1. Phân loại kênh theo hình dạng mặt cắt ngang
Để tạo mặt cắt chuyển n−ớc, tuỳ vào vật liệu làm kênh và điều kiện xây dựng, mặt cắt ngang của kênh có thể đ−ợc thiết kế theo nhiều hình dạng khác nhau:
- Mặt cắt hình bán nguyệt - Mặt cắt hình parabol - Mặt cắt hình thang - Mặt cắt hình chữ nhật
Hình 9.1: Các hình thức mặt cắt ngang kênh
- Đối với hình thức mặt cắt bán nguyệt và mặt cắt parabol. Đây là loại mặt cắt có khả
năng chuyển nước lớn, biểu đồ phân bố lưu tốc ở mặt cắt ngang biến đổi đều và cân đối. Vì
thế, khi kênh có dạng mặt cắt này thì tương đối ổn định, ít bị sạt lở.
Tuy nhiên, đối với các dạng mặt cắt này thi công tương đối khó khăn nhất là đối với kênh đất đào, kênh đất đắp. Kênh có mặt cắt bán nguyệt và parabol thường chỉ được áp dụng cho kênh được xây đúc bằng các vật liệu như: bê tông, bê tông cốt thép, xi măng lưới thép, nhựa tổng hợp … chuyển tải lưu lượng tương đối nhỏ.
• Mặt cắt hình chữ nhật: Kênh có mặt cắt ngang hình chữ nhật sẽ có khối l−ợng đào đắp nhỏ, song mặt cắt không ổn định, dễ bị sạt mái nhất là đối với kênh đất. Vì vậy, hình thức này chỉ đ−ợc áp dụng cho kênh đi qua nền đá, hoặc kênh đ−ợc xây bằng gạch, đá, bê tông.
• Mặt cắt hình thang: Đây là mặt cắt đ−ợc áp dụng nhiều trong thực tế vì thi công dễ dàng khả năng chuyển n−ớc cũng tốt. Mặt khác, hình thức mặt cắt hình thang cũng t−ơng
đối ổn định, thích hợp với mọi loại vật liệu làm kênh đặc biệt đối với kênh đất. Các loại kênh đào, kênh đắp đều có thể sử dụng hình thức mặt cắt này. Tuỳ vào tính chất của đất làm kênh mà chúng ta chọn độ dốc mái kênh m và có biện pháp xử lý bờ kênh, lòng kênh tốt để đảm bảo sự ổn định và chống thấm cho kênh.
2. Phân loại kênh theo vị trí t−ơng đối giữa mặt cắt ngang kênh với mặt đất tự nhiên a) Kênh chìm (kênh đào): Mặt cắt ngang của kênh nằm thấp hơn so với cao trình mặt
đất tự nhiên, thường là kênh tiêu nước hoặc đoạn kênh tưới đi qua những vùng có địa hình tương đối cao của khu tưới.
Đối với kênh lớn, chiều sâu kênh h > 5m, ngoài việc chọn độ dốc mái kênh m hợp lý người ta còn làm thêm cơ đê. Dọc theo chiều sâu kênh từ 2 ữ 3m phải bố trí một cơ đê, trên cơ đê có làm rãnh thoát nước nhằm bảo đảm cho mái kênh ổn định đồng thời tạo điều kiện thuận tiện trong quá trình thi công kênh và quản lý bảo d−ỡng kênh sau này.
Hình 9.2: Kênh chìm
b) Kênh nổi (kênh đắp): Mặt cắt ngang của kênh nổi lên trên mặt đất tự nhiên, khi xây dựng phải dùng đất để đắp bờ và đáy kênh. Loại kênh này thường gặp khi kênh vượt những vùng trũng của khu tưới hoặc trường hợp kênh phải chuyển nước xa mà độ dốc địa hình tự nhiên của khu tưới rất nhỏ so với độ dốc yêu cầu của đáy kênh. Với hệ thống tưới lớn, kênh chính chuyển nước dài, ở đầu hệ thống kênh thường phải đắp cao, mặt cắt ngang của kênh có cao trình cao hơn cao trình mặt đất tự nhiên, như vậy mới có đủ đầu nước để khống chế t−ới tự chảy cho toàn hệ thống.
Ch−ơng 9 - thiết kế kênh 291 Kênh nổi thường có khối lượng và giá thành xây dựng rất lớn, kênh nổi thường có đáy kênh và bờ kênh đ−ợc đắp bằng đất, vì thế lòng kênh và bờ kênh dễ bị bồi xói, sạt lở, không ổn định. Vì vậy, khi tính toán thiết kế cần phải chọn độ dốc mái ngoài, độ dốc mái trong của bờ kênh cho hợp lý, thi công phải chọn loại đất đắp có tính thấm ít, đáy kênh và bờ kênh phải đ−ợc đầm nện kỹ. Tuy nhiên đối với kênh nổi là kênh mặt cắt hình thang, để bảo
đảm ổn định kích thước mặt cắt ngang thường phải thỏa mãn điều kiện: C = (5 ữ 10)H
C m1 m2 H
M§TN
Hình 9.3: Kênh nổi
Khi H lớn chúng ta phải thông qua tính toán ổn định để xác định kích thước của bờ kênh.
Ngoài ra, kênh nổi bằng đất đắp có diện tích chiếm đất rất lớn, vì thế khi áp dụng phải có sự phân tích, tính toán so sánh kỹ càng nhằm tìm ra đ−ợc giải pháp tốt nhất.
c) Kênh nửa nổi nửa chìm (kênh nửa đào nửa đắp)
Thường gặp ở các kênh phân phối nước trên cánh đồng hoặc kênh vùng trung du, kênh
đi qua vùng s−ờn núi.
Đây là loại kênh dễ thi công và khối l−ợng đào đắp ít vì khối l−ợng đào có thể mang
đắp thành bờ kênh vì vậy giá thành rẻ. Để giảm giá thành xây dựng kênh người ta thường thiết kế sao cho khối l−ợng đào kênh xấp xỉ bằng khối l−ợng đắp.
Hình 9.4: Kênh nửa đào nửa đắp 3. Phân loại theo vật liệu làm kênh
Trong thực tế hiện nay, dựa vào vật liệu làm kênh ng−ời ta th−ờng phân làm các loại kênh sau đây:
- Kênh đất là kênh đ−ợc xây dựng bằng đất, kênh đ−ợc đào trực tiếp trên nền đất hoặc kênh đắp bằng đất và đ−ợc đầm nện để bảo đảm ổn định.
- Kênh xây là kênh đ−ợc xây bằng gạch hoặc đá.
- Kênh bê tông đ−ợc đúc bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép.
- Kênh xi măng l−ới thép: Đây là loại kênh có kết cấu nhẹ, tiết kiệm vật liệu đ−ợc xây dựng. Kênh đ−ợc cấu tạo bằng xi măng l−ới thép, tuỳ vào kích th−ớc của kênh mà chọn hình dạng mặt cắt và chiều dầy của bản tấm xi măng l−ới thép cho thích hợp. Tuy nhiên do kết cấu mỏng và nhẹ nên thân của kênh phải dựa vào nền đất hoặc có giá đỡ và đ−ợc liên kết chắc chắn. Kênh xi măng l−ới thép đ−ợc áp dụng cho những nơi tuyến kênh đi qua có nền đất thấm mạnh hoặc không ổn định, lưu lượng yêu cầu chuyển tải không quá lớn.
- Kênh chất dẻo: Kênh đ−ợc đúc sẵn bằng chất dẻo tổng hợp và đ−ợc lắp ghép trong quá trình thi công. Do kênh đ−ợc đúc sẵn nên vận chuyển dễ dàng thi công lắp đặt nhanh.
Tuy nhiên, hiện nay giá thành kênh bằng chất dẻo còn rất cao, mặt khác kênh dễ bị h−
hỏng do tác động bởi nhiệt độ, người và súc vật qua lại, cỏ mọc... Vì thế loại kênh này chưa
đ−ợc áp dụng rộng rãi.