b. Dự báo diễn biến lòng sông trên bình đồ. Độ dịch chuyển của tuyến bờ lõm (hay trục dòng chủ) đoạn sông cong đợc xác định cho mặt cắt ngang sông nào đó theo công thức (6 - 46). y C K T h h h h b c c . max max, 0 0 (6 - 46) trong đó: y b : độ dịch chuyển của trục dòng chủ hay bờ lõm của đoạn sông cong tại mặt cắt ngang đang xét, m; K c : hệ số tốc độ phát triển sông cong phụ thuộc vào góc chuyển hớng (góc ngoặt) lấy theo (bảng 6 2) hoặc tốt nhất là theo tài liệu thực tế đo đạc; T: thời gian số năm tính toán dự báo diễn biến lòng sông trên bình đồ (độ dịch chuyển y b ), năm; h max : chiều sâu nớc chảy lớn nhất của mặt cắt ngang lòng sông đang xét, m; h max,c : nh trên nhng tại mặt cắt ngang tại đỉnh bờ lõm có độ xê dịch hàng năm lớn nhất (C), m; h o: chiều sâu nớc chảy trung bình lòng sông của hai điểm chuyển tiếp (điểm uốn b và c hình 6 - 29) của đoạn sông đang xét với các đoạn cong kề đó, m. Trong công thức trên các chiều sâu h max , h max , c và h o đợc tính từ mực nớc trung bình về mùa cạn trong nhiều năm (mực nớc thấp nhất). Trị số y b phụ thuộc vào góc ngoặt của đoạn sông cong C vì vậy khi T > 30 năm để nâng cao mức độ tính toán dự báo ngời ta chia thời gian T thành những thời đoạn nhỏ (thờng dùng 10, 20, 30 năm tuỳ theo tốc độ xê dịch bờ sông và thời gian tính toán T). Dựa vào các số liệu đo đạc ban đầu xác định các tham số trong công thức 6 - 46, tính giá trị y b cho mỗi mặt cắt ngang đoạn sông cong và vẽ đờng cong của bờ lõm (hay trục dòng chảy) cho cuối thời đoạn thứ nhất. Xác định góc ngoặt 0 c , theo (bảng 6 2) xác định hệ số K c theo 0 C và tính trị số y b ở cuối thời đoạn thứ 2. Tơng tự nh cách trên, ta xác định độ dịch chuyển y b ở cuối thời kỳ tính toán T (hình 6 - 30) và dựa vào các kết quả tính y b vẽ dạng đờng cong của bờ lõm (hay trục sông) sau mỗi thời đoạn tính toán. Bảng 6.2 Hệ số tốc độ phát triển sông cong K c 0 c K c 0 c K c 0 c K c 0 c K c 70 0,04 130 0,40 155 1,00 190 0,44 90 0,08 135 0,65 165 0,96 200 0,24 110 0,16 137 0,80 175 0,80 210 0,09 120 0,24 145 0,97 185 0,60 230 0,03 Sau khi đã vẽ dạng đờng cong của đoạn sông cong sau T năm cần kiểm tra so sánh kết quả tính toán với thực tế đo đạc thông qua biểu đồ quan hệ )(f S C C . Nếu đại lợng S/ c xác định từ bình đồ lòng sông cong sau T năm khác nhiều với tài liệu thực tế xác định từ biểu đồ quan hệ )( C C f S thì phải tính hiệu chỉnh lại trị số C theo các số liệu thực đo. Để vẽ đờng cong quan hệ S F c c ( ) ngời ta thu thập các tài liệu đo đạc các yếu tố S , c , c của (15 20) đoạn sông cong trong khu vực sông gần vị trí cầu và vẽ quan hệ c , h max với S/ c nh trên hình vẽ 6 - 27. Hình 6 - 27: Quan hệ giữa chiều sâu lớn nhất h max và góc ngoặt của các đoạn sông cong phụ thuộc vào chỉ số phát triển sông cong S/ c Hình 6 - 28: Bình đồ sông cong Hình 6- 29: Các yếu tố chính của sông phát triển tự do . cong phát triển tự do 1. Dòng sông cong 1. Đoạn sông sâu 2. Sông cũ 2. Hớng nối liền hai đoạn cong 3. Bãi bồi 3. Tim cầu 4. Giới hạn bãi sông 4. Bờ sông cũ c. Dự báo chiều sâu lớn nhất phát triển ở bề lõm. Dự báo chiều sâu lớn nhất phát triển ở bề lõm trong thời gian tính toán bán kính cong ở các đoạn sông cong thay đổi theo thời gian làm cho chiều sâu ở các bề lõm cũng thay đổi theo, nó sẽ tăng khi chỉ số B pc /r và S/ c tăng. Trị số chiều sâu lớn nhất ở bờ lõm có thể xác định theo công thức: h h c c ' ' max max (6 - 47) trong đó: h max : chiều sâu lớn nhất dự báo có khả năng phát triển của mặt cắt sông cong, m; h max : nh trên, nhng ứng với điều kiện hiện tại, m; ' c và c : hệ số phụ thuộc vào tỷ số B pc / r c lấy theo bảng 6 - 3. Các kí hiệu khác dùng nh cũ . Bảng 6 3 Xác định hệ số ' c và c phụ thuộc vào B pc /r c B pc /r c 0 0,17 0,20 0,25 0,33 0,50 ' c hay c 1,27 1,48 1,84 2,20 2,57 3,00 Trong công thức (6 47) chiều sâu h' max và h max đợc tính từ mực nớc thiết kế có tần suất P% . Kết quả xác định trị số h' max theo (6 - 47) cần đợc kiểm tra theo đồ thị quan hệ h max = f(S/ c ) đợc xây dựng từ tài liệu thống kê đo đạc thực địa của (15 20) đoạn sông cong khu vực sông thiết kế (hình 6 - 27). Nếu có sai số lớn thì phải hiệu chỉnh theo quan hệ thực tế đo đợc. Trong trờng hợp cấu tạo địa chất của lớp đất xói tới (ứng với chiều sâu h' max ) khác với cấu tạo địa chất hiện tại (ứng với chiều sâu h max ) thì có thể có hai thờng hợp: - Nếu tại chiều sâu h'max, tốc độ nớc chảy v h'max lớn hơn tốc độ cho phép không xói của lớp đất địa chất v ox , (v h'max > v ox ) thì xói lở không bị hạn chế do điều kiện địa chất và trị số h' max đợc xác định theo công thức (6 - 47). - Trờng hợp ngợc lại, nếu chiều sâu h'max tốc độ v h'max > v ox thì chiều sâu lớn nhất chỉ phát triển tới lớp địa chất có v h'max = v ox và phải dựa vào v ox để tính h'maxđịa chất. Sau khi đã xác định các đại lợng y b , h max , h 'max , chiều rộng của dòng chủ B ch và hệ số mái dốc ở bờ lồi và bờ lõm sẽ tiến hành vẽ bình đồ và mặt cắt ngang sông tại vị trí cầu. Sau khi đã xác định các đại lợng y b , hmax, h' max , chiều rộng của dòng chủ B ch và hệ số mái dốc ở bờ lồi và bờ lõm sẽ tiến hành vẽ, bình đồ và mặt cắt ngang sông tại vị trí cầu. Hình 6 - 30: Cầu qua sông cong phát triển tự do a - Bình đồ phát triển các đoạn sông cong . b - Mặt cắt ngang sông tại vị trí cầu 1. Hình dạng sông khi khảo sát; 2. Sau 25 năm; 3. Sau 50 năm. 4. Vị trí bờ sông bị biến dạng tại vị trí cầu sau 50 năm. 5. Vị trí bờ sông bị biến dạng ở đoạn cong phía thợng lu cầu 6. Hớng Véctơ đo góc. 7, 8. Mặt cắt ngang sông lúc ban đầu và sau 50 năm. Chú ý: - Các công thức và tính toán dự báo quá trình diễn biến lòng sông trình bày ở trên chỉ phù hợp với lòng sông cấu tạo địa chất là các loại đất không dính. Đối với lòng sông cấu tạo là đất dính thì phải dựa vào tài liệu thực tế đo đạc xói và bồi trong nhiều năm để tính toán dự báo các yếu tố của sông cong - Khác với sông thẳng và sông cong phát triển hạn chế chiều sâu lớn nhất của dòng chủ có thể phát triển ra ngoài bãi sông chứ không phải chỉ trong phạm vi dòng chủ vì các đoạn sông cong phát triển tự do. Đặc điểm đó cần đợc xét khi tính toán cao độ móng trụ cầu. Tài liệu sử dụng trong Chơng VI [1]. Nguyễn Văn Cung - Lu Công Đào - Võ Phán và nnk. Giáo trình động lực học sông ngòi. Nhà xuất bản nông nghiệp 1981 [2]. Lơng Phơng Hậu - Trần Đình Hợi. Lý thuyết thí nghiệm mô hình công trình thủy. Nhà xuất bản xây dựng, 2003 [3]. Lơng Phơng Hậu - Trần Đình Hợi. Động lực học dòng sông và chỉnh trị sông. Nhà xuất bản xây dựng, 2004 [4]. Vũ Thị Nga Trần Thục. Động lực sông và cửa sông. Nhà xuất bản Đại học quốc gia, 2001 [5]. Trần Minh Quang. Động lực học dòng sông và chỉnh trị sông. Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2000. [6]. Nguyễn Ngọc Quỳnh. ứng dụng mô hình toán MIKE 21C trong nghiên cứu thủy lực và diễn biến lòng dẫn hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Đề tài KC- 08.11, Hà nội -2003 [7]. Nguyễn Ngọc Quỳnh. ứng dụng mô hình toán MIKE 21C trong nghiên cứu thủy lực và hình thái sông, chuyên đề tiến sĩ - 2004 [8]. Tôn Thất Vĩnh. Thiết kế công trình bảo vệ bờ, đê. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, 2003 [9]. Tổng công ty TVTK GTVT. Nghiên cứu trên mô hình toán chế độ thủy lực và vận chuyển bùn cát Dự án đầu t xây dựng cầu Vàm Cống Thuộc dự án đờng Hồ Chí Minh. [10]. Vũ Tất Uyên. Hớng dẫn bảo vệ bờ sông ở lu vực sông Mê Kông cho các kỹ s thực hành. Báo cáo tại hội thảo về quản lý sông ngòi. Nong Khai, 12-1989 [11]. Viện thuỷ lực Đan Mạch. Hớng dẫn sử dụng mô hình MIKE21C. [12]. Viện thuỷ lực Đan Mạch MIKE21C. Sổ tay tham chiếu và t liệu khoa học. [13]. Jansen P. Ph. Các yếu tố cơ bản của công trình thuỷ, 1978 . năm. Chú ý: - Các công thức và tính toán dự báo quá trình diễn biến lòng sông trình bày ở trên chỉ phù hợp với lòng sông cấu tạo địa chất là các loại đất không dính. Đối với lòng sông cấu tạo. sông tại vị trí cầu. Hình 6 - 30: Cầu qua sông cong phát triển tự do a - Bình đồ phát triển các đoạn sông cong . b - Mặt cắt ngang sông tại vị trí cầu 1. Hình dạng sông khi khảo sát;. b. Dự báo diễn biến lòng sông trên bình đồ. Độ dịch chuyển của tuyến bờ lõm (hay trục dòng chủ) đoạn sông cong đợc xác định cho mặt cắt ngang sông nào đó theo công thức (6 - 46). y