BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG - BÁCH KHOA

MỤC LỤC I Bài tập chương 02 Bài tập 2.1 2 Bài tập 2.2 Bài tập 2.3 Bài tập 2.4 Bài tập 2.5 Bài tập 2.6 10 II Bài tập chương 04 11 Bài tập 4.1 11 III Bài tập chương 06 13 Bài tập 6.1 13 Bài tập 6.2 17 Bài tập 6.3 20 BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG Bài tập chương 02 Bài tập 2.1 Câu 1: a) Vẽ đồ thị lưu tốc trung bình theo thời gian đo đường thẳng đứng qua tâm mặt cắt ướt - Đồ thị lưu tốc u (cm/s) theo z (cm): 14 12 10 z (cm) 0 10 20 30 40 50 60 70 u (cm/s) - Đồ thị lưu tốc u (cm/s) theo ln(z): 3.00 2.50 y = 0.1072x - 4.1409 2.00 ln(z) (cm) I 1.50 1.00 0.50 0.00 10 20 30 -0.50 u (cm/s) 40 50 60 70 b) Tính lưu tốc trung bình: - Phương pháp: phương pháp hình thang: STT z (cm) 0.75 1.05 1.35 1.65 1.95 2.25 2.75 3.25 10 3.75 11 4.25 12 4.75 13 5.25 14 5.75 15 6.25 16 6.75 17 7.25 18 7.75 19 8.25 20 8.75 21 9.25 22 9.75 23 10.25 24 10.75 25 11.25 26 11.45 Σ (cm ) = u (cm/s) Δz (cm) S (cm2) 34.5 40.1 41.7 44.2 45.3 46.1 46.8 48.7 50 53.3 55.1 55.3 56 56.7 57.2 58 57.8 58.5 58.3 59 59.7 59.6 59.4 60.1 60.1 0.75 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.2 12.94 11.19 12.27 12.89 13.43 13.71 23.23 23.88 24.68 25.83 27.10 27.60 27.83 28.18 28.48 28.80 28.95 29.08 29.20 29.33 29.68 29.83 29.75 29.88 12.02 589.69 U (cm/s) = 51.50 - Với: Δz = zi+1 − zi (cm) S= Δz × (ui+1 − ui ) ⟹U= S H = 598.69 11.45 = 51.5 (cm/s) c) Tính lưu lượng dòng chảy: - Diện tích mặt cắt kênh dẫn (hình chữ nhật): A = b × H = 30 × 11.45 = 343.5 (cm2 ) - Lưu lượng dòng chảy: cm3 ) Q = A × U = 343.5 × 51.5 = 17690.63 ( s d) Xác định trạng thái dòng chảy: - Tính độ sâu phân giới: hcr = √ αQ2 17690.632 √ = = 7.08 (cm) gb2 9.81 × 100 × 302 ⟹ hcr < H = 11.45 (cm) ⟹ dòng chảy êm Câu 2: Xác định số u ∗ C Giải: - Profil lưu tốc theo phương z: u u∗ = κ × ln z + C ⟺ u = u∗ κ × ln z + u ∗ × C (1) - Từ đồ thị lưu tốc u (cm/s) theo ln(z): u = 0.1072 × ln z − 4.1409 (2) u∗ Từ (1) , (2) ⟹ { = 0.1072 u = κ × 0.1072 = 0.4 × 0.1072 = 0.043 ⟹{ ∗ C = −96.6 u∗ × C = −4.1409 κ Câu 3: Chứng minh rằng: u u∗ = × ln z + C (a) z × ln ( ) κ zo (b) κ viết dạng: u u∗ = Giải: - Giả thiết: z = zo , ta thừa nhận u = (a) ⟺ = × ln z𝑜 + C κ ⟹ C = − × ln zo κ - Thay C vào (a): u 1 z u z = × ln z − × ln z𝑜 = × ln ( ) ⟹ = × ln ( ) u∗ κ κ κ zo u∗ κ zo (đfcm) Bài tập 2.2 Một sông rộng, độ dốc đáy i = 0.0006 Profil vận tốc dòng chảy ổn định trình bày hình, u (m/s) z (m) a) Tính vận tốc ma sát u∗ (m/s) u z = ln ( ) = [ln(z) − ln (zo )] u∗ κ zo κ [1.61 − ln(zo )] u = 0.087 m/s u ∗ 0.4 ⟹ ⟹{ ∗ 1.65 zo = 5.05 × 10 −4 m [0 − ln(zo )] = { u∗ 0.4 = b) Tính độ nhám tương đương Nikuradse k s (mm) đường kính hạt d90 = k s /3 - Độ nhám tương đương: ks zo = ⟶ k s = 0.015 mm 30 - Đường kính hạt d90 : d90 = k s /3 = 0.005 c) Tính vận tốc trung bình theo phương thẳng đứng U (m/s) U= u∗ κ (ln H zo − 1) = 0.087 0.4 × (ln 1.61 5.05 × 10 −4 − 1) = 1.54 m/s d) Tính số Reynolds Re ∗ = u∗ k s /ν Kết luận trạng thái chảy Re∗ = u∗ k s ν = 0.087 × 0.015 10 −6 = 1305 > 400 ⟹ Trạng thái chảy rối Bài tập 2.3 Dòng chảy đoạn sơng thẳng rộng ổn định với chiều sâu nước trung bình = m Trên đường thủy trực mcn sông người ta đo lưu tốc dòng chảy theo chiều cao (tính từ đáy sơng) sau: z (m) u (m/s) 1.4 1.55 1.7 1.75 1.8 Xác định: a) Phương trình đường thẳng (y lnz z (m) lnz (m) 0.00 u (m/s) 1.4 Biểu = a + bx) theo PP BPTT, y ≡ u x ≡ 0.69 1.55 1.10 1.7 1.39 1.75 1.61 1.8 đồ quan hệ u (m/s) lnz (m) u (m/s) 1.5 y = 0.256x + 1.3949 0.5 0.00 0.50 1.00 1.50 lnz (m) 2.00 ⟹ Phương trình đường thẳng: y = 0.256x + 1.3949 ⟺ u = 0.256lnz + 1.3949 b) Vận tốc ma sát u∗ (m/s) dòng chảy tạo đáy sông u z u∗ = ln ( ) = [ln(z) − ln (zo )] ⟹ u = [ln (z) − ln(zo )] u∗ κ zo κ κ u∗ = 0.256 u = 0.1024 m/s κ ⟹{ u ⟹{ ∗ ∗ zo = 4.3 × 10 −3 m − ln(zo ) = 1.3949 κ c) Độ nhám tương đương Nikuradse k N (mm) k N = zo × 30 = 0.13 mm d) Vận tốc trung bình U (m/s) tồn chiều sâu nước U= u∗ κ (ln H zo − 1) = 0.1024 0.4 (ln 4.3 × 10 −3 − 1) = 1.55 m/s e) Độ dốc thủy lực J dòng chảy u ∗ = √gHJ ⟹ J = u∗ = 0.1024 = 2.14 × 10 −4 gH 9.81 × f) Hệ số nhám Manning lòng sông 1 H 2/3 J 1/2 U = R2/3 J1/2 ≅ H 2/3 J 1/2 ⟹ n = = 0.03 n n U Bài tập 2.4 Dòng chảy ổn định đoạn kênh có mcn xem hình chữ nhật có H = m, B >> H bán kính cong trung bình R o = 100 m Trên đường thủy trực mcn kênh, người ta đo lưu tốc dingf chảy hai cao độ (tính từ đáy kênh) sau: z = 0.5 m ⟹ u = 0.6 m/s; z = m ⟹ u = 0.9 m/s Xác định: a) Vận tốc ma sát u∗ (m/s) dòng chảy tạo đáy kênh u z = ln ( ) = [ln(z) − ln( zo )] u∗ κ zo κ 0.6 [ln (0.5) − ln (zo )] u∗ 0.4 u = 0.067 m/s ⟹ ⟹{ ∗ 0.9 zo = 0.014 m [ln(3) − ln(zo )] = { u∗ 0.4 = b) Độ nhám tương đương Nikuradse k s (mm) k s = zo × 30 = 0.42 mm c) Tính số Reynolds Re ∗ = u∗ k s /𝜈 Kết luận trạng thái chảy Re∗ = u∗ k s = 0.067 × 0.42 = 28140 ⟹ Trạng thái chảy rối ν 10 −6 d) Vận tốc trung bình U (m/s) tồn chiều sâu nước u∗ H 0.067 (ln U = (ln − 1) = − 1) = 0.82 m/s κ zo 0.4 0.014 e) Lưu tốc umax (m/s) mặt nước: z = H = (m) umax u∗ = H ) = 14.7 ⟹ umax = 14.7u∗ = 0.98 m/s ln ( ) = × ln ( κ zo 0.4 0.014 f) Lưu tốc đơn vị q (m2/s) dòng chảy q = U × H × = 0.82 × × = 4.1 m2 /s g) Độ dốc thủy lực J dòng chảy u ∗ = √gHJ ⟹ J = u∗ gH = 0.067 9.81 × = 9.15 × 10 −5 h) Hệ số Manning lòng sơng 1 U = R2/3 J 1/2 ≅ H 2/3 J 1/2 n n H 2/3 J1/2 52/3 × (9.15 × 10 −5 )1/2 ⟹n= = = 0.034 U 0.82 i) Độ dốc mặt nước hướng ngang Jy Jy = U2 gR = U2 gR o = 0.822 9.81 × 100 = 6.85 × 10 −4 j) Vận tốc hướng ngang v (m/s) đáy kênh (z = 0) v= HU κ2 R o [F1 (ξ) − √g F (ξ)] κC Với: ξ= 𝐶= 𝑧 𝐻 𝑛 = = ⟹ F1 (ξ) = F2 (ξ) = −2 R1/6 ≅ ⟹v= 𝑛 H 1/6 = × 0.82 0.42 × 100 0.034 [−2 − × 51/6 = 38.46 √9.81 × (−2)] = −0.408 m/s 0.4 × 38.46 Bài tập 2.5 Đoạn sông cong có R o = km, B = 100 m, H = 10 m, C = 60 m0.5 /s, U = 1.5 m/s a) Tính Δz U2 B 1.52 100 Δz = = × = 0.023 m g R o 9.81 1000 b) Tính lưu tốc hướng ngang v z = 0, m, m, m, m 10 m HU √g v = [F1 (ξ) − F (ξ)] κ Ro κC z (m) 10 ξ = z/H 0.2 0.4 0.6 0.8 F1(ξ) -2 -0.8 -0.15 0.4 0.9 1.2 F2(ξ) -2 -0.4 0.15 0.3 0.4 0.4 v (m/s) -0.163 -0.070 -0.016 0.034 0.079 0.108 c) Xác định z vị trí có v = - Từ bảng tính tốn trên, nội suy giá trị z = 4.64 (m) mà có vận tốc v = Bài tập 2.6 Một đoạn sơng cong có chiều rộng = 300 m, chiều sâu nước = m (≅ bán kính thủy lực), bán kính cong trung bình = 800 m, độ dốc thủy lực = × 10 −4m hệ số nhám = 0.03 Dòng chảy xem ổn định a) Tính lưu tốc trung bình V (m/s) lưu lượng Q (m3/s) - Lưu tốc trung bình V: 1 V = R2/3 J 1/2 ≅ H 2/3 J1/2 = × 42/3 × (5 × 10 −4 )1/2 = 1.88 m/s n n 0.03 - Lưu lượng Q: Q = VA = 1.88 × (300 × 4) = 2254 m3 /s b) Tính chiều sâu hố xói max dhx (m) bên bờ lõm theo tác giả khác - Theo biểu thức Chatley (1931): hmb hb B B = + ( ) = + ( ) = + × ( ) = 1.25 ⟹ hmb = (m) Ro 8B Với R o = 8B bán kính bờ lõm đoạn sông cong - Theo biểu thức Apmann (1972): hmb hb B 300 )] [(2.5 + 1) × ( )] Ro 800 = 1.63 = = 2.5+1 B 𝑛+1 [1 − (1 − ) ] [1 − (1 − 300 ) ] Ro 800 [ (𝑛 + 1) ( ⟹ hmb = 1.63hb = 6.5 (m) - Theo biểu thức Thorne (1988): d Rc 800 = 1.07 − log ( − 2) = 1.07 − log ( − 2) = 1.25 hb B 300 ⟹ d = 1.25hb = m - Theo biểu thức Maynord: hmb Rc B = 1.8 − 0.051 + 0.0084 hb B hb hmb hb = 1.8 − 0.051 800 300 + 0.0084 300 = 2.3 ⟹ hmb = 2.3hb = 9.2 m - Theo biểu thức Hội Kỹ sư Công binh Mỹ (USACE – 1994): hmb hb = 3.37 − 1.52 log ( Rc 800 ) = 3.37 − 1.52 log ( ) = 2.72 B 300 ⟹ hmb = 2.72hb = 10.9 m 10 II Bài tập chương 04 Bài tập 4.1 Xác đinh Q TL sông X đoạn Y (Bản 4.1) - Từ tài liệu thủy văn thu trạm đo thủy văn A 73 năm, chọn đường trình lưu lượng năm 1961 năm điển hình đặc trưng thủy văn năm 1961 xấp xỉ với đặc trưng bình quân nhiều năm: Đặc trưng thủy văn Lưu lượng dòng chảy (m3/s) Lưu lượng bùn cát (kg/s) Năm 1961 1830 2130 Bình quân nhiều năm 1800 2260 Giải: - Trong bảng 4.1:  Đã xếp cấp lưu lượng theo thứ tự giảm dần với mức 500 m3/s cấp  ni lầ số lần xuất (ngày) năm (365 ngày)  Mi số lần xuất cộng dồn  P i (%) = 100Mi / 365 Bảng 4.1 STT (1) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Cấp lưu lượng (2) 10999 ÷ 10501 10500 ÷ 10000 9999 ÷ 9501 9500 ÷ 9000 8999 ÷ 8501 8500 ÷ 8000 7999 ÷ 7501 7500 ÷ 7000 6999 ÷ 6501 6500 ÷ 6000 5999 ÷ 5501 5500 ÷ 5000 4999 ÷ 4501 4500 ÷ 4000 3999 ÷ 3501 3500 ÷ 3000 2999 ÷ 2501 2500 ÷ 2000 1999 ÷ 1501 1500 ÷ 1000 999 ÷ 501 500 ÷ ni (3) 1 1 4 11 16 17 28 38 34 74 107 Mi (4) 13 17 17 21 26 29 35 46 51 67 84 112 150 184 258 365 P i (%) (5) 0.27 0.55 0.82 1.10 1.64 1.92 3.56 4.66 4.66 5.75 7.12 7.95 9.59 12.60 13.97 18.36 23.01 30.68 41.10 50.41 70.68 100.00 11 Ji (10 -4) (6) 4.35 3.4 3.15 2.93 2.7 2.5 2.25 2.05 1.84 1.65 1.4 1.25 1.1 0.9 0.75 0.6 0.4 0.3 0.2 0.1 Qi (m3/s) (7) 10750 10250 9750 9250 8750 8250 7750 7250 6750 6250 5750 5250 4750 4250 3750 3250 2750 2250 1750 1250 750 250 P iJiQi2 (8) 137.73 230.27 234.40 318.81 396.45 382.46 577.59 612.03 477.47 460.72 433.35 361.33 302.89 284.55 216.14 174.50 130.53 93.21 50.34 23.63 7.95 0.63 - Đường quan hệ P iJiQi2 Qi (m3/s): 700.00 612.03 577.59 600.00 477.47 460.72 433.35 P i Ji Qi 500.00 396.45 382.46 361.33 400.00 318.81 302.89 284.55 300.00 234.40 230.27 216.14 174.50 200.00 130.53 93.21 100.00 50.34 23.63 0.637.95 137.73 0.00 2000 4000 6000 Qi (m3/s) - Q TL tương ứng với giá trị max tích số P iJiQi2 ⟹ Q TL = 612.03 m3 /s 12 8000 10000 12000 III Bài tập chương 06 Bài tập 6.1 Đoạn sông X vùng đồng (khơng bị ảnh hưởng triều) có quan hệ chiều sâu nước H, chiều rộng mặt thoáng B, lưu tốc trung bình mặt cắt U lưu lượng dòng chảy Q sau: H = 0.8Q1/3 ; B = 2.1Q2/3 ; U = 0.5Q1/6 Đoạn sông nghiên cứu xem có mặt cắt ngang hình chữ nhật (nếu B < 20H khơng thể bỏ qua tỷ số H/B, gồm cát mịn có d50 = 0.1 mm, hệ số nhám n = 0.025 Lưu lượng tạo lòng đoạn sơng QT L = 350 m3/s, lưu lượng max Qmax = 550 m3 /s 1.1 Sự ổn định đoạn sông Ứng với QT L, xác định: a) Số Reynolds Re dòng chảy xiết Kết luận trạng thái chảy Giải: - Ứng với QT L = 350 m3/s: H = 0.8Q TL 1/3 = 0.8 × 350 1/3 = 5.64 m B = 2.1Q TL = 2.1 × 350 2/3 = 104.30 m U = 0.5Q TL 1/6 = 0.5 × 350 1/6 = 1.33 m/s - Mặt cắt ngang sơng hình chữ nhật: ⟶ A = B × H = 104.3 × 5.64 = 588 m2 ⟶ P = B + 2H = 104.3 + × 5.64 = 115.57 m A ⟹ R = = 5.1 m P - Số Reynolds Re dòng chảy: UR 1.33 × 5.1 Re = = = 6753205 ν 10 −6 ⟹ Re > 400: dòng chảy rối b) Lưu tốc mặt thoáng umax (m/s): Giải: umax = U [ + zo √g (1 + ln )] κC H zo = H (umax mặt thoáng) 1 C = R1/6 = × 5.11/6 = 52.46 𝑛 0.025 √9.81 ) = 1.53 m/s ⟹ umax = 1.33 × (1 + 0.4 × 52.46 c) Độ dốc thủy lực J U2 1.332 U = C√RJ ≅ C√HJ ⟹ J = = = 1.14 × 10 −4 C H 52.46 × 5.64 13 d) Đường kính hạt cát bị khởi động dkđ (mm) theo Samov Theo tiêu chuẩn Samov: Uc = 4.6d1/3 H 1/6 Với: Uc = U = 1.33 m/s ⟹ d= 1.33 4.6 × 5.641/6 = 0.01 m = 10 mm e) Các tiêu ổn định dọc φdM (theo Makaveev) ngang 𝜑𝑛 (theo Autunin) Giải: - Chỉ tiêu ổn định dọc (theo Makaveev): d 0.01 φdM ≅ = = 0.006 C HJ 52.462 × 5.64 × 1.14 × 10 −4 - Chỉ tiêu ổn định ngang (theo Antunin): φn = BTL × J 0.2 Q TL 0.5 = 104.30 × (1.14 × 10 −4 )0.2 3500.5 = 0.91 f) Kết luận ổn định đoạn sông - Đối với sông vùng đồng bằng: φdM = 0.27 ÷ 0.43 φn = 1.1 ÷ 1.7 ⟹ Kết luận: Lòng sơng khơng ổn định 1.2 Kè gia cố bờ sông Mái bờ bạt với độ dốc m = 2.5 Trong trường hợp, lấy hệ số an toàn = 1.3, tỷ trọng đá = 2.6 tỷ trọng bê tông = 2.4 a) Để chống lại tác dụng dòng chảy ứng với Qmax , tính: - Chiều dày viên đá dđ,c (cm) Lấy mo = 1.5 hướng dòng chảy song song với bờ  Ứng với Qmax = 550 m3/s: ⟹ Vmax = 0.5Q max 1/6 = 0.5 × 5501/6 = 1.43 m/s  Đường kính viên đá: d0.36 = η Vmax 5.45kH 0.14 Với: k – hệ số hiệu chỉnh lưu tốc Theo đề, hướng dòng chảy song song với bờ ⟹ θ = 0o ⟹ k = √− mo sin θ + m2 +√ m2 − m2o cos θ + m2 14 = √√ 2.52 − 1.5cos + 2.52 = 0.9 1.43 ⟹ d0.36 = 1.3 × 5.45 × 0.9 × 5.640.14 ⟹ dđ,c = 0.035 m = 3.5 cm = 0.3 m - Chiều dày bê tông cốt thép dbt,c (cm) dbt ,c = βk Vmax δgc − 2g 0.35 × 2.1 × 1.432 = = 0.07 m = cm (2.4 − 1) × × 9.81 b) Để chống lại tác dụng song gió (đà gió = km, vận tốc gió max = 18 m/s), tính: - Chiều dày viên đá đổ dđđ,s (cm) d = ηdo hs δgc − √ λs hs Với: = 0.3 (nội suy, phụ thuộc vào mái dốc m = 2.5) Chiều cao sóng hs : hs = 0.0208w 5/4 D1/3 = 0.0208 × 185/4 × 11/3 = 0.77 m Chiều dài sóng λs : λs = 0.304w D1/2 = 0.304 × 18 × 11/2 = 5.472 m ⟹ d = 1.3 × 0.3 × 0.77 5.472 √ = 0.36 m = 36 cm 2.6 − 0.77 - Chiều dày viên đá lát dđL,s (cm) hs √1 + m2 0.77 × √1 + 2.52 t = 0.178η = 0.178 × 1.3 × (2.6 − 1) × 2.5 (δgc − 1) m = 0.12 m = 12 cm - Chiều dày dbt,s (cm) BTCT lắp ghép có kích thước x m (theo QPLX) t = ηo 0.11hs √1 + m2 (δgc − 1)√lt m 0.11 × 0.77 √1 + 2.52 = 1.3 × (2.4 − 1)√2 2.5 = 0.06 m = cm c) Từ kết tính trên, chọn chiều dày gia cố: - Chiều dày gia cố đá đổ dđ (cm) Chọn: dđ = 36 cm - Chiều dày gia cố đá lát dl (cm) Chọn dl = 12 cm - Chiều dày gia cố BTCT dbt (cm) Chọn dbt = 10 cm 15 d) Rọ đá: - Ưu điểm nhược điểm  Ưu điểm: bền chắc, dễ thích ứng với biến hình lòng sơng, giá thành rẻ, khai thác nhiều dễ  Nhược điểm: tuổi thọ khơng cao rọ dễ bị ăn mòn để lâu nước - Có nên dùng rọ đá cho đoạn sông hay không? Tại sao? Trả lời: Nên dùng rọ đá cho đoạn sơng Vì lòng sơng khơng ổn định, dòng chảy xiết nên việc dung rọ đá thích hợp, dễ thích ứng với biến đổi lòng sơng 16 Bài tập 6.2 Một sơng có mcn xem hình chữ nhật chảy ổn định đều, chiều rộng trung bình 260 m, hệ số nhám 0.023, lưu lượng tạo lòng 1700 m3/s, đường kính hạt trung bình d50 = 0.7 mm đường kính hạt d90 = mm Đoạn sông nghiên cứu gồm phân đọan: phân đoạn đầu sau thẳng phân đoạn cong với bán kính bờ lồi 970 m Trong đoạn sơng thẳng, hai ví trí cách km, người ta đo độ chênh mực nước 0.525 m 2.1 Thủy lực bùn cát a) Tính chiều sâu nước trung bình h (m) lưu tốc trung bình U (m/s) đoạn sông thẳng - Độ dốc thủy lực: J= Δh = 0.525 = 1.05 × 10 −4 L 5000 Trước có cơng trình CT: Q = ωC(HJ) 0.5 = (Bh ) ( h1/6 n ) (hJ) 0.5 3/5 0.023 × 1700 ] =5m ⟹ h = ( 0.5 ) = [ BJ 260 (1.05 × 10 −4 )0.5 nQ U = C√RJ ≅ C√hJ = ( h6 n ) √hJ = 56 0.023 × √5 × 1.05 × 10 −4 = 1.3 m/s b) Tính ứng suất ma sát τ (N/m2) vận tốc ma sát u* (m/s) đáy đoạn sông thẳng - Ứng suất ma sát: τđá𝑦 = γhJ = 9810 × × 1.05 × 10 −4 = 5.15 (N/m2 ) - Vận tốc ma sát: 1/6 U 1/6 ) = 26.4 = 7.66 ( R⁄k s ) = 7.66 × ( u∗ × d90 U ⟹ u∗ = = 0.05 m/s 26.4 c) Tính chiều sâu hố xói max dhx (m) bên bờ lõm đoạn sông cong theo Thorne Maynord - Theo biểu thức Thorne: d Rc = 1.07 − log ( − 2) hb B Với: hb : chiều sâu dòng chảy trung bình phía trước đoạn sơng cong 17 hb = m R c: bán kính cong trung bình đoạn sơng cong Bán kính cong bờ lõm: R lõm = 8B = × 260 = 2080 m ⟹ R c = (R lõm + R lồi )/2 = 1525 m ⟹ d hb = 1.07 − log ( 1525 260 − 2) = 0.48 ⟹ d = 0.48hb = 2.41 m - Theo biểu thức Maynord: hmb Rc B = 1.8 − 0.051 + 0.0084 hb B hb hmb 1525 260 = 1.8 − 0.051 + 0.0084 = 1.94 ⟹ hmb = 9.71 m hb 260 d) Tính vận tốc khởi động bùn cát Uc (m/s) theo Samov Kết luận - Theo tiêu chuẩn Samov: Uc = 4.6d1/3 H 1/6 - Đường kính hạt bùn cát bị khởi động (theo M-P-M): d= JH 1/6 0.058 (n/d90 ) 3/2 = 1.05 × 10 −4 × = 2.6 mm 0.058 (0.023/11/6 )3/2 1 ⟹ Uc = 4.6 × (2.6 × 10 −3 )3 × = 0.82 m/s e) Tính lưu lượng bùn cát tổng cộng Qt (kg/s) chiều rộng sông theo Eugelund & Hansen Q t = 0.05γs U 2[ d50 (Δ − 1) g 1/2 ] [ 3/2 τo (γs − γ)d50 0.7 × 10 −3 [ ] = 0.05 × 26000 × 1.3 × (2.65 − 1) × 9.81 1/2 ] 3/2 5.15 ] ×[ (26000 − 9810 ) × 0.7 × 10 −3 = 4.43 N/ms = 0.44 kg/sm 2.2 Kè gia cố bờ sông Mái bờ bạt với độ dốc m = 2.5 Trong TH, lấy hệ số an toàn = 1.5, tỉ trọng đá = 2.6, tỉ trọng bê tông = 2.4 a) Để chống lại tác dụng dòng chảy, tính: - Chiều dày viên đá lát dđL,dòng (cm) Lấy mo = 1.5 hướng dòng chảy song song với bờ (θ = o) d0.36 = η 18 Vmax 5.45kH 0.14 Với: k – hệ số hiệu chỉnh lưu tốc Theo đề, hướng dòng chảy song song với bờ ⟹ θ = 0o ⟹ k = √− mo sin θ + m2 ⟹ d0.36 = 1.5 × +√ m2 − m2o cos θ + m2 1.3 5.45 × 0.9 × 50.14 = √√ 2.52 − 1.5cos + 2.52 = 0.9 = 0.32 m ⟹ dđL,dòng = 0.042m = 4.2 cm - Chiều dày BTCT dbt,dòng (cm) với điều kiện vật liệu đặc chảy vòng từ từ dbt ,dòng = βk Vmax δgc − 2g = 0.35 × 1.7 × 1.32 = 0.037 m = 3.7 cm (2.4 − 1) × × 9.81 b) Để chống lại tác dụng sóng gió (đà gió = km), vận tốc gió max = 18 m/s), tính: - Chiều dày viên đá lát dđL,sóng (cm) theo Puskin hs √1 + m2 0.77 × √1 + 2.52 t = 0.178η = 0.178 × 1.5 × (2.6 − 1) × 2.5 (δgc − 1)m = 0.14 m = 14 cm Với chiều cao sóng hs : hs = 0.0208w 5/4 D1/3 = 0.0208 × 185/4 × 11/3 = 0.77 m - Chiều dày dbt,sóng (cm) BTCT lắp ghép có kích thước x m (theo QPLX) t = ηo 0.11hs √1 + m2 (δgc − 1) √lt m 0.11 × 0.77 √1 + 2.52 = 1.5 × (2.4 − 1) √2 2.5 = 0.07 m = cm c) Từ kết tính trên, chọn chiều dày gia cố: - Chiều dày gia cố đá lát dđL (cm) Chọn dđL = 14 cm - Chiều dày gia cố BTCT dbt (cm) Chọn dbt = 10 cm 19 Bài tập 6.3 Người ta muốn chỉnh trị đoạn sơng có lòng sơng đầy cát, hệ số nhám = 0.025, với thông số: - Lưu lượng tạo lòng = 1200 m3 /s, độ dốc thủy lực trung bình = 1.2.10 -4 - Lưu lượng lũ max = 2800 m3/s, độ dốc thủy lực trung bình = 1.5.10 -4, đà gió = km vận tốc gió tính tốn = 15 m/s a) Dùng phương pháp quan hệ hình dạng sơng, tính chiều sâu trung bình (m), chiều rộng trung bình (m) bán kính cong (m) tuyến chỉnh trị Giải: - Mặt cắt ngang thiết kế lòng sơng theo phương pháp quan hệ hình dạng sơng: Xét đoạn sơng hạ lưu với lòng sông cát sỏi:  Tuyến chỉnh trị mùa nước trung:  Chiều sâu: 3/11 nQ TL H = ( 1/2 ) k J 3/11 0.025 × 1200 ) =( = 2.61 m × (1.2 × 10 −4 )1/2 (với k = 9: hệ số hình dạng sơng)  Chiều rộng: B = k H = 92 × 2.612 = 553 m  Tuyến chỉnh trị mùa lũ:  Chiều sâu: H=( nQ Lmax k J𝑙ũ1/2 3/11 ) 3/11 0.025 × 2800 ) =( = 3.2 m × (1.5 × 10 −4 )1/2  Chiều rộng: B = k H = 92 × 3.22 = 826 m - Kích thước TCT: Xét TCT mùa nước trung Quan hệ chiều rộng TCT trung bình Bt chiều rộng sơng B: Bt = B C ( H Ct Ht 3/2 ) J 1/2 ( ) Jt Đặt: β= C H 3/2 ( ) Ct Ht J 1/2 ( ) Jt ⟹ Bt = βB = 0.75 × 553 = 415 m - Bán kính cong tuyến chỉnh trị: Theo CT kinh nghiệm: R t = (4 ÷ 9) Bt = (1660 ÷ 3735 ) m 20 b) Tính vận tốc dòng chảy (m/s) ứng với tuyến chỉnh trị nói Q TL 1200 U= = = 0.83 m/s A 553 × 2.61 c) Xét phương án làm kè mỏ hàn đất đắp có phủ đá hộc, mái dốc thượng hạ lưu = 1.5 bố trí thẳng góc với bờ, tính phạm vi chiều dài kè (m) làm, khoảng cách (m) hai kè bên bờ lõm bờ lồi - Phạm vi chiều dài kè: l = (0.1 ÷ 0.3) B = (0.1 ÷ 0.3) × 553 = (55.3 ÷ 165.9) m - Khoảng cách hai kè:  Ở bờ lõm: L ≅ 0.35B = 0.35 × 553 = 194 m  Ở bờ lồi: L ≅ 1.5B = 1.5 × 553 = 830 m d) Tính vận tốc dòng chảy max (m/s) Umax = Q max A = 2800 553 × 2.61 21 = 1.94 m/s ...BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG Bài tập chương 02 Bài tập 2.1 Câu 1: a) Vẽ đồ thị lưu tốc trung bình theo thời gian đo đường thẳng... 4000 6000 Qi (m3/s) - Q TL tương ứng với giá trị max tích số P iJiQi2 ⟹ Q TL = 612.03 m3 /s 12 8000 10000 12000 III Bài tập chương 06 Bài tập 6.1 Đoạn sông X vùng đồng (khơng bị ảnh hưởng triều)... Rc 800 ) = 3.37 − 1.52 log ( ) = 2.72 B 300 ⟹ hmb = 2.72hb = 10.9 m 10 II Bài tập chương 04 Bài tập 4.1 Xác đinh Q TL sông X đoạn Y (Bản 4.1) - Từ tài liệu thủy văn thu trạm đo thủy văn A 73 năm,