- Vẽ đường tần suất kinh nghiệm
B Tiêu ra sông Hồng
6.11.1 Thiết kế kênh dẫn
6.11.1.1 Nhiệm vụ của kênh dẫn
Kênh dẫn phải làm nhiệm vụ chuyển nước từ kênh Bìm là kênh chính vào về bể hút của trạm bơm.
Kênh phải đảm bảo được lưu lượng yêu cầu trong điều kiện làm việc ổn định không bị bồi lắng, xói lở.
6.11.1.2 Chọn mặt cắt kênh và tham số thiết kế
Xác định kích thước mặt cắt kênh thông qua tính toán thủy lực theo phương pháp đối chiếu với mặt căt lợi nhất về mặt thủy lực. Dựa vào lưu lượng thiết kế, tình hình địa chất nơi tuyến kênh đi qua để lựa chọn các yếu tố thủy lực m, n, i.
+ Mặt cắt kênh là mặt cắt hình thang, khi chiều sâu đào kênh lớn hơn lớn hơn 5m thì phải làm cơ.
+ Dựa vào loại kênh , lưu lượng thiết kế (Qtk = 49 m3/s) và chất đất tuyến kênh đi qua là loại đất sét pha cát theo mục 9.4.2 Xác định một số chỉ tiêu của kênh trang 313 giáo trình quy hoạch vả thiết kế hệ thống thủy lợi ta có:
- Độ dốc đáy kênh i = 1.10-4
- Mái dốc bờ kênh m = 1,5 ( Bảng 9.6 – Hệ số mái của các loại kênh chìm) - Hệ số nhám lòng kênh n = 0,0225 ( Bảng 9.8 – Hệ số nhám lòng kênh)
6.11.1.3 Thiết kế mặt cắt kênh dẫn
a) Xác định chiều rộng đáy kênh b và chiều sâu nước trong kênh h
Từ các thông số thiết kế Q, m, n, i đã biết, ta giả thiết b ( hoặc h) rồi tinh h ( hoặc b). * Giả thiết độ sâu nước trong kênh là h và xác định thông qua công thức thực nghiệm sau:
h = A.3Q (6.3)
Trong đó : A là hệ số ảnh hưởng của chất đất đến độ ngấm thường lấy từ 0,7 ÷ 1,0 chọn A = 0.8
=> h = 0,8. 493 = 2,93 (m)
Với m = 1,5 n = 0,0225 và i = 1.10-4 dùng phần mềm “ tính kênh và nối tiếp” ta tính được b = 17,4 m. Để thuận lợi cho quá trình tính toán sơ bộ chon b = 17 m.
Dùng phần mềm “ tính kênh và nối tiếp” với b = 17 m, Qtk = 49 (m3/s), i = 1.10- 4 ,
m = 1,5, n=0,0225 ta tính được h = 2,97 (m)
Vậy ta có: b = 17 m ; h = 3 m b) Kiểm tra điều kiện kênh dẫn
* Điều kiện không xói: Vmax ≤ [ ]VKX (6.4)
Trong đó Vmax làvận tốc dòng chảy khi dẫn lưu lượng Qmax
[ ]VKX là vận tốc không xói cho phépđảm bảo kênh làm việc , an toàn phụ thuộc vào tính chất cơ lý của đất nơi tuyến kênh đi qua, lượng ngậm phù sa và tính chất phù sa của dòng chảy trong kênh, lưu lượng, kích thước mặt cắt ngang của kênh và các yếu tố thủy lực của dòng chảy trong kênh.
+ Tính Vmax
Áp dụng công thức: max max max
Q V
ω
= (6.5) Với: ωmax = +(b m h. max)hmax (6.6)
Ta có Qmax = 56,35 m3/s tính tương tự như trên sử dụng phần mềm tính kênh và nối tiếp theo điều kiện bất lợi về thủy lực với b = 17 m ta xác định được hmax = 3,2 m. => ωmax= (17 + 1,5.3,2).3,2 = 70,02 (m2) => max 56,35 70, 02 V = = 0,80 (m/s) + Tính [ ]VKX
Theo công thức của GhiecKan thì [ ]VKX được xác định theo công thức:
[ ]VKX =K Q. 0,1 (6.7)
Trong đó: K là hệ số quy định bởi tính chất nơi tuyến kênh đi qua.
Tra bảng 9.5 – Hệ số K trang 310 giáo trình Quy hoạch và thiết kế công trình thủy lợi, với loại đất thịt pha cát thì K = 0,53
Q là lưu lượng lớn nhất trong kênh, Qmax = 56,35 m3/s => [ ]VKX =0,53.56,350,1 = 0,79 ≈ 0,80 (m/s)
Ta thấy Vmax =0,80 (m/s) = [ ]VKX = 0,80 (m/s) Vậy kênh thỏa mãn điều kiện không xói
* Điều kiện không bồi lắng
Trong thục tế dòng chảy trong kênh dẫn của trạm bơm tiêu chỉ là dòng chảy đều khi trạm bơm làm việc với mực nước bể hút thiết kế. Tất cả các trường hợp khác mực nước trong kênh hút đều lớn hơn mực nước thiết kế. Dòng chảy trong kênh dẫn không phải là dòng chảy đều, đường mặt nước trong kênh dẫn là dường nước dâng. Do vậy kênh bị bồi lắng là điều tất yếu.
Biện pháp khác phục: tiến hành nạo vét kênh mương hàng năm. Cụ thể là trước khi vào mua mưa, chuẩn bị cho thời kỳ tiêu nước căng thẳng thì hệ thống mương phải được nạo vét đảm bảo yêu cầu thiết kế.
6.6.1.4 Xác định cao trình đáy kênh và bờ kênh dẫn
a) Kích thước mặt cắt kênh dẫn
b = 17 m; h = 3 m b) Cao trình đáy kênh dẫn
Zđkd = tk bh tk Z −h (6.8) Trong đó: tk bh
Z : là mực nước thiết kế trên kênh dẫn tại vị trí của vào bể hút. Do chiều dài bể hút ngắn, độ dốc đáy bể hút i =0, có thể xem mực nước thiết kế bằng mực nứoc thiết kế tại vị trí của vào bể hút.
Theo thông số thiết kế của trạm bơm Khai Thái cũ thì tk bh
Z = 1,8 m htk là độ sâu dòng chảy trong kênh dẫn lưu lượng Qtk, htk = 3 m Thay số vào ta có: Zđkd = 1,8 3− = - 1,2 (m) c) Cao trình bờ kênh dẫn Zbkd = max bh Z +a (6.9) Trong đó : max bh Z là cao trình mực nước bể hút lớn nhất
Theo thông số của trạm bơm Khai Thái cũ thì max
bh
Z = 4,0 m
a là độ vượt cao an toàn của bờ kênh, phụ thuộc vào lưu lượng của kênh.
Tra “ Bài tập đồ án môn học Máy bơm trạm bơm” trang 78, bàng 4.2 với Qtk = 49 m3/s có a = 0,6 m.
- Chiều rộng bờ kênh với lưu lượng Qtk = 49 m3/s thì bbờ = 2 m ÷2,5 m. Để kết hợp với đường giao thông chọn bbờ = 2,5 m.
Thay vào công thức ta có Zbkd = 4 0,6+ = 4,6 m
Tổng kết lại các thông số thiết kế mặt cắt ngang kênh dẫn như sau: + Mặt cắt kênh hình thang
+ Độ dốc đáy kênh i = 1.10-4
+ Hệ số nhám n = 0,0225 + Hệ số mái m = 1,5
+ Bề rộng đáy kênh b = 17 m
+ Độ sâu mực nước trong kênh dẫn h = 3 m + Cao trình đáy kênh dẫn Zđkd = - 1,2 m + Cao trình bờ kênh dẫn Zbkd = 4,6 m + Chiều rộng bờ kênh bbờ = 2,5 m -1,2 +1,8 +4,6 MNTK m = 1,5 17 Hình 6 -7 : Mặt cắt ngang kênh dẫn