THIẾT KẾ KÊNH THƯỢNG HẠ LƯU

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC

2.4. THIẾT KẾ KÊNH THƯỢNG HẠ LƯU

2.4.1. Số liệu tính toán

Lưu lượng thiết kế: ta chọn lưu lượng chảy qua cống lớn nhất để tính toán Qtk = Qmax = 101,82m3/s .Cao trình đồng ruộng Zđr = 0,5m

Cao trình đáy kênh: Zđk = Zđc = -3,5m Hệ số mái dốc: m = 1,5

Hệ số nhám: n = 0,025 Độ dốc kênh: i = 0,0001 Tính toán kích thước mặt cắt kênh Tính htk

Chương 2 – Tính toán thủy lực

SVTH:Quách Trần Khánh Dung 8

htk=Zđr – Zđc=0,5-(-3,5)=4m Trong đó:

htk: độ sâu thiết kế (m).

Zđr: cao trình đồng ruộng (m).

Zđc: cao trình đáy cống (m).

Tính btk

Tính toán theo phương pháp đối chiếu mặt cắt có lợi nhất về thủy lực (Phương pháp Agơrôtskin)

mo= 2 1m2 m=2,106

ln

4 4,8* 2,106. 0, 0001

( ) 0, 00083

101,8 mo i

f R  Q  

Tra phụ lục 1 – 1 ứng với n = 0,025 ta có Rln = 3,578 Ta có: htk = 4,5m =>

ln tk

R

h = 4,8

3, 578=1,122 Tra bảng phụ lục 1 - 2 =>

ln tk

R

b = 6,26

btk=

ln tk

R

b * Rln = 6,26*3,578=22m

Ta chọn btk= 22m tiến hành kiểm tra lại htk Ta có:

ln tk

R

b = 22

3, 578= 6,15 Tra bảng phụ lục 1 - 2 =>

ln tk

R

h =1,133

htk=

ln tk

R

h * Rln = 1,133*3,578=4,8m

Vậy ta chọn 22 4,8

tk tk

b m

h m

 

 



2.4.2. Kiểm tra không lắng, không xói

Chọn Qmax=k1*Qtk = 1,2*101,8= 122,184 (m3/s) Qmin=k2* Qtk=0,4*101,8 = 40,728 (m3/s) Trong đó:

Qmax, Qmin: lưu lượng lớn nhất, nhỏ nhất

Chương 2 – Tính toán thủy lực

SVTH:Quách Trần Khánh Dung 9

k1=1,2 ÷ 1,4 k2=0,3÷0,5

Vận tốc thiết kế lớn nhất

ln

max

4* * 4* 2,106* 0, 0001

( ) 0, 000689

122,184 mo i

f R  Q  

=> Rln = 3,817

=>

ln tk

R

b = 22

3,817= 5,764

=>

ln max

R

h =1,172 =>hmax=

ln max

R

h * Rln== 4,474m

=> Amax=(b+m.hmax)hmax=(22+1,5*4,474)*4,474=128,453 (m2)

=> Vmax=

max max

A

Q =122,184

128, 453= 0,95(m/s) Vận tốc thiết kế nhỏ nhất

Tính toán tương tự trường hợp vmax.Kết quả xem bảng 2.4 Bảng 2.4: Tính toán Vmin

Qmin (m3/s)

F

(Rln) Rln b/Rln h/Rln

h (m)

Amin

(m2)

Vmin (m/s) 40,728 0,00207 2,536 8,675 0,967 2,452 62,692 0,65 2.4.3. Kiểm tra điều kiện không lắng, không xói

Để đảm bảo điều kiện không lắng, không xói thì: Vmin> [Vkl]; Vmax< [Vkx] Ta có: [Vkx] = k*Q0,1= 0,7*101,80,1 = 1,11 (m/s).

Trong đó:

k: hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh. (do đất lòng kênh là đất sét => k = 0,75).

Q: lưu lượng của kênh.

Tốc độ để không bồi lắng trong kênh là tốc độ nhỏ nhất không những thoả mãn nhu cầu bồi lắng mà còn đảm bảo tránh đƣợc cỏ dại phát triển trong lòng kênh cho nên vận tốc nhỏ nhất trong kênh (vmin) không đƣợc nhỏ hơn 0,3m/s.

=> [Vkl] = 0,3< Vmin = 0,65<Vmax = 0,95< [Vkx] = 1,11 Vậy kênh thiết kế thỏa điều kiện không lắng, không xói.

Kiểm tra khả năng tải lưu lượng qua kênh

Chương 2 – Tính toán thủy lực

SVTH:Quách Trần Khánh Dung 10

Ứng với mặt cắt kênh thiết kế, khả năng tải lưu lượng qua kênh được xác định theo công thức:

6 , 121 0001 , 0 . 42 , 3 . 1 , 49 . 9 , 133 i . R . C . A

Q   (m3/s)

Trong đó:

A: diện tích mặt cắt ƣớt của kênh (m2).

A = (Btk + mhtk).htk = (22 + 1,5.4,8)*4,8 = 140,16 m2 P: chu vi mặt cắt ƣớt (m)

PBtk2htk. 1m2 22 2*4,8* 1 1,5  2 39,307m 140,16

3,566 39,307

R A

 P   : bán kính thủy lực.

C: hệ số Chezy, đƣợc tính theo công thức Manning:

1 1

6 6

1 1

.3,566 49, 441 0, 025

C R

 n  

Ta có: Q = 130,859 m3/s > Qmax = 122,184 m3/s Vậy kênh đủ khả năng tải lưu lượng thiết kế.

2.4.4. Kiểm tra điều kiện giao thông thủy Kiểm tra chiều sâu mực nước chết trong kênh

Để đảm bảo giao thông thủy, mực nước thấp nhất trong kênh phải thỏa mãn điều kiện: h  T + h

Trong đó:

h: độ sâu mực nước thấp nhất trong kênh.h= Zsmin – Zđc=-2,15 - (-3,5) = 1,88m T: chiều sâu máng thuyền. Chọn T = 1,5m.

h: chiều sâu an toàn từ đáy thuyền đến đáy kênh.

h = 1,35m  T + h = 1,35 + 0,3 = 1,65m

Vậy mực nước trong kênh thỏa điều kiện giao thông thủy.

t

h

a c d c a

h

Hình 2.4: Điều kiện giao thông thủy

Chương 2 – Tính toán thủy lực

SVTH:Quách Trần Khánh Dung 11

2.4.5. Kiểm tra chiều rộng đáy kênh 2*Bc 2

B  d a Trong đó:

B: chiều rộng đáy kênh (m) Bc: chiều rộng mốt cửa cống b: chiều rộng 1 cửa cống.

T = 0,25m: khoảng cách an toàn để thuyền qua cống.

d= 3m: khoảng cách giữa 2 thuyền.

a = 3m: khoảng cách giữa thuyền và bờ.

m: hệ số mái dốc của kênh.

h: chiều sâu an toàn từ đáy thuyền đến đáy kênh.

Ta có: B22m2*4 3 2*3 15   m

Vậy chiều rộng kênh thỏa điều kiện giao thông thủy.

Cao trình đường bờ kênh

Cao trình bờ kênh thượng lưu:ZBKTL = ZTLmax + d = +0,625 + 1,5 = +2,125 Chọn ZBKTL = +2,12m

Cao trình bờ kênh hạ lưu:ZBKTL = ZHLmax + d = +1,86 + 1,5 = +3,36 Chọn ZBKHL = +3,36m

Trong đó:

ZTLmax: cao trình mực nước thượng lưu cao nhất.

ZHlmax: cao trình mực nước hạ lưu cao nhất.

d = 0,6 – 0,75m: độ vƣợt cao an toàn.

Do bờ kênh làm đường giao thông nên ta chọn cao trình bờ kênh thượng hạ lưu ZBK = +3,5m bề rộng bờ kênh b = 8m, hệ số mái dốc m = 1,5.

Cao trình đỉnh trụ

Cao trình đỉnh trụ biên và trụ pin:Ztrụ = ZHLmax + d = +1,86 + 0,5 = +2,36.

Chọn Ztrụ pin = +2,4m Trong đó:

ZHLmax: cao trình mực nước hạ lưu cao nhất.

d = 0,5 – 0,75m: độ vƣợt cao an toàn.

Chương 2 – Tính toán thủy lực

SVTH:Quách Trần Khánh Dung 12