Đang tải... (xem toàn văn)
Danh mục ký hiệu Chương 1: Khái niệm chung Chương 2: Quy hoạch tuyến chỉnh trị Chương 3: Tuyến chỉnh trị Chương 4: Tính toán kè mỏ hàn Chương 5: Tính toán đập khóa Chương 6: Kè hướng dòng Chương
Chương 6. Kè hướng dòng Chương 6 KÈ HƯỚNG DÒNG Kè hướng dòng được xây dựng nhằm mục đích giữ vững, hoặc đổi hướng dòng chảy. Kè hướng dòng không có tác dụng làm co hẹp dòng chảy và không có tác dụng làm xói sâu lòng dẫn. Hướng của kè hợp với trục dòng chảy một góc tương đối nhỏ. Kè hướng dòng không được phép ảnh hưởng lớn tới dòng chảy mùa lũ. Khi giữ vững hướng cũ, kè hướng dòng thường dùng để ngăn dòng chảy ngang qua gềnh cạn vào vũng sâu (mùa kiệt), giữ vững dòng chảy theo hướng tuyến chỉnh trị. Trong trường hợp đổi hướng dòng chảy, kè hường dòng có tác dụng hướng dòng chảy tập trung vào lạch chạy tàu (đoạn sông phân lạch). Do kè hướng dòng không có tác dụng xói dòng dẫn nên mực nước tính toán của kè không liên quan đến mực nước của lưu lượng tạo lòng. MNTT của kè khi giữ hướng là mực nước khi dòng chảy bắt đầu đổi hướng, hoặc xuất hiện dòng chảy ngang mạnh, nó được xác định dựa vào số liệu thực tế, nếu không có thì lấy một số mực nước, lập bình đồ dòng chảy, từ đó ta biết được sự thay đổi hướng dòng chảy theo mực nước. Cao trình gốc kè không cao hơn cao trình của bờ hoặc bãi bồi mà kè tựa vào. Cao trình đầu kè lấy bằng MNTT, thông thường cao hơn MNTK khoảng 2÷3m. Khi đổi hướng dòng chảy MNTT của kè lấy bằng mực nước đảm bảo xói luồng tàu, đó là lưư lượng tạo lòng liệt, vì ứng với mục nước này sẽ có lợi nhất cho luồng tàu, do kè không được phép ảnh hưởng lớn tới lòng sông mùa lũ nên không thể lấy mực nước tạo lòng lũ. Chiều dài kè được lấy từ mép tuyến chỉnh trị tới bờ. Độ dốc dọc thân kè lấy bằng độ dốc mặt nước ứng với MNTT. Nếu không có số liệu độ dốc thì xây dựng đường mặt nước từ mặt cắt đầu kè tới mặt cắt gốc kè (tham khảo phần đập khoá). Việc tính toán kè hướng dòng chủ yếu là xác định vận tốc tại mái dốc thượng lưu và đỉnh kè để kiểm tra ổn định vật liệu. 6.1. Xác định vận tốc tại mái dốc thượng lưu: Việc xác định vận tốc tại mái dốc thượng lưu được thực hiện bằng cách lập bình đồ dòng chảy với MNTT (nước chưa tràn qua mặt kè). Lập bình đồ dòng chảy (tham khảo động lực học sông biển) và lấy bó dòng đi sát với kè hướng dòng sau đó tính vận của bó dòng tại các vị trí khác nhau dọc theo chiều dài kè. Việc lập bình đồ dòng chảy có thể dùng phương pháp mặt cắt phẳng. Dựa vào vận tốc đã được xác định kiểm tra ổn định vật liệu kè hoặc vật liệu gia cố mặt kè. 6-1 Chương 6. Kè hướng dòng KÌ Hình 6-1. Sơ đồ xác định vận tốc mái dốc thượng lưu 6.2. Xác định vận tốc tràn qua mặt kè: Đối với các mực nước cao thì kè sẽ bị ngập ở trong nước và có một phần dòng chảy tràn qua mặt kè. Do đó ta cần xác định vận tốc tràn qua mặt kè để từ đó gia cố mặt kè. Thông thường vận tốc tràn qua mặt kè lớn hơn vận tốc tại mái dốc thượng lưu. Việc tính toán vận tốc tràn phải được thực hiện với 2 mực nước, trong khoảng này thường có vận tốc tràn lớn nhất: - Mực nước ứng với cao trình gốc kè; - Mực nước khi ngập bãi bồi (cao hơn mực nước thứ nhất). ZTLZZHLK Hình 6-2. Sơ đồ tính toán kè hướng dòng. Khi kè bị ngập lưu lượng tràn qua mặt kè nhỏ hơn nhiều so với lưu lượng trong sông, có thể coi kè làm việc như đập tràn bên cạnh, và chấp nhận một số giả thiết đơn giản hoá sau: - Mặt nước của vũng sâu sau kè nằm ngang; - Đường mặt nước của vũng sâu thượng lưu có thể xây dựng không cần tính đến lưu lượng tràn qua mặt kè. Tiếp theo cần xác định chế độ làm việc của kè hướng dòng tại các vị trí khác nhau dọc theo thân kè (ngập hoặc không ngập). Chỉ tiêu ngập được xác định như sau: KKHLhzz <−; 32gqhK= : không ngập. KKHLhzz >− : ngập. Ứng với mỗi chế độ chảy ta có một công thức xác định lưu lượng như sau: - Không ngập: 6-2 Chương 6. Kè hướng dòng 2332.821Hgq⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=ϕϕ; KTLZZH −= (6-1) - Ngập: ()( )HLTLKHLZZgZZq −−= 2ϕ (6-2) Trong đó: KEKEhCBg 2112+=ϕ (6-3) hKE - độ sâu nước trên mặt kè; BKE - chiều rộng đỉnh kè; C - hệ số Sêdi; ϕ - hệ số vận tốc, giá trị bằng 0,8 ÷ 0,9. Việc xác định lưu lượng tràn qua đỉnh kè phải được thực hiện bằng phương pháp lặp: - Giả định chế độ ngập; - Xác định q; - Xác đinh hk, kiểm tra lại chế độ ngập, nếu không đúng với giả định thì xác định lại q. Vận tốc tràn qua mặt kè VT xác định trên từng đoạn 50÷100m dọc theo chiều dài kè theo công thức sau: - Không ngập: KThqV = (6-4) - Ngập: KHLTZZqV−= (6-5) Sau khi định được vận tốc tràn qua mặt kè ta phải xác định được vận tốc toàn phần trên thân kè khi biết được góc hợp của trục kè: αVTVtíiVTPVtíi Hình 6-3. Sơ đồ xác định vận tốc toàn phần 6-3 Chương 6. Kè hướng dòng Vtới - vận tốc trung bình của bó dòng đi sát mái dốc thượng lưu kè, xác định bằng lập bình đồ ứng với MN tràn qua kè. Từ hình bình hành trên ta có: αsin 222toiTtoiTTPVVVVV ++= (6-6) 6-4 Chương 6. Kè hướng dòng Chương 6 6-1 6.1. Xác định vận tốc tại mái dốc thượng lưu: .6-1 6.2. Xác định vận tốc tràn qua mặt kè: .6-2 6-5 . chảy ta có một công thức xác định lưu lượng như sau: - Không ngập: 6- 2 Chương 6. Kè hướng dòng 2332.821Hgq⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=ϕϕ; KTLZZH −= ( 6- 1 ) - Ngập: ()(. có: αsin..222toiTtoiTTPVVVVV ++= ( 6- 6 ) 6- 4 Chương 6. Kè hướng dòng Chương 6 ......................................................................................................