định chủ yếu về thiết kế công trình thuỷ lợi [6] thì cấp của hệ thống
được xác định như trên bảng 1.1.
Bảng 1.1. Cấp thiết kế của hệ thống thuỷ lợi
Cấp thiết kế

Loại hệ thống thuỷ lợi
I

II

III

IV

V

≥50

<50÷10

<10÷2

<2÷0.2

<0.2

≥300

<300÷50

<50÷5

<5÷0.2

<0.2

≥20

<20÷10

<10÷2

<2

­

1­ Hệ thống thuỷ nông có diện tích
tưới hoặc diện tích tự nhiên khu
tiêu,10³ ha
2­ Nhà máy thuỷ điện có công suất
MW

3­ Hệ thống cấp nguồn nước (chưa xử
lý) cho các ngành sản xuất khác có lưu
lượng, m³/s
Công trình chuyển nước của HTTL là bộ phận quan trọng để vận chuyển nước từ nguồn
(đầu mối) đến các hộ sử dụng nước. Đường chuyển nước có thể bố trí theo kiểu hở (kênh, máng)
hay kín (đường ống), hoặc kết hợp cả hai, tuỳ theo điều kiện địa hình, địa chất trên từng đoạn. Đối
với các HTTL phục vụ tưới tiêu, giao thông thuỷ thì hình thức chuyển nước bằng kênh hở là chủ
đạo. Các hệ thống cấp nước dân dụng và công nghiệp thường có đường dẫn kín (ngầm hoặc lộ
thiên) để đảm bảo chất lượng nước. Hệ thống dẫn nước đến các trạm thuỷ điện kiểu đường dẫn có
thể làm theo hình thức kín hoặc hở, tuỳ thuộc vào kết quả so sánh kinh tế­kỹ thuật các phương án.
Nói chung, khi địa hình phức tạp, sườn núi dốc, dễ sạt lở… thì hình thức đường dẫn kín là thích
hợp hơn.

12


Một hệ thống dẫn nước phục vụ tưới, tiêu, cấp nước thường gồm kênh (ống) chính và các
kênh (ống) nhánh. Đối với hệ thống kênh tưới, sơ đồ bố trí thường theo hình mạng lưới bao gồm
kênh chính, các kênh nhánh cấp 1 lấy nước từ kênh chính, các kênh nhánh cấp 2 lấy nước từ kênh
cấp 1…Sơ đồ đánh số các kênh như hình 1­4 [7].

Hình 1-4. Sơ đồ bố trí hệ thống kênh tưới.

1.1.3. Các công trình trên hệ thống thuỷ lợi
Một hệ thống chuyển nước thường bố trí trên diện rộng, có địa hình phức tạp do mặt đất
lồi lõm và tồn tại nhiều công trình bố trí trên đó (nhà cửa, công trình công cộng, đường giao
thông, kênh máng…). Vì vậy, để chuyển nước được thông suốt thì bắt buộc phải bố trí các công
trình trên hệ thống. Đối với các HTTL lớn, địa hình phức tạp thì số lượng các công trình trên hệ
thống có thể là rất nhiều.
Một số loại công trình phổ biến trên hệ thống kênh tưới như sau:
1.Các cống lấy nước, cống điều tiết
­Cống lấy nước: bố trí đầu các kênh nhánh để lấy nước từ kênh cấp trên xuống kênh cấp
dưới.
­Cống điều tiết: bố trí trên các kênh chính hoặc kênh nhánh cấp cao để điều tiết, làm dâng
cao mực nước trước cống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lấy nước vào các kênh nhánh cấp thấp.

13


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi

Hình 1-5. Kênh chính HTTL Núi Cốc (Thái Nguyên).

Hình 1-6. Bố trí các cống lấy nước và cống điều tiết trên kênh.
2.Các công trình chuyển nước
Dùng để chuyển tiếp nước khi kênh gặp phải các chướng ngại như sông suối, đường giao
thông, kênh khác.
Các công trình chuyển nước thường dùng như sau:

14


­ Cầu máng: chuyển nước vượt qua sông, kênh hoặc đường giao thông khi mực nước cao
nhất trong kênh chướng ngại, hay trần lưu không cho phép ở đường giao thông là thấp hơn cao
trình đáy kênh chuyển nước.

Hình 1-7. Cầu máng kiêm cầu giao thông trên HTTL Thạch Nham ( Quảng Ngãi)

Hình 1-8. Xi phông Sông Vệ trên HTTL Thạch Nham (đang thi công hạ chìm)

15


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
­ Xi phông ngược (cống luồn): Chuyển nước vượt qua sông, kênh, hoặc đường giao thông
khi mực nước cao nhất trong sông, kênh chướng ngại hay trần lưu không cho phép ở đường giao
thông vượt quá cao trình đáy kênh chuyển nước.
3.Các công trình nối tiếp
Khi cần hạ thấp nhanh cao trình đáy kênh chuyển nước, dùng các hình thức:
­ Bậc nước: khi độ dốc địa hình lớn.
­ Dốc nước: khi độ dốc địa hình khá lớn.
4.Công trình đo nước
Công trình đo nước được đặt ở đầu kênh chính, đầu các kênh nhánh để đo mực nước và

lưu lượng phục vụ cho công tác quản lý, phân phối nước trên hệ thống. Ngoài ra tại những vị trí
cần thiết, có thể bố trí các công trình chuyên dùng để đo các thông số về vận tải thủy, độ bồi xói…
Trên một hệ thống, có thể tận dụng các công trình thuỷ công để đo nước. Muốn vậy, khi
thiết kế phải bố trí các bộ phận có chức năng thích hợp.
5.Các công trình bảo vệ kênh
Các công trình này có chức năng bảo vệ bờ kênh khỏi bị bồi, xói lở khi nước trong kênh
tràn bờ ra ngoài, hoặc nước từ ngoài tràn vào trong kênh, đặc biệt là khi kênh chạy dưới chân
sườn đồi. Thuộc loại này gồm có:
­ Tràn bên: để giữ cho nước trong kênh không tràn bờ gây xói lở bờ.
­ Cống tháo cuối kênh: để giữ cho nước trong kênh không tràn bờ, hay để tháo cạn nước
trong kênh khi cần sửa chữa kênh và các công trình trên đó.
­ Kênh tách nước: bố trí ở phía bờ kênh giáp với sườn dốc để thu nước từ sườn dốc không
cho tràn vào kênh dẫn nước. Nước trên kênh tách được chuyển thoát ra các vị trí có địa hình
trũng, từ đó có các công trình chuyển nước cắt qua tuyến kênh.
­ Cống tiêu qua kênh (cống luồn dưới kênh). Thường bố trí đầu cống là các hố trũng thu
nước từ sườn dốc; cuối cống được nối với các khe lạch tự nhiên gần với tuyến kênh.
­ Tràn băng qua kênh: dùng khi cần chuyển nước từ sườn dốc băng qua kênh, mà bờ phía
sườn dốc không có hố trũng thích hợp. Loại này thường sử dụng kết hợp với cầu giao thông qua
kênh. Khi phạm vi bố trí tràn băng dài thì có thể thay bằng một đoạn kênh hộp dẫn nước.
6.Bể lắng cát
Bể lắng bùn cát là một đoạn kênh được mở rộng và khơi sâu để tăng diện tích mặt cắt,
giảm lưu tốc và do đó cho phép lắng đọng các hạt bùn cát đủ lớn, có thể gây bồi trên kênh hay
mặt ruộng được tưới. Bể lắng cát cũng có thể được bố trí trước các xi phông ngược (cống luồn) để
tránh bùn cát bồi lấp ở đáy xiphông. Bùn cát lắng đọng trong bể được đưa ra khỏi bể bằng các
hình thức khác nhau: nạo vét thủ công, hút bằng cơ giới (tàu hút bùn), tháo xả bằng thủy lực…
7.Công trình vận tải thuỷ trên kênh
Với các kênh có kết hợp vận tải thuỷ, tại các vị trí có mực nước trên kênh thay đổi nhiều
thì cần bố trí âu thuyền để cho thuyền bè đi lại được an toàn.
8.Cầu giao thông qua kênh

16


Khi kênh cắt qua đường bộ mà không làm công trình chuyển nước kiểu cống luồn thì phải
bố trí cầu giao thông vượt qua kênh. Khi đó cao trình đáy dầm cầu phải đặt cao hơn mực nước lớn
nhất trong kênh. Trường hợp bề rộng kênh lớn, phải làm trụ đỡ trung gian ở giữa kênh thì phải xét
đến sự hạ thấp mực nước trong kênh phía hạ lưu cầu do thu hẹp mặt cắt (tổn thất cục bộ).

Hình 1-9. Kênh máng Nam Hồng (Quảng Ngãi) được ghép từ các đoạn máng đúc sẵn.
Như vậy trên một HTTL, tuỳ theo nhiệm vụ công trình và các điều kiện địa chất, địa hình,
địa vật cụ thể mà bố trí các công trình thích hợp để thoả mãn nhiệm vụ chuyển nước, phân chia
nước, đồng thời đảm bảo an toàn cho kênh và khu vực lân cận.
Trong thiết kế HTTL, để thuận tiện cho công tác thiết kế, thi công và quản lý, có thể áp
dụng thiết kế mẫu cho từng loại công trình và từng cấp thích hợp. Các hạng mục thường được áp
dụng thiết kế mẫu là cống lấy nước, cống điều tiết, cầu giao thông qua kênh, các đoạn (đơn
nguyên) của kênh máng…
1.2 MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ CÁC HỆ THỐNG THUỶ LỢI Ở VIỆT NAM
Trong quá trình chinh phục thiên nhiên, phát triển sản xuất mà trước hết là sản xuất nông
nghiệp, các thế hệ người Việt Nam đã xây dựng và tiếp tục mở rộng, nâng cấp, hoàn thiện nhiều
hệ thống thuỷ lợi phục vụ cho việc điều tiết nước, cải tạo đất nông nghiệp, phòng lũ, ngăn triều,
cấp nước dân dụng và công nghiệp… Sau đây là một số ví dụ về các hệ thống thuỷ lợi tiêu biểu.
1.2.1. Hệ thống thuỷ lợi Bắc - Hưng - Hải
Hệ thống có nhiệm vụ cấp nước cho 124.000 ha đất canh tác, tiêu úng cho 185.000 ha
thuộc các tỉnh Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương và một phần huyện Gia Lâm thuộc thành phố Hà
Nội. Các công trình đầu mối chủ yếu gồm cống Xuân Quan là cống lấy nước từ sông Hồng để cấp
nước cho hệ thống; các cống Cầu Xe, An Thổ tiêu nước ra hệ thống sông Thái Bình.

17

Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
Hệ thống được xây dựng từ những năm 50 của thế kỷ 20, sau khi hoà bình lập lại ở miền
Bắc và đã phát huy tác dụng to lớn trong công cuộc khôi phục và phát triển kinh tế ở miền Bắc
nước ta. Ngày nay, hệ thống vẫn đang phát huy tác dụng tốt và ngày càng được củng cố, hoàn
thiện và mở rộng diện phục vụ.

Hình 1-10. Cống Xuân Quan (HTTL Bắc­Hưng­Hải).
1.2.2. Hệ thống thuỷ lợi sông Chu
Hệ thống có nhiệm vụ tưới nước cho 50.000 ha vùng đồng bằng Nam sông Mã thuộc tỉnh
Thanh Hoá, cấp nước dân dụng và công nghiệp với lưu lượng 1,25 m³/s kết hợp với giao thông
thuỷ. Công trình đầu mối là đập Bái Thượng trên sông Chu. Hệ thống kênh gồm kênh chính có
chiều dài 19,33 km và các kênh nhánh với tổng chiều dài hàng trăm ki lô mét.
Hệ thống được xây dựng từ năm 1936 với diện tích tưới hạn chế. Đầu năm 1996, công
trình được nâng cấp về cơ bản với việc tôn cao đập dâng, mở rộng và hiện đại hoá cống lấy nước,
kênh dẫn nước, mở rộng diện tích tưới.

Hình 1-11. Đập dâng Bái Thượng trên sông Chu (khi chưa tôn cao)

18


1.2.3. Hệ thống thuỷ lợi Thạch Nham

Hình 1-12. Công trình đầu mối Thạch Nham (Quảng Ngãi).
Hệ thống thuỷ lợi Thạch Nham thuộc tỉnh Quảng Ngãi, phạm vi phía Nam sông Vệ.
Nhiệm vụ của hệ thống là tưới 50.000 ha, cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng với Q=1,7 m³/s.
Công trình đầu mối là đập dâng Thạch Nham. Kênh chính của hệ thống dài 35,2 km, trên đó có
xiphông chuyển nước qua sông Vệ là một công trình tiêu biểu với 2 ống thép đường kính 1,6 m,
dài 226 m, lưu lượng lớn nhất Qmax= 15 m³/s.
Hệ thống được xây dựng từ những năm 80 của thế kỷ 20 và hiện nay đang tiếp tục được

nâng cấp và hiện đại hoá.
1.2.4. Hệ thống thuỷ lợi Dầu Tiếng
Hệ thống thuỷ lợi Dầu Tiếng có công trình đầu mối là hồ Dầu Tiếng thuộc tỉnh Tây Ninh
và hệ thống tưới trải rộng trên các tỉnh Tây Ninh, Long An, Bình Dương và Thành phố Hồ Chí
Minh. Nhiệm vụ của hệ thống là tưới 93.000 ha đất nông nghiệp, cấp nước cho sinh hoạt và công
nghiệp 100 triệu m³/năm.
Hồ Dầu Tiếng có dung tích toàn bộ là 1,58 tỷ m³; đập chính dài 1,1 km, cao 28 m; đập
phụ dài 27 km; kênh chính có chiều dài tổng cộng là 114 km. Hệ thống được xây dựng và hoàn
thành sau ngày thống nhất đất nước. Hiện nay, hệ thống đang tiếp tục được nâng cấp, hoàn thiện
và mở rộng diện phục vụ, đặc biệt là trong lĩnh vực cấp nước cho dân dụng và công nghiệp.
1.2.5. Hệ thống thuỷ lợi Tứ giác Long Xuyên
Nhiệm vụ của hệ thống là tiêu úng, phòng lũ, cải tạo đất cho 488.935 ha; cấp nước tưới
cho 282.400 ha khu vực Tây Sông Hậu thuộc các tỉnh An Giang, Kiên Giang và một phần của
tỉnh Hậu Giang. Hệ thống kênh chính dài 708,3 km là kênh kết hợp tưới tiêu và giao thông thuỷ.
Trong thành phần của hệ thống có các tuyến đê và bờ bao ngăn lũ, các cống tưới, tiêu, kiểm soát
lũ, trong đó quan trọng nhất là các cống­ đập cao su Trà Sư, Đầm Chính,cống Tuần Thống, T6,
Lung Lớn, Ba Hòn… Hệ thống bắt đầu được xây dựng từ những năm 80 thế kỷ 20 và hiện nay
vẫn tiếp tục được bổ sung, hoàn thiện, hiện đại hoá và mở rộng phạm vi phục vụ.

19


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi

Hình 1-13. Đập dâng Đầm Chích – Kiên Giang.
1.3. CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG VỀ THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH TRÊN HTTL
1.3.1.Cấp thiết kế của công trình
Cấp thiết kế của một công trình là một thông số chính nói lên vai trò quan trọng của công
trình trong hệ thống, cũng như đối với nền kinh tế quốc dân nói chung. Từ cấp thiết kế của công
trình sẽ xác định được các chỉ tiêu thiết kế và các thông số khác để đảm bảo cho công trình làm

việc an toàn và kinh tế.
Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế được xác định theo các quy phạm, tiêu chuẩn hiện
hành. Theo TCXDVN 285­2002, cấp công trình được xác định là cấp cao nhất trong các giá trị
được xác định theo năng lực phục vụ và theo các đặc tính kỹ thuật của công trình.
a) Xác định cấp công trình theo năng lực phục vụ:
­ Đối với kênh chính và các công trình trên kênh chính: cấp công trình lấy theo cấp của hệ
thống.
­ Đối với kênh nhánh và công trình trên kênh nhánh: cấp công trình lấy theo năng lực
phục vụ của kênh nhánh đang xét.
b)Xác định cấp công trình theo đặc tính kỹ thuật của công trình:
Các đặc tính kỹ thuật được xét khi xác định cấp công trình bao gồm:
­ Loại công trình: đập chắn, tường chắn…
Đối với các cống, khi đóng van để ngăn nước sẽ tạo ra chênh lệch mực nước thượng hạ
lưu nên được xét như là đập chắn.
­ Vật liệu xây dựng: là đất, đá hay bê tông, bê tông cốt thép…(vật liệu đá xây được xét
như là bê tông).
­ Loại nền, thường được chia làm 3 nhóm:

20


Nhóm A: nền đá.
Nhóm B: nền đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng.
Nhóm C: nền đất sét bão hoà nước ở trạng thái dẻo.
­ Chiều cao công trình: lấy theo chiều cao lớn nhất của đập chắn, tường chắn, tính từ đáy
chân khay thấp nhất đến đỉnh công trình.
Cần chú ý rằng, cấp của công trình trên kênh nhánh không được cao hơn cấp của hệ
thống.
1.3.2.Những yêu cầu chủ yếu về thiết kế công trình trên HTTL
1.Các yêu cầu chung

Khi lập dự án, thiết kế HTTL và các công trình trên đó cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:
­ Đủ độ bền, ổn định, hạn chế thấm trong phạm vi cho phép và thoả mãn các điều kiện
khai thác lâu dài.
­ Bố trí tổng thể công trình phải phù hợp với cảnh quan xung quanh và kiến trúc đặc trưng
của khu vực.
­ Sử dụng vật liệu tại chỗ ở mức tối đa có thể.
­ Biện pháp thi công tối ưu, thời gian thi công hợp lý, phù hợp với lịch khai thác sinh lợi
của toàn hệ thống.
­ Sử dụng các thiết bị đóng mở hiện đại, đảm bảo kín khít nước, vận hành thuận lợi an
toàn.
­ Quy chuẩn hoá bố trí thiết bị, kết cấu, kích thước và phương pháp thi công xây lắp nhằm
đẩy nhanh tiến độ, hạ giá thành và tạo thuận lợi cho công tác quản lý.
2.Các yêu cầu bổ sung khi thiết kế sửa chữa, nâng cấp công trình
Trong điều kiện hiện nay, nhiều hệ thống thủy lợi đã được xây dựng và khai thác trong
thời gian dài, nhiều công trình hay hạng mục đã bị hư hỏng, xuống cấp, ảnh hưởng đến sự làm
việc của cả hệ thống. Một số công trình có cửa van và thiết bị đóng mở lạc hậu, gây tổn thất nước
và vận hành thiếu an toàn, kém thuận lợi. Nhiều hệ thống có nhu cầu dùng nước thay đổi do mở
rộng diện phục vụ, chuyển đổi mục đích sử dụng …Những trường hợp này đều phải xem xét sửa
chữa, nâng cấp hệ thống hay một số công trình trên đó. Khi lập dự án, thiết kế sửa chữa , nâng cấp
công trình, ngoài các yêu cầu chung đã nêu trên còn cần phải thực hiện các yêu cầu bổ sung sau
đây.
­ Cần thu thập đầy đủ các tài liệu khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý, quan trắc, sự cố đã
xảy ra của công trình cũ, kết hợp với các nghiên cứu khảo sát mới để đánh giá đúng chất lượng,
tình trạng kỹ thuật, trang thiết bị, nền và công trình hiện có để làm cơ sở cho việc lựa chọn các
giải pháp kỹ thuật sửa chữa, nâng cấp.
­ Xác định rõ mục tiêu sửa chữa, phục hồi, nâng cấp, mở rộng công trình.
­ Trong thời gian cải tạo, nâng cấp công trình về nguyên tắc không được gây những ảnh
hưởng quá bất lợi cho các hộ đang dùng nước.
­ Cần nghiên cứu sử dụng lại các bộ phận công trình và thiết bị cũ ở mức tối đa.

21


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
1. Trình bày khái niệm về hệ thống thủy lợi (HTTL), nhiệm vụ của HTTL.
2. Nêu các thành phần của một HTTL. Trình bày khái niệm về công trình đầu mối và công trình
chuyển nước.
3. Cấp của công trình đầu mối và của hệ thống chuyển nước được xác định theo những tiêu chí
nào. Nêu cách xác định cấp của một hệ thống và từng hạng mục trên hệ thống.
4. Nêu khái niệm về các công trình trên HTTL.
5. Hãy mô tả một HTTL mà bạn biết rõ.
6. Nêu những yêu cầu chủ yếu khi thiết kế công trình trên HTTL.

22


Chương 2
CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC
2.1. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
2.1.1. Mục đích xây dựng công trình lấy nước
Công trình lấy nước được xây dựng để lấy nước từ sông, kênh, hồ chứa... phục vụ các yêu
cầu dùng nước khác như nhau: tưới, phát điện; cung cấp nước cho sinh hoạt, cho công nghiệp, du
lịch, v.v... Công trình lấy nước thường được xây dựng cùng với các công trình khác nhau như đập,
bể lắng cát, cống xả cát, các công trình điều chỉnh dòng sông...tại vị trí đặt cửa lấy nước và gọi đó
là đầu mối công trình.
2.1.2. Yêu cầu
Các công trình lấy nước từ sông, suối phải đạt được các yêu cầu cơ bản sau:
1. Thường xuyên lấy đủ nước theo yêu cầu của các hộ dùng nước.
Hộ dùng nước ở đây có thể là trạm thuỷ điện, nhà máy, xí nghiệp, cụm dân cư, khu tưới,

trại chăn nuôi gia súc, khu du lịch, dịch vụ.
Yêu cầu dùng nước của hộ là bao gồm cả về số lượng và chất lượng. Mỗi hộ dùng nước có
yêu cầu chất lượng và số lượng khác nhau. Ngay trong một hộ dùng nước, yêu cầu đó cũng thay
đổi theo thời gian. Hơn nữa yêu cầu dùng nước cũng luôn được phát triển theo đòi hỏi của sự
phát triển kinh tế, xã hội, đời sống con người. Mặt khác sự đáp ứng yêu cầu đó còn phải tính đến
nguồn nước được bảo vệ chống ô nhiễm, khai thác bền vững trong mối liên quan hài hoà với các
nguồn tài nguyên khác.
2. Đảm bảo ổn định cho công trình lấy nước, chống bùn cát lắng đọng.
Công trình lấy nước chỉ có thể đảm bảo yêu cầu lấy đủ nước nếu từng hạng mục công
trình cũng như toàn bộ công trình không bị dịch chuyển, không bị nghiêng hoặc lún vượt quá cho
phép, không bị nứt hoặc biến dạng quá giới hạn cho phép. Đặc biệt là cửa lấy nước không bị bùn
cát lấp đầy, dẫn đến chất lượng lấy nước không đảm bảo.
3. Ngăn chặt vật nổi vào kênh.
4. Thuận lợi cho thi công, quản lý, áp dụng được các tiến độ kỹ thuật như điện khí hoá, tự động
hoá, v.v..
5. Tạo cảnh quan điều hoà, giữ gìn bảo vệ môi trường, phát triển du lịch, sử dụng tổng hợp nguồn
nước.
6. Kết cấu đơn giản và kinh tế.
2.1.3. Phân loại công trình lấy nước
Trong thực tế có nhiều cách phân loại công trình lấy nước khác nhau.
1. Theo phương tách dòng chảy khỏi dòng chính vào công trình lấy nước
­ Công trình lấy nước bên cạnh: phương của dòng chảy vào công trình lấy nước hợp với
phương của dòng chảy trong sông chính một góc xấp xỉ 900.

23


Ket-noi.com kho tai lieu mien phi
­ Công trình lấy nước chính diện: phương của dòng chảy vào công trình lấy nước gần như
song song với phương của dòng chảy trong sông chính.

2. Theo hình thức có đập hay không có đập
­ Công trình lấy nước có đập (ví dụ như công trình lấy nước Thạch Nham).
­ Công trình lấy nước không đập (như công trình lấy nước Liên Mạc).
3. Theo khả năng điều tiết lưu lượng
­ Công trình lấy nước không cống.
­ Công trình lấy nước có cống.
2.2. CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHÔNG ĐẬP
2.2.1. Khái niệm
Công trình lấy nước không đập là công trình lấy nước đặt trực tiếp trên một bờ sông mà
không cần đắp đập ngăn sông. Công trình lấy nước không đập thường được dùng rộng rãi trong
các hệ thống thuỷ lợi phục vụ các nhu cầu dùng nước khác nhau (như tưới, phát điện, cấp nước
sinh hoạt, cấp nước công nghiệp,v.v...). Dọc theo sông Hồng, chúng ta có rất nhiều công trình lấy
nước không đập (chiếm tới 40% các công trình trên đê), trong đó có cống lấy nước Liên Mạc ­ Hà Nội
(hình 2­1). Cống xây dựng năm 1941 với bề mặt rộng 18 mét được chia thành 5 cửa (trong đó có một
cửa qua thuyền rộng). Nhiệm vụ của cống là lấy nước vào sông Nhuệ để tưới cho 6.100 ha với lưu lượng
lớn nhất Qmax = 41m3/s.

Hình 2-1. Sơ đồ mặt bằng cống lấy nước Liên Mạc
1.Sông Hồng; 2. Sông Nhuệ; 3. Đê sông Hồng; 4. Bãi sông Hồng; 5. Cống Liên Mạc
Công trình lấy nước không đập được dùng trong trường hợp lưu lượng và mực nước sông
đảm bảo lấy đủ lượng nước yêu cầu vào kênh.
Công trình lấy nước không đập (có thể có hoặc không có cống) có kết cấu đơn giản, giá
thấp, song chịu ảnh hưởng trực tiếp của dòng chảy tự nhiên, chất lượng nước lấy tương đối thấp,
quản lý khai thác khó khăn, tốn kém.

24


2.2.2. Điều kiện làm việc của công trình lấy nước không đập
1. Cửa lấy nước ở đoạn sông cong

Dòng nước trong sông thường mang theo bùn cát, sự phân bố bùn cát trong sông phụ
thuộc vào sự phân bố lưu tốc dòng chảy. Trên đoạn sông thẳng có độ dốc trung bình, tính chất đất
đồng chất và tải với một lưu lượng nhất định thì mặt cắt ngang của lòng sông thường phát triển
thành dạng cong đối xứng (mặt cắt I – I, hình 2­2): phương lưu tốc nói chung song song với trục
sông và trị số lớn nhất của nó ở chỗ giữa sông, do đó tại giữa sông dòng chảy có sức chuyển bùn
cát lớn nhất. Trong thiên nhiên, những đoạn sông thẳng rất ít chỉ chiếm khoảng 10 ­ 20% chiều
dài sông, phần còn lại là những đoạn sông cong.

Hình 2-2. Hình thái một đoạn sông
1. Đoạn bồi cạn; 2. Vực; 2-1-2-1-2. Tuyến lạch; 3. Bãi bồi
Tại đoạn sông cong, hướng chảy luôn thay đổi và khối nước ở đoạn sông cong chịu tác
động của lực ly tâm (hình 2­3). Lấy một khối nước đơn vị thì lực ly tâm là:

plt 
trong đó:

mv 2
R



 .H . .v 2

(2­1)

gR

m: khối lượng nước chuyển động ở vị trí uốn cong với lưu tốc v.
H: chiều cao cột nước có diện tích ngang đơn vị.
: dung trọng riêng của nước.

R: bán kính cong của khối nước tách ra.
g: gia tốc trọng trường.
: hệ số phân bố lưu tốc.

Có lực ly tâm, bên lõm nước dâng lên, bên lồi mực nước hạ xuống. Sự chênh lệch mực
nước này tạo nên chênh lệch áp lực thuỷ tĩnh là
H.H, lực này cân bằng với lực ly tâm. Nghĩa
là:

2

V
 .H . .V 2 =  .H.H 
H 
gR
g.R

25