Coáng laø loaïi coâng trình thoaùt nöôùc chuû yeáu qua doøng nöôùc nhoû. Coáng coù nhieàu loaïi: coáng troøn, coáng vuoâng, coáng voøm. Coáng vuoâng thöôøng laøm ôû nhöõng nôi coù löu l[r]
(1)CHƯƠNG
XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG CỰC ĐẠI TỪ LƯU VỰC NHỎ
8.1 Cơng trình vượt qua dịng nước nhỏ lưu lượng nước tính tốn 8.1.1 Cơng trình vượt qua dịng nước nhỏ:
Trên đường tơ nói chung tất nơi trũng có suối phải bố trí cơng trình nước
Cơng trình vượt qua dịng nước nhỏ đường tơ phổ biến cầu nhỏ cống
1) Coáng:
Cống loại cơng trình nước chủ yếu qua dịng nước nhỏ Cống có nhiều loại: cống trịn, cống vng, cống vịm Khẩu độ cống thay đổi từ 0,75 – 6m Số ống cống một, hai (cống đôi) nhiều tùy theo lưu lượng nước chảy địa hình
Cống vng thường làm nơi có lưu lượng nước chảy 15m3/s Cống trịn bê tơng cốt thép sử dụng rộng rãi Cống tròn dễ chế tạo tiện cho việc giới hóa thi cơng Để tiện cho việc sửa chữa thời gian khai thác, nên chọn độ cống không nhỏ 0.75m Khẩu độ cống phải tính tốn để cống lưu lượng nước thiết kế làm việc theo chế độ không áp
Không nên sử dụng cống dịng chảy có vật trơi lớn
2) Cầu nhỏ:
Cầu sử dụng lưu lượng lớn (trên 25m3/s) Trong thiết kế nên so sánh cụ thể mặt kinh tế kỹ thuật để định hợp lý phương án làm cầu nhỏ hay cống
Cống thi công đơn giản hơn, cơng xưởng hóa giới hóa phần lớn công việc, cống chịu tải trọng lớn Tuy nhiên cống có nhược điểm cản trở giao thông thuyền bè không dùng dịng chảy có nhiều vật trơi lớn
Cầu nhỏ có nhiều loại, phổ biến cầu bê tơng cốt thép, sau cầu thép, cầu gỗ, cầu vịm đá
Ngồi cống cầu nhỏ, để vượt qua dịng nước nhỏ cịn dùng cơng trình đường thấm, đường tràn, cống si phông, cống máng,…
Việc bố trí cơng trình nước trắc dọc bình đồ cần đảm bảo nguyên tắc sau:
(2)Đối với đường cấp thấp cho phép kéo dài tuyến để cải thiện điều kiện giao với dòng nước (cần so sánh kinh tế – kỹ thuật)
2) Thông thường vai đường phải cao mực nước dâng trước cơng trình tối thiểu 0,5m
3) Khẩu độ cầu không nên dùng nhỏ 3m Khẩu độ cống nên dùng từ 0.75m trở lên để thuận lợi cho công tác tu sửa chữa
4) Nếu cống làm việc chế độ bán áp có áp phải ý đảm bảo cho cơng trình ổn định nước khơng thấm qua đường
5) Với đường cấp thấp thiết kế vượt dịng nước nhỏ đường tràn, cống tràn,…
8.1.2 Lưu lượng nước tính tốn:
Lưu lượng nước tính tốn theo tần suất thiết kế sở để tính tốn thủy văn thủy lực cơng trình qua dịng nước nhỏ Vì việc phải xác định lưu lượng cực đại ứng với tần suất lũ thiết kế từ lưu vực chảy cơng trình
8.2 Những sở lý thuyết tập trung nước từ lưu vực
Phân tích quy luật nước chảy từ sườn dốc lưu vực cơng trình nước, nhận thấy lưu lượng nước mưa chảy công trình tăng dần theo thời gian đạt trị số cực đại thời điểm giọt nước từ điểm xa lưu vực kịp chảy cơng trình
Giả thiết cường độ mưa toàn khu vực nhau, lưu vực có dạng (Hình vẽ 4.1) Diện tích lưu vực F; thời gian cung cấp nước tB; thời gian tập trung nước tC
1' 2'
3' 4'
f1 f2 f3 f 4
Đường ô tô Đường nước
cùng thời gian Đường phân thủy
Suoái
(3)Vẽ lưu vực đường đồng thời tập trung nước cơng trình sau 1’, 2’, 3’, 4’, … Gọi diện tích lưu vực có nước kịp chảy cơng trình sau thời gian f1, f2, f3, f4, … Gọi a chiều dày lớp nước mặt lưu vực mưa phút (cường độ cung cấp dịng chảy)
Ta có quy luật thay đổi lưu lượng qua mặt cắt tính tốn sau:
Sau phút thứ có phần nước mưa diện tích f1 lưu vực kịp chảy cơng trình, lưu lượng nước mặt cắt tính tốn là:
Q1 = f1.a
Trong thời gian lượng nước mưa phút thứ f4 kịp chảy f3 f3 f2 f2 f1
Sau phút thứ hai, ngồi phần diện tích f1, có thêm lượng nước mưa từ f2 chảy lưu lượng mặt cắt tính tốn là:
Q2 = (f1 + f2)a
Lập luận tương tự ta có lưu lượng nước chảy cơng trình sau phút thứ ba thứ tư:
Q3 = (f1 + f2 + f3)a Q4 = (f1 + f2 +f3 + f4)a
Công thức tổng quát xác định lưu lượng nước chảy cơng trình sau phút thứ t có dạng:
∑
= i
t a f
Q
Từ phân tích ta thấy tùy theo thời gian mưa tB lớn nhỏ
BAØI 8.3 : CƠNG THỨC TÍNH LƯU LƯỢNG TỪ LƯU VỰC
I Xác định lưu lượng tính tốn Qp% theo quy trình Liên Xơ cũ (CH435-72):
Đây tiêu chuẩn chủ yếu để tính lưu lượng mưa rào sông Liên Xô cũ :
Qp% = A1%.α.H1%.δ.λp.F (m3/s) Trong đó:
- H1%: lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p% = 1%, phụ lục 15, mm
(4)A1%: Mơ đun dịng chảy cực đại tương đối (với giả thiết δ =1) xác định theo phụ lục 13, phụ thuộc vào đặc trưng địa mạo lịng sơng φls, thời gian tập
trung nước sườn dốc τsd vùng mưa
- δ: Là hệ số xét đến ảnh hưởng hồ ao, đầm lầy, bảng 9-5
- λp: hệ số xét ảnh hưởng tần suất tới lưu lượng ( chuyển đổi lưu lượng tần suất 1% sang tần suất tính tốn p%), phụ thuộc vào vùng khí hậu, tần suất lũ, phụ lục 20
- Qp%: lưu lượng cực đại ứng với tần suất tính tốn, m3/s - F : diện tích lưu vực, km2
Ýnghĩa vật lý hệ số A1% biểu diễn qua công thức sau: A1% = (q1% /α.H1%)
q1%: mơ đuyn dịng chảy, lưu lượng nước từ km2
Tính hệ số địa mạo thủy văn lịng sơng φl theo cơng thức :
4 / % / / ) ( 1000 H F J m L l l l α φ =
- ml: hệ số nhám lòng suối, xác định theo bảng 9-3 - Jl : độ dốc lòng suối tính theo 0/00
Xác định thời gian tập trung nước sườn dốc τ s :
Thời gian tập trung nước sườn dốc τsđược xác định cách tra bảng phụ lục 14, phụ thuộc vào đặc trưng địa mạo thủy văn sườn dốc lưu vực φs vùng mưa
- Hệ số φs xác định theo công thức :
2 / % / / ) ( J H m b s s s s α φ =
Trong :
(5)s
1000F b
1,8(L l)
=
+∑
- L: chiều dài lòng chính, km
- ∑l , km, tổng chiều dài lịng nhánh có chiều dài lớn 0.75 chiều rộng bình quân B lưu vực:
Đối với lưu vực có mái dốc: B F L
= ×
Đối với lưu vực có mái dốc: B F L
= thay hệ số 1,8 0,9
cơng thức xác định bsd
- ms: hệ số nhám sườn dốc xác định theo bảng 9-4 - Js(0/00):độ dốc trung bình sườn dốc lưu vực
II Xác định lưu lượng tính tốn Qp% theo quy trình Việt Nam : Xác định lưu lượng tính tốn theo cơng thức cường độ giới hạn :
Theo qui trình tính tốn dòng chạy lũ mưa rào lưu vực F<100km2, ta có cơng thức :
Qp% = Ap%.ϕ.Hp%.δ1.F (m3/s) Trong đó:
- Hp%: lượng mưa ngày ứng với tần suất thiết kế p% , mm
- ϕ : Hệ số dòng chảy lũ lấy theo bảng 2.1(22 TCN220 – 95) tùy thuộc
vào loại đất cấu tạo lưu vực, lượng mưa ngày thiết kế (Hp) diện tích lưu vực (F)
Ap% : Mô đun đỉnh lũ ứng với tần suất thiết kế điều kiện δ =1, xác định cách tra bảng 2.3 22 TCN220 – 95 phụ thuộc vào vùng mưa, thời gian tập trung nước sườn dốc τsvà hệ số địa mạo thủy văn lịng
sông φls
- δ1: Là hệ số xét đến làm nhỏ lưu lượng ao hồ, đầm lầy (hệ số triết giảm dòng chảy), xác định theo bảng 2.7
(6)qptt: Mô đun đỉnh lũ lưu vực tương tự tính theo tài liệu thực đo (m3/s/km2)
Ftt, δtt : diện tích hệ số điều tiết lưu vực tương tự III Công thức trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội:
Lưu vực để tính tốn cơng trình nước nhỏ đường tơ thường có diện tích tụ nước nhỏ, thời gian tập trung nước tC thường nhỏ thời gian mưa tB nhiều
Đối với sông suối có lưu vực 30km2 lưu lượng nước thường lớn, lịng sơng hình thành rõ ràng, việc xác định lưu lượng nói chung phải kiểm tra theo phương pháp hình thái (đo trắc ngang, điều tra mức nước lịch sử, tính lưu lượng cơng thức Sêdi-Maning)
Dựa vào lý thuyết hình thành dịng chảy kết nghiên cứu nay, Nguyễn Xuân Trục đề nghị cơng thức tính Qmax dùng cho tính tốn thủy văn cầu đường:
Q = 16,7.ap.F.α.δ.ϕ F – diện tích lưu vực, km2;
α – hệ số dòng chảy lũ phụ thuộc loại đất, tra bảng 9.6; δ – hệ số chiết giảm hồ ao đầm lầy, tra bảng 9.5;
ϕ - hệ số phụ thuộc diện tích lưu vực, tra bảng 9.11, phụ thuộc F;
ap – cường độ mưa tính toán phụ thuộc lượng mưa thời gian tập trung nước tC
( )0,66 60 12 16 + = c p t a a
Còn trị số tc công thức (thuộc độ dốc, vật cản,…), ta xác định theo số lưu thống kê xác định theo cơng thức thực nghiệm sau : , , , ) 100 ( ) ( , 18 sd sd sd c m l f b t =
Đại lượng
, ) ( , 18 sd l
f thiết lập thành bảng thuộc độ dốc sườn dốc, tra bảng
bs: chiều dài bình quân sườn dốc lưu vực (m)
(7)60 ) (
60
p
H t a =ψ
Ψ(t) : tọa độ đường cong mưa, Ψ(t) = f( thời gian mưa, vùng mưa), xem phụ lục 12b