Sổ tay tính toán thủy lực thủy văn ngành Cầu đường Phần 1

Phần 1 cuốn sách Sổ tay tính toán thủy lực thủy văn ngành Cầu đường cung cấp cho người học các kiến thức Giới thiệu chung, tính toán dòng chảy trong điều kiện tự nhiên, tính toán thủy văn trong trường hợp đặc biệt, phân tích thủy lực công trình cầu thông thường.

Mục lục Trang Chơng I: Giới thiệu chung 1.1 Khái quát dòng chảy sông ngòi Việt Nam 1 1.1.1 Đặc điểm chung 1.1.2 Các hệ thống sông Việt Nam 1.1.3 Tình hình lũ lụt sông 15 1.2 Tần suất lũ tính toán 19 1.3 Một số lu ý công tác tính toán thuỷ văn cầu đờng 20 Chơng II: Tính toán dòng chảy điều kiện tự nhiên 2.1 Những qui định chung 24 24 2.1.1 Nguyên tắc việc tính toán đặc trng thuỷ văn thiết kế 24 2.1.2 Sử dụng nguồn tài liệu có 24 2.1.3 Kiểm tra phân tích tài liệu gốc mặt 24 2.1.4 Điều kiện chọn lu vực tơng tự 25 2.2 Tính toán lu lợng đỉnh lũ thiết kế 25 2.2.1 Tính lu lợng đỉnh lũ thiết kế có tài liệu đo đạc thuỷ văn 25 2.2.2 Tính lu lợng lũ thiết kế chuỗi tài liệu quan trắc ngắn 30 2.2.3 Tính lu lợng đỉnh lũ thiết kế trờng hợp tài liệu quan thuỷ văn 32 2.3 Tính mực nớc đỉnh lũ thiết kế 41 2.3.1 Tính mực nớc đỉnh lũ thiết kế có đủ tài liệu quan trắc mực nớc 41 2.3.2 Tính mực nớc đỉnh lũ thiết kế chuỗi quan trắc ngắn 42 2.3.3 Tính mực nớc đỉnh lũ thiết kế tài liệu quan trắc 43 2.3.4 Tính mực nớc thiết kế qua vùng nội đồng 43 2.3.5 Tính mực nớc thiết kế qua vùng thung lũng chảy tràn trớc núi 44 2.4 Tính tổng lợng lũ đờng trình lũ thiết kế 45 2.4.1 Xác định tổng lợng lũ thiết kế 45 2.4.2 Xây dựng đờng trình lũ thiết kế 46 2.5 Tính mực nớc thông thuyền, mực nớc thi công, mực nớc thấp 50 2.5.1 Tính mực nớc thông thuyền 50 2.5.2 Xác định mực nớc thi công 51 2.5.3 Xác định mực nớc thấp 51 Phụ lục -1 đến Phụ lục -12 Chơng III: Tính toán thuỷ văn trờng hợp đặc biệt 3.1 Tính toán dòng chảy vị trí cầu bị ảnh hởng nớc dềnh sông lớn 53 75 76 76 3.1.1 Đặt vấn đề 76 3.1.2 Tính lu lợng thiết kế có số liệu quan trắc thuỷ văn 76 3.1.3 Tính lu lợng thiết kế số liệu quan trắc thuỷ văn 79 http://www.ebook.edu.vn ML-1 http://nuoc.com.vn 3.1.4 Tính mực nớc thiết kế 3.2 Tính toán lu lợng vị trí cầu miền ảnh hởng hồ đập 80 82 3.2.1 Cầu nằm thợng lu đập vĩnh cửu 82 3.2.2 Cầu nằm hạ lu đập vĩnh cửu 83 3.2.3 Cầu hạ lu hồ chứa nớc tạm thời 87 3.2.4 Cầu nằm thợng lu đập chứa nớc tạm thời 90 3.3 Tính toán dòng chảy khu vực ảnh hởng thuỷ triều 90 3.3.1 Tính lu lợng mực nớc tài liệu quan trắc 90 3.3.2 Tính lu lợng thiết kế cầu sông ảnh hởng thuỷ triều có tài liệu quan trắc 91 3.4 Biện pháp điều chỉnh lu lợng tình hình đặc biệt 93 3.4.1 Nguyên tắc nhập cầu cống tính toán lu lợng 93 3.4.2 Ước tính truyền lũ 94 3.4.3 Tính lu lợng thiết kế sông máng 96 3.4.4 Tính lu lợng khu vực có tợng cacstơ 96 3.5 Nghiệm chứng lu lợng tính toán 97 3.5.1 Biện pháp nghiệm chứng điều tra hình thái 97 3.5.2 Phơng pháp nghiệm chứng lu lợng lớn lịch sử chảy qua cầu cống cũ 98 3.5.3 Điều chỉnh lu lợng lý luận 98 Chơng IV: Phân tích thuỷ lực công trình cầu thông thờng 100 4.1 Yêu cầu định phơng án độ cầu 100 4.2 Xác định độ cầu thông thờng 100 4.2.1 Yêu cầu độ cầu 100 4.2.2 Tài liệu ban đầu để xác định độ cầu 100 4.2.3 Công thức xác định độ cầu 101 4.3 Xói dới cầu 103 4.3.1 Phân biệt ba loại xói gây nguy hiểm cho cầu vợt sông 103 4.3.2 Nguyên nhân gây xói cách xác định chiều sâu ba loại xói 103 4.4 Phân tích xói chung 106 4.4.1 Xói chung dòng nớc đục 106 4.4.2 Xói chung dòng nớc 107 4.4.3 Sử dụng công thức tính xói chung 107 4.5 Phân tích xói cục 108 4.5.1 Xói cục trụ cầu 108 4.5.2 Phân tích xói cục mố cầu 114 4.6 Xác định chiều sau đặt móng trụ cầu 116 4.7 Xác định chiều cao nớc dâng lớn khu vực sông chịu ảnh hởng cầu đờng đắp qua bãi sông 118 4.7.1 Hình dạng đờng mặt nớc khu vực cầu http://www.ebook.edu.vn 118 ML-2 http://nuoc.com.vn 4.7.2 Xác định đặc trng độ dềnh nớc phía thợng lu cầu 4.8 Tĩnh không dới cầu 119 121 4.8.1 Tĩnh không hay khổ giới hạn gầm cầu 121 4.8.2 Xác định mực nớc thông thuyền 121 Phụ lục 4-1 đến Phụ lục - Chơng V: Tính toán thuỷ lực công trình cầu trờng hợp đặc biệt 5.1 Tính độ nhiều cầu sông 123145 146 146 5.1.1 Những điểm cần ý tính nhiều cầu sông 146 5.1.2 Tính độ cầu 147 5.2 Tính độ cầu sông rộng chảy tràn lan 152 5.2.1 Sông bãi rộng vùng đồng 152 5.2.2 Sông chảy tràn lan vùng trớc núi 156 5.2.3 Sông vùng hồ ao đầm lầy nội địa 158 5.3 Thiết kế độ cầu qua dòng bùn đá 162 5.3.1 Miêu tả đặc trng 162 5.3.2 Nguyên tắc bố trí vị trí cầu 162 5.3.3 Xác định lu lợng độ 164 5.4 Thiết kế độ cầu khu vực hồ chứa nớc 166 5.4.1 Khái niệm chung hồ chứa nớc 167 5.4.2 Tính độ cầu cống phạm vi ảnh hởng hồ chứa nớc 169 5.5 Tính độ cầu vị trí cầu bị ảnh hởng thuỷ triều 169 5.5.1 Theo hớng dẫn khảo sát thiết kế công trình vợt sông đờng đờng sắt (NIMP72) Liên Xô trớc 169 5.5.2 Theo sổ tay tính toán thuỷ văn cầu đờng Trung Quốc 170 5.6 Tính độ cầu, vị trí cầu bị ảnh hởng nớc dềnh sông lớn 171 5.7 Tính độ cầu điều kiện dòng chảy điều tiết kênh 172 5.7.1 Phơng pháp tính 172 5.7.2 Những yêu cầu thiết kế công trình thoát nớc qua kênh 172 5.8 Kiểm toán công trình cầu 172 5.8.1 Xác định đặc tính dòng chảy 172 5.8.2 Kiểm toán độ cầu 174 5.8.3 Kiểm toán xói chung 175 5.8.4 Kiểm toán xói cục 175 5.8.5 Kiểm tra đờng đầu cầu công trình kè hớng dòng 175 Chơng VI: Dự báo qua trình diễn biến lòng sông 6.1 Định nghĩa, nguyên nhân, phân loại diễn biến lòng sông 6.1.1 Định nghĩa http://www.ebook.edu.vn 177 177 177 ML-3 http://nuoc.com.vn 6.1.2 Nguyên nhân diễn biến lòng sông 177 6.1.3 Phân loại diễn biến lòng sông 177 6.1.4 Các yếu tố ảnh hởng đến diễn biến lòng sông 178 6.2 Các yếu tố đặc trng hình thái sông 178 6.2.1 Phân loại sông 179 6.2.2 Các yếu tố mặt cắt ngang 181 6.2.3 Các yếu tố mặt 183 6.2.4 Các yếu tố mặt cắt dọc 184 6.3 Tính chất diễn biến lòng sông 185 6.3.1 Tác động dòng nớc lòng dẫn tơng hỗ 185 6.3.2 Tính hạn chế tổ hợp yếu tố tự nhiên diễn biến lòng sông 185 6.3.3 Tính không liên tục diễn biến lòng sông 185 6.3.4 Sự biến hình lòng dẫn luôn sau thay đổi dòng nớc 185 6.3.5 Tính tự điều chỉnh diễn biến lòng sông 185 6.4 Phơng trình biến hình lòng sông 186 6.4.1 Khảo sát hệ toạ độ vuông góc 186 6.4.2 Khảo sát hệ toạ độ tự nhiên 187 6.5 Các phơng pháp phân tích, dự báo diễn biến lòng sông 189 6.5.1 Khái quát 189 6.5.2 Dự báo diễn biến lòng sông phơng pháp phân tích số liệu thực đo 190 6.5.3 Dự báo diễn biến lòng sông phơng pháp mô hình hóa 196 6.5.4 Dự báo diễn biến lòng sông phơng pháp phân tích ảnh viễn thám 208 6.5.5 Dựa báo diễn biến lòng sông công thức kinh nghiệm 211 Chơng VII: Thiết kế công trình khu vực cầu vợt sông 7.1 Nền đờng đầu cầu đờng bãi sông 217 217 7.1.1 Điều tra mực nớc lũ đờng 217 7.1.2 Xác định cao độ vai đờng đầu cầu thấp 218 7.1.3 Tính toán lu tốc dòng nớc đờng bãi sông 220 7.1.4 Tính sóng leo lên mái dốc công trình 221 7.2 Công trình điều tiết bảo vệ cầu 225 7.2.1 Khái niệm ban đầu 225 7.2.2 Chọn hình dạng chung công trình điều tiết công dụng 225 7.2.3 Tính kích thớc bình diện công trình điều tiết 228 7.2.4 Xác định mặt cắt kè đập 235 7.2.5 Xác định cao độ đỉnh kè hớng dòng kè chữ T 237 7.2.6 Tính xói công trình điều tiết 238 7.3 Công trình điều tiết dòng sông http://www.ebook.edu.vn 240 ML-4 http://nuoc.com.vn 7.3.1 Khái niệm 240 7.3.2 Phân loại đánh giá công trình điều tiết 241 7.3.3 Thiết kế đờng hớng dòng 242 7.3.4 Lựa chọn bố trí kè 243 7.3.5 Thiết kế mặt cắt kè 248 7.3.6 Vấn đề tu công trình điều tiết 252 7.4 Công trình cải sông nắn thẳng 253 7.4.1 Khái lợc 253 7.4.2 Lý luận thiết kế công trình cải sông 253 7.4.3 Tài liệu cần cho thiết kế 258 7.4.4 Thiết kế cải sông 258 7.4.5 Tính toán thuỷ lực 261 7.5 Công trình bảo vệ bờ sông chống lũ 266 7.5.1 Giới thiệu chung 266 7.5.2 Thiết kế gia cố thân kè 269 7.5.3 Thiết kế gia cố chân kè 275 7.5.4 Kết cấu đỉnh kè 280 Chơng VIII: Tính toán thuỷ văn, thuỷ lực công trình thoát nớc dọc tuyến 8.1 Tính toán thuỷ văn thuỷ lực cầu nhỏ cống 281 281 8.1.1 Tài liệu thông số đầu vào 281 8.1.2 Tính lu lợng thiết kế 282 8.1.3 Tính độ cầu nhỏ 283 8.1.4 Khẩu độ cống nguyên tắc tính toán thuỷ lực cống 290 8.1.5 Cầu nhỏ, cống khu vực đồng 292 8.2 Đờng tràn 294 8.3 Thoát nớc đờng 297 8.3.1 Phân loại công trình thoát nớc 297 8.3.2 Thiết kế hệ thống thoát nớc 298 8.3.3 Thiết kế rãnh thoát nớc mặt 299 8.3.4 Thiết kế rãnh, ống thoát nớc ngầm 301 Chơng IX: Tính toán v thiết kế mạng lới thoát nớc đô thị 9.1 Hệ thống thoát nớc 304 304 9.1.1 Khái niệm 304 9.1.2 Hệ thống thoát nớc 304 9.2 Tính lu lợng nớc ma 305 9.2.1 Phơng pháp công thức tính toán 305 9.2.2 Cờng độ ma, tính toán thời gian ma thiết kế 305 http://www.ebook.edu.vn ML-5 http://nuoc.com.vn 9.2.3 Hệ số dòng chảy 309 9.2.4 Hệ số ma không 310 9.3 Tính lu lợng nớc thải 311 9.3.1 Cơ sở chung 311 9.3.2 Tổng lu lợng nớc thải 311 9.4 Đặc điểm chuyển động nớc thải đô thị 313 9.4.1 Tiết diện cống đặc tính thuỷ lực 313 9.4.2 Tổn thất cục mạng lới thoát nớc 315 9.4.3 Đờng kính tối thiểu độ đầy tối đa 316 9.4.4 Tốc độ độ dốc 317 9.5 Thiết kế mạng lới thoát nớc 9.5.1 Một số nguyên tắc thiết kế 319 319 9.5.2 Thiết kế mạng lới thoát nớc 319 Danh sách trạm khí tợng TrạmKT1Trạm KT5 Danh sách trạm thuỷ văn TrạmTV1TrạmTV11 http://www.ebook.edu.vn ML-6 http://nuoc.com.vn Chơng I giới thiệu chung Đ1.1 Khái quát dòng chảy lũ sông ngòi Việt Nam 1.1.1 Đặc điểm chung Với đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa, hàng năm nớc ta có mùa gió chính: mùa đông gió mùa đông bắc, mùa hè có gió mùa tây nam Gió mùa tây nam qua biển mang theo nhiều ẩm vào đất liền Trong mùa hè thờng có bão áp thấp nhiệt đới gây ma lớn diện rộng Hàng năm trung bình có từ đến bão, nhiều tới 12, 13 bão đổ ảnh hởng trực tiếp đến nớc ta Do tác động địa hình, có bão áp thấp nhiệt đới, lũ lụt xuất tuỳ vùng, sông Lũ sông phân bố theo không gian không đồng nhất, nơi sớm, nơi muộn, nơi dữ, nơi hiền hoà Trong vùng nhỏ, ảnh hởng địa hình mà hình thành, tính chất lũ lại có đặc điểm riêng Nghiêm trọng khu vực bão làm cho nớc biển dâng cao đa nớc vào sâu cửa sông làm ngập vùng đồng rộng lớn Mặt khác ma bão gây gặp lũ sông giai đoạn lũ cao tạo lũ lớn đe doạ hệ thống đê điều dân sinh, kinh tế Những thiên tai trầm trọng hoạt động không hợp lý ngời vùng rừng núi, việc chặt phá làm tăng xói mòn, lợng phù sa dòng chảy mặt nên mực nớc lũ xảy cao sớm thờng kỳ Ma bão, lũ lụt trở thành thiên tai nghiêm trọng nớc ta Nguồn nớc mặt phong phú dẫn đến việc hình thành lãnh thổ nớc ta khoảng 2.360 sông suối có chiều dài từ 10km trở lên dọc theo 3260km bờ biển có 1600 sông rộng chảy biển, trung bình 20km lại có cửa sông Mạng lới sông suối Việt Nam có đặc tính sau: + Mật độ cao + Dòng chảy chủ yếu theo hớng tây bắc - đông nam + Nhiều sông tụ hội lại vùng thợng lu trớc đổ xuống đồng + Dòng sông chảy xiết vùng núi cao từ từ chảy chậm dần trớc đổ biển + Hai mùa phân biệt dòng chảy xảy vào mùa khô mùa ma Trên lãnh thổ Việt Nam, mùa ma chế độ dòng chảy phân hoá theo không gian rõ: Bắc Bộ, mùa ma từ tháng đến tháng 9, tháng 10 Bắc Trung Bộ, mùa ma từ tháng đến tháng 12 Nam Trung bộ, mùa ma từ tháng đến tháng 12 Trung Nam Tây Nguyên, mùa ma từ tháng đến tháng 10 Nam Bộ, mùa ma từ tháng 4, tháng đến tháng 10, tháng 11 Nh vậy, trừ vùng duyên hải Trung Bộ có mùa ma bắt đầu muộn địa hình dãy Trờng Sơn phối hợp với hoàn lu đông bắc tạo nên, phần lớn lãnh thổ nớc ta có mùa ma tháng 4, tháng kết thúc vào tháng 10, tháng 11 Nhìn chung, mùa lũ thờng ngắn mùa ma tháng xuất chậm mùa ma khoảng tháng Trong thời gian ngập lụt vào mùa ma, lợng dòng chảy chiếm tới 70ữ80% tổng lợng nớc hàng năm, vào mùa khô chiếm http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn 20ữ30% Trong mùa khô sông hẹp, tốc độ chảy giảm ảnh hởng thuỷ triều, nớc mặn lớn so với mùa ma Hiện tợng lũ quét xuất lu vực nhỏ, dốc miền Trung nh vùng thợng nguồn sông gây nhiều thiệt hại ngời tài sản Dòng chảy lũ mang theo bùn đá, cát sỏi chôn vùi nhà cửa công trình hạ tầng sở Ngoài nhân tố khí hậu, yếu tố mặt đệm (rừng, thổ nhỡng ), yếu tố địa hình, hoạt động kinh tế ngời ảnh hởng lớn đến hình thành dòng chảy vùng, khu vực nhỏ Việc nghiên cứu toàn diện yếu tố khí tợng, thuỷ văn để có đợc giải pháp thích hợp, đảm bảo đợc tính bền vững công trình trớc tác động thiên nhiên có vị trí quan trọng công tác khảo sát thiết kế công trình giao thông 1.1.2 Các hệ thống sông Việt Nam Tuy mạng sông suối nớc ta dầy nhng phân bố không đều, phần lớn sông nhỏ vừa Các hệ thống sông lớn nớc ta (sông Hồng sông Mê Kông) có phần lớn diện tích lu vực nớc Phần dới giới thiệu số nét lu vực sông nớc ta a Hệ thống sông Kỳ Cùng Bằng Giang Hệ thống sông Kỳ Cùng Bằng Giang nằm vùng máng trũng Cao Lạng có sông chính: sông Kỳ Cùng sông Bằng Giang Các sông chảy vào sông Tả Giang Quảng Tây Trung Quốc Sông Kỳ Cùng: Sông Kỳ Cùng sông lớn tỉnh Lạng Sơn, phần thợng trung lu phía Việt Nam có tên Kỳ Cùng Chiều dài sông 243km với diện tích lu vực 6660km2 Sông Kỳ Cùng bắt nguồn từ vùng núi Ba Xá cao 600m, chảy theo hớng đông nam - tây bắc qua Lộc Bình, Lạng Sơn, Điềm He, Na Sầm đến Thất Khê sông uốn khúc, chảy theo hớng gần tây bắc - đông nam tới biên giới Lợng nớc sông Kỳ Cùng so với vùng Bắc mà phân phối không năm, từ 65 đến 75% lợng dòng chảy năm tập trung vào tháng mùa lũ, từ tháng đến tháng 11 Mùa cạn kéo dài tháng, từ tháng 10 đến tháng năm sau nhng chiếm 25 ữ 35% lợng dòng chảy năm Nớc lũ sông Kỳ Cùng có tính chất lũ núi rõ rệt, đặc trng dòng chảy lũ có giá trị tơng đối lớn so với vùng khác miền Bắc Cờng suất mực nớc lớn trạm thuỷ văn từ 41 đến 68 cm/h; mô đun đỉnh lũ đạt 1000l/s.km2 Trên sông Kỳ Cùng xảy trận lũ lớn vào năm 1980 1986 Sông Bằng Giang: Sông Bằng Giang sông lớn thứ hai lu vực sông Kỳ Cùng Sông bắt nguồn từ vùng núi Nà Vài cao 600m, chảy theo hớng tây bắc - đông nam nhập vào sông Tả Giang Long Châu Chiều dài sông 108km với diện tích lu vực 4560km2 Mùa lũ sông Bằng Giang kéo dài tháng, từ tháng đến tháng 9, lợng dòng chảy chiếm 76% lợng dòng chảy năm Mùa cạn kéo dài từ tháng 10 đến tháng Dòng chảy lũ, nớc lũ sông Bằng Giang có đặc điểm lũ núi rõ rệt, nớc lũ lên xuống nhanh Biên độ mực nớc lớn tơng đối lớn, 7m Dòng chảy lũ tập trung http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn vào tháng: tháng 6, tháng tháng 8, lớn tháng 8, chiếm tới 24,5% lợng dòng chảy năm Trên lu vực sông Bằng Giang có khác biệt rõ rệt vùng đá vôi núi đất dòng chảy lớn Vùng núi đá vôi có địa hình núi sót phổ biến, nớc lũ có điều kiện tập trung nhanh vào lòng sông, gây nên lũ lớn Ngợc lại, vùng núi đất rừng tầng phong hoá có tác dụng điều tiết lũ nên dòng chảy lớn nhỏ b Hệ thống sông Hồng Sông Hồng hệ thống sông lớn miền Bắc nớc ta Sông Thao đợc coi dòng sông Hồng bắt nguồn từ dãy núi Nguỵ Sơn cao gần 2000m thuộc tỉnh Vân Nam - Trung Quốc Các phụ lu lớn sông Đà, sông Lô bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam Trung Quốc Sông Đà, sông Lô gia nhập vào sông Hồng khu vực Việt Trì Đến đây, hệ thống sông Hồng đợc hình thành, với tổng diện tích 143700 km2 thuộc châu thổ sông Hồng tổng diện tích hệ thống sông Hồng 155000 km2 Hạ lu sông Hồng đợc tính từ Việt Trì, dòng sông chảy vào đồng Tại phía dới thị xã Sơn Tây, dòng sông Hồng bắt đầu phân lu: sông Đáy bờ phải; sông Cà Lồ, sông Ngũ Huyện Khê bờ trái (hiện cửa sông bị bồi kín) Về tới Hà Nội, phân lu đợc hình thành bờ trái sông sông Đuống nối liền sông Hồng với sông Thái Bình Tiếp tục hạ lu sông Hồng có phân lu khác: sông Luộc chảy sang sông Thái Bình Quý Cao, sông Trà Lý, sông Đào, sông Ninh Cơ Toàn hệ thống, dòng chảy sông ngòi chia làm mùa rõ rệt Mùa lũ tháng kết thúc vào tháng 10 Tháng xuất lợng nớc lớn tháng 8, lợng nớc tháng chiếm từ 10% đến 23% tổng lợng nớc năm Nớc lũ hạ lu sông Hồng ác liệt sau hội lu Việt Trì, nớc lũ toàn hệ thống sông Hồng thuộc phần trung du miền núi đổ dồn đồng bằng, nơi địa hình thấp, lòng sông bị thu hẹp hệ thống đê bao bọc Trong vòng 100 năm gần triền sông Hồng xuất số trận lũ đặc biệt lớn, có trận lũ xảy tháng năm 1971 trận lũ lớn có lu lợng Qmax tới 37800m3/s Sơn Tây Mực nớc Hà Nội lên tới 14,13m, vỡ đê phân lũ mực nớc Hà Nội lên đến 14,60 ữ14,80m (mực nớc hoàn nguyên) Sau trận lũ xảy vào tháng năm 1945 với Qmax=35500m3/s Tại hạ du sông Hồng từ năm 1905 đến năm 1945 xảy 16 lần vỡ đê (năm 1971 xảy lũ đặc biệt lớn, đê bị vỡ) gây thiệt hại lớn cho sản xuất đời sống Mùa cạn, dòng chảy sông ngòi toàn hệ thống sông Hồng chủ yếu nớc ngầm cung cấp Do nớc sông giảm mùa cạn nên triều tiến sâu vào nội địa, tới địa phận Hà Nội Sông Lô: Sông Lô bắt nguồn từ vùng cao nguyên Vân Nam, bắt đầu chảy vào Việt Nam Thanh Thuỷ Dòng sông Lô có chiều dài 470km với diện tích lu vực 39000km2 Thợng lu sông Lô kể từ nguồn tới Bắc Quang Phần trung lu từ Bắc Quang đến Tuyên Quang dài 108km, sông rộng trung bình 140m, có nhiều thác ghềnh Phía Tuyên Quang, Khe Lau sông Lô nhận thêm sông Gâm phụ lu lớn lu vực Hạ lu sông Lô tính từ Tuyên Quang tới Việt Trì, thung lũng sông mở rộng, lòng sông mùa cạn rộng tới 200m Tới Đoan Hùng có sông Chảy gia nhập vào bờ phải sông Lô trớc đổ vào sông Hồng Việt Trì, sông Lô nhận thêm phụ lu lớn sông Phó Đáy, chảy từ phía Chợ Đồn xuống http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn Mùa lũ sông Lô kéo dài tháng, từ tháng đến tháng 10, phụ lu mùa lũ ngắn hơn, khoảng tháng từ tháng đến tháng Lợng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 74% lợng dòng chảy năm Lợng dòng chảy mùa cạn chiếm khoảng 26% lợng dòng chảy năm Tháng có dòng chảy lớn năm xuất vào tháng đoạn trung lu dòng chảy tháng lớn xuất sớm hơn, vào tháng chiếm 17 ữ 20% lợng dòng chảy năm Nói chung, mực nớc lu lợng sông Lô biến đổi nhanh, nớc lũ có tính chất lũ núi rõ rệt Trong hệ thống sông Hồng nớc lũ sông Lô ác liệt nhng sông Đà Nớc lũ sông Lô hàng năm đe doạ gây lụt lội cho vùng ven sông, thị xã Hà Giang thị xã Tuyên Quang Mực nớc lớn sông Lô thờng vợt độ cao trung bình thị xã Tuyên Quang, có tới ữ 4m Ngày 17 18 tháng 8/1969, mực nớc lớn vợt độ cao thị xã Tuyên Quang tới 4,18m Trên sông Lô, trận lũ tháng 8/1971 trận lũ lớn với Qmax=14000m3/s Phù Ninh Sông Thao: Sông Thao bắt nguồn từ dãy núi Nguỵ Sơn thuộc tỉnh Vân Nam, Trung Quốc Chiều dài dòng 902km với diện tích lu vực 51900km2 Thợng lu sông Thao tính từ nguồn tới Phố Lu, thung lũng sông hẹp đỉnh núi cao sát bờ sông Từ Phố Lu đến Việt Trì phần trung lu sông Thao, lòng sông mở rộng, mùa cạn rộng 100m, bãi bồi xuất nhiều Chế độ dòng chảy sông Thao phụ thuộc vào chế độ ma, mùa lũ kéo dài tháng, từ tháng đến tháng 10 với lợng dòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 71% lợng dòng chảy năm Mùa cạn từ tháng 11 đến tháng với lợng dòng chảy chiếm 29% lợng dòng chảy năm Dòng chảy lũ sông Thao không lớn sông Đà sông Lô Ba tháng có lu lợng lớn tháng 7, tháng tháng đỉnh lũ lớn thờng xuất vào tháng tháng Đặc biệt ma bão front lạnh thờng gây lũ lớn sông Thao vào tháng 9, 10 có tháng 11 Trên sông Thao, trận lũ tháng 8/1968 lớn với Qmax=10100m3/s Yên Bái Sông Đà: Sông Đà bắt nguồn từ vùng núi cao thuộc tỉnh Vân Nam, Trung Quốc Chiều dài dòng 1010km, diện tích lu vực 52900km2 Thợng lu sông Đà từ thợng nguồn tới Pác Ma, sông chảy theo hớng tây bắc đông nam, độ dốc lớn có nhiều thác ghềnh Trung lu sông Đà từ Pác Ma tới suối Rút, dòng sông chảy dãy núi cao, độ dốc đáy sông giảm nhng thác ghềnh nhiều Hạ lu sông Đà kể từ suối Rút tới Trung Hà, lòng sông mở rộng rõ rệt, trung bình rộng khoảng 200m mùa cạn Đặc điểm hình thái lu vực sông thuận lợi cho nớc lũ hình thành nhanh chóng ác liệt Nớc lũ sông Đà lớn hệ thống sông Hồng Mùa lũ kéo dài từ tháng đến tháng 10, lợng nớc mùa lũ chiếm khoảng 77% lợng nớc năm, riêng tháng chiếm khoảng 24%, tháng có lợng dòng chảy lớn Lợng lũ lớn, đỉnh lũ cao đặc điểm bật dòng chảy lớn sông Đà Mùa cạn kéo dài tháng, từ tháng 11 đến tháng 5, chiếm 23% lợng dòng chảy năm http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn a Yêu cầu số liệu Các tài liệu chủ yếu phục vụ phân tích thuỷ lực cầu vợt sông Mô hình HECRAS bao gồm: Tài liệu địa hình, địa mạo Ngoài tài liệu địa hình thông thờng cần có nh đồ tỷ lệ loại (1/250 000; 1/100 000; 1/50 000 v.v ), bình đồ khu vực cầu, mặt cắt tim cầu, cần phải đa vào Mô hình số mặt cắt ớt đoạn sông Các mặt cắt đợc bố trí hai phía thợng hạ lu cầu Dựa vào kết điều tra trờng, ngời sử dụng đánh giá khai báo hệ số nhám (n); thông số hệ thống đê điều; công trình choán nớc (nếu có) v.v vào chơng trình Dòng chảy Các đặc trng ban đầu dòng chảy ổn định phải đợc đa vào HEC-RAS để tính toán đờng mặt nớc bao gồm: chế độ chảy, điều kiện biên lu lợng tính toán (Môđun "Dòng chảy không ổn định" lần đợc đa vào HEC-RAS 3.0, tháng I năm 2001) Phần dới giới thiệu tóm tắt đặc trng ban đầu dòng chảy ổn định ắ Chế độ chảy Có ba chế độ chảy chảy êm, chảy xiét chảy phân giới Trong đó, điều kiện chung thờng xảy trờng hợp chảy êm (ứng với Fr < 1) ắ Điều kiện biên Có ba loại yêu cầu điều kiện biên tơng ứng với ba chế độ chảy nêu là: - Đối với chế độ dòng chảy êm, điều kiện biên phải đa vào điểm mút hạ lu hệ thống sông - Đối với chế độ dòng chảy xiết, yêu cầu phải đa điều kiện biên vào điểm mút thợng lu hệ thống sông - Đối với chế độ dòng chảy phân giới, yêu cầu phải đa điều kiện biên vào tất điểm đầu cuối hệ thống sông Ngời dùng phải lựa chọn khai báo yêu cầu điều kiện biên nói vào chơng trình Có dạng điều kiện biên sẵn có cho ngời dùng lựa chọn tuỳ theo nguồn tài liệu có là: mực nớc biết; chiều sâu tới hạn; chiều sâu bình thờng đờng quan hệ mực nớc với lu lợng ắ Lu lợng tính toán Lu lợng tính toán đợc đa vào mặt cắt ngang để phân tích đờng mặt nớc phải có điều kiện dòng chảy để đa vào cho đoạn sông Khi giá trị lu lợng đợc đa vào điểm mút thợng lu đoạn sông nào, đợc coi nh không đổi (Q = số) cho toàn đoạn sông có dòng chảy khác bổ sung vào Lu lợng tính toán ngời sử dụng đa vào chơng trình qua phơng pháp phân tích từ số liệu thực đo, từ điều kiện ma lu vực hay phơng pháp biết khác Trong mô-đun dòng chảy ổn định, HEC-RAS không bao hàm việc tính lu lợng từ diện tích gia tăng cho đoạn sông Tài liệu địa chất hình dạng mố, trụ cầu Tài liệu địa chất hình dạng mố, trụ để đa vào chơng trình phục vụ tính xói dới cầu là: đờng kính hạt vật liệu đáy ứng với hàm lợng luỹ tích 50% 90% (D50 D90) đờng cong luỹ tích thành phần hạt yếu tố hình học mố, trụ http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn a Phân tích thuỷ lực Xác định thông số mở rộng thu hẹp dòng chảy khu vực cầu Sau khai báo tài liệu địa hình, điều kiện dòng chảy điều kiện hình học cầu, chơng trình đợc thực để cung cấp cho ngời tính số thông số thuỷ lực (chiều sâu dòng chảy, số Froude v.v ) Thông qua phơng trình hồi quy, ngời sử dụng xác định bốn thông số đặc trng mô hình là: chiều dài đoạn sông hệ số thu hẹp (Lc Cc), chiều dài đoạn sông hệ số mở rộng (Le Ce) cho phù hợp với điều kiện thực tế sở tiêu chuẩn so sánh Hiệu chỉnh mô hình phân tích thuỷ lực Các thông số đặc trng xác định đợc từ bớc đợc lần lợt khai báo để mô hình hoá mô hình phù hợp so với mô hình lần đầu Sau chức phân tích thuỷ lực thức đợc thực theo yêu cầu ngời sử dụng Phân tích xói dới cầu Trên sở kết phân tích thuỷ lực tài liệu địa chất đáy sông khai báo, chơng trình cho phép phân tích xói dới cầu Ngời sử dụng yêu cầu xác định trị số xói sâu trị số xói ứng với điều kiện thực tế mố, trụ In xuất kết Kết tính toán xong in xuất bao gồm: mạng lới sông, mặt cắt ngang, trắc dọc, đờng mặt nớc trớc sau làm cầu, đờng đáy sông dới cầu sau xói , kết tính toán thuỷ lực dới dạng sơ đồ bảng biểu Một số hình ảnh dới giới thiệu kết phân tích thuỷ lực xói dới cầu vợt sông Hình 3a: Hình ảnh phối cảnh đoạn sông có cầu Hình 3b: Mặt cắt thợng, hạ lu thu hẹp dòng chảy trớc sau cầu Hình 3: Mô hình đoạn sông cầu http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn Hình 4: Hình ảnh phân bố vận tốc mặt cắt tim cầu Hình 5: Hình ảnh xói chung xói cục dới cầu Nhờ chức liên hoàn mà Mô hình HEC-RAS đợc sử dụng để phân tích thuỷ lực cho giai đoạn thiết kế cầu vợt sông Những điểm u việt Mô hình HEC-RAS chỗ: - Nhờ quan sát trực tiếp hình ảnh bảng biểu hình mà ngời sử dụng nhận biết đợc điểm không phù hợp (hình dạng, cao độ điểm khống chế mặt cắt ngang/ dọc; di chuyển liên tục bó dòng; đặc trng thuỷ lực ) có biện pháp sửa chữa mô hình cho hợp lý, phù hợp với thực tế - Các yếu tố thuỷ lực đợc xem xét đầy đủ, liên tục đoạn sông đủ dài, không bị bó hẹp phạm vi mặt cắt nên tránh đợc ảnh hởng cục ảnh hởng tới đờng mặt nớc đặc biệt đến kết phân tích xói dới cầu - Khả phân tích liên hoàn từ qúa trình phân tích thuỷ lực đến xói dới cầu tạo điều kiện thuận lợi cho ngời sử dụng - Trên sở số liệu đầu vào đầy đủ, Mô hình HEC-RAS giúp Chủ nhiệm đồ án giả định nhiều phơng án cầu vợt sông, phân tích xác định đợc yếu tố thủy lực nh đờng mặt nớc trớc sau làm cầu, phân bố vận tốc dòng chảy, khả xói lở dới cầu phơng án Các kết giúp Chủ nhiệm đồ án có thêm sở để lựa chọn phơng án tối u trớc vào vấn đề thiết kế chi tiết Từ năm 1998 Mô hình HEC-RAS đợc sử dụng nhiều dự án công trình giao thông nói chung dự án cầu vợt sông nói riêng Việt Nam Thực tế cho thấy, HECRAS phần mềm (*) có nhiều tiện ích, phù hợp để phân tích thuỷ lực thiết kế cầu vợt sông (*) Đến cuối tháng 12 năm 2005, phần mềm HEC-RAS đợc nâng cấp thành phiên HECRAS 3.1.3 Bạn đọc truy nhập tìm hiểu, liên hệ khai thác sử dụng theo địa sau http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/hecras-whatsnew.html http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn PHụ LụC 4-3 Ví dụ phân tích xói dới cầu Tài liệu Cầu C bắc qua sông S đợc bố trí theo sơ đồ nhịp (40 x 10 + 45 + 80 + 120 + 80 + 45 + 40 x 4) m Cầu có phơng dọc đặt chéo với phơng dòng chảy góc = 15o năm trụ (T10, T11, T12, T13 T14) xây dựng lòng sông, trụ mố khác đợc đặt cạn Các kiện để phân tích xói dới cầu bao gồm: - Lu lợng lũ thiết kế: Qmax.1% = 4000 - Độ dốc mặt nớc: S1 = 0,0000143 - Mực nớc phân tích xói (*): H= 1,00 m3/s m (*) Một cách gần đúng, thờng dùng mực nớc cao có tần suất thiết kế tơng ứng với lu lợng lũ tần suất để dự báo xói Trờng hợp khu vực cầu có ảnh hởng thuỷ triều nớc dềnh từ sông khác, có lu lợng lũ thiết kế lại xảy mực nớc thấp mực nớc cao có tần suất Vì vậy, cần phân tích lựa chọn mực nớc cao tơng ứng với lu lợng lũ thiết kế (bất lợi) để phân tích xói dới cầu - Chiều sâu trung bình dòng chảy thợng lu cầu: y1 = - m 14,20 m Chiều sâu đoạn bị thu hẹp trớc xói: y0 = - 14,00 Chiều rộng lòng sông (ứng với mực nớc tính xói): Tại mặt cắt thợng lu cầu: W1 = 350 m Tại mặt cắt bị thu hẹp dới cầu (**): W2 = 329,50 m (**) Chiều rộng lòng sông trừ chiều rộng trụ choán vào dòng chảy - Đoạn sông bắc cầu tơng đối thẳng ổn định, bãi, đáy sông phẳng, lòng sông dới cầu cát mịn có đờng kính hạt nh sau: D50 = D84 = D90 = - 0,025 0,075 0,095 mm mm mm Tốc độ dòng chảy (***): (***) Các đặc trng tốc độ dòng chảy (bình quân mặt cắt bình quân thuỷ trực) tính phân phối lu lợng lũ thiết kế theo mặt cắt ớt thuỷ lực dới cầu (kể kết xác định đợc qua mô hình thuỷ lực loại) mà có Trong ví dụ không trình bày cách xác định đặc trng tốc độ dòng chảy Tốc độ dòng chảy trung bình toàn mặt cắt: V= 0,96 m/s Tốc độ dòng chảy trung bình trớc trụ T11 (****): V11 = 0,55 m/s (****) T11 trụ đợc chọn để minh hoạ phân tích xói cục trụ cầu - Căn bố trí chung cầu trụ, xác định đợc trụ T11 có kích thớc điều kiện sau Trụ gồm hai cột tròn (theo chiều dòng chảy), đờng kính thân cột: D= m t= 3,00 m Bệ trụ (mũ cọc) hình chữ nhật, có: Chiều dày: http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn Chiều rộng: B= 6,50 m Chiều dài: L= 22,50 m Số cọc khoan nhồi dới bệ (theo mặt diện cầu): n1 = Số cọc khoan nhồi dới bệ (theo phơng dòng chảy): n2 = Đờng kính cọc khoan nhồi: = 1,50 m Chiều sâu dòng chảy trớc trụ: y11 = m Phân tích xói dới cầu a Xói tự nhiên Thông tin từ quan quản lý đờng sông điều tra trờng cho thấy xói bồi nghiêm trọng xảy khu vực đoạn sông bắc cầu Hai bờ sông lòng sông ổn định Vậy bỏ qua chiều sâu xói tự nhiên b Xói chung Đoạn sông bãi, nên lu lợng đoạn thợng lu cầu lu lợng đoạn lòng dẫn bị thu hẹp cầu nh nhau: Q1 = Q2 = 4000 m3/s Tốc độ tới hạn hạt cát Vc đợc tính theo công thức 4-8: Vc = 6,19y1/6D501/3 = 6,19 x 141/6 x 0,0000251/3 = 0,28 m/s Có Vc/V = 0,28/0,96 = 0,29, xảy xói nớc đục Sử dụng công thức 4-4 để phân tích xói chung dới cầu: y2 = y1[Q2/Q1]6/7[W1/W2]k1 y2 = 14[4000/4000] 6/7[350/329,50] k1 y2 = 14,60 (m) Trong hệ số k1 đợc xác định nh sau: Có U* = (gy1S1)0,5 = (9,81 x 14 x 0,0000143)0,5 = 0,044 (m/s); với D50 = 0,025 mm, theo biểu đồ hình 4-4 xác định đợc = 0,001 m/s tỷ số U* / = 44 > 2; theo bảng 4-4 có hệ số k1 = 0,69 Vậy chiều sâu trung bình xói chung dới cầu là: yx.ch = y2 y0 = 14,60 m 14,20 m yx.ch = 0,40 m c Xói cục Xói cục trụ cầu Xói cục trụ T11 đợc phân tích với giả định: - Xói chung cha để lộ đỉnh bệ trụ; - Xói chung để lộ bệ trụ, đờng xói chung dới đỉnh bệ 0,50 m; - Xói chung để lộ nhóm cọc ắ Trờng hợp xói chung cha để lộ đỉnh bệ trụ Với giả định này, xét xói cục thân trụ Dùng công thức 4-9 để tính chiều sâu hố xói cục yxcb = 2,0 K1 K2 K3 K4 a0.65 y10.35 Fr10.43 Xác định hệ số: Hệ số K1 = 1, trụ tròn http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn Hệ số K2: L = x 2,00 = m; a=2m Dùng công thức 4-10 với góc chéo = 15o xác định đợc K2 = 1,29 Hệ số K3 = 1,1 với tình trạng đáy sông tơng đối phẳng Hệ số K4 = D50 = 0,025 mm < 60 mm Hệ số Fr1: Fr1 = V1 / (gy1)0.5 = 0,55 : (9,81 x 7)0,5 = 0,066 Thay giá trị vào biểu thức tính xói cục tìm đợc chiều sâu hố xói cục là: yxcb = 2,0 K1 K2 K3 K4 a0.65 y10.35 Fr10.43 yxcb = 2,0 x x 1,29 x 1,1 x x 20,65 x 70,35 x 0,0660,43 yxcb = 2,75 (m) ắ Trờng hợp xói chung lộ bệ trụ, đờng xói chung dới đỉnh bệ 0,50 m Với giả định này, phải xét xói cục bệ trụ Dùng công thức 4-9 để tính chiều sâu hố xói cục Xác định hệ số: Hệ số K1 = Hệ số K2: L = 22,50 m a = 6,50 m Dùng công thức 4-10 với góc chéo = 15o xác định đợc K2 = 1,50 Hệ số K3 = 1,1 với tình trạng đáy sông tơng đối phẳng Hệ số K4 = D50 = 0,025 mm < 60 mm Hệ số Frf: Căn điều kiện giả định, đối chiếu với hình 4-6 biết yf = 0,50 m Có D84 = 0,075 mm, hay ks = 0,000075 m, với V11 = 0,55 m/s, theo công thức 4-12 xác định đợc: Vf = 0,45 m/s Có yf = 0,50 m; Vf = 0,45 m/s, tìm đợc: Frf = Vf / (gyf)0.5 = 0,45 : (9,81 x 0,50)0,5 = 0,20 Thay giá trị vừa tìm vào công thức 4-9 (trong dùng yf Frf thay cho y1 Fr1), xác định đợc chiều sâu hố xói cục là: yxcb = 2,0 K1 K2 K3 K4 a0.65 yf0.35 Frf0.43 yxcb = 2,0 x x 1,50 x 1,1 x x 6,500,65 x 0,500,35 x 0,200,43 yxcb = 4,38 (m) ắ Trờng hợp xói chung để lộ nhóm cọc Với giả định này, phải xem xét xói cục nhóm cọc bị xói chung để lộ dòng chảy Vẫn dùng công thức 4-9 để tính chiều sâu hố xói cục Xác định hệ số: Hệ số K1 = 1, trụ tròn Hệ số K2: L = x 1,5 m = m a = x 1,50 m = 3,00 m Dùng công thức 4-10 với góc chéo = 15o xác định đợc K2 = 1,43 http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn Hệ số K3 = 1,1 với tình trạng đáy sông tơng đối phẳng Hệ số K4 = D50 = 0,025 mm < 60 mm Hệ số Fr1 = V1 / (gy1)0.5 = 0,55 : (9,81 x 7)0,5 = 0,066 Thay giá trị vào biểu thức tính xói cục bộ, tìm đợc chiều sâu hố xói cục là: yxcb = 2,0 K1 K2 K3 K4 a0.65 y10.35 Fr10.43 yxcb = 2,0 x x 1,43 x 1,1 x x 30,65 x 70,35 x 0,0660,43 yxcb = 3,95 (m) Nhận xét: Trong ba giả định trên, khả xói cục trụ trờng hợp bệ trụ lộ sâu Vì chọn chiều sâu hố xói yxcb = 4,38 m làm kết để thiết kế trụ T11 Xói cục mố cầu Hai mố cầu đợc đặt cạn nên không cần xem xét tới xói mố d Tổng hợp xói Chiều sâu xói tổng cộng trụ cầu Chiều sâu xói tổng cộng trụ T11 là: yxói = yxtn + yxch + yxcb = 0,00 + 0,40 + 4,38 yxói = 4,78 (m) Chiều sâu dòng nớc sau xói cục là: hxtr = 7,00 + 4,78 = 11,78 (m) Chiều rộng miệng hố xói Chiều rộng đỉnh hố xói W (m) đợc xác định theo công thức gần giới thiệu Đ 4.5; mục 4.5.1.c W = 2,0yx Với yx = 4,78 m chiều sâu xói, theo công thức xác định đợc chiều rộng miệng hố xói phía chân trụ T11 có khả đạt tới W = 9,56 m Theo sơ đồ kết cấu nhịp bố trí chung cầu, chiều rộng không làm ảnh hởng tới ổn định trụ liền kề Thể xói lên mặt cắt dọc tim cầu Sau có kết phân tích xói dới cầu nh trên, mô tả định lợng hình ảnh xói lên mặt cắt dọc tim cầu theo trị số: chiều sâu xói bao gồm xói tự nhiên (nếu có), xói chung, xói cục bộ; chiều rộng miệng hố xói PHụ LụC 4-4 http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn Ví dụ tính độ dềnh nớc phía thợng lu cầu Tài liệu Cầu M bắc qua đoạn sông T có sơ đồ nhịp (33+42+63+42+33) = 213 m điều kiện tự nhiên, đoạn sông có: lu lợng lũ thiết kế Qmax.1% = 2480 m3/s; mực nớc tính toán tơng ứng HTT = 2,45 m; diện tích thoát nớc Atn = 1195 m2; độ dốc mặt nớc Io = 0,0001; chiều rộng toàn mặt cắt ngang sông dới cầu B = 384 m, bãi trái rộng 139 m, lòng chủ rộng 104 m bãi phải rộng 141 m Phân phối lu lợng lũ thiết kế toàn mặt cắt ngang sông dới cầu xác định đợc: phạm vi cầu, điều kiện tự nhiên có lu lợng Qcầu o = 2438 m3/s chảy qua diện tích mặt cắt ớt Acầu o = 1024 m2 Tổng diện tích choán nớc trụ ứng với mực nớc tính toán: Atrụ = 35 m2 Yêu cầu: xác định đặc trng độ dềnh nớc phía thợng lu cầu Tính toán a Độ dềnh nớc lớn phía thợng lu cầu Độ dềnh nớc lớn thợng lu cầu đợc xác định theo công thức 4-19 kết hợp công thức 4-20 nh sau hd max = K(Vcầu2 - Vcầu o 2) / 2g (1) Xác định hệ số K qua Công thức 4-21 dới K = + (Vo / Vcầu o)2 a / (Fr / io)0,5 (2) Tốc độ trung bình dòng chảy toàn mặt cắt thực Vo cha có cầu: Vo = 2480 : 1195 Vo = 2,08 (m/s) Tốc độ trung bình dòng chảy phần mặt cắt thực phạm vi cầu Vcầu o dòng chảy cha bị thu hẹp: Vcầu o = 2438 : 1024 Vcầu o = 2,38 (m/s) Chiều rộng ngập tràn tính toán Lngập: Lngập = 384 : Lngập = 192 (m) Xác định hệ số Froude theo Công thức 4-22 nh sau Fr = Vo2 / gLngập = 2,082 / 9,81 x 192 = 0,0023 Fr = 0,0023 Fr/io = 0,0023 / 0,0001 = 23 QTK/Qcầuo = Xác định hệ số a = f(Fr/io; QTK/Qcầu o): Có Qmax.1% / Qcầu o = 2480 / 2438 = 1,02; theo bảng 4-11 tra đợc: a = 0,73 Thay giá trị tìm đợc vào (2), xác định hệ số K: K = + (2,08 : 2,38)2 x 0,73 : (0,0023 : 0,0001)0,5 K = 1,116 Tốc độ trung bình dòng chảy dới cầu Vcầu dòng chảy bị cầu thu hẹp: Vcầu = 2480 : (1024 - 35) = 2,51 (m/s) Thay giá trị tìm đợc vào (1), xác định độ dềnh nớc cao phía thợng lu cầu: http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn hd max = 1,116 x (2,512 - 2,382) / x 9,81 hd max = 0,04 (m) b Khoảng cách từ cầu đến nơi có độ dềnh nớc lớn Khoảng cách xo từ cầu đến nơi có độ dềnh nớc lớn phía thợng lu đợc xác định theo công thức 4-23 nh sau xo = a x Lngập (Fr / io)0,5 (3) Thay giá trị tìm vào (3), xác định đợc: xo = 0,73 x 192 x (0,0023 / 0,0001)0,5 xo = 672 (m) c Độ dềnh nớc lớn mái dốc đờng dẫn lên cầu Độ dềnh nớc lớn hTL mái dốc đờng dẫn lên cầu đợc xác định theo công thức 4-24 nh sau hTL = hd max + xoio + Vo2/ g (4) Thay giá trị tìm vào (4), xác định đợc: hTL = 0,04 + 672 x 0,0001 + 2,082 : 9,81 hTL = 0,55 (m) http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn PHụ LụC 4-5 Hệ Số HìNH DạNG TRụ CầU K http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn PHụ LụC 4-5 (tiếp theo) PHụ LụC 4-5 (tiếp theo) http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn PHụ LụC 4-5 (tiếp theo) http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn http://www.ebook.edu.vn http://nuoc.com.vn ... biệt 5 .1 Tính độ nhiều cầu sông 12 314 5 14 6 14 6 5 .1. 1 Những điểm cần ý tính nhiều cầu sông 14 6 5 .1. 2 Tính độ cầu 14 7 5.2 Tính độ cầu sông rộng chảy tràn lan 15 2 5.2 .1 Sông bãi rộng vùng đồng 15 2... 8 .1 Tính toán thuỷ văn thuỷ lực cầu nhỏ cống 2 81 2 81 8 .1. 1 Tài liệu thông số đầu vào 2 81 8 .1. 2 Tính lu lợng thiết kế 282 8 .1. 3 Tính độ cầu nhỏ 283 8 .1. 4 Khẩu độ cống nguyên tắc tính toán thuỷ lực. .. trớc 16 9 5.5.2 Theo sổ tay tính toán thuỷ văn cầu đờng Trung Quốc 17 0 5.6 Tính độ cầu, vị trí cầu bị ảnh hởng nớc dềnh sông lớn 17 1 5.7 Tính độ cầu điều kiện dòng chảy điều tiết kênh 17 2 5.7 .1 Phơng