Thông tin tài liệu
chơng biện pháp nâng cao hệ số sử dụng nớc cho hệ thống thuỷ nông 3.1 Mở đầu HƯ sè sư dơng n−íc cđa mét hƯ thèng t−íi phụ thuộc vào lợng nớc tổn thất hệ thống Lợng nớc tổn thất lớn hệ số sử dụng nớc nhỏ ngợc lại Lợng nớc tổn thất hệ thống thuỷ nông gồm có: - Lợng nớc tổn thất bốc - Lợng nớc tổn thất rò rỉ qua công trình thuỷ công (cửa van) - Lợng nớc phải tháo lấy nớc vào ruộng yêu cầu - Lợng nớc tổn thất ngấm hệ thống kênh tới - Lợng nớc tổn thất ngấm ngang rò rỉ từ ruộng vào kênh tiêu qua bờ kênh - Lợng nớc tổn thất ngấm ngang rò rỉ từ ruộng cao xng rng thÊp qua bê rng Trong nhiỊu hƯ thèng tới sử dụng kênh đất, lợng nớc tổn thất lên tới 50% lợng nớc lấy vào công trình đầu mối Nếu tổ chức tới tốt, công trình thuỷ công làm việc tốt thành phần chủ yếu lợng nớc tổn thất hệ thống lợng nớc tổn thất ngấm lòng kênh Lợng nớc tổn thất ngấm đứng mặt ruộng bốc mặt kênh lợng tổn thất khó khống chế Theo số tài liệu Liên Xô cũ lợng tổn thất ngấm kênh tới kênh cấp dới chiếm phần chủ yếu, chiều dài kênh lớn chế độ làm việc kênh thờng bị gián đoạn nhiều so với kênh Tổn thất nớc hệ thống kênh mơng tới có nhiều tác h¹i nh− sau : - Tỉn thÊt n−íc cã thĨ làm giảm nhỏ diện tích tới - Tổn thất nớc lớn làm tăng khối lợng kênh mơng - Tổn thất lớn làm cho chi phí quản lý tăng, giảm nhỏ hiệu ích công trình Đặc biệt ®èi víi tr−êng hỵp hƯ thèng t−íi b»ng ®éng lùc - Tổn thất nớc lớn làm tăng mức nớc ngầm khu tới số trờng hợp làm xấu trạng thái đất tới; làm cho đất bị thoái hoá 38 Bởi vậy, chống tổn thất nớc hệ thống tới, nâng cao hệ số sử dụng nớc nhiệm vụ hàng đầu công tác quản lý khai thác hệ thống tới Qua phân tích loại tổn thất nớc hệ thống tới thấy rằng: để hạn chế tổn thất nớc, nâng cao hệ sè sư dơng n−íc cđa hƯ thèng cã thĨ sư dụng biện pháp sau đây: Biện pháp quản lý: Biện pháp quản lý biện pháp hàng đầu nhiƯm vơ chèng tỉn thÊt, n©ng cao hƯ sè sử dụng nớc hệ thống thuỷ nông Nội dung chủ yếu biện pháp quản lý bao gồm: - Thực dùng nớc có kế hoạch, nâng cao độ xác việc lập thực kế hoạch dùng nớc - Hoàn chỉnh, tu bổ quản lý tốt công trình lấy nớc, công trình đo nớc, công trình chống tổn thất, tiến lên đại hoá vấn đề phân phối nớc đo nớc - Tiến hành tổ chức tới luân phiên cách hợp lý để tạo điều kiện thuận lợi cho việc lấy nớc giảm tổn thất nớc - Cải tiến kỹ thuật tới, dùng phơng pháp tới hạn chế tổn thất nớc - Sử dụng công thức tới hợp lý để hạn chế tổn thất Biện pháp công trình: Có nhiều biện pháp công trình để hạn chế tổn thất nớc: - Biện pháp phòng thấm đờng kênh - Biện pháp chống rò rỉ ngấm ngang từ ruộng vào kênh tiêu hay từ ruộng cao xuống ruộng thấp - Biện pháp chống thấm đứng mặt ruộng, đặc biệt ruộng lúa 3.2 Thực tới luân phiên để nâng cao hệ số sử dụng nớc 3.2.1 Lý dẫn đến tới luân phiên nội dung cần giải tính toán tới luân phiên Trong hệ thống tới thờng thực tới luân phiên lý sau: Do lu lợng cung cấp nhỏ nên cần tới luân phiên để nâng cao mực nớc kênh tới, tạo điều kiện thuận lợi để lấy nớc vào ruộng Tới luân phiên để giảm nhỏ tổn thất, giảm nhỏ thiếu hụt nớc tới trồng, tăng diện tích tới Tới luân phiên để phối hợp tốt việc tới nớc với công tác đồng 3.2.2 Các nội dung chủ yếu cần giải tính toán tới luân phiên Chia tổ luân phiên hợp lý: Khi chia tổ luân phiên phải xem xét khả chuyển nớc kênh công tác đồng ruộng 39 Xác định thời gian tới cho tổ: Với điều kiện tỷ số phân phối lợng nớc vào mặt ruộng tổ trờng hợp tới đồng thời trờng hợp tới luân phiên tìm đợc thời gian tới cho tổ Giả sử có n tổ luân phiên, có n phơng trình bậc nhất: Q BRL L1 t Q BRL η L t Q BRL η Ln t n = = Q NET t L Q NET t L Q NETn t L tL = t1 + t2 + + tn-1 + tn Trong đó: QBRL lu lợng đầu tổ tới luân phiên (ở mặt cắt P) QNET1, QNET2 , , QNETn lu lợng NET tổ 1, 2, , n nÕu t−íi ®ång thêi t1, t2 , , tn lµ thêi gian t−íi cđa tỉ 1; 2, , n tL tổng thời gian tới cho tổ Giải hệ n phơng trình bậc tìm đợc thêi gian t−íi cho c¸c tỉ nh− sau: t1 = Q NET1 η L η L η Ln t L Q NET1 η L η L η Ln + + Q NETN η L1 η L η L η Ln −1 t2 = Q NET η L1 η L η Ln t L Q NET1 η L η L η Ln + + Q NETN η L1 η L η L η Ln −1 tn = Q NETn η L1 η L η L η Ln −1 t L Q NET1 η L η L η Ln + + Q NETN η L1 η L η L η Ln −1 tL = t1 + t2 + t3 + + tn-1 + tn Để xác định thời gian tới cho tổ cách xác cần phải xác định hệ số sử dụng nớc tới luân phiên cách xác Trớc thờng sử dụng công thức sau để tính hệ số sử dụng nớc tới luân phiên: Li = i K 1− m β + n m − K − m β nm (3 -1) Trong ®ã: η Li : hệ số sử dụng nớc tổ luân phiên (i) η i : hƯ sè sư dơng n−íc cđa tổ luân phiên (i) tới đồng thời (trờng hợp chuẩn) K : số tổ luân phiên m : hệ số đặc trng cho tính ngấm đất 40 : tỷ số chiều dài đờng kênh công tác tới luân phiên tới đồng thời Khi chia hai tổ luân phiên chọn = 0,6 Khi chia ba tổ chọn = 0,4 ữ 0,5 n : tỷ số lu lợng điểm phân phối nớc cho tổ trờng hợp tới luân phiên trờng hợp chuẩn (có hệ số sử dụng nớc lµ η) n= Q 'BR Q BR (3 - 2) Sư dơng c«ng thøc (3 - 1) th−êng cho kÕt xác, xây dựng công thức đà sử dụng số giả thiết không sát với thực tế, mặt khác công thức (3 - 1) sử dụng cho sơ đồ luân phiên tập trung (mà thực tế lại có nhiều sơ đồ luân phiên), chất đất tổ có tính ngấm nh Để khắc phục nhợc điểm ®ã ta cã thĨ sư dơng mét hai ph−¬ng pháp sau để tính toán tới luân phiên a) Phơng pháp sử dụng công thức cho tổ: η Li = αm (3 - 3) + αm −1 η QBR Tõ c«ng thøc (3 - 3) víi tổ luân phiên xây dựng quan hệ l−u l−ỵng cđa tỉ víi hƯ sè sư dơng n−íc, ứng với lu lợng thực tế đầu tổ tra đợc hệ số sử dụng nớc tơng ứng b) Phơng pháp sử dụng công thức (3 - 4): η Li = ηi + n M − (3 - 4) nM Công thức (3.3) đà đợc giới thiệu chơng giáo trình Thuỷ nông - ĐHTL (xuất 1972) Công thức (3 - 4) có dạng tơng tự công thức ốp-phe-gen -den, nhng trị số m đà đợc thay M để đạt đợc kết tính toán xác Trị số M đợc xác định thực nghiệm thông qua việc xác định M vµ a biĨu thøc sau: σ= a M Q BR M S = 10aQ BR (3 − 5) (l / s − km) (3 − 6) Trong c«ng thức (3 - 5) (3 - 6) thì: : phần trăm tổn thất tính theo QBR km chiều dài kênh M a : hệ số ®Ỉc tr−ng cho tÝnh ngÊm cđa ®Êt S : tỉn thất ngấm km chiều dài kênh (l/s - km) QBR : lu lợng đầu đoạn kênh ( m3/s) Cách thí nghiệm để xác định a M tơng tự cách xác định A m 41 Cũng lập công thức tính M a biÕt A vµ m: M = - {log(s1:s2)/log(QBR1:QBR2)} a= S1 (a) (b) 10Q 1BR M1 Công thức xác định số M a đợc chứng minh nh sau: Theo hình vẽ dới ta có: M S1 = 10aQ BR l/s - km (c) M S = 10aQ BR l/s - km (d) MỈt kh¸c: S1 = 10A −M Q1NET m3 /s - km 1000 (e) S = 10A −M Q1NET m3 /s/km 1000 (f) QBR1 = QNET1 + S1 (g) QBR2 = QNET2 + S2 (h) QBR2 S2 QNET QBR1 S1 QNET 1 km QNET1 vµ QNET có đơn vị m3/s Trong biểu thức (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) (h) trị số A, m đà biết, giả định QNET1 QNET tìm đợc a M từ hệ thức Nh vậy, sau hiệu chỉnh trị số A m Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 4118 - 85), trị số a M đợc xác định nh bảng - Sử dụng công thức (3 - 3) công thức (3 - 4) xác định đợc quan hệ hệ số sử dụng nớc lu lợng cho tổ, ứng với lu lợng tổ luân phiên xác định đợc hệ số sử dụng nớc tổ luân phiên Sau xác định đợc hệ số sử dụng nớc cho tổ xác định thời gian tới cho tổ theo tỉ lệ lu lợng tổ Bảng - 1: Các trị số a M ứng với loại đất khác 0 L M A Đ o 2637ấạ t90i 10 tđ hấ 32 ất 4850 m 01 42 .r 3849Ê 980t 20 Ý t 46 425§ Ê 03 t 435 t 90 h Ê m Ý t § Ê t t h Ê m v õ a § Ê t t h Ê m n h i Ị u § Ê t 43 t h Ê m r Ê t m ¹ n h Xác định lu lợng cho kênh tổ luân phiên: Q si = q si Wsi si Trong : Qsi lu lợng đầu kênh (i) qsi hệ số tới tới luân phiên wsi diện tích tới kênh (i) si hƯ sè sư dơng n−íc cđa kªnh (i) t−íi luân phiên, đợc xác định theo công thức tổng quát nghĩa sử dụng công thức có dạng nh công thức (3 - 3) nhng áp dụng cho kênh (i) Xác định lợng nớc tiết kiệm đợc tới luân phiên: Lợng nớc tiết kiệm tới luân phiên xác định theo công thức sau: Δw = QBRL(ηL1 t1+ηL 2t2+ +ηL n-1tn-1 +ηL ntn) - (t1+ t2 + + tn-1 +tn)QBRL.ηh.®.t hay Δw = QBRL(ηL1 t1+ηL 2t2+ +ηL n-1tn-1 +ηL ntn) - ( tL )QBRL.ηh.®.t víi tL = t1 + t2 + + tn-1 + tn Trong : w: lợng nớc tiết kiệm tới luân phiên QBRL: lu lợng đầu tổ luân phiên L1, L2, , L n : hệ số sử dụng nớc tổ luân phiên 1, 2, , n t1, t2, , tn : thêi gian t−íi cho tổ luân phiên 1, 2, , n 44 h.đ.t : hƯ sè sư dơng n−íc cđa hƯ thèng (bao gồm tổ luân phiên) tới đồng thời với lu lợng Q BRL QBRL Trong hình trên: kênh nhánh vẽ nét đứt thuộc tổ luân phiên 1, kênh nhánh vẽ nét liền thuộc tổ luân phiên Xác định lu lợng phân phối cho kênh tổ : Có thể phân phối lu lợng cho kênh tỉ theo tû lƯ nh− tû lƯ l−u l−ỵng kênh trờng hợp tới đồng thời 3.3 Hạn chế tổn thất nớc mặt ruộng biện pháp công trình 3.3.1 Công trình chống thấm ngang rò rỉ Thấm ngang rò rỉ là: - Thấm ngang rò rỉ từ ruộng lúa qua bờ kênh tiêu - Thấm ngang rò rỉ từ ruộng cao xuống ruộng thấp Đối với ruộng cạnh có độ chênh cao độ lớn lợng tổn thất lớn Qua kinh nghiệm nớc giới nh kết quan trắc ë ViƯt Nam cho thÊy: trªn thùc tÕ tỉn thÊt ngấm ngang rò rỉ lớn Chính Nhật Bản ngời ta đà có can thiệp mạnh mẽ để hạn chế lợng tổn thất - có giải pháp làm bờ ruộng, bờ kênh bê tông hay có lõi chống thấm bê tông vật liệu khác Việt nam, từ xa xa nông dân đà có giải pháp công trình quản lý tốt để hạn chế lợng tổn thất Tuy vậy, nói mà hầu hết ruộng nông dân đợc công trình tới cung cấp nớc nhiều lúc, nhiều nơi nông dân đà xem nhẹ giải pháp truyền thống Các giải pháp công trình truyền thống : a) Giải pháp phủ bờ : Công việc phủ bờ thờng đợc tiến hành trớc ®ỉ ¶i, cịng cã lóc thùc hiƯn sau ®ỉ ¶i - Phđ bê tr−íc lóc ®ỉ ¶i: Tr−íc lóc đổ ải dùng đất vụn phủ vào chân bờ phía thợng lu dòng thấm Khi đa nớc vào đổ ải đất vụn biến thành bùn lấp kín phần kẽ nứt bờ, đồng thời lấp kín phía thợng lu hang xuyên qua động vật (chuột, cua) gây Kết cấu công trình nh− ë h×nh - 45 (1) (3) (2) (4) Hình - 1: kết cấu công trình phủ bờ (1): Mặt ruộng (3): Bờ ruộng bờ kênh (2): Bờ phủ (4): Ruộng thấp kênh Mái dốc bờ phủ phải thích hợp, góc nghiêng lớn bờ phủ tác dụng Đặc biệt, loài động vật đục lỗ bờ có mái xoải Khi làm đất cần tránh làm hỏng bờ phđ Bê phđ chØ cã t¸c dơng mùc n−íc hai bên bờ có chênh lệch đáng kể - Phủ bờ sau đổ ải: Sau đổ ải, ruộng đà no nớc Dùng công cụ thông thờng để cào đất bùn vào chân bờ, làm thành bờ phủ Nói chung, việc phủ bờ trớc lúc đổ ải tránh đợc lợng nớc tổn thất lớn lúc đổ ải, song đầu t cho nhân công để phủ bờ lớn Trên thực tế bờ đà đợc phủ đất vụn trớc lúc đổ ải lúc đổ ải cần đầu t thêm số nhân lực ®Ĩ cđng cè bê phđ Qua quan tr¾c mét sè nơi Việt Nam thấy lợng tổn thất ngấm ngang rò rỉ thời gian đổ ải lớn b) Giải pháp làm bờ quai kiểu bậc thang: Lợng nớc tổn thất rò rỉ từ ruộng vào kênh tiêu hay từ ruộng cao xuống ruộng thấp hai nguyên nhân là: - Bờ ruộng bị nứt - Hang động vật xuyên qua bờ Bờ kênh a L Bờ quai Nguyên nhân thứ hai quan trọng bờ ruộng bị nứt th× H×nh 3-2: Bê quai kiĨu bËc thang chØ sau thời gian cho nớc vào ruộng khe nứt tự động thu hẹp trơng nở đất Để giảm bớt lợng tổn thất ngời ta th−êng lµm bê quai bËc thang Bê quai th−êng cã tiết diện hình thang, chiều cao bờ quai khoảng 100mm ChiỊu réng bËc thang th−êng chän a = 0,5 ÷ m, chiều dài bậc thờng chọn L = ữ 3m Bờ quai bậc thang 46 giải pháp truyền thống, việc dễ dàng lấy nớc tới nên nhiều nơi nông dân ®· quªn mÊt r»ng tõ x−a chóng ta ®· cã giải pháp kỹ thuật Giải pháp đại: a) Làm bờ ruộng, bờ kênh vật liệu chống thấm tốt : Thông thờng, bờ ruộng hay bờ kênh có kết hợp giao thông toàn bê rng lµm b»ng vËt liƯu chèng thÊm tèt sÏ rÊt tèn kÐm V× vËy, chØ bê ruéng hay bờ kênh có nhiệm vụ đơn ngăn nớc dùng giải pháp b) Sử dụng vật liệu chống thấm tốt: Đặt vật liệu chống thấm tốt vào bề mặt bên bờ kênh để tăng cờng khả chống thấm rò rỉ Lát mái thợng lu Lát mái hạ lu Hình - H×nh - Cõ chèng thÊm H×nh - 3.3.2 Các giải pháp hạn chế thấm đứng mỈt rng Nãi chung, thùc tÕ Ýt ng−êi ta sử dụng giải pháp để hạn chế thấm ®øng Tuy vËy ng−êi ta cịng ®· sư dơng mét vài giải pháp để hạn chế lợng tổn thất Điển hình giải pháp hạn chế thấm đứng ruộng lúa Nhật Bản ngời ta sử dụng hai giải pháp sau: Giải pháp đầm nện: Nội dung giải pháp tiến hành đầm nện lớp đất tầng sâu để hạn chế thấm đứng Trớc lúc đầm nện cần phải bóc lớp đất canh tác phía trên, sau đầm nện phải rải lớp đất canh tác lên lớp đất đà đợc đầm nện Giải pháp sử dụng màng ngăn: Nội dung giải pháp đặt màng ngăn vật liệu chống thấm tầng sâu (phía dới tầng đất canh tác) Giống nh giải pháp đầm nện, trớc đặt màng ngăn cần bóc lớp đất phía trên, việc thi công màng ngăn không đợc làm ảnh hởng xấu đến lớp đất canh tác Thông thờng, thực giải pháp đầm nện hay giải pháp chống thấm màng ngăn ngời ta kết hợp với việc san mặt ruộng Trên thực tế ruộng lúa việc san tăng diện tích ô ruộng có cao độ có ý nghÜa rÊt lín viƯc h¹n chÕ tỉn thÊt ngấm ngang rò rỉ, tạo điều kiện tốt cho việc thực kĩ thuật tiêu nớc mặt ruộng lúa 3.4 Bọc lót kênh để tăng hệ số sử dụng nớc Có ba cách bọc lót kênh, là: - Bọc lót vật liệu rắn bề mặt lòng kênh 47 Trong phức hệ hấp phụ đất gốc trao đổi chủ yếu Ca++, Mg++, Na+, H+, chiếm phần lớn Ca++ Ion Ca++ vào phức hệ hấp phụ khả phân ly yếu đợc giữ chặt mặt hạt keo đất Do tính chất phân tán đất kém, đất có cấu tợng viên tÝnh thÊm cđa ®Êt lín phøc hƯ hÊp phụ chứa nhiều Ion Ca++ Ngợc lại, phức hệ hấp phụ đất chứa nhiều Ion Na++ tính phân tán đất lại lớn, đất cấu tợng tính thấm nớc Nguyên lý chủ yếu việc muối hoá lòng kênh tìm cách thay thÕ Ion Ca++ phøc hƯ hÊp phơ b»ng Ion Na+ Muốn cần cho vào đất hợp chất Na định, ví dụ NaCl, NaOH Lợng muối Na đợc đa vào đất xác định theo c«ng thøc sau: A= baT kg/m2 1724 (3 - 7) Trong đó: A : lợng muối NaCl (kg/m2) b : dung trọng đất (kg/m3) a : chiều dày tầng đất cần muối hoá (m) T : đơng lợng trao đổi đất (li đơng lợng / 100 kg đất) 1724 hệ số đổi đơn vị từ li đơng lợng 1kg NaCl Phơng pháp thi công nh sau: - Phơng pháp hở: xới xáo mặt đất lòng kênh khoảng ữ cm chiều sâu, sau tới nớc muối cho muối khô vào đầm nện Nhợc điểm phơng pháp hở lớp đất đợc muối hoá dễ bị rửa trôi - Phơng pháp kín: theo phơng pháp tầng đất đợc muối hoá cần có lớp bảo vệ Lớp đất đợc muối hoá nằm song song với đáy kênh mái kênh Trên tầng đợc muối hoá có tầng bảo vệ dày 15 ữ 20cm Nhợc điểm phơng pháp kín tầng bảo vệ dễ bị sụt lở Để tránh sụt lở muối hoá phần đáy kênh, đơng nhiên mái kênh không đợc muối hoá việc phòng thấm phần mái kênh cha thực đợc Muối hoá lòng kênh giảm tổn thất kênh xuống ữ lần nhng kênh lại hay bị xói sụt 3.4.4 Biện pháp đầm nện lòng kênh - Biện pháp có hiệu kinh tế - Tổn thất giảm 50 ữ 80% - Chiều sâu đầm nện khoảng 0,3 ữ 1,0m 49 - Cần chọn độ ẩm thích hợp để đạt độ chặt cao 3.4.5 Lát lòng kênh bitum bê tông atfal - Hỗn hợp bê tông atfan gồm bitum + đá + cát, có ữ 9%là bitum Lớp bitum dày ữ 8cm lớp đá - Với màng bitum chiều dày ữ 6cm có phủ lớp đất dày 30cm 3.4.6 Lát mặt kênh đá xây hay gạch xây Với loại kênh vừa có tác dụng chống thấm tốt vừa có khả chống sạt lở xói Tốc độ cho phép kênh lớn tiết kiệm diện tích chiếm đất kênh Khi thiết kế loại kênh cần dựa vào quy phạm để việc thiết kế kênh thoả mÃn tiªu chn kinh tÕ - kü tht nh− tÝnh ỉn định, giá thành hiệu ích công trình 3.4.7 Lát lòng kênh chất dẻo Dùng chất dẻo dày 0,1 ữ 0,2mm, phía có phủ lớp đất dày 20 ữ 30cm 3.4.8 Bọc lót kênh tới bê tông hay bê tông cốt thép Bọc lót kênh bê tông hay bê tông cốt thép có nhiều u điểm giới nh Việt Nam việc sử dụng bê tông hay bê tông cốt thép để lót kênh đà phát triển cách mạnh mẽ Dạng mặt cắt ngang kênh có bọc lót bê tông hay bê tông cốt thép: Do khả chịu lực số đặc điểm khác nên mặt cắt ngang kênh bê tông đợc thiết kế theo nhiều dạng khác Sau số dạng thông thờng: a) Dạng mặt cắt hình chữ nhật chống ngang (xem hình - 7): Với dạng mặt cắt thờng sử dụng cho kênh nhỏ, có trị số độ sâu kênh dới 1m Khi thiết kế mặt cắt ngang cần ý kiểm tra khả chịu lực kết cấu bê tông Cần đặc biƯt chó ý ®Õn lùc ®Èy ngang tõ phÝa bê kênh vào lòng kênh MNTK MNTK h Hình - 7: Mặt cắt hình chữ nhật Hình - 8: Mặt cắt hỗn hợp b) Mặt cắt hỗn hợp (xem hình - 8): Phần đáy dới mặt cắt hỗn hợp có dạng hình cung, mái bên có góc nghiêng góc nghỉ đất lòng kênh MNTK 50 θ θ θ h B θ H×nh - 9: Mặt cắt hình thang c) Mặt cắt hình thang: Mặt cắt hình thang dạng mặt cắt phổ biến khả ổn định cao, dễ thi công Đây mặt cắt dễ chấp nhận so sánh kinh tế kỹ thuật Với mặt cắt hình thang phần đáy tiếp giáp với mái bên, mặt cắt đợc lợn tròn, cung tròn có bán kính độ sâu nớc kênh (xem hình - 9) Các bớc thiết kế mặt cắt kênh Tơng tự nh thiết kế kênh đất, với kênh bê tông thờng qua bớc nh sau: a) Vẽ mặt cắt dọc mặt đất tự nhiên nơi tuyến kênh qua b) Trên mặt cắt dọc ghi vị trí công trình kênh vị trí cửa lấy nớc kênh cấp dới c) Xác định cao trình mực nớc khống chế tới tự chảy d) Xác định vị trí đờng mặt nớc thiết kế e) Dựa vào độ dốc đờng mặt nớc J, lu lợng Q, độ dốc mái kênh m, độ nhám n, tiến hành tính toán thuỷ lực để xác định bề rộng đáy kênh B chiều sâu mực nớc h f) Kiểm tra vận tốc kênh theo điều kiện không lắng không xói (vận tốc làm hại mặt kênh) g) Xác định đờng đáy kênh: Zđ = ZK - hK Trong đó: Zđ: Cao trình đáy kênh ZK : Mùc n−íc thiÕt kÕ kªnh hK : Độ sâu nớc kênh h) Vẽ đờng mực nớc ứng với lu lợng nhỏ Qmin để kiểm tra yêu cầu tới tự chảy : Zmin = Zđ + hmin Trong ®ã : Zmin : mùc n−íc thÊp nhÊt kênh hmin : độ sâu nớc kênh ứng với lu lợng nhỏ Qmin i) Vẽ đờng bờ kênh: 51 Zb = ZK + F Trong đó: Zb : cao trình bờ kênh ZK : mực nớc kênh thiết kế F : độ cao an toàn Trị số độ cao an toàn F đợc chọn theo quy phạm, chẳng hạn: theo quy phạm ấn Độ F = 75cm cho kênh có lu lợng lớn hay 10m3/s với kênh có lu lợng nhỏ 10m3/s F = 60cm Ghi chú: Trong trờng hợp chọn mặt cắt ngang kênh hình thang có lợn tròn đáy (nh hình vẽ - 9) bớc tính toán mặt cắt ngang kênh tiến hành nh sau: Các tài liệu cần biết: ã Lu lợng thiết kế kênh: Q ã Hệ số nhám kênh: n ã Độ dốc dọc kênh: J ã Mái dốc: m ã Lu tốc không xói cho phép: v Các công thức đợc sử dụng: Q=A.v (3 - 8) Trong đó: Q - Lu lợng (m3/s) A - Diện tích mặt cắt ớt (m2) v= 2/3 1/2 R J n (C«ng thøc Maning) (3 - 9) Các bớc tính toán: ã Biết v, hệ số nhám n, độ dốc dọc J, mái bên m, tính toán bán kính thuỷ lực R từ công thức ( - 9) ã R = A/P, biểu thị A P theo bề rộng đáy kênh B chiều sâu nớc kênh h để xác lập quan hệ B h ã Một công thức liên hệ B h đợc thành lập từ công thức (3 - 8) giá trị đà biết Q v ã Giải phơng trình chứa ẩn số B h xác định đợc B h Ví dụ: 52 Xác định kích thớc mặt cắt ngang kênh bê tông để chuyển lu lợng 200m3/s, độ dốc đáy 22,5cm/km, mái bên m = 1,5 hệ số nhám n = 0,016, vận tốc thiÕt kÕ 2m/s J= 22,5 = 100000 4450 MNTK θ θ θ θ h θ B H×nh - 10 Thay số liệu vào công thức: v= 2/3 1/2 R J n 2= 1 R2/3 4450 0,016 hay R = 3,1m Mặt cắt kênh hình thang có lợn tròn góc đáy nh hình (3 -10) víi m¸i dèc m = 1,5 hay cotgθ = 1,5 vµ θ = 34,1 = 0,59 rad DiƯn tích mặt cắt ớt: A = B.h + h2 h cot gθ θ +2 π A = B.h + h2θ + h2cotgθ Chu vi −ít: P = B + 2hθ +2h cotgθ B¸n kÝnh thủ lùc : R= Bh + h θ + h cot gθ A = = 3,1 B + hθ + h cot g P Thay giá trị cotg nhận đợc: 53 (m2) (m2) 3,1 = Bh + 0,59 h + 1,5 h B + h 0,59 + 3h hay Bh + 2,09h2 = 3,1B + 12,95h A = (i) Q Q nên thay giá trị Q v vào biểu thức sÏ cã A = v v hay Bh + 0,59h2 + 1,5h2 = hay B = 200 = 100 (k) 100 12,95 h 3,1 Thay giá trị B biÓu thøc (i) : h 100 − 12,95 h + 2,09 h = 100 3,1 hay D = 4,23m B = 100 12,95 ì 4,23 = 14,65 m 3,1 Vậy chiều rộng đáy kênh B = 14,65m Chiều sâu nớc kênh h = 4,23m Một số vấn đề kỹ thuật khác thiết kế kênh bê tông a) Vấn đề chọn độ dốc mái bên độ dày lớp bê tông: - Vấn đề chọn độ dày: Độ dày lớp bê tông phụ thuộc chất lợng bê tông lu lợng Theo quy phạm ấn Độ chọn độ dày lớp bê tông nh bảng sau: 7 L 6Đ < ,ộ 5u 5d 76 àl5 , y ợ19bvn 0,êớg n ,0i h 0t( 1ỏ ôb10 nêm 2,h3 g 54 0ơt/, 5nm ôs án) 10 1cg 5, 01m 01¸ 50c (1c5 nm h) á( c hm ¬) n 5 n h h ¬ n 0 0 l í n 55 h ¬ n 0 - Chọn mái dốc: khác với kênh đất, kênh bê tông có mặt cắt ngang nhiều dạng khác Tuy mặt cắt nên có mái bên thoải với góc nghiêng nhỏ hay góc nghỉ đất dới lớp lót bê tông, với độ dốc nh tránh đợc tác động áp lực đất gây phá hoại bê tông Nói chung việc chọn chiều dày lớp lót lớn hay lót bê tông cốt thép dùng chống ngang để tăng cờng sức chống phá hoại áp lực đất thờng không kinh tế - Chọn mái dốc: khác với kênh đất, kênh bê tông có mặt cắt ngang nhiều dạng khác Tuy mặt cắt nên có mái bên thoải với góc nghiêng nhỏ hay góc nghỉ đất dới lớp lót bê tông, với độ dốc nh tránh đợc tác động áp lực đất gây phá hoại bê tông Nói chung viƯc chän chiỊu dµy líp lãt lín hay lãt b»ng bê tông cốt thép dùng chống ngang để tăng cờng sức chống phá hoại áp lực đất thờng không kinh tế - Vấn đề chống nứt: với kênh bê tông có nhiều nguyên nhân làm kênh bị nứt, ví dụ kênh nứt lún không đều, co gi·n bëi sù thay ®ỉi cđa nhiƯt ®é Khi thiết kế kênh cần có khe nối để đề phòng tợng nứt gẫy làm cho độ bền khả chống thấm giảm Khoảng cách khe chèng nøt (khíp nèi) cã thĨ tham kh¶o ë b¶ng sau: 1scbt3 75 38 0( 41 06 1m -2m 7) 40 1÷ 38 -> 51 56 0 Trong bảng trên: Trong bảng trên: t: Độ dµy líp lãt b: ChiỊu réng khe nøt c: ChiỊu sâu phần khe nối s: Khoảng cách khe nối RÃnh đổ nhựa đờng b + 3mm b t c Hai lớp bao tải tẩm nhựa đờng (lớp 4l/m2, lớp dới 2l/m2) Hình - 11 b) Vấn đề tiêu nớc sau lớp lót bê tông: , , , , ; : .; , ; H×nh 3-12 ( ) - 57 Q ; ; \ ; : ; : ; : : ; H×nh 3-13 L T h ớâ in vc ắn n ( r ¸ ) c (2 )M i -Ư n g Q đ av a cn Ç ( u ) n h ù a N ¾ P p V C v (a 3n ) ( ) T h © T n r ô v 58 ca n q ( u a ) y (5 ) V µ nh T đầ ện g m lp lọ ac s ( t i ) c -( )B ª t ôố n g c hố ố đn ịg n ht h (Ê 6m ) - 59 T Ç n g l ọ c ( ) B ê t ô n g c h è n g t h Ê m Lớp lót kênh thờng chịu áp lực nớc thay đổi lớn Việc chọn độ dày lớp lót lớn để cân với áp lực từ phía dới lớp lót thờng không kinh tế, cần phải bố trí thiết bị tiêu nớc để giảm áp lực từ phía dới lớp lót bê tông Thiết bị giảm áp lực thờng van chiều đợc bố trí mái bên Đôi bố trí hào tiêu nớc dọc theo chân mái bên, hào ngầm có bố trí van giảm áp lực Lớp lót kênh thờng chịu áp lực nớc thay đổi lớn Việc chọn độ dày lớp lót lớn để cân với áp lùc tõ phÝa d−íi líp lãt th−êng kh«ng kinh tÕ, cần phải bố trí thiết bị tiêu nớc để giảm áp lực từ phía dới lớp lót bê tông Thiết bị giảm áp lực thờng van chiều đợc bố trí mái bên Đôi bố trí hào tiêu nớc dọc theo chân mái bên, hào ngầm có bố trí van giảm ¸p lùc 60 Cã nhiỊu kiĨu van gi¶m ¸p lùc, nhng nguyên lý chung thờng là: áp lực nớc từ phía sau lớp lót kênh hay áp lực bé nắp van đợc đóng kín nhờ trọng lợng thân nắp van lực ép nớc kênh Khi áp lực nớc từ phía sau lớp lót lớn (khi mực nớc kênh đột ngột giảm) làm cho van tự động mở để tháo nớc mặt dới lớp lót vào kênh, nên giảm đợc áp lực nớc mặt sau lớp lót Dới hai loại van giảm (giải phóng) áp lực 3.5 Phơng pháp phân tích lựa chọn biện pháp phòng thấm Để lựa chọn đợc biện pháp phòng thấm thích hợp, cần vào mục đích yêu cầu công tác phòng thấm mà chọn số biện pháp phòng thấm khả thi, sau vào kết phân tích kinh tế để xác định phơng án tốt 3.5.1 Chọn biện pháp phòng thấm theo mục đích yêu cầu công tác phòng thấm Phòng thấm để giảm nhỏ lu lợng lấy vào công trình đầu mối: Gọi K hệ số giảm tổn thất (lần): K= Qt (3 - 10) Q 't Trong đó: Qt lu lợng tổn thất cha có biện pháp phòng thấm Q't lu lợng tổn thất đà có biện pháp phòng thấm Gọi N % tổn thất đợc giảm sau có biện pháp phòng thấm, thì: N= Qt K 100% = ⎛⎜ − ⎞⎟.100% Qt ⎝ K⎠ Qt − (3 - 11) HÖ sè sử dụng nớc đà có biện pháp phòng thấm xác định theo công thức sau: η1 = Q net Q net + Q 't = Q net Q net + Qt K HƯ sè sư dụng nớc trớc có biện pháp phòng thấm η : η= LËp tû sè : 61 Q net Q net + Q t η Q net K.Q net = : η1 Q net + Q t K.Q net + Q t Q − Q net η Q net (K.Q net + Q t ) = η + br = K.Q br η1 K.Q net (Q net + Q t ) hay hay η η =η+ − η1 K K N= ⇒ η1 = K.η K.η + − η η1 − η 100% η1 (1 − η) (3 - 12) (3 - 13) Phòng thấm để tăng diện tích tới Trong trờng hợp giữ nguyên Qbr đầu kênh nhng có phòng thấm nên Qnet thay đổi diện tích tới sÏ lín h¬n η= Q br − Q t Q br η1 = Q br − Qt K Q br Q br K.Q br − Q t η1 K.Q br − Q t 1 = = = − + K.Q br Q br − Q t K.(Q br − Q t ) η K.η K η η1 = hay vµ N= K + η −1 K η1 − η 1− η (3 - 14) (3 - 15) Tãm lại, thông qua công thức xác định đợc 1, N biết K, sau vào trị số N% chọn đợc số biện pháp phòng thấm đạt đợc mục đích đề Để lựa chọn đợc biện pháp tốt cần phải phân tích so sánh kinh tế 3.5.2 Phân tích kinh tế để lựa chọn biện pháp phòng thấm Để phân tích kinh tế cần xác định tiêu sau giải pháp phòng thấm: Chi phí: bao gồm khấu hao công trình, sửa chữa Lợi ích: bao gồm lợi ích tiết kiệm nớc, lợi ích tránh đợc úng ngầm có kênh bọc lót, lợi ích tiết kiệm đất Ví dụ: Với hệ thống kênh biện pháp phòng thấm (phơng án 0) : 62 ã Chi phí hàng năm Co ã Lợi ích ròng hàng năm Bo ã Nếu áp dụng phơng án phòng thấm I có: ã Chênh lệch chi phí hàng năm so với phơng án C1 ã Chênh lệch lợi ích ròng hàng năm so với phơng án B1 Tỷ số lợi tức chi phí phơng án I là: R1 = B1/C1 Nếu áp dụng phơng án phòng thấm II có: ã Chênh lệch chi phí hàng năm so với phơng án C2 ã Chênh lệch lợi ích dòng hàng năm so với phơng án B2 Tỷ số lợi tức chi phí phơng án II là: R2 = B2/C2 So sánh R1 R2, phơng án có tỷ số lợi ích - chi phí lớn phơng án đợc chọn Đơng nhiên, lựa chọn biện pháp phòng thấm cần dựa vào tính khả thi phơng án 63 ... cao hệ số sử dụng nớc nhiệm vụ hàng đầu công tác quản lý khai thác hệ thống tới Qua phân tích loại tổn thất nớc hệ thống tới thấy rằng: để hạn chế tỉn thÊt n−íc, n©ng cao hƯ sè sư dơng n−íc hệ thống. .. pháp sau đây: Biện pháp quản lý: Biện pháp quản lý biện pháp hàng đầu nhiệm vụ chống tổn thất, nâng cao hệ số sử dụng nớc hƯ thèng thủ n«ng Néi dung chđ u cđa biƯn pháp quản lý bao gồm: - Thực dùng... tới luân phiên để nâng cao hệ số sử dụng nớc 3.2.1 Lý dẫn đến tới luân phiên nội dung cần giải tính toán tới luân phiên Trong hệ thống tới thờng thực tới luân phiên lý sau: Do lu lợng cung cấp
Ngày đăng: 21/03/2021, 18:23
Xem thêm:
