Tài liệu Chương 8: Cống lộ thiên doc

CHƯƠNG 8: CỐNG LỘ THIÊN
GVC. ThS- Phạm Quang Thiền


§8-1. Khái niệm và phân loại
I. Khái niệm:
- Là công trình hở phía trên, được xây
dựng để điều tiết lưu lượng và
khống chế mực nước.
- Được dùng rộng rãi, nhất là vùng
đồng bằng.
II. Phân loại: theo mục đích có:
1. Cống lấy nước:
- Để lấy nước từ sông hoặc hồ.
-
Cống Trung Trang (HP) có 4 cửa
8m, lấy nước tưới 18.250 ha.
2. Cống điều tiết:
-
Xây dựng trên sông để điều tiết
Z, Q.
-
Cống hạ lưu Liên Mạc (có 3 cửa,
mỗi cửa rộng 6m).
Hinh 8-1: Cống hạ lưuLiên Mạc


§8.1. Khái niệm và phân loại
3. Cống tiêu:
- Tháo, tiêu nước và gắn với nhiệm vụ khác.

- Cống Láng Thế, cống Lân, cống Trà Linh.
 
Hình 8-2: Cống Láng Thế - Trà Vinh
4. Cống phân lũ:
- Để phân lũ.
- Cống Vân Cốc (năm 1966 có 26 cửa, mỗi cửa rộng 8m)
5. Cống ngăn triều:
- Ngăn triều (kết hợp giữ ngọt, ngăn mặn và tiêu).
-
Cống Nghi Quang - Nghệ An ( XD 2000, 12 cửa, mỗi cửa rộng 3,2m).
6. Cống tháo cát:
+13.00
PhÝa s«ng
-6.00
+2.00
-5.0
PhÝa ®ång
-5.0
-4.20
+2.50
+2.00
1

:

3
-6.00

§8.1. Khái niệm và phân loại
III. Các bộ phận của cống: có 3 bộ phận chính.
1. Nối tiếp thượng lưu:
Gồm tường cánh, sân trước. Yêu cầu: tạo cho dòng chảy vào
thuận.
2. Thân cống:
- Gồm bản đáy, mố trụ, van, cầu phai, thiết bị.
- Là bộ phận chính thực hiện nhiệm vụ của cống.
- Có cấu tạo phù hợp với nhiệm vụ, quy mô, địa chất nơi XD.
3. Nối tiếp hạ lưu:
- Gồm thiết bị tiêu năng, tường cánh, sân sau, hố xói dự phòng..
- Yêu cầu thuận dòng, giảm hiện tượng thuỷ lực bất lợi.


Đ8.1. Khỏi nim v phõn loi

1
3
4
Phía đồng
2
+1.80
+ 9.60
16
15
10
9
-3.50
-3.50
1314

5
14
- 14.50
12
+5.20
+ 3.20
6
9
8
11
7
- 4.50
-6.00
19
18
17
+4.50
+1.80
+ 1.30
Phía biển
- 3.50
20 21
22
24
23
-6.50
rọ đá
25

Hình 14-3. Cắt dọc cống Lân II (Thái Bình Xây dựng 1996)

1. Kênh dẫn thượng lưu 2. Bảo vệ mái thượng lưu 3. Sân trước bằng đá xây 4. Cầu thang mái kênh thượng lưu
5. Sân trước bằng bê tông CT 6. Tường cánh thượng lưu 7. Cầu giao thông 8. Mố trụ
9. Khe phai 10. Cửa van 11. Tường ngực 12. Bản đáy cống
13. Cọc bê tông cốt thép 14. Cừ chống thấm 15. Cầu công tác 16. Cầu thả phai
17. Tường cánh hạ lưu 18. Mố tiêu năng 19. Bản đáy bể tiêu năng 20. Sân sau bằng bê tông CT
21. Sân sau bằng đá xây 22. Cầu thang mái kênh HL 23. Bảo vệ mái hạ lưu 24. Hố xói dự phòng
25. Kênh hạ lưu
Ghi chú: Kích thước cm


§8.2. Xác định kích thước lỗ cống
I. Xác định mực nước thiết kế thượng hạ lưu cống
+ Từ cấp công trình có mức đảm bảo.
+ Qua tính toán thuỷ lực, thuỷ văn mà có z
t ,
z
h
.
1. Z
h
:
a. Với cống lấy nước: Tính toán từ yêu cầu mực nước ở nơi dùng tới.
b. Cống tiêu, cống phân lũ: Từ tính toán thuỷ văn.
- Có quan hệ Q ∼ Z
h-
ở sông.
- Ứng với Q + Q
2
tra ra Z
h

; Q tương ứng ở sông, Q
1
qua cống ra sông












H×nh 14-4 H×nh 14-5
1
Q
Q
Q + Q
1
Q - Q
Q
1
3
Z
1
Q
2
Z

1
Z
∆
∆


§8.2. Xác định kích thước lỗ cống
2. Z
t
:
a. Cống lấy nước:
- Sông có Q
1
ứng với Z
1
lấy Q còn lại (Q
1
– Q) → tra ra Z
2
.
Có ∆Z
1
=Z
1
- Z
2

- Khi nước vào cống, mực nước giảm

- Nếu cống đặt các bờ sông 1 đoạn thì có tồn thất cột nước trong kênh là:

∆Z
3
.
- Mực nước thượng lưu cống lấy nước là Z
t
= Z
1
– (∆Z
1
+ ∆Z
2 +
∆Z
3
), nếu Z
t
>
Z
pg
Nếu Z
t
< Z
pg
thì mực nước thượng lưu trước cống là Z
pg
b. Đối với cống tiêu, cống phân lũ:
Căn cứ vào yêu cầu và tính toán thuỷ lực, thuỷ văn để xác định Z
t
g2)K1(
KV
.

2
3
Z
2
2
−
=∆

,

(14 -2) V
?
i K =
1
Q
Q
; V =
2
Ω
− QQ



§8.2. Xác định kích thước lỗ cống
3. Lựa chọn cặp (Z
t
, Z
h
) thiết kế:
- Q, Z

t
, Z
h
đều biến đổi theo thời gian.
 
Hinh 8-6: Đường quá trình mực nước thượng hạ lưu cống
- Chọn cặp (Z
t
, Z
h
) phải thoả mãn: đảm bảo nhiệm vụ, an toàn, khả thi.
- Với xác định bề rộng cống chọn cặp (Z
t
, Z
h
) có chênh lệch nhỏ và lưu
lượng tương ứng tương đối lớn (A,B,C).
- Với tiêu năng, phòng xói: chọn cặp (Z
t
, Z
h
) có chênh lệch lớn và lưu lượng
tương đối lớn (D).
Z ~ t
Z ~ t
B
6
A
1
5 97 8

4
3
2
C
h
t
Z , Z
5
h
D
121110
t
t



§8.2. Xác định kích thước lỗ cống
II. Lựa chọn kiểu ngưỡng cống và lưu lượng đơn vị (q)
1. Chọn q (m
3
/sm):
- Rất quan trọng trong thiết kế (quyết định an toàn và kinh tế)
- Một số chỉ dẫn: ∆Z lớn chọn q nhỏ; h
h
nhỏ chọn q nhỏ; Nền yếu chọn q nhỏ;
quy mô cống lớn chọn q nhỏ.
2. Chọn kiểu ngưỡng cống:
- Kiểu ngưỡng cống ảnh hưởng đến kích thước cống, kết cấu, Q.
- Có 2 kiểu : ngưỡng đỉnh rộng, ngưỡng thực dụng.
- Ngưỡng đỉnh rộng (ngưỡng bằng) dùng khi:

+ Hạ thấp cao trình ngưỡng để tăng Q.
+ Khi đã có q, không đòi hỏi hệ số lưu lượng m lớn.
+ Giảm thời gian thi công.
- Ngưỡng thực dụng (dạng cong, tròn, đa giác...) dùng khi:
+ Khi cần m lớn.
+ Giảm chiều cao cửa van, không giảm Q.
+ Khống chế q.


§8.2. Xác định kích thước lỗ cống
III. Xác định kích thước lỗ cống
Yêu cầu: đảm bảo Q, cửa van, thiết bị đóng mở, tiêu năng, qua thuyền, cấu tạo chung.
1. Khi cửa van mở hoàn toàn:
 
 
 
 
 H.8-7: Sơ đồ tính ngữơng thực dụng. Hình 8-8: Sơ đồ tính đập tràn đỉnh rộng.
a). Chảy tự do:
Trong đó : + m hệ số lưu lượng: nếu ngưỡng đỉnh rộng xác định theo Cumim
nếu ngưỡng thực dụng: m =
+ ε Là hệ số co hẹp bên: với ngưỡng đỉnh rộng: ε =
với ngưỡng thực dụng:
n
k
n
3/2
Ho2gbεmQ
∑=
Hhdtc

.σ.σm
db
b
∑+∑
∑
b
H
.
n
)1n(
2,01
0mtmb
ξ−+ξ
−=ε


§8.2. Xác định kích thước lỗ cống


§8.2. Xác định kích thước lỗ cống


§8.3. Tiêu năng phòng xói
I. Đặc điểm
1. Đặc điểm chung:
- V lớn phân bố không đều.
- Mạch động lớn.
- Z
t
, Z

h
, Q thay đổi theo t, chế độ chảy thay đổi.
- Dòng chảy ở hạ lưu khuyếch tán không đều.
- B
k
/Σb lớn
- Nền yếu.
2) Các đặc điểm khác của cống vùng triều:
- h
h
lớn, σ
n
lớn.
- Chịu ảnh hưởng trực tiếp của thuỷ triều, lưu vực kín: Ảnh hưởng một
phía; lưu vực hở: Ảnh hưởng hai phía.
- Dòng chảy ra khỏi cống xuất hiện nhảy sóng, hiệu quả tiêu năng kém,
quá trình tiêu năng phần lớn diễn ra ngoài bể.
- Cống đặt trên nền yếu và phức tạp.


§8.3. Tiêu năng phòng xói


§8.3. Tiêu năng phòng xói


§8.3. Tiêu năng phòng xói


§8.3. Tiêu năng phòng xói