Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật tài nguyên nước: Nghiên cứu xây dựng chương trình tính toán xác định độ mở cống hợp lý nhằm tránh xói lở hạ lưu công trình trong hệ thống Thủy lợi Bắc Hưng Hải

Qua quá trình quản lý khai thác vận hành các cống chính trong hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải do công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải quản lý đã xuất hiện tượng xói hạ lưu công trình ngay

MỤC LỤC

MO ĐẦU 5 St St E1 11112111011011211 1111111111111 111111111111 11 111111111111 gu 1

I TINH CAP THIET CUA DE TÀI - 2-2-5 2E22EE2EE£EE£EEE2EE2EEEEEerEerEerreerxee |

1 Sơ lược hệ thống Bắc Hưng Hải - 2-2-2 522S2‡EESEEEEECEEEEEEEEEEErrrrrrkrrreeg 1

2 Sự cần thiết của đề tai o ceecceeccccsesssesssessesssesssessssssesssesssessusssecssessusssecssecssesssessecsseesees |

II MỤC DICH VA PHAM VI NGHIÊN CỨU -2- 2 2 2+ +E£Ek+Ek+EzEzEzea 2 1.Muc dich nghién 080i 000757 —= 2

IV CÁCH TIẾP CAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . - 3 1.Cách tiẾp cận: c- 5s 2 21 1 1 21E11011211211211 2111111111111 1.11111101111111 11t 3

2.Phương pháp nghién CỨU: - 6 6 13 93 93191019111 TH HH nh nh nh 3

CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE HE THONG THUY LỢI BẮC HUNG HAI VÀ

CAC CONG TRINH CHÍNH csccscsscsscsscssessessesscssesscsscsessesetssessesucssssessesaessesnesseavees 4 1.1.ĐẶC DIEM TỰ NHIÊN VÀ DAN SINH KINH TE VUNG NGHIÊN CUU 4

1.1.2 Đặc điểm địa chất - địa hình và các quá trình địa mạo 2- 5 1.1.3 Thé nhưỡng và đặc điểm nền đáy các khu vực tưới tiêu nghiên cứu 6 1.1.4 Đặc điểm khí hậu, khí tượng 2 2 5+ £+E£+EE+EEtEEtEEEEEEEEEerErrrerrkerrees 6 1.1.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngÒi - ¿- ¿- E+SE‡EE2EE2E2EEEEEEEEEEEkrrkrrrrrrrei 7 1.1.6 Đặc điểm kinh tẾ — xã hội -¿- 2 2© SSkềSEEEEEEEEE1211211171111111 1.1 e 7 1.2 TÔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VẬN HÀNH KHAI THÁC CÔNG

TRÌNH THUY LỢI TRONG HỆ THONG BAC HUNG HAL . - 12

1.2.1 Về quản lý hệ thống - ¿2£ ©5£+EE+EE9EE£EEEEEE2E1E7171122121171711211 212 cre 12 1.2.2 Về vận hành tưới tiêu của hệ thống - ¿+ 2 + +2 E£+E££EeEEeExerxerxzree 13 CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI LỞ CÔNG TRÌNH TRONG HỆ

2.1 CƠ SỞ THỰC TIEN TỪ SO LIEU ĐO DAC TRONG HE THÓNG 14

2.1.2 Hệ thống kênh trục chính: - << <1 1 312111111 11111 8111118211188 1 18x xre 14 2.1.3 Hiện trạng xói lở các công chính trong hệ thống Bac Hưng Hải 15

2.2 ĐẶC DIEM XÓI LO HẠ LƯU CÁC CONG TRONG HE THÓNG 19

2.3.2.Các yếu tố thuỷ lực, thuỷ văn -¿- 2 2 2 +ESEEEEEEEEEEEEEEEE2121 7121k rree 20

2.3.3 Quản lý vận hành -¿-2-©522 22EE2SEESEEEEE1127112112211271121121111 11.111 cre 20

2.3.4 Các yêu tố của đất nỀn - ¿+ St St E121121115711121111211 211111111 cxe 20 2.3.5 Đối với hệ thống Bắc Hưng Hải 2- 2:22 5222+2EEtEE+eExvzrxrrrecree 20

2.3.6 Công thức tính lưu tốc mạch động và cường độ (áp lực) mạch động 22

2.3.7 Công thức tính vận tốc khởi động xói (theo tiêu chuẩn thiết kế hệ thống kênh tưới 41118-Ñ5) cs ck t2 1 12212112211211 2111121111111 1.11 111111 errrey 22

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ MỞ CÓNG HỢP

LÝ NHẰM TRÁNH XÓI LO HẠ LƯU CÔNG TRINH -2- 2 2 2+2 e¿ 24 3.1 Cơ sở lý thuyet - ¿+ St St E1 E215 1E2171211211211211 2111111111111 1E 11111111 1 cre 24 3.2 SƠ DO KHOI TONG THÊ VÀ CÁC MODUL - 5-5-2522 +2 22222243 3.2.1 Trinh tu tinh oan oo “1-5 43 3.2.2 Sơ đồ khối -¿- ¿St k2 E121121115111111211211 1111111111111 11111111 g246

3.3 CAC MODUL CHƯƠNG TRÌNH .-2 2-©2¿52+E+EE+EE2EE2EEeEEtrErrrrrxees 47

3.3 CAC MODUL CHUONG TRINH w0 scsscsscsscsscssessessessesseseesessessesuessessesessessesneese 48 3.4 KET QUA CHẠY THU NGHIEM, HIỆU CHINH PHAN MỀM 48 3.4.1 Phan tính toán độ mở cho các CONG -2- 2 2 2+E£+E+£E££E+EE+EzEzrezkeree 48 3.5 HƯỚNG DAN SỬ DỤNG VÀ CÁC YÊU CÂU DOI VỚI DON VỊ SỬ DỤNG

¬— _ 57

3.5.1 Phần mềm tinh toán độ mở cống - 2 2 2 +2 £+E£+E££E£EE£E++EE+E++EzEered 57 3.5.2 Ung dụng tính toán bồi xói kênh mương - 2-2-2 2 s2 s+£E£+E+2£s2£xzei 58 3.5.3 Các yêu cầu đối với đơn vị sử MUN? eesessessessessesesseesessessessessesessess 58

3.6.2 Ứng dụng tính toán bồi đắp kênh dẫn 2-2 ¿+ 2+++£x+£EzEzExsrxeei 59

1 NHUNG KET QUA NGHIÊN CỨU CUA LUẬN VĂN -5¿ 61

2 KIÊN NGHI ove cceeccescescsssessessessecssessessessvcsscsscsscsvcsecsusssessecsussusssessessscssssuessessesseesneess 62

TAI LIEU THAM KHAO cccccccsccsssssesececsesscscsesucucscsvercacsesrsucaravetsassestsasaranssaeaneeeees 63

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1: Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hưng Hải 8 Bảng 1.2 : Tổng giá tri GDP và GDP bình quân đầu người các tỉnh trong vùng 9 Bảng 1.3: Thống kê diễn biến chăn nuôi gia súc gia cầm vùng Bắc Hưng Hải 10

Bảng 2.2 Bang trị số co hẹp thang đứng e và tính nối tiếp sau cửa cống phăng.

60.66005610 7 25

Bảng 2.4 Bảng hệ số m, mơ, ọ, on, eo các cống chính hệ thống thuỷ nông Bắc

in 1 39

MỞ ĐẦU

I TINH CAP THIET CUA DE TÀI.

1 Sơ lược hệ thống Bắc Hung Hai.

Hệ thống thuỷ lợi Bắc Hưng Hải nằm ở trung tâm đồng bằng Bắc Bộ,

được bao bọc bởi 4 con sông lớn: Sông Đuống, Sông Luộc, Sông Thái Bình,

Sông Hồng: Bao gồm địa giới hành chính của 4 tỉnh: toàn bộ tỉnh Hưng Yên,

7 huyện thành phố thuộc tỉnh Hải Dương, 3 huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh và quận Long Biên và huyện Gia Lâm thuộc thành phố Hà Nội.

Diện tích tự nhiên là 192.045 ha, đất nông nghiệp là 146.756 ha; dan số

khoảng 3 triệu người.

Hệ thống được khởi công xây dựng tháng 10/1959 đến nay đó qua 54 năm vận hành khai thác và xây dựng bồ sung, hệ thống đã tương đối hoàn

chỉnh; bao gồm các công trình:

— Cụm cụng trình đầu mối cống Xuân Quan, cống Báo đáp.

— 235km kênh trục chính

— 13 công trình điều tiết trên kênh chính, âu thuyền và cống đầu kênh

— Trên 300 trạm bơm lớn , nhỏ ( và khoảng 300 tram bơm do dân tự

làm)

— Trên 800 cống tưới tiêu cho phạm vi > 250ha

— Hàng ngàn km kênh các loại và hàng ngàn cống nhỏ.

2 Sự cần thiết của đề tài.

Qua quá trình quản lý khai thác vận hành các cống chính trong hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải (do công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải quản lý) đã xuất hiện tượng xói hạ lưu công trình ngay phía sau sân tiêu năng,

có công trình gây sạt nở mái bờ kênh, gây ra mất an toàn công trình và việc

xử lý xói cũng rất phức tạp và tốn kém.

Qua theo dõi, xói hạ lưu các cống là do lưu tốc dòng chảy, tức là công

trình dẫn với lưu lượng lớn hơn mức cho phép, nguyên nhân chính là do chế

độ vận hành mở cống Thực tế việc vận hành các hệ thống thủy lợi thường đáp ứng yêu cầu nước theo thực tế, đó là lay đủ nước thì đừng, trước khi mở các cống người vận hành không có đủ thông tin đặc biệt là lưu lượng nước cần lấy Việc mở cống dựa vào kinh nghiệm hoặc theo yêu cầu lấy càng nhanh càng tốt, điều nay rất dé dẫn đến việc mở công quá mức cho phép và gây ra xối nở hạ lưu.

Từ thực tế vận hành các cống trong hệ thống Bắc Hưng Hải nêu trên nói riêng và hầu hết các hệ thống thủy lợi nói chung, cần thiết phải tính toán xác định độ mở cho phép đối với các điều kiện chênh mực nước thực tế tại cống, đảm bảo không gây ra xói nở hạ lưu cống và phải đưa ra được quá trình đóng

mở cống cho một đợt vận hành tức là xác định độ mở công lớn nhất ban đầu

và các độ mở tiếp theo khi mực nước hạ lưu được dâng dan lên theo các bước tính toán Trong điều kiện thực tế hiện nay máy tính điện tử đã khá phô biến,

kết qua dé tài sẽ xây dựng phần mềm tính toán độ mở phù hợp cho các cống

chính trong hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải Đây cũng là công cụ tính toán

các chỉ tiêu thiết kế công như độ rộng, tiêu năng để giúp cho việc theo dõi,

đánh giá bồi lắng kênh mương, phục vụ công tác quản lý vận hành cống và kênh hạ lưu cống, phần mềm cũng bao gồm một modul tính toán khối lượng xói lở, bồi lắng kênh.

II MỤC DICH VA PHAM VI NGHIÊN CỨU

1.Mục đích nghiên cứu:

- Đánh giá được ảnh hưởng việc vận hành mở các công đên quá trình xói

nở hạ lưu cống, bao gồm cơ sở lý thuyết và thực tế theo doi đo đạc Đánh

giá nguyên nhân gây xói đưa ra cơ sở lý thuyết tính toán đưa ra giải pháp

vận hành công phù hợp hạn chế xi nở hạ lưu công trình.

- Xây dựng được công cụ phần mềm tính toán xác định độ mở công phù

hợp và ứng dụng được trong thực tế vận hành tại công ty Bắc Hưng Hải.

HI PHAM VI NGHIÊN CUU

Các cống chính trong hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải (Xuân Quan, Báo

Đáp, Kênh Cầu, Lực Điền, Tranh, Bá Thủy, Neo, Cầu Xe, An thô).

IV CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

1.Cách tiếp cận:

- Tiếp cận thực tế: Thu thập, nghiên cứu các số liệu về các cống chính

trong hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải, quá trình vận hành và các số

liệu đo đạc mực nước, lưu lượng.

- _ Tiếp cận các phương pháp nghiên cứu mới về tiêu nước trên thế giới.

2.Phương pháp nghiên cứu:

- Phuong pháp điều tra, khảo sát thực địa

- Phuong pháp kế thừa

- Phuong pháp phân tích.

- Phuong pháp mô hình toán

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE HE THONG THỦY LỢI BAC HUNG HAI VA CÁC

CONG TRINH CHINH

1.1.DAC DIEM TỰ NHIÊN VÀ DÂN SINH KINH TE VUNG NGHIÊN CỨU

1.1.1 Vị trí địa lý, phạm vỉ hành chính

Hệ thống Thuỷ nông Bắc Hưng Hải nằm ở giữa đồng bằng sông Hồng,

vị trí được xác định theo toạ độ:

- 20°30’ đến 21°07’ vĩ độ Bac

- 105°50’ đến 106°36’ kinh độ Đông

Hệ thống Bắc Hưng Hải được bao bọc bởi 4 con sông lớn:

- _ Sông Đuống ở phía Bắc với độ dài phần chảy qua hệ thống là 67km;

- _ Sông Luộc ở phía Nam với độ dài phần chảy qua hệ thống là 72km;

- Sông Thái Bình ở phía Đông với độ dài phần chảy qua hệ thống là

73km;

- _ Sông Hồng ở phía Tây với độ dai phần chảy qua hệ thống là 57km.

Tổng diện tích tự nhiên là 214.932ha, điện tích phần trong đê là 192.045

ha; đất nông nghiệp là 146.756 ha bao gồm đất đai của toàn bộ tỉnh Hưng Yên (10 huyện), 7 huyện thị của Hải Dương, 3 huyện của tỉnh Bắc Ninh và 2 quận, huyện của thành phố Hà Nội.

1.1.2 Đặc điểm địa chất - địa hình và các quá trình địa mạo

Địa hình có xu hướng dốc dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam hình thành

3 vùng chính:

Vùng ven sông Hồng , sông Đuống cao độ pho biến (+4,0m), chỗ cao

nhất +8,0m + +9,0m Thanh phần gồm: đất pha cát, đất thịt nhẹ, ít chua, đất

thấm nước cao, mực nước ngầm nam sâu.

Vùng trung tâm với cao độ +2,0m đến +2,5m;

Vùng ven sông Luộc, sông Thái Bình, cao độ phổ biến + 1,0m đến +1,5m Noi thap nhất +0,5m, đất chua, nước ngầm nằm cao.

1.1.3 Thổ nhưỡng và đặc điểm nền đáy các khu vực tưới tiêu nghiên cứu

Đất đai được hình thành do phủ sa sông Hồng - Thai Bình, thành phần

CƠ giới của đất từ thịt hẹ đến thịt pha nhiễm chua và nghẻo lân, chia ra thành

các loại sau:

1 - Loại dat phù sa sông Hồng không được bồi màu nâu tham trung tính, ít

chua, đây là loại đất tốt rất thích hợp cho trồng màu và lúa cao sản.

2 - Loại dat phù sa sông Hồng không được bồi lắng trung tinh ít chua glay

trung bình, loại đất này có tầng phù sa dày, thành phần cơ giới đất thịt

trung bình đến thịt nặng, loại đất này thích hợp cho cấy lúa 2 vụ.

3 - Loại đất phù sa sông Hồng có tầng loang lỗ không được bồi lắng, màu

đất nâu nhạt, tầng phù sa mỏng, thành phần cơ giới từ trung bình đến

nặng, bị sét hoá mạnh, chất hữu cơ phân huỷ chậm thường bị chua, cần

được cải tạo.

Trong đó, chủ yếu là đất phù sa Giây của hệ thống sông Hồng (Phg) chiếm tỷ lệ điện tích lớn nhất.

1.1.4 Đặc điểm khí hậu, khí tượng

Lưu vực Bắc Hưng Hải nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, tuy không giáp với biển nhưng vẫn chịu ảnh hưởng của khí hậu miền duyên hải, hàng năm chia hai mùa rõ rệt: mùa nóng từ tháng 4 đến tháng 10, thời tiết nóng âm mưa nhiều Mùa đông lạnh, ít mưa từ tháng I1 đến tháng 3.

- Mưa năm: Lượng mưa năm trung bình nhiều năm trong vùng nghiên

cứu đạt 1.400 - 1.600 mm Vùng mưa lớn thường xuất hiện ở khu vực phía Nam và Đông Nam của hệ thống với lượng mưa trung bình năm đạt 1.548

mm tai Ninh Giang, 1.648 mm tại Hưng Yên, 1.523 mm tại Hải Duong.

- Nhiệt độ: Nhiệt động trung bình năm 23,3 °C và khá đồng nhất.

- Độ ẩm: Độ âm tương đối trung bình năm 80-85%.

- Bốc hơi: Lượng bốc hơi trong toàn năm ở trong vùng từ 700 + 800mm.

Lớn nhất là tháng 10 và 11 và nhỏ nhất là tháng 3.

- Nang: Trung bình năm đạt 1.623 giờ tại Hải Dương, 1.473 giờ tại

Hưng Yên, 1.589 giờ tại Hà Nội

- Gió: Trung bình tháng năm đạt 1,1-2,4 m/s Tốc độ gió lớn nhất khi có

bão đạt trên 40 m/s, 23/8/1980 tại Hải Duong, 40,0 m/s tại Hưng Yên

- Bão và áp thấp nhiệt đới: Mưa to do ảnh hưởng của bão gây ngập lụt khá nghiêm trọng, lượng mưa do bão chiếm ty trọng lớn tới 15 + 20% tổng lượng mưa cả năm, tháng 8 lượng mưa do bão chiếm tới 30 + 50% tông lượng

mưa tháng.

1.1.5 Đặc điểm mạng lưới sông ngòi

Hệ thống Bắc Hưng Hải được bao bọc bởi 4 con sông lớn là: Sông Đuống ở phía Bắc, Sông Luộc ở phía Nam, Sông Thái Bình ở phía Đông và

Sông Hồng ở phía Tây.

Các sông nội đồng: Sông Kim Sơn, sông Đình Đảo, Sông Điện Biên, Sông Tây Kẻ Sat, Sông Dinh Đào, Sông Cau Xe (cống Cầu Xe), Tứ Kỳ (cống

An Thỏ), Sông Cửu An, Sông Tràng Kỹ là sông tưới tiêu kết hợp, có nhiệm

vụ dẫn nước tưới cho phần phía Đông của tiêu khu Gia Thuận, một phần tiêu khu Bắc Kim Sơn và phần phía Bắc của tiêu khu Cẩm Giàng.

1.1.6 Đặc điểm kinh tế — xã hội

1.1.6.1 Hành chính

Vùng nghiên cứu theo các quyét định phân chia địa danh hành chính

mới nhất bao gồm địa giới hành chính của 4 tỉnh: toàn bộ tỉnh Hưng Yên, 7 huyện và Thành phố tỉnh Hải Dương, 3 huyện thuộc tỉnh Bắc Ninh và 2 quận

huyện thuộc thành phố Hà Nội Các địa danh hành chính cụ thé bao gồm 343

xã, 34 phường với diện tích tự nhiên 214.93 Iha, dan số 2.709.362 người.

Bang 1.1: Số liệu hành chính, diện tích, dân số hệ thống Bắc Hung Hải

: R kon ko DT ty nhién Dân số

79.820 959.180

92.308 1.119.388

1.1.6.2 Dân cư và lao động

- Dân cư, dân tộc: Vùng nghiên cứu là các tỉnh thuộc đồng bằng bắc

Bộ, dân tộc ở đây chủ yếu là dân tộc Kinh sống định canh định cư từ đời này sang đời khác Mật độ dân số bình quân toàn vùng từ 1000 người/km2 đến

1200 người/km2, trong đó thành thị 2980 - 3800 người/km2, nông thôn là

1242 người/km2 Tỷ lệ nam nữ trong vùng gần như tương đương nhau khoảng 50% Dân số ở thành thị là 501.621 người, nông thôn là 2.207.743 người chiếm 82% dân số toàn vùng.

- Phân bố dân cư theo đơn vị hành chính: Theo số liệu thống kê năm

2004 của các tỉnh trong vùng nghiên cứu thì toàn bộ vùng có số dân là

2.709.362 người Trong đó Hải Dương chiếm 35% , Hưng Yên 41%, Bắc

Ninh 13%, Hà nội 10%.

- Tốc độ tăng dân số: Những năm gan đây, hưởng ứng phong trào kế

hoạch hoá gia đình của Đảng và nhà nước nên tỷ lệ sinh con thư 3 đã giảm

đáng kể Theo thống kê thi tỷ lệ sinh trung bình toàn vùng là 1,4% - 1,7% đạt

mức độ cho phép.

- Lao động: Lua tuổi trong độ tuổi lao động chiếm 53%, đây là lực

lượng chủ yếu làm cho kinh tế vùng phát triển Lực lượng tham gia trong các

ngành Nông — Lâm nghiệp là 77%, Công nghiệp là 9,5 — 9,7%, Thuong

nghiệp là 3,6% còn lại là các ngành nghề khác.

Hung Yén 8,239 7,3

Bac Ninh 8,344 8,36

1.1.6.4 Hiện trạng phát triển nông nghiệp

Sử dụng đất nông nghiệp Tốc độ tăng trưởng trong ngành nông nghiệp đạt tương đối cao, bình

quân trong thời kỳ 2000 - 2005 đạt 6 - 7% Ngành chăn nuôi tang từ 23% lên

Đất thô cư toàn vùng là 17.523 ha chiếm 7,8% đất tự nhiên trong đó đất

đô thị chiếm 14% DT đất ở, còn lại là dat ở nông thôn 86%.

Diện tích trồng lúa cả năm giao động trong khoảng từ 219.000 ha đến

207.000 ha Sản lượng lúa cả năm dat từ 1.218.023 tấn đến 1.222.781 tan,

năng suất lúa trong vùng trung bình đạt 50-60ta/ha trong đó lúa vụ đông xuân

năng suất cao hơn vụ mùa Diện tích, năng suất, sản lượng một số năm xem.

1.1.0.5 Chăn nuôi

Đàn lợn trong vùng tăng từ 1.061.923 con năm 2001 lên 1.268.755 con

năm 2004 Đàn bo tăng từ 75.984 con năm 2001 lên 88.905 năm 2004 Đàn

trâu giảm do hiện nay do cơ giới hóa tăng nên trâu chủ yếu nuôi dé làm thực phẩm Gia cầm trong vùng khoảng 13 triệu con năm 2003, năm 2004 do dịch

cúm gia cam chi còn 11 triệu con.

9.795.332 | 10.533.590 | 13.169.491 | 11.366.341

1.1.6.6 Lâm nghiệp

Vùng nghiên cứu gồm các tỉnh đồng bang Bắc bộ nên diện tích rừng hầu như không có Qua thống kê toàn vùng chỉ có 42,2 ha đất lâm nghiệp thuộc huyện Gia Bình tỉnh Bắc Ninh Diện tích rừng này là rừng trồng.

110.7 Thuỷ sản

Sự phát triển về thuỷ sản của vùng nhanh, tốc độ tăng trưởng của nuôi

trồng thuỷ sản đạt 19%, đánh bắt dịch vụ thuỷ sản tăng 17,7% Tốc độ này cho thấy đầu tư cho phát triển thuỷ sản của vùng là mạnh Diện tích mặt nước được sử dụng để vào nuôi trồng thuỷ sản khoảng 10.065 ha, một phần diện tích úng - trũng sản xuất lúa kém hiệu quả đã được chuyên sang nuôi trồng

thuỷ sản Bảng 1.10.

1.1.6.8 Công nghiệp

Trong những năm gân đây do cơ chê thị trường chuyên biên mạnh cộng

với chính sách mở cửa của nhà nước Việt Nam, các nhà đầu tư trong và ngoài nước đã có điều kiện dé mở rộng và phát triển sản xuất do vậy công nghiệp

trong vùng phát triển mạnh cả về số và các chủng loại mặt hàng Tập trung

nhiều ở các thị xã, thành phó, các khu đô thị, dọc các trục đường chính của

vung như đường 5, đường 39 thi xã Hưng Yên, TP Hải Dương và Gia Lam.

1.1.6.9 Giao thông

Ngoài tuyên đường sat Hà Nội đi Hải Duong - Hai Phong trong vùng

còn có mạng lưới đường bộ và đường thủy rất thuận tiện

Đường bộ: có quốc lộ 5, đường 39, đường 138, đường tỉnh lộ 39B,

đường tỉnh lộ 182 Ngoài những trục đường chính trên trong vùng còn rất

nhiều đường liên huyện, liên xã, tỉnh lộ khác như TL281, TL194, TL20,

TL17, TL217

Giao thông thuỷ: Ngoài hệ thống sông lớn bao boc bên ngoài, hệ thống sông nội đồng như: sông Kim Sơn, sông Cửu An ra sông Thái Bình và sông Luộc, một loạt các sông nối liền trục như các sông Điện Biên, Chi ân, Do

đáy và nhiều sông khác tạo thành một mạng lưới giao thông thuỷ rất thuận

tiện cho nội vùng Tai vi trí các công điều tiết lớn trên sông của hệ thống như Kênh Cầu, Lực Điền, Cống Tranh, Bá Thuỷ, Báo Đáp, Xuân Quan đều có

âu giao thông dé thông thuyền Tuy nhiên các âu thyén này còn nhỏ, xây dung

đã trên 40 năm nên thiết bị đóng mở bị hư hỏng cần được nâng cấp sửa chữa.Trong vùng có 384 phương tiện vận chuyên hàng hóa, 56 phương tiện vận chuyên người, khối lương vận chuyền hàng năm khoảng 85000 tấn hàng.

1.1.6.10 Xây dựng đô thị

Tu năm 2000 lại đây một loạt các thành phô, thi tran, thi tứ được thành

lập Tinh Hưng Yên phát triển khu đô thị như thị xã Hưng Yên, Phố Nối, Như

Quỳnh, các thị tran huyện tinh Bắc Ninh có các thị tran Hồ (Thuận Thanh),

thị tran Gia Bình (Huyện Gia Bình), thị tran Thứa (huyện Lương Tài) Gia Lâm có các khu đô thị như: khu đô thị Gia Lâm - Sài Đồng - Đức Giang diện tích 4.583 ha, số dân 13.000 người, khu đô thị Trâu Quỳ (đô thị cấp 4) có diện tích 606 ha với số dân 20.000 người Hải Dương có Thành phố Hải Dương và một số thị trấn thuộc các huyện như: Tứ Ky, Bình Giang, Thanh Miện, Gia

Lộc, Ninh Giang, Cam Giang phat triển đô thị là một mục tiêu quan trọng trong quá trình phát triển KTXH vùng.

Tổng số dân sống ở khu vực đô thị trong vùng là 507.674 người diện

tích đất đô thị toàn vùng là 2.380 ha.

1.2 TONG QUAN VE TINH HÌNH QUAN LÝ VAN HANH KHAI THAC CONG TRINH THUY LOI TRONG HE THONG BAC HUNG

°

HAI.

1.2.1 Về quản ly hệ thống

- Công ty TNHH MTV KTCTTL Bắc Hưng Hải trực thuộc Bộ

NN&PTNT tổ chức quản lý vận hành các công trình đầu mối tưới, tiêu

các trục kênh chính, các công, đập điều tiết trên kênh chính bao gồm:

- Các công ty KTCTTL trực thuộc các tỉnh tổ chức quan lý các công trình

tưới, tiêu nước từ kênh cấp I đến mặt ruộng, cống dưới bờ kênh Bắc

Hưng Hải; các trạm bơm tiêu ven đê sông ngoài.

Mối quan hệ giữa công ty BHH và các địa phương bằng các hợp đồng kinh tế trên cơ sở cấp nước theo diện tích tạo nguồn

- Hội đồng hệ thống Bao gồm các thành viên thuộc Bộ NN&PTNT, công

ty Bắc Hưng Hải và đại diện các tỉnh, các huyện trong khu vực Bắc Hung Hải Hội đồng hệ thống có nhiệm vụ giải quyết các van đề chung

của hệ thống: cụ thê:

+ Quyết định kế hoạch khai thác và giám sát hoạt động của các công ty

KTCTTL trong hệ thống.

+ Điều hoà lợi ích giữa các tô chức, cá nhân được hưởng lợi từ hệ thống

công trình thuỷ lợi

1.2.2 Về vận hành tưới tiêu của hệ thống.

1.2.2.1 Về tưới

Nguồn nước chính lấy từ sông Hồng qua cống Xuân Quan 75m3/s

Lay ngược qua công Cầu Xe An Thổ và âu thuyền Cầu Cat Nguồn lay ngược dễ bị nhiễm mặn do gần biển mức độ chủ động và an toàn không cao.

Lay qua các cống dưới đê sông Luộc , sông Thái Bình như cống Võng Phan (HY), Cống Sao, cống (H.Dương), Cống TB Văn Thai của Bắc Ninh Hiện đang mở rộng các TB lấy nước trực tiếp từ sông ngoài như Môn Quảng,

Phú Mỹ, Nghi Xuyên.

Nước được đưa vào kênh trục sau đó sử dụng các cống điều tiết phân

phối nước cho từng vùng, sử dụng các trạm bơm bơm tưới đến mặt ruộng, một phần nhỏ diện tích khoảng 3% thuộc vùng thủy triều giáp sông Luộc, Sông Thái Bình lợi dụng thủy triều tưới tự chảy.

1.2.2.2 Về tiêu.

Hệ số tiêu bình quân hệ thống +6,27 I/s/ha, tổng diện tích tiêu 192.045

ha; phần lớn diện tích 107.079ha tiêu vào kênh trục sau tiêu qua cống Cầu

Xe, An Thổ (cửa tiêu phụ thuộc thủy triều); Phần còn lại 84.966ha tiêu bằng

các trạm bơm tiêu lớn trực tiếp ra sông ngoài (chủ động).

Công tác vận hành tưới tiêu của hệ thống thực hiện theo qui trình vận hành, nội dung cơ bản của qui trình vận hành qui định việc khống chế mực nước tại một số điểm chốt trên kênh trục trong các thời đoạn tưới và yêu cầu

phòng úng, tiêu thoát trong mùa mưa lũ úng.

CHƯƠNG 2

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI LỞ CÔNG TRÌNH TRONG HỆ

THÓNG BẮC HƯNG HẢI

2.1 CƠ SỞ THUC TIEN TU SO LIEU DO DAC TRONG HE THONG

Các công chính và hiện trạng xói lở trong hệ thống Bắc Hung Hải:

2.1.1 Tổng quan hệ thống công trình :

Cụm công trình đầu mối công Xuân quan nằm dưới đê tả Sông Hồng và công Báo đáp.

235km kênh trục chính , kênh Kim sơn, kênh Cửu An, Kênh Điện

Biên, kênh Tây Kẻ Sặt, kênh Đình Đào, Kênh Tràng kỹ, kênh Nam Kẻ

Sat, kênh Cái, kênh Lộng khé Cầu xe, Long khé An thé.

13 công trình điều tiết trên kênh chính, âu thuyền và cống đầu kênh cap I

Trên 300 trạm bơm lớn , nhỏ ( và khoảng 300 trạm bom do dân tự làm)

Trên 800 cống tưới tiêu cho phạm vi > 250ha

Hàng ngàn km kênh các loại và hàng ngàn công nhỏ.

2.1.2 Hệ thống kênh trục chính:

Tổng số có 235km kênh trục chính bao gồm:

Kênh Kim Sơn từ Xuân Quan đến Cầu Cất dài 63,7km , địa phận tỉnh

Hưng Yên dài 26,7km, địa phận Hải Dương 37km.

Kênh Cửu An từ Sài Thị đến ngã ba Cự Lộc dài 50,8km; địa phận tỉnh

Hưng Yên dài 17,8km , dia phận Hai Dương 33km.

Kênh Điện Biên từ Lực Điền đến Bằng Ngang dài 15km thuộc tỉnh

Hưng Yên.

Kênh Tây Kẻ Sat Sat từ cống Tranh đến ngã ba Tong Hóa dài 20,4km;

ranh giới giữa tỉnh Hải Dương và Hưng Yên.

Kênh Đình Đào từ Bá Thuỷ đến ngã ba Cự Lộc dài 44,7km; thuộc địa

Kênh Lộng Khê Cầu Xe từ ngã ba Lộng Khê đến sông Thái Bình dài

7,4km thuộc địa phận tỉnh Hải Dương.

Long Khê An Thổ từ ngã ba Long Khê đến sông Luộc dai 4,7km thuộc

địa phận tỉnh Hải Dương.

Kênh Nam Kẻ Sat từ ngã 3 Pháo Đài đến công Vàng Hai dai 8,8km là

ranh giới giữa 2 tỉnh Hải Dương và Hưng Yên.

Kênh Lạc Cầu từ Kênh Cầu đến cống Lạc Cầu dài 1,65km thuộc dia

phận tỉnh Hưng Yên.

Kênh Đồng Than từ Kênh Cau đến cống Đồng Than dai 0,85km thuộc

địa phận tỉnh Hưng Yên.

Tổng chiều dai bờ kênh Bắc Hưng Hải: 471,4km; Hải Dương: 314,8km;

Hưng yên :156,2km

2.1.3 Hiện trạng xói lớ các cống chính trong hệ thống Bắc Hưng Hải

2.1.3.1 Cụm công trình dau mối

(1) Công Xuân Quan (công ngầm qua đê sông Hồng)

Cống Xuân Quan hoàn thành tháng 5 năm 1959 Có 4 cửa bxh = 3,5 x

4m và một âu thuyền bxh = 5 x 8,5m Cao trình đáy cống Zđc = - 1,00m Là công trình lấy nước chính của hệ thống Bắc Hưng Hải Trước đây khi nguồn

nước sông Hồng còn cao ở mức thiết kế, khi lấy nước đã gây xói nghiêm

trọng hạ lưu công trình, công ty Bắc Hưng Hải đã xử lý xói 2 lần vào năm

1997 và 2000 hồ xói sâu 0,7-1,0m dai 70m, ngay sau sân tiêu năng của cống

Xuân Quan.

Từ năm 2004 đến nay mực nước nước về mùa tưới trên sông Hồng giảm sút do vậy công Xuân Quan thường mở thông mới đảm bảo yêu cầu lay nước

của hệ thống, việc điều tiết mực nước hạ lưu được thực hiện tại công trình

phía dưới cách 3km là cống Báo Đáp và như vậy công Xuân Quan không còn

bị xói.

(2).Công Báo Đáp

Cống gồm 4 cửa lấy nước; kích thước bxh = 5 x 4m va 1 cửa thông thuyền 9m, cao độ đấy cống -1,0m Cống Báo Đáp mới được xây dựng lại

năm 2013 nhiệm vụ chủ yếu là dâng mực nước hạ lưu Xuân Quan về mùa lũ

đảm bảo an toàn cho cống Xuân Quan (giảm độ chênh mực nước sông Hồng

với Mn hạ lưu cống Xuân Quan) Tuy nhiên do điêu kiện nguồn nước và mức

độ an toàn công trình hiện nay công ty Bắc Hưng Hải thường sử dụng công Báo Đáp dé điều tiết nguồn nước lay vào hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải Trong giai đoạn dâng nước thượng lưu cống Báo Dap dé lay xa cho trạm bơm Văn Giang, mực nước thượng lưu cống thường nâng cao (+5,5-6,5m) chênh

từ 2-4m so với hạ lưu, đây là giai đoạn dé gây ra xói lở hạ du công trình nếu không được tính toán phương án lay nước an toàn.

2.1.3.2.Cum công trình tiêu.

(1).Céng Cau Xe

Cống Cầu Xe xây dựng năm (1966-1969) làm nhiệm vu ngăn triều tiêu

úng cho hệ thống Bắc Hưng Hải với diện tích tiêu thiết kế 151.600 ha kết hợp giao thống thủy Công dai 12,5 m, rộng 56 m gồm 6 cửa tiêu và một cửa âu thuyền chiều rộng mỗi cửa là 8m, âu thuyền có kích thước 8 x 5,8m Cống

làm việc trong vùng thủy triều, cống đã bị xói hạ lưu nghiêm trọng chỗ sâu

nhất đến -16m(tk =-4,0) thấp hơn đáy kênh thiết kế 12m, hồ xói dai 100m, Da

sử lý đợt I năm 1977 thả đá hộc và rọ đá, đợt II năm 1984 và 1987 thả tắm bê tông và rọ đá Xói sâu hạ lưu cống Cầu Xe có nguyên nhân chính là do địa

chất và cống thoát tiêu với lưu lượng lớn đợt xả lũ năm 1971 sau khi xử lý xói

hồ xói 6n định và không phát triển thêm.

Cống làm việc 2 chiều và phía thượng lưu cống cũng đã bị xói nghiêm trọng: Chiều dai hố xói 60 m, chiều rộng hồ xói 45 m, chỗ sâu nhất: (-7,8/-4,0

TK ) Hồ sói năm sát sân đá thượng lưu, sói qua chân tường ngăn âu Năm

1984 đã được sử lý thả rọ đá và đá hộc.

(2) Cong An Thổ

Cống xây dựng và hoàn thành năm 1977 Nhiệm vụ của cống: cùng với cống Câu Xe ngăn triều tiêu úng cho 151.600 ha của Bac Hung hải, kết hợp

giao thông thủy.

Cống An Thổ là cống bê tông cốt thép và đá xây , cống đài 12 m, rộng 5

cửa có bxh = 8x6 m, và một âu thông thuyền có kích thước b = 8m.

Cống An Thổ hoạt động như cống Cầu Xe xong do có vị trí tưới tiêu không thuận lợi như cống Cầu Xe, lưu lượng qua đây thường nhỏ không gây

ra xói lở thượng hạ lưu Mức độ hoạt động cua cống theo thống kê lưu lượng tiêu qua An Thé chiếm khoảng 27% còn lại tiêu qua Cầu Xe.

Do nguồn nước chỉnh lay qua công Xuân Quan những năm qua không

du cung cấp cho hệ thống Bắc Hung Hải, do vậy công ty Bắc Hung Hải đã sử

dụng nguôn nước thủy triéu lay qua công cau Xe, An Thô bô sung nguồn,

an toàn hiện đã được dau tu xây dựng công mới.

2.1.3.3 Các công trình điều tiễt trên kênh chính

(L.Cổng Kênh Cau

Xây dựng năm 1961, cống gồm 6 cửa kích thước b x h= 3,2 x 3,7 m va 1 cửa thông thuyền b x h =5 x8 m Cánh cống bằng thép kiểu van phăng 2 tang đóng mở bằng tời 6 tan Đây là cống điều tiết chính phân phối nước cho khu

vực cao của hệ thống Bắc Hưng Hải, cống này thường hoạt động theo lệnh khống chế mực nước thượng lưu hoặc hạ lưu Cống cũng đã bị xói nở nghiêm trọng hạ lưu hồ xói sâu 1-1,5m dai 40m sau sân tiêu năng và đã gây sat nở bên

bở tả hạ du Hồ xói dã được xử lý băng thả rọ đá năm 2004 và kè cừ lại bờ

kênh.

(2).Công Bá Thuỷ

Xây dựng năm 1962 gồm 5 cửa mỗi cửa có kích thước b x h = 8 x5,15m, cao trình đáy cống -2,0, cánh cong bằng thép kiểu hình cung Là cống điều

tiết chỉ khống chế thượng lưu, Cống đã xói lở hạ lưu sâu từ 0,5-0,7m so với

thiết kế, hố xói rộng 50m dài 60m đã được xử lý thả đá rối chống xói năm

2005.

(3) Cong Neo

Xây dựng năm 1962, gồm 5 cửa có kích thước bxh= 8x 4,5 m và 1 cửa

âu tách riêng kích thước b x h = 5 x 6m, cao trình đáy cống -2,0 , cánh cống băng thép kiểu hình cung Là cống điều tiết chỉ khống chế thượng lưu , Cống

đã xuất hiện xói nhẹ hạ lưu 0,3-0,5m , rộng hồ xói 30m dài hé xói 40m, sat lở

bờ kênh phía bờ hữu dài 80m hiện cống chưa dude xử lý xói và kè bảo vệ

mái.

2.1.3.4 Công phân vùng tưới, tiêu

(1) Cong âu thuyén Lực Điền:

Xây dựng năm 1971 ; qui mô 1 cửa b x h=5m x 5m; âu thuyền Lực Điền hiện tại làm việc như một cống phân vùng tưới tiêu.

(2) Cống Tranh cũ:

Xây dựng năm 1960 qui mô | cửa chính bxh=3,0x4,5m va 2 cửa bên

bxh= 2x 3,15m ;

(3) Cống Tranh mới:

Xây dựng năm 1964; qui mô | cửa bxh = 5,0 x 5,0m.

Cống Lực Điền và cống Tranh làm nhiệm vụ phân vùng thường hoạt

động ở chế độ mở thông hoặc đóng kín Tuy nhiên cũng cần quan tâm đến

quá trình mở công tránh gây xói hạ lưu Cống Tranh mới đã bị xói hạ lưu sâu 0,5-0,7m so với thiết kế, hố xói rộng 60x60m đã sử ly xói năm 2006, ha lưu công âu Lực Điền cũng bị xói nhẹ sâu 0,3-0,5m dài 30m, hiện chưa được xử

lý xói.

2.2 DAC DIEM XÓI LO HẠ LƯU CÁC CONG TRONG HE THONG

Quá trình xói có thé được chia thành 3 giai đoạn:

Giai đoạn đầu: Hỗ xói được tạo nên rất nhanh các kích thước của hồ xói

được tăng lên rất nhanh theo thời gian.

Giai đoạn hai: Sự phá huỷ của lòng dẫn diễn ra tương đối chậm thời gian của giai đoạn này là rất lớn.

Giai đoạn ba: Sự mở rộng của xói đến một chiều dài nhất định ở hạ lưu

(giai đoạn hồ xói 6n định) dẫn đến giảm cao trình đáy của lòng dẫn Giai đoạn

này kéo đài bao lâu tuỳ thuộc vào độ đốc của lòng dẫn.

2.3 ĐÁNH GIÁ NGUYÊN NHÂN XÓI LO

Qua rất nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học đưa đến kết luận xói cục

bộ của lòng dẫn ngay sau chân công trình thuỷ lợi do nhiều nguyên nhân khác

nhau gây nên, nhưng chủ yếu là các nguyên nhân sau:

2.3.1 Yếu tố công trình

Hình thức, kích thước ở nhiều bộ phận kết cấu công trình (bộ phận tiêu năng, hình dạng kích thước cửa van, mồ trụ, hình dạng, kích thước công trình nỗi tiếp, độ dốc lòng dẫn ) tạo ra những hiện tượng thuỷ lực có lợi cho sự xuất hiện của xói.

2.3.2.Các yếu tố thuỷ lực, thuỷ văn

- Công trình đặt ở nơi có chế độ thuỷ lực có lợi cho việc làm tăng ưu tốc

mạch động và không tiêu hao hết năng lượng thừa ở của dòng nước hạ lưu.

- Việc co hẹp lòng dẫn (do XD công trình TL) làm tăng đáng kể lưu lương

đơn vị q và lưu tốc dòng chảy U so với q và U ở trong lòng dẫn tự

nhiên Làm xuất hiện lưu tốc mạch động và áp lực mạch động rất lớn ở

hạ lưu công trình Làm tăng khả năng xói của dòng chảy lên nhiều lần.

- Dòng chảy qua công trình vượt qua sức chịu theo thiết kế của nó.

- Ham lượng bùn cát trong dòng nước.

2.3.3 Quản lý vận hành

Vận hành công trình không đúng theo quy trình Không kip thời bảo

dưỡng, tu sửa nhỏ công trình

2.3.4 Các yếu tố của đất nền

Khả năng kháng xói của lòng dẫn yêu dẫn đến xói.

2.3.5 Đối với hệ thống Bắc Hưng Hải

Khi dòng nước chảy từ thượng lưu xuống hạ lưu công trình phần lớn thế

năng biến đổi thành động năng làm cho dòng chảy ngay sau công trình có lưu tốc tăng đột ngột, thường lớn hơn nhiều so với lưu tốc dòng chảy ở trạng thái

tự nhiên.

Nếu trong phạm vi công trình động năng thừa không được tiêu hao toàn

bộ thì ngay sau công trình, lòng dẫn có thé bị xói lở nghiêm trọng.

Động năng thừa thể hiện dưới dạng mạch động lưu tốc và mạch động áp

lực Thường trong một đoạn dải sau công trình tuy lưu tốc trung bình không

lớn nhưng mạch động vẫn còn rất mạnh so với mạch động của dòng chảy bình

thường của lòng dẫn ở hạ lưu gây nên xói lở.

Xói sau công trình là do một trong các nguyên nhân sau hoặc do tất cả

các nguyên nhân sau gây ra:

1) Trong quá trình vận hành có thé có nhiều lúc, nhiều thời điểm không

vận hành theo đúng quy trình

2) Do động năng của dòng chảy không được tiêu hao hoàn toàn trong giới

hạn công trình, mặc dù ngay sau công trình lưu tốc trung bình không lớn nhưng mạch động vẫn còn rất mạnh so với mạch động của dòng

chảy bình thường của lòng dẫn ở hạ lưu gây nên xói lở.

3) Dòng chảy qua công trình vượt qua sức chịu đựng cua nó.

4) Kha năng kháng xói của lòng dẫn yêu dẫn đến xói.

Nguyên nhân chính gây xói đói với các cống chính trong hệ thống Bắc

Hưng Hải là là do vận hành công trình chưa quan tâm đến khả năng gây xói

hạ lưu công trình, tại thời điểm vận hành công trình người công nhân vận hành không có thông tin về lưu lượng can lay (hệ thống Bắc Hung Hải chỉ kiêm soát mực nước) dé sử dụng tra cứu biéu đồ Q-a-z xác định độ mở hợp lý

và dẫn đến có những thời điểm công trình làm việc gây ra vận tốc vượt quá

mức cho phép giới hạn không xói của kênh dẫn hạ lưu Tuy nhiên công trình

chỉ bị xói ngay sau cống điều này chứng tỏ do lưu tốc mạch động của dòng

chảy rối ngay sau công trình.

Dé giải quyết vấn đề này, yêu cầu đặt ra là xác định được mối quan hệ

giữa lưu lượng qua cống và lưu tốc mạch động sau hạ lưu công trình, trên cơ

sở đó ta sẽ tính toán thử dan với các độ mở khác nhau dé tìm ra độ mở hợp lý

không gây xói cho công trình với mỗi cặp mực nước thượng hạ lưu khác

- K: Hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh, xác định theo bảng 13 ;

- Q: Lưu lượng của kênh.

Bảng 2.1 Bảng tra hệ số K trong công thức kiểm tra xói

Loại đất K Dat pha cát 0,53

Đất sét pha nhẹ 0,57

Dat sét pha vừa 0,62

Dat sét pha nặng 0,68

Đất sét 0,75

Đối với hệ thống Bắc Hưng Hải nằm trung tâm đồng bằng Bắc Bộ chủ

yếu là đất phù xa bồi lấp, do vậy chọn hệ số K=0,62 dé tính toán cho các công

trình

CHUONG 3

XÂY DỰNG CHUONG TRÌNH TÍNH TOÁN ĐỘ MO CONG HỢP LY

NHAM TRÁNH XÓI LO HẠ LƯU CÔNG TRINH

3.1 Cơ sở lý thuyết

Dựa theo chế độ thủy lực chảy qua công trình, tổng hợp các trường hopchảy qua các công trình cống của Bắc Hưng Hải, cụ thể như sau:

3.1.1.Cng lộ thiên (cối

Cổng Neo, Cầu xe, An thổ)

Báo đáp, Kênh Lực điền, Tranh, Bá thu,

Khi cửa cổng mở nhỏ (độ mở a nhỏ: a.(1,14+1,18) >H ) thi ding chảy.

qua cửa cổng bị co hep theo chiều thẳng đứng đến mặt ất c-c là chỗ co hepnhất, mặt cắt c-c được gọi là mặt cất co hẹp, có độ sâu co hep h ở cách công

một đoạn khoảng (0,5-1)a Nếu độ mở a lớn đến khi a.(1,14+1,18)=H thì dong

chảy hoàn toàn tách rời khỏi mép dưới của cổng

(1).Trường hợp [ H> (1,4 + 1,18).a] thì ché độ chy là chay dưới cửu cing

b) °

tt

⁄ Z MúMM

Hinh 1.b,c: Chay ngấp tra bang (3.92) trang 611 STKTTL tập 1 được hi co hẹp

thing đứng e ứng với từng hình dang cửa vào thuận hay không thuận được

thể hiện bởi hệ số @ (tra bảng 3.83 STKTTL)

Tra ra được 1."

Tinh được;

độ sâu liên hợp với h — hệ”

Bang 2.2 Bang tri số co hẹp thing đứng e và tinh ni ip sau cửa cổng

025 | 0,622 | 0,633 | 0156 | 0543 | 0,580 | 0616 | 0,652 0,30 | 0625 | 0,750 | 0,188 | 0576 | 0.615 | 0654 | 0603

065 | 0675 | 1457 | 04440 | 0,652 | 0700 0,797 0,70 | 0,690 | 1,538 | 0,482 | 0,642 | 0,690 0,787

075 | 0,705 | 1611 | 0529 | 0634 | 0672 0,768

Ie!" > hy thì chảy không ngập (hình1.a)

Sau cửa cống có nước nhảy phóng xa, hay nước nhảy ngay tại mặt cắt co.hẹp, trường hợp này gọi là chảy không ngập dưới cửa cống

Trong đó,

~_ Xd: Tổng chiều day của mo

~_B; Chiều rộng cống

ih” < hạ thì chay ngập (hình I.B)

Mặt cit co hẹp bị đè bởi khu chảy cuộn, độ sâu trên mặt cắt co hep = hạ

Dòng chính ở khu chảy cuộn vẫn có độ day = h (hình 2a)

* Đối với cống cánh hình cung.

Mọi hiện tượng giống như cánh phẳng, chỉ khác là do cửa vào lượn tron

và nghiêng, ding chảy it bị co hẹp và ít tổn thất nên các trị số ọ, , và có thay đổi Hình 1.d

Có thé lay trị số 41 theo góc B trong bảng sau:

Khi chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn thì dòng chảy sẽ nối tiếp

lộ chảy qua công vẫn là

với hạ lưu bằng nước nhảy mặt ngoài dạng sóng, c

chảy không ngập (hình 2.b) Khi mực nước ha lưu lớn hơn tới khỉ nước nhảy

hình sóng lan đến đỉnh đập , phan sau của nước nhảy là khu chảy êm có sóng,nhưng phan trước vẫn là chảy xiét, mặt cắt co hẹp c-c chưa bị ngập, chế độ

chảy là chảy không ngập (hình 2.©).

Khi chênh lệch thượng hạ lưu nhỏ hon thì nước nhảy lài dẫn về phía

trước cho đến lúc làm ngập mặt cit co hep c-c, chế độ chảy là chảy ngập.

Trang thái quá độ giữa chảy ngập và chảy không ngập là lúc có nước nhảy.

sóng ở ngay mặt cat co hẹp C-C, độ sâu trên đỉnh đập lúc đó h = h”, độ sâu.liên hợp với h trong nước nhảy sóng Đô ngập hạ lưu hy lúc đó đạt đến trị số

độ ngập phân giới (hình 2.0)

Khi chênh lệch thượng hạ lưu nhỏ hơn nữa thi ding chảy tiến tới chảy

ngập, dòng chảy trên đỉnh đập thấp hơn mực nước hạ lưu một độ cao Z” gọi

là độ cao hồi phục (hình 2.e)

* Điều kiện chảy không ngập: 7

* Công thức tính Q: Q=.mbhj3EH,”?

“Trong đó

m: hệ số lưu lượng phụ thuộc có ngưỡng hay không có ngưỡng, hình

dạng cửa vào và mức độ co hẹp Nếu không có ngưỡng, có co hẹp ngang mliy theo bảng 3.82 trang 57 STKTTL tập I Với các cổng chính trong hệ thốngBic Hưng Hải thì tra trong bảng 3

* Điều kiện chảy ngập:

‘Voi trường hợp chảy ngập công thức tính Q như sau:

B) vớih=h,-Z"

* Công thức tính Q- _ Q=s,ọ,bh(2g0

Trong đó: - - ọ, : Tra trong bảng 3.83 STKTTL Các cổng chính trong

hệ thống thuỷ nông Bắc Hưng Hai thì tra ọ, trong bảng 3)

Voi: v: Lưu tốc đỉnh đập

vụ: Lưu tốc đồng chảy hạ lưu

3.1.2.Tinh toán thuy lực cong ngẫm

-Dong chảy trong công ngầm có thé có 3 hình thức sau đây:

~_ Khi cửa vào phía thượng lưu không bị ngập thi chế độ chảy trong cống là

chảy không áp.

~_ Khi ding chảy day mặt cắt công thì chế độ chảy là chảy có áp.

= Khi cửa vào bị ngập nhưng đòng chảy sau cửa cống vẫn cỏn thấp hơnđỉnh cống, có mặt thoáng thì chế độ chảy là chảy nữa áp

(1) Chay không áp

Xét một cổng có đáy nằm ngang hoặc rit ít dốc (0 < i < ix) có độ ngập.sâu thượng lưu thấp hơn trin cống hay (H < đ); Hay [d < H < (1,14+1,18)đ],

và HS (1,14:1,18)a thì dang chảy luồn dưới cửa cong, cửa vào phí thượng,

lưu không bị ngập Chế độ cổng ngắn(hình 2a),thay là chảy không áp Ni dong chảy qua cửa vào đến mat cắt (C

nước ding kiểu c„khi đến cuối cống h, < hy và không có nước nhảy trong cổng.

Cống càng dai, đoạn đường nước dâng c„ càng dai, độ sâu ở cuối h, càng

lớn, va đến trị sô phân giới thi h, = hy, (hình 2.b) Chiều dài toàn cổng hte

Hình 2c

Khi nước nhảy trong cổng L > Lạ, nhưng nếu cống chưa đủ dài thì nước

nhảy chưa đến mặt cắt co hẹp

Trị số phân giới thứ 2 xảy ra khi nước nhảy xảy ra ở ngay mặt cất co

hẹp, độ sâu nước nhảy = h",, liên hợp với độ sâu co hẹp h„, sau nước nhảy là đường nước dé kiểu b, hình 2.d

Chiều dai phân giới Le lúc này Lạ = Wy + len + ly

Trong đó

~ Isle Như công thức trên,

~ ley Chiều đài đường nước đồ b, độ sâu 6 trên đầu = h”,„ độ sâu ở cụ:

hy

Khi chiều dài cổng lớn hơn L„ thi mặt cắt co hẹp bị ngập và lưu lượng Q

bị giảm nhỏ, độ sâu trên mặt cắt co hẹp là he, vượt quá tiêu chuẩn ngập của

đập trần đỉnh rộng bị ngập hình 2.e Chiều đài cổng cảng lớn thì độ sâu ha,

cảng lớn và lưu lượng cảng giảm nhỏ.

Ta cho thể nói ran;

~ Khi L<Ly chế độ thuỷ lực công là cống ngắn chảy không áp

~_ Khi L> La chế độ thuỷ lực cổng là cổng đài chảy không áp

~_ Khi Ly <L <a thì có nước nhảy trong cổng Nếu độ sâu hạ lưu ở cuối cống hy > hy thì chỉ tiêu ngập, trang thái cháy và Q có thể chịu ảnh

hưởng của chiều đài và độ nhám thân cổng và chỉ có thể xác định bằngcách tính dong không đều, Nếu

hạ > (070 + 0,80)H,,

Hoặc ha = (ly

Th

+ 135)h, sống là chảy ngập - cống dài chảy không áp Ngược lại, cống chảy

không ngập, được tính như cống ngắn

a)Diéu kiện chảy không áp

“Chế độ chảy là chảy không áp nếu thoả mãn 1 trong 2 điều kiện sau:

5) Tính toán thuỷ lực cũng ngắn chảy không áp

Trường hợp cánh cổng không ngập dưới nước (H <(1,14 + 1,18)a)

‘Tinh toán thuỷ lục cống như một đập tràn đỉnh rộng (Như phan I, mục B)

+ Chay ngập khi:

- m: làhệ số lưu lượng ˆ m=m,+(0385-m,)F„

- mạ: Hệ số lưu lượng phụ thuộc hình dạng cửa vào, lấy ở bảng 3.93STKTTL Các cống chính hệ thống Bắc Hưng Hải tra trong bảng 3

°Trong đó: œạ: Diện tích mat cắt cống tính với cột nước thượng lưu H

©: Mat cắt lòng dẫn thượng lưu

* Công thức tính chảy không ngập: Như mục B.

Trường hợp H > [1,14 + 1,18]a tính toán thu lực nhue trường hợp chảy dưới

cửa cổng

Tính toán thuỷ lực cống dài chảy không áp

* Công thức tinh công đài: Q=e,o,o,jJ2g(H, =h„) lay như trường hợp

chảy ngập đưới cửa công,

Độ sâu hạ tại mặt cắt co hẹp (e-c) được tinh bằng phương pháp dòng,

độ sâu ở cudi mang = h,

không đều trong máng khi bid

Lấy h, = hy khi hy < hy

Lấy hp=hy-Z" khihạ>hị

VéiZ": Độcaohỗiphục

** Phương pháp tỉnh đường mat nước nhu sau: (sử dung PP cộng trực tiép)

“Xác định dạng đường mặt nước vẽ gin đúng, (thường là đường nước đỗ

b2) sau đó xuất phát từ độ sâu đã biết ở một đầu mà tính chính xác độ sâu ởnhiều vị trí trên đường mặt nước

Muốn về đường mặt nước nên đặt bai toán: Tự cho hai độ sâu ở hai đầu

hị và h ma tinh ra chiều đài tương ứng bằng công thức sau:

Công thức:

Với whe; Trong dé: Ad

€ có thể tinh theo công thức Pavơlốpski:

Với R: bán kính thuỷ lực

n: Hệ số nhám

y: số mũ y=2 5ý 013-025/R (la =010)

C6 h — Tính được R => Tính được.

Tinh được > => Tính được J, Jy => Tính được AI, |

{Với các cổng lấy nước chính trong hệ thống Bắc Hưng Hải là cống bêtông cốt thép, thi công bình thường ván khuôn gỗ; Có trị số nạ = 0.013, Nyaa =

0014)

Các trị số được lập thành bảng như sau: