CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI - THUỶ ĐIỆN
3.5. Khảo sát xây dựng tuyến kênh mương
Để lập bản báo cáo kinh tế - kỹ thuật, nghĩa là chọn hướng cơ bản của tuyến kênh mương và xác định các thông số của nó, cần phải có bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 100000 trên toàn bộ khu vực khảo sát và bản đồ tỷ lệ 1: 25000 trên một dải rộng 2 - 3 km để cụ thể hóa hướng tuyến đã đánh dấu sơ bộ. Cần tận dụng triệt để các tài liệu đo vẽ ảnh hàng không và các loại bản đồ địa hình đã có trên khu vực khảo sát và chỉ khi cần thiết mới tiến hành đo vẽ bổ sung ngoài thực địa.
Để thành lập bản thiết kế kỹ thuật các tuyến kênh mương cần phải có:
- Các bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 10000 hoặc 1: 5000 (đối với những vùng đông dân) với khoảng cao đều 1 - 2 m của một dải thực địa rộng 1 - 2 km;
- Các bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 10000 với khoảng cao đều 1m khu vực hồ chứa nước; đường biên của hồ chứa ở độ cao trên mực nước chuẩn thiết kế 2 - 3 m;
- Các bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 2000 với khoảng cao đều 0,5 - 1,0 m khu vực xây dựng công trình thoát nước và khu vực lòng sông có dự định sử dụng làm đáy kênh;
- Bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 5000 hay 1: 2000 với khoảng cao đều 1 m khu vực khai thác vật liệu xây dung;
- Các mặt cắt dọc và ngang của các trục kênh và công trình thiết kế;
- Các tài liệu khảo sát kỹ thuật những công trình dạng tuyến (các đường giao lưu ngầm, đường dây tải điện, ống dẫn nước...).
Trong thời kỳ thiết kế thi công, công tác trắc địa địa hình bao gồm các nội dung sau:
- Xây dựng lưới khống chế mặt bằng và độ cao cho các tuyến mương;
- Định tuyến ngoài trời phương án tuyến kênh đã chọn. Đo vẽ các mặt cắt ngang. Đánh dấu các điểm cơ bản của tuyến kênh và các công trình trên tuyến;
- Đo vẽ địa hình tỷ lệ 1: 2000 - 1000 với khoảng cao đều 0,5 - 1 m ở những vùng tuyến có địa hình đặc biệt phức tạp, vùng sẽ xây dựng các trạm cấp nước, đập trên kênh, chỗ các tuyến giao nhau, cũng như những khu vực xây dựng các điểm dân cư và các cơ sở sản xuất;
- Chuyển ra thực địa biên giới ngập nước của hồ theo thiết kế;
- Khảo sát kết thúc các tuyến giao lưu ngầm và các mạng lưới xây dựng.
3.5.2. Lưới khống chế trắc địa cho các tuyến kênh mương
Lưới khống chế cho các tuyến kênh mương thành lập để thực hiện các công tác đo vẽ và bố trí kênh đào. Vì các tuyến kênh mương phát triển theo một dải hẹp và tương đối dài, cho nên lưới khống chế mặt bằng tốt nhất là các đường chuyền.
Phụ thuộc vào mật độ điểm của lưới tam giác nhà nước trong khu vực xây dựng kênh đào mà các đường chuyền có thể là những đường chuyền hạng IV có chiều dài tới 30 km hoặc các đường chuyền cấp 1 có chiều dài đến 15 km. Từ các điểm của mạng lưới đường chuyền, ta chuyển ra thực địa các góc ngoặt thiết kế của tuyến kênh dẫn bằng cách đặt các đường chuyền thiết kế có độ chính xác cấp đường chuyền kinh vĩ.
Theo quy phạm khảo sát trắc địa công trình, sai số trung phương chuyển ra thực địa tọa độ thiết kế của kênh đào không được vượt quá 0,4 m. Nếu lấy sai số này làm giá trị giới hạn cho đường chuyền kinh vĩ thì độ chính xác của cấp đầu tiên là các đường chuyền phải lớn hơn 2 lần, nghĩa là sai số của đường chuyền sau bình sai không vượt qua 0,2 m.
Nếu như chiều dài đường chuyền L = 30 km, chiều dài mỗi cạnh l = 2 km (n = 15), sai số đo góc mβ = 2".0 và sai số đo cạnh ml = 2 cm, thì sai số trung phương vị trí điểm của đường chuyền duỗi thẳng sau bình sai sẽ là:
48 3 L n
ρ m 4
.n M m
2
"
2 β 2 l bs
+
+
= (3-33)
Cụ thể là: 18,8cm 18
.18 30 15
Mbs = + 2 = phù hợp với yêu cầu đã nêu ở trên.
Trong các đường chuyền thiết kế, chiều dài của đường chuyền kinh vĩ treo là L
= m.T, trong đó m là sai số trung phương cho phép vị trí điểm công trình.
T
1 là sai số trung phương tương đối của đường chuyền. Khi m = 0,4 m và T = 5000 thì chiều dài L = 2 km.
Để có thể đảm bảo cho việc xây dựng các công trình phức tạp khác trên kênh, người ta thành lập một mạng lưới đo góc - cạnh độc lập có chiều dài cạnh từ 150 m - 200 m và có sai số trung phương tương hỗ vị trí điểm 2 - 3 mm.
Lưới khống chế độ cao phải có đủ độ chính xác và mật độ điểm để bảo đảm tiến hành các công tác đo vẽ, chuyển bản thiết kế kênh đào (bao gồm độ dốc thiết kế của đáy kênh và các mặt cắt ngang) ra thực địa và thi công kênh đào.
Việc lựa chọn cấp hạng của lưới thủy chuẩn ở đây phụ thuộc vào 2 yếu tố khoảng cách giữa các điểm thủy chuẩn gốc và độ dốc thiết kế của đáy kênh. Độ dốc của đáy kênh càng lớn thì khống chế độ cao được xây dựng với độ chính xác càng thấp và ngược lại. Độ dốc của đáy kênh lớn sẽ làm cho lưu tốc dòng chảy trong kênh lớn theo và như vậy các lớp phù sa lơ lửng ở đáy kênh sẽ bị rửa sạch. Tuy nhiên, lưu tốc thiết kế của kênh đào không được làm xói lở đáy và mái dốc của kênh và phải phù hợp với độ dốc chung của thực địa. Do vậy, lưu tốc tối ưu của dòng chảy trong kênh phải được chọn sao cho:
vr < v < vx (3-34) Với vr và vx tương ứng là lưu tốc đủ để rửa sạch phù sa đáy kênh và lưu tốc đủ để làm xói lở mái dốc.
Dựa vào lưu tốc tính toán v có thể xác định được độ dốc thiết kế của kênh đào.
Thật vậy, từ công thức Sêdi - Pavlôpxky, ta biết rằng:
R1,3 n.R21.i21 n
v= 1 (3-35) Thông thường đáy kênh là đất bùn nên có thể lấy hệ số nhám n = 0,0225. Do vậy:
R0,7.i0,5 n
v= 1 (3-36)
Từ đó: 21,42 R
.n
i= v (3-37)
Loga hóa biểu thức trên theo các biến v, n, R và chuyển qua sai số trung phương, ta có:
2 R 2
n 2
v i
R m 2 1 n
m v
2 m i
m
+
+
= (3- 38)
Để xác định độ chính xác tương đối của độ dốc i theo công thức trên, cần chọn v
mv
ứng với tốc độ xói lở của dòng chảy.
Nhiều kết qủa nghiên cứu cho thấy rằng v mv
= 0,03;
n mn
= 0,04;
R mR
= 0,02;
bởi vậy:
2.10 9 16 4 0,10 i
mi = −2 + + =
Hay mi =0,1.i (3-39) Điều kiện này thường được dùng trong khi tính toán thủy lực về sự chuyển động của các chất lỏng trong các ống và kênh dẫn.
Vì
h m i
mi = h , trong đó h là chênh cao, cho nên sai số tương đối xác định chênh cao của đường thủy chuẩn mà từ đó ta bố trí được độ cao và độ dốc thiết kế sẽ được lấy nhỏ hơn 2 lần, nghĩa là 0,05.
h mh =
Đối với những kênh dẫn lớn, thường người ta đặt dọc theo tuyến kênh thiết kế một tuyến thủy chuẩn cơ sở hạng III và cứ qua 75 km lại nối với mạng thủy chuẩn hạng I-II của Nhà nước. Chêm dày mạng lưới thủy chuẩn bằng cách đặt các tuyến hoặc các vòng thủy chuẩn hạng IV khép kín tựa trên các điểm thủy chuẩn hạng III.
Chiều dài các tuyến hoặc vòng thủy chuẩn hạng IV khép kín không được vượt quá 25 km. Dọc theo tuyến cứ cách 2-3 km người ta đặt một mốc thủy chuẩn.
3.5.3. Bố trí tuyến kênh mương
Các điểm cơ bản của tuyến kênh (như đỉnh của các góc ngoặt, các điểm giao nhau của các con kênh…) thường được biết trước nhờ có các tọa độ thiết kế và được chuyển ra thực địa từ các điểm của mạng lưới khống chế trắc địa với sai số trung phương tương đối không vượt quá 1: 5000.
Trong quá trình xây dựng kênh, nhiều khi phải khôi phục lại các điểm trục kênh và các mặt cắt ngang của nó. Khi đó, có thể sử dụng các điểm đánh dấu nằm ở hai phía của trục kênh, hoặc sử dụng các điểm đánh dấu trục dọc. Trong trường hợp này, sau khi đặt máy đo góc β tại điểm D nào đó ở thực địa (hình 3-4), cần phải dịch chuyển máy vào hướng trục AB.
Nếu biết được khoảng cách l1 và l2 dựa vào các số hiệu cọc, ta có thể xác định được độ lệch tuyến DC = δ của máy kinh vĩ.
Xét tam giác vuông CBD, ta có:
δ = l2.sinB
Trong tam giác ABD, theo định lý hàm số sin thì:
AB sinβ l
sinB= 1
Do đó:
sinβ AB
.l δ=l1 2
Vì D được chọn gần trục AB nên gần đúng có thể lấy AB≈ l1 + l2. Khi đó:
2 1
2 1
l l
.sinβ .l δ l
= + (3-40) Độ chính xác xác định độ lêch tuyến δ sẽ là:
1 K . K ρ
.l mδ mβ" 2
= + , với .
l K l
2
= 1
A
δ l1
C D
B l2
β
Hình 3- 4: Sơ đồ khôi phục các điểm trục kênh mương
Các điểm độ cao đáy kênh được bố trí bằng máy thủy chuẩn với sai số trung phương ± 1cm. Bố trí mặt cắt ngang kênh theo phương pháp giống như khi bố trí mặt cắt ngang tuyến đường.
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 3 1. Khái niệm về công trình thủy lợi - thủy điện.
2. Ý nghĩa của việc đo vẽ các mặt cắt dọc, ngang và địa hình lòng sông.
3. Yêu cầu độ chính xác xác định độ dốc dòng chảy.
4. Phương pháp quy mực nước đo về mực nước giả định.
5. Khi thiết kế hồ chứa nước phải giải quyết được những nhiệm vụ cơ bản gì?
6. Các phương pháp tính dung tích của hồ chứa nước.
7. Phương pháp xác định biên giới hồ chứa nước ngoài thực địa.
8. Các tài liệu cần thiết phục vụ thành lập bản thiết kế kỹ thuật các tuyến kênh mương.
9. Đặc điểm và yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế trắc địa phục vụ xây dựng kênh mương.
Chương 4