THỦY VĂN CẦU CỐNG - CHƯƠNG 5 ppt

16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 1 CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CẦU VÀ XÓI DƯỚI CẦU 1. Xác định khẩu độ cầu theo giả thiết của Belleliutski 2. Tính xói lở ở dòng chủ và bãi sông theo phương pháp Andreev 3. Phương pháp tính xói của Kennedy và Laursen 4. Tính xói dưới cầu có xét đến đường quá trình lũ theo thời gian 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 2 Bài 5.1 : XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CẦU THEO GIẢ THIẾT CỦA BELLELIUTSKI 1. Công thức của Gôtây • µ : hệ số thu hẹp dòng chảy • v’ C : tốc độ nước chảy trước cầu khi chưa có xói • v o : tốc độ nước chảy trung bình của toàn mặt cắt sông tại vị trí cầu lúc tự nhiên. • ω , ω 1 : diện tích dòng chảy toàn mặt cắt sông lúc tự nhiên và trong phạm vi cầu. 1 0 ' µω ω vv C = 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 3 2. Giả thiết của Belleliutski • Ví dụ: tốc độ cho phép không xói của cát khoảng 0.2-0.6 m/s và tốc độ nước chảy trên sông cấu tạo cát thường từ 1.3-1.6 m/s, nhưng lòng sông không bị xói. • Từ đó ông kết luận mỗi con sông được đặc trưng bằng tốc độ nước chảy, với tốc độ đó lòng sông không bị xói hay bồi. 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 4 - Công thức tính khẩu độ cầu và xói chung dưới cầu: • ω C : diện tích công tác dưới cầu trước khi xói tính theo mực nước tính toán. • Q P% : lưu lượng tính toán ứng với tần suất P% • v ch : tốc độ dòng chủ lúc tự nhiên ứng với lũ tính toán. • µ : hệ số thu hẹp dòng chảy do trụ cầu, thường µ = 1. • p : hệ số xói cho phép lớn nhất , tra bảng. ch P C pv Q . % µ ω = 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 5 Bài 5.2 : TÍNH XÓI LỞ THEO PHƯƠNG PHÁP ANDREEV • Ở phần bãi sông, xói chỉ bắt đầu khi tốc độ nước chảy dưới cầu lớn hơn tốc độ cho phép không xói của lớp địa chất cấu tạo bãi sông và ngừng khi tốc độ nước chảy giảm xuống. • Ở dòng chủ, tốc độ nước chảy lớn hơn tốc độ cho phép không xói của lớp đất địa chất do đó lớp đất trên cùng của lòng sông luôn chuyển động nhưng sông không bị xói sâu • Như vậy nguyên nhân gây xói ở dòng chủ không do v > v ox mà do mất cân bằng lượng phù sa dọc sông. 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 6 - Phương trình cân bằng lượng phù sa : Hoặc • G : lượng phù sa. • B : chiều rộng dòng chảy có mang phù sa. • h : chiều sâu nước chảy tính từ đáy sông tới mép bờ dòng chủ. 0=+ t h B l G δ δ δ δ 0=+ tl G δ δω δ δ 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 7 - Công thức xác định khả năng tải phù sa của dòng nước • A = F(d) : hệ số xét khả năng tải phù sa, phụ thuộc vào đường kính hạt phù sa. • v : vận tốc nước chảy trung bình của mặt cắt • B : chiều rộng dòng chủ • h : chiều sâu nước chảy • v ox : tốc độ cho phép không xói của các hạt phù sa • d : đường kính hạt phù sa. • m, k : hệ số không đổi       −= v v h Bv AG ox k m 1 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 8 Bài 5.3 : PHƯƠNG PHÁP TÍNH XÓI CỦA KENNEDY VÀ LAURSEN 1. Phương pháp của Kennedy v ox = mh 0.64 Trong đó: • m : đại lượng được xác định phụ thuộc vào đặc trưng của đất. • h : chiều sâu dòng chảy (m). 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 9 2. Phương pháp của Laursen - Ngày nay, Laursen xem dòng lòng sông bị xói là dòng chảy bị thu hẹp sinh ra hiện tượng mất cân bằng phù sa, xói sẽ ngừng phát triển khi sự cân bằng lượng phù sa được phục hồi. Nói cách khác, cơ sở tính toán của ông trùng với nguyên tắc tính toán của Andreev. - Gọi p O và p’ là độ đục của phù sa (kg/m 3 ) của dòng nước tại dòng chủ lúc tự nhiên và sau xói. - Theo phương trình cân bằng G C = G 0 thì p o .Q ch = p’.Q 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 10 • Độ đục xác định theo công thức Laursen: • Thay các trị số tương ứng, ta có công thức tính chiều sâu dòng chủ sau khi xói: 2 2 3/23/2 2 7/6 120 a ghi K dh v h d p               = ω 2 2 3 2 . 7 6 7/6 )1( ' a a C ch ch chch L B Q Q hh + +         −         = λ [...]... βmj • Chia toàn b khu v c tính toán ra nhi u o n nguyên t ∆L = (1/10 – 1 /5) Lx v i Lx là chi u dài o n sông b xói dư i c u Lx = Bo – Lc – Bbn – LKT 16 April 2011 Xác nh kh u c u và xói dư i c u 12 - ng v i kho ng th i gian th nh t, tính kh năng t i phù sa c a t ng m t c t Tính chi u dày trung bình l p t b xói hay b i trong o n ∆L - Chuy n sang các b c thang th 2, 3, 4, … cũng tương t như trên, tính kh...Bài 5. 4 : TÍNH XÓI DƯ I C U CÓ XÉT N Ư NG QUÁ TRÌNH LŨ THEO TH I GIAN • Trong tính toán th c t , phương trình cân b ng lư ng phù sa ư c vi t dư i d ng sai phân: G( m +1) j − Gmj ∆hmj = ∆t j Bm ∆l u và • Gmj,... th 2, 3, 4, … cũng tương t như trên, tính kh năng t i phù sa cho t ng m t c t nhưng có xét lòng sông b xói hay b i trong th i gian tính toán trư c ó và tính chi u dày l p t b xói trong th i gian ∆ tj - Tr s xói toàn b t i b t c th i i m nào là t ng i s các l p t b xói hay b i trong các th i o n tính toán ∑∆h 16 April 2011 Xác nh kh u c u và xói dư i c u 13 16 April 2011 Sơ xói phát utri cnutheo dư . 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 1 CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CẦU VÀ XÓI DƯỚI CẦU 1. Xác định khẩu độ cầu theo giả thiết của Belleliutski 2. Tính xói lở. xói hay bồi. 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 4 - Công thức tính khẩu độ cầu và xói chung dưới cầu: • ω C : diện tích công tác dưới cầu trước khi xói tính theo mực nước tính. Kennedy và Laursen 4. Tính xói dưới cầu có xét đến đường quá trình lũ theo thời gian 16 April 2011 Xác định khẩu độ cầu và xói dưới cầu 2 Bài 5. 1 : XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CẦU THEO GIẢ THIẾT CỦA BELLELIUTSKI 1.