câu hỏi và trả lời ngành thủy công

câu hỏi và trả lời ngành thủy công

1 Câu 1: Khái niệm hệ thống CTTL, các CT trên HTTL: cống, CT chuyển nước, CT đo nước, các CT bảo vệ kênh, Bể lắng cát, CT vận tải thủy, cầu giao thông qua kênh. 1- Khái niệm hệ thống thủy lợi: Tập hợp nhiều đầu mối CTTL hoặc tập hợp nhiều công trình thủy lợi phân bố trên 1 khu vực lớn để cùng nhau giải quyết các nhiệm vụ thủy lợi đặt ra gọi là hệ thống thủy lợi. 2 - Cống: Cống lấy nước, cống điều tiết -Lấy nước từ kênh cấp trên xuống kênh cấp dưới; -Điều tiết mực nước trên các kênh. 3 - Các công trình chuyển nước: Cầu máng, Xi-phông ngược (cống luồn). 4 - Các công trình nối tiếp: Bậc nước, Dốc nước 5 - Công trình đo nước:đo mực nước, lưu lượng -Vị trí đo: đầu kênh chính, đầu kênh nhánh. -Có thể lợi dụng các CT thủy công để đo 6 - Các công trình bảo vệ kênh: Tràn bên, Cống tháo cuối kênh, Kênh tách nước, Cống tiêu qua kênh (cống luồn dưới kênh), Tràn băng qua kênh 7 - Bể lắng cát. 8 - CT vận tải thủy trên kênh. 9 - Cầu giao thông qua kênh. Câu 2: Cấp thiết kế của hệ thống TL và các công trình trên đó. a) Cấp CT theo năng lực phục vụ b) Cấp CT theo đặc tính kỹ thuật: -Loại CT: đập chắn, tường chắn -VLXD: đất, đá, BT, BTCT… -Loại nền: nhóm A, B, C. - Chiều cao CT. Chú ý: Cấp CT trên kênh không cao hơn cấp của HT Câu 3: Các yêu cầu chủ yếu về thiết công trình trên HTTL a) Các yêu cầu chung - Đủ bền, ổn định, hạn chế thấm; - Thỏa mãn các điều kiện khai thác lâu dài; - Bố trí tổng thể phù hợp với cảnh quan; - Ưu tiên sử dụng vật liệu tại chỗ; - Biện pháp và thời gian thi công hợp lý; - Cửa van và TB đóng mở hiện đại, kín nước; - Chuẩn hóa bố trí thiết bị, kết cấu. 2 Câu 4 : Điều kiện dòng chảy ở đoạn sông cong, sông thẳng có cửa lấy nước. Chọn vị trí đặt của lấy nước. * ĐK dòng chảy ở đoạn sông cong có cửa lấy nước: Hướng chảy luôn thay đổi & khối nước ở đoạn sông cong chịu tác động của lực ly tâm bên bờ lõm nước dâng lên,bên bờ lối mực nước hạ xuống Tại đoạn cong có chảy vòng hướng ngang: phía trên dòng chảy hướng sang bờ lõm , phía dưới dòng chảy xô sang bờ lồi . Mặt khác có chảy dọc nên một chất điểm nước sẽ chuyển động theo hình xoắn trôn ốc. Do có dòng chảy vòng, bờ lõm sẻ bị xói và bùn cát thao dòng chảy đáy mang sang bờ lồi Sơ đồ dòng chảy ở đoạn sông cong * ĐK dòng chảy ở đoạn sông thẳng có cửa lấy nước: Đoạn sông thẳng khi có cửa lấy nước đặt ở bờ , do trạng thái thủy lực của dòng sông thay đổi , trước cửa lấy nước phát sinh hiện tượng chảy vòng hướng ngang. Dòng chảy không gian trước cửa lấy nước hình thành các xoáy với trục nằm ở mép thượng lưu cửa lấy nước. Tại trục xoáy thường có áp suất thấp , lôi cuốn dòng đáy tới gây nên sự bồi lắng ở mép thượng lưu cửa lấy nước * Chọn vị trí đặt của lấy nước. Vị trí tốt nhất là đặt cống là ở đoạn sông cong phía bờ lõm . Theo N.F. Danheliia Độ dài đoạn cong: 180 cos L 3 - 2 R r arR π = ∆ ∆ ∆ α α 3 Góc lấy nước: k s V V = ϕ cos Vs: lưu tốc dòng chảy trong sông Vk: lưu tốc dòng chảy vào cống lấy nướcGóc lấy nước ϕ là gốc hợp bởi phương dòng chảy trong sông và phương dòng chảy vào cửa lấy nước. tốt nhất chọn 15-30 độ 180 cos L 3 - 2 R r arR π = 4 Câu 5: Lấy nước ko đập: Đặc điểm, ĐK áp dụng, các sơ đồ bố trí cống lấy nước ko đập. 1) Đặc điểm: -Là công trình lấy nước đặt trực tiếp trên 1 bờ sông mà ko cần đắp đập ngăn sông 2) ĐK áp dụng: -Dùng trong trường hợp lưu lượng và mực nước dảm bảo lấy đủ lượng nước yêu cầu vào kênh -Ưu điểm: Kết cấu và bố trí đơn giản, rẻ. - Nhược: Sự làm việc chịu ảnh hưởng nhiều của sông thiên nhiên. Quản lý phức tạp, chi phí quản lý lớn. Chất lượng lấy nước khó cải thiện. 3) Sơ đồ bố trí ϕ ϕ Sơ đồ các hình thức lấy nước bên cạnh không đập 1. Kênh lấy nước 2. Kênh xả 3. Cống 4. Bể lắng cát kết hợp kênh dẫn 5. Cống luồn 6. Cầu máng hoặc ống dẫn nước 5 Câu 6: Lấy nước có đập: : Đặc điểm, ĐK áp dụng, diển biến lòng sông sau khi xây đập, các sơ đồ bố trí cống lấy nước có đập. 1) Đặc điểm: -Là hình thức lấy nước đặt ở bờ sông phái thượng lưu đập chắn ngang dòng sông 2) ĐK áp dụng: -Dùng khi mực nước sông ko cho phép lấy đủ lưu lượng yêu cầu bằng hình thức lấy nước ko đập 3) Sơ đồ bố trí Hình thức lấy nước bên cạnh, bùn cát xả qua lỗ đặt ở thân đập 1. Cống lấy nước 4. Lỗ xả cát 2. Ngưỡng thẳng đứng 5. Kênh dẫn 3. Đập tràn 6. Bản côngxon 4) Diển biến lòng sông sau khi xây đập a. Thượng lưu: * Thời gian đầu: h tăng => V giảm => bồi lắng mạnh, kéo dài về phía trước. * Khi độ sâu trước đập đạt độ sâu thường ngày (ho) => ngừng bồi lắng (thời gian ≥ 3năm). b. Hạ lưu: * Thời gian đầu: bùn cát lắng mạnh ở thượng lưu => nước về hạ lưu trong => xói mạnh (nhất là vùng gần chân đập). * Khi ở thượng lưu đã ổn định => ở hạ lưu sẽ bồi trở lại, nhưng không về đúng đáy sông ban đầu. c. Ảnh hưởng * Thượng lưu: + Mực nước lũ dâng cao trên 1 đoạn dài => ảnh hưởng đến các công trình đã có (cửa lấy nước, cầu, đường,…). * Hạ lưu:Xói làm hạ thấp đáy và mực nước trên một đoạn dài => + Làm sạt lở bờ (VD: hồ Hòa Bình). + Làm “treo” các CLN đã có. => Cần tính toán diễn biến sông ở thượng và hạ lưu để có biện pháp xử lý. 6 Câu 7: Đập ngăn dòng: Cách lựa chọn vị trí xác định chiều rộng tràn nước và độ sâu xói phổ biến sau đập. Ảnh hưởng của đập ngăn dòng đến chất lượng nước sông. 1 )Cách lựa chọn vị trí xác định chiều rộng tràn nước B = 2,75Q 1/2 Q – lưu lượng thoát lũ lớn nhất (m 3 /s) 2)Độ sâu xói phổ biến: *Phân biệt xói cục bộ và xói phổ biến *Tính toán độ sâu xói phổ biến (công thức Lacey): - Khi chiều rộng thực tế B ≥ B 0 Rs = 0,475(Q/f) 1/3 - Khi B < B 0 Rs = 0,475(q 2 /f) 1/3 Rs = MNMax – Z đáy xói Hệ số bùn cát Lacey: f = 1,75d 1/2 (2.16) d – đường kính trung bình của VL đáy q – lưu lượng đơn vị. * Vận dụng: Làm đáy chân khay (hoặc cừ) hạ lưu sâu hơn giới hạn xói phổ biến 3)Ảnh hưởng của đập ngăn tới chất lượng nước sông. * Hiện tượng trộn khí khi dòng chảy qua đập tràn => tăng nồng độ ôxy ở hạ lưu. - Tỷ lệ tăng nồng độ ô xi ở HL so với TL (ở 15 0 C) r 15 – 1 = K 0 .Fr j 1,78 .Re j 0,53 K 0 = 0,267.10 -4 (đối với nước có độ mặn =0) Frj = (gH 3 /2q j 2 )0,25; Re j = q j /v H – độ chênh lệch MN thượng – hạ lưu; q j – lưu lượng đơn vị tại bể hạ lưu. + chảy trên mặt tràn; q j = q + chảy dưới cửa van: q j = q/2 q – lưu lượng đơn vị tại đỉnh đập tràn. - Dòng chảy dưới cửa van, có nước nhảy: r 15 -1 = Fr j 2,1 . Re j 0,75 Fr j = (gh 1 3 /2q j 2 ) 0,25 Re j = q j /v 1 h 1 , v 1 là độ sâu và lưu tốc tại mặt cắt đầu nước nhảy. - Hiệu chỉnh từ r T về r 15 : (r T – 1)(r 15 – 1) = (1 +0,046T)/1,69 *Tác dụng của trộn khí: - Có lợi: Khi nước TL có nồng độ oxy thấp. - Bất lợi: Khi nước HL bị quá bão hòa oxy. + Khi nước TL đã bão hòa oxy + Khi CT có cột nước cao. (Tình trạng bất lợi được duy trì trên 1 đoạn không dài) 7 Câu 8: Cống lấy nước: Cách chọn vị trí và hướng CLN , tính toán tổn thất thủy lực ở cửa vào, cách điều khiển bùn cát tại đầu mối CT, khái niệm bãi lắng cát a) Vị trí đặt CLN - Bờ lõm đoạn sông cong. - Bờ sông ổn định. - Khi không có vị trí thuận lợi thì phải cải tạo, chỉnh trị sông b) Hướng lấy nước so với chủ lưu: a = 30 0 – 15 0 là thích hợp. a = 90 0 là khó lấy nước c)Tổn thất cột nước ở cửa vào: phụ thuộc hướng lấy nước (a), mức độ thu hẹp, loại lưới chắn rác. Dh a = V 2 /2g – K a .V 0 2 /2g V 0 – lưu tốc của dòng chảy trước cửa vào; V – lưu tốc của dòng chảy tại ngưỡng cống; K a = 0,4 với a = 90 0 ; K a = 0,8 với a = 30 0 d) Khái niệm bể lắng cát: Bể lắng cát để lắng động lại các loại bùn cát lơ lững cở trung bình và cở nhỏ trong nước có hại , không phù hợp với yêu cầu của các ngành dùng nước. e) Điều khiển bùn cát tại đầu mối CT. * CT ngăn bùn cát: Công trình xả cát (loại đường dẫn ngầm) Công trình xả cát (loại cánh hướng dòng) * Cống xả cát kiểu ống xoáy: 8 Câu 10: Mục đích và các sơ đồ bố trí CT chỉnh trị đoạn sông có cửa lấy nước ko đập, có đập 1) Cửa lấy nước ko đập - Mục đích: Hướng chủ lưu vào CLN; Hướng bùn cát ra xa CLN - Sơ đồ bố trí: Hệ thống lái dòng 1. Dòng mặt; 2. Dòng đáy; 3; Lạch sông; 4. Cửa lấy nước; 5. Đập tràn b ) d )c ) a ) Biện pháp giữ và hướng chủ lưu đi sát cửa lấy nước không đập 1) Cửa lấy nước có đập - Mục đích: Giữ cho đoạn sông ổn định ở trạng thái có lợi: Tạo đoạn sông cong ở thượng và hạ lưu đập - Sơ đồ bố trí: b )a ) 1 1 8 c ) 1 2 7 5 3 3 3 2 6 4 2 1 4 2 3 II d ) I 1 2 1 1 1 2 2 5 4 5 7 2 4 1 1 4 Sơ đồ chỉnh tri đoạn sông có cửa lấy nước có đập a) Cửa lấy nước một phía ; b,c) Cửa lấy nước hai phía; d) Cửa lấy nước theo trình tự hai phía. 1. Đê hướng dòng; 2. Đập; 3. Cửa lấy nước; 4,5. Kênh lấy nước;6. Bể lắng cát; 7. Đê ngăn. 9 Câu 11: Vẽ sơ đồ bố trí và nêu tác dụng của các bộ phận cơ bản của cống lộ thiên. 1 3 4 PhÝa ®ång 2 +1.80 + 9.60 16 15 10 9 -3.50 -3.50 1314 5 14 - 14.50 12 +5.20 + 3.20 6 9 8 11 7 - 4.50 -6.00 19 18 17 +4.50 +1.80 + 1.30 PhÝa biÓn - 3.50 20 21 22 24 23 -6.50 rä ®¸ 25 1. Thân cống: là phần quan trọng nhất.  Chức năng: điều tiết Q, H; nối tiếp với nền và bờ; giữ ổn định.  Các bộ phận chính: - Bản đáy. - Trụ pin và trụ biên. - Tường ngực - Khe van, cửa van, khe phai. - Cầu giao thông, cầu công tác, cầu thả phai. Có thể có cừ chống thấm (nối với bản đáy). 2. Phần nối tiếp thượng lưu.  Chức năng: tạo sự thuận dòng, giảm tổn thất cột nước.  Các bộ phận: - Tường cánh thượng lưu. - Sân trước (có thể kết hợp chống thấm hoặc không). 3. Phần nối tiếp hạ lưu.  Chức năng: Tiêu năng phòng xói; nối tiếp dòng chảy từ xiết sang êm.  Các bộ phận: - Tường cánh hạ lưu - Bể / sân tiêu năng (phía dưới có bố trí thoát nước, lọc ngược). - Sân sau. - Hố phòng xói (có thể có hoặc không). Q - Q Q 1 3 Z 1 Q 2 Z 1 Z ∆ ∆ 10 Câu 12: Cách xác định các mực nước thiết kế ở thượng, hạ lưu các loại cống, chọn thời điểm tính toán bất lợi I- Xác định MNTK thượng, hạ lưu cống 1. Mực nước hạ lưu (Z h ). a) Cống lấy nước: Vẽ đường mặt nước trong kênh hạ lưu, xuất phát từ cao trình mực nước khống chế nơi sử dụng. b) Cống phân lũ, cống tiêu: - Sông ra biển: theo quan hệ Z~Q (dựa vào kết quả tính thuỷ văn). - Sông vùng triều: theo dạng triều thiết kế (Z h không phụ thuộc vào Q). 2. MN thượng lưu (Z t ) a- Cống lấy nước.  Mực nước trước cửa vào: Z cv = max(Z TV , Z pg ).  Z TV = Z 1 -(∆Z 1 +∆Z 2 );  Z 1 = f(Q 1 );  Z 2 = f(Q 1 -Q); ∆Z 1 = Z 1 -Z 2 ; ∆Z 2 = g v k k 2)1(2 3 2 ⋅ − 2 1 1 ; Ω − == QQ v Q Q k Z pg = Z d +H pg ; (mực nước phân giới trong sông). Z d – Cao độ đáy sông trước cửa vào; H pg = f(Q 1 – Q): độ sâu phân giới trong sông.  Mực nước trước cống: Z t = Z cv - ∆Z 3 ; ∆Z 3 - tổn thất cột nước dọc kênh từ cửa vào đến vị trí cống. b) Cống tiêu, cống phân lũ: Căn cứ vào mực nước phải khống chế trong vùng -Vẽ đường quá trình mực nước: Z t ~ t; Z h ~ t. -Chọn thời điểm tính toán bất lợi: 3) Chọn thời điểm tính toán bất lợi Vẽ đường quá trình mực nước: Z t ~ t; Z h ~ t. - Tính khẩu diện: Khi ∆Z=Z t -Z h nhỏ, Q tương đối lớn. - Tính tiêu năng: Khi ∆Z=Z t -Z h lớn, Q tương ứng. Z ~ t Z ~ t B 6 A 1 5 97 8 4 3 2 C h t Z , Z 5 h D 121110 t t . 3 4 PhÝa ®ång 2 +1.80 + 9.60 16 15 10 9 -3. 50 -3. 50 131 4 5 14 - 14.50 12 +5.20 + 3. 20 6 9 8 11 7 - 4.50 -6.00 19 18 17 +4.50 +1.80 + 1 .30 PhÝa biÓn - 3. 50. trạng thái có lợi: Tạo đoạn sông cong ở thượng và hạ lưu đập - Sơ đồ bố trí: b )a ) 1 1 8 c ) 1 2 7 5 3 3 3 2 6 4 2 1 4 2 3 II d ) I 1 2 1 1 1 2 2 5 4 5