Kênh tưới kết hợp vận tải thủy

8.1. Khi kênh tưới kết hợp vận tải thủy, ngoài những yêu cầu nêu trong các 4.1, cần căn cứ vào điều kiện đi lại của tàu thuyền và điều kiện kinh tế để thiết kế mặt cắt kênh.

8.2. Mặt cắt ướt tối thiểu của kênh xác định theo công thức:  = n._ (25)

Trong đó:

 là diện tích mặt cắt ướt của kênh ứng với mực nước giao thông thấp nhất, (m²);

_ là diện tích mặt cắt ngang của phần tàu, thuyền chìm trong nước ứng với tải trọng tính toán;

n là hệ số, phụ thuộc vào cấp đường vận tải thủy. Cấp đường vận tải thủy xác định theo quy định về giao thông đường thủy.

8.3. Chiều rộng mặt cắt ướt của kênh tại ngay mức nước khi tàu thuyền chở đầy tải trọng được xác định như sau:

- Khi tàu, thuyền chạy một chiều ký hiệu B₁: B₁  (1,3 đến 1,5).B_t (26)

Trong đó:

1,3 là hệ số, lấy đối với kênh có lượng hàng hóa vận chuyển trung bình từ 15.000 tấn/ngày.đêm trở xuống;

1,5 là hệ số, lấy đối với kênh có lượng hàng hóa vận chuyển trung bình lớn hơn 15.000 tấn/ngàyđêm;

B_t là chiều rộng tối đa của tàu thuyền.

- Khi tàu, thuyền chạy hai chiều ký hiệu B₂: B₂ = 2xB₁ (27)

8.4. Chiều rộng của kênh ở chỗ tuyến kênh cong khi tàu thuyền chạy hai chiều, phải mở rộng thêm về phía bờ lồi một đoạn B = 0.7x (28)

Trong đó:

L là chiều dài tính toán lớn nhất của tàu, thuyền, (m);

r là bán kính cong của tuyến kênh, (m).

- Khi r  6L và vận tốc dòng chảy trong kênh lớn hơn 0,3.m/s đến 0,4 m/s thì phải nhân trị số B tính trong công thức (28) với hệ số an toàn K xác định như sau:

K=1+ (29)

Trong đó: Vt là vận tốc của tàu, thuyền chạy trên kênh, (m/s);

V là vận tốc dòng chảy trong kênh, (m/s).

- Khi r lớn hơn 20L, không phải mở rộng thêm kênh.

8.5. Để tàu thuyền có thể chạy được trong mọi trường hợp, chiều sâu nước nhỏ nhất trong kênh (ký hiệu là h_min) phải thỏa mãn điều kiện:

h_min  1,2xT (30)

T là mớn nước tính toán toàn phần của tầu, thuyền trong khi chạy.

Bán kính cong của kênh phải thoà mãn điều kiện: r≥K.L (31)

Trong đó: K là hệ số; L, K được xác định theo bảng 13.

8.8. Để bảo vệ mái kênh không bị phá hoại do sóng gây ra, phải gia cố mái kênh trong phạm vi tác dụng của sóng. Tải trọng tác dụng của sóng do gió và do tàu thuyền gây ra xác định theo quy phạm hiện hành.

9.1. Các biện pháp chống thấm

9.1.1. Căn cứ vào tính chất của đất ở lòng kênh, các điều kiện địa chất thủy văn, kích thước của kênh và vật liệu hiện có để chọn biện pháp chống thấm. Các biện pháp chống thấm thông thường là lớp bao bọc bằng bê tông, bê tông cốt thép, tường nghiêng bằng đất và lớp đất tự bồi lắng (làm tắc mạnh). Các biện pháp chống thấm khác như vật liệu mới (polime, PVC, ...). Biện pháp chống thấm của kênh cần được lựa chọn trên cơ sở luận chứng kinh tế kỹ thuật.

9.1.2. Hiệu quả của lớp áo chống thấm được đánh giá theo: Sự giảm lượng nước tổn thất do thấm; Sự tăng sản lượng nông nghiệp do tăng lượng nước được tưới dẫn tới tăng diện tích được tưới; Sự giảm chi phí xây dựng các kết cấu tiêu nước và cải tạo đất; Tuổi thọ của lớp áo chống thấm xác định theo bảng 18. Lớp lót bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép lắp ghép phải có mối nối chống thấm bằng polime đàn hồi.

9.1.3. Đối với kênh đắp và kênh nửa đào nửa đắp, các lớp áo chống thấm cần làm trong lòng đến đỉnh bờ kênh. Đối với những kênh đào sâu thì lớp áo chống thấm cần làm trong lòng kênh tới trên mực nước lớn nhất một đoạn bằng chiều cao an toàn, xác định theo bảng 12. Trong trường hợp này, tại mép trên của lớp áo có thể làm cơ, có chiều rộng đủ để thi công và sửa chữa kênh khi cần thiết.

9.1.4. Vận tốc không xói cho phép của kênh có lớp áo chống thấm xác định theo phụ lục I.

9.2. Công tác chuẩn bị nền đối với các lớp áo chống thấm.

9.2.1. Nền của các lớp áo chống thấm cần phải chặt và ổn định. Tùy theo kiểu áo chống thấm, điều kiện địa chất thủy văn và các điều kiện khác, công tác chuẩn bị nền của lớp áo chống thấm thường được tiến hành là: Làm chặt đất đắp hoặc đất tơi xốp; Sàn phẳng mái và đáy kênh; Cho thuốc trừ cỏ.

9.2.2. Các lớp áo bằng bê tông đổ tại chỗ có thể đặt trực tiếp trên nền đất, đá san phẳng.

9.2.3. Để đảm bảo tấm bê tông lắp ghép tiếp xúc tốt với nền đất dính, cần có lớp đệm bằng sạn, sỏi đã được san phẳng, dày khoảng 10cm. Cho phép đặt trực tiếp các tấm bê tông trên nền đất khi nền được san thật bằng phẳng.

9.2.4. Khi kênh đi ven sườn đồi núi cần đặt các kết cầu tiêu, lọc nước ở mái kênh để đảm bảo sự ổn định của mái tại nơi cần thiết.

9.3. Lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép

9.3.1. Các lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cót thép phải sử dụng khớp nối kín nước đàn hồi. Tính toán mác bê tông hoặc bê lông cốt thép của lớp áo phải tuân theo TCVN 4116-1985 và các TCVN hiện hành khác.

9.3.2. Hệ số mái kênh có lớp áo bê tông hoặc bê tông cốt thép, ngoài tham khảo bảng 9, bảng 10 còn phải thỏa mãn:

- Khi lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối, m  1,5;

- Khi lớp áo bằng bê tông cốt thép lắp ghép, m  1,0.

9.3.3. Chiều dày của lớp áo bằng bê tông liền khối lấy theo bảng 19.

Đối với kênh có lưu lượng lớn hơn 50m^3/s, chiều dày của lớp áo phải xét đến tải trọng tác động của sóng do gió và tầu, thuyền lên mái theo các quy định hiện hành.

Bảng 19 - Chiều dày của lớp áo bằng bê tông liền khối

Chiều sâu nước trong kênh, m	Chiều dày của lớp áo bê tông liền khối, cm
h < 1	từ 8 đến 10
h = từ 1 đến 2	từ 10 đến 12
h > 2	từ 12 đến 15

9.3.4. Lớp áo bằng bê tông cốt thép liền khối thì lưới thép hàn được quy định như sau:

- Đường kính cốt thép: 6 mm đến 8 mm;

- Mắt lưới: 15 cm x 15 cm; 20cm x 20 cm; 25cm x 25 cm;

- Chiều dày lớp áo xác định theo tính toán ổn định và độ bền nhưng trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn 10 cm.

9.3.5. Các khe lún và khe nhiệt độ trong các lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối được quy định như sau:

- Khe lún ngang: Từ 3 m đến 4 m làm một khe;

- Khe nhiệt độ:

+ Ngang: Từ 12 m đến 16 m làm một khe;

+ Dọc: Theo đường tiếp giáp giữa đáy và mái kênh.

9.3.6. Các mối nối thi công của lớp áo bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối cần kết hợp với khe lún và khe nhiệt độ

9.3.7. Lớp áo bằng bê tông cốt thép lắp ghép áp dụng có hiệu quả khi: Ở vùng có nhà máy bê tông đúc sẵn; Mỏ vật liệu để làm bê tông ở xa; Việc vận chuyển vật liệu làm bê tông có nhiều khó khăn và tốn kém; Cần thi công lớp áo cả trong mùa mưa; Kênh xây dựng ở những vùng thiếu nước, nhiệt độ cao, điều kiện bảo dưỡng bê tông đổ tại chỗ khó khăn.

9.3.8. Nên làm lớp áo bê tông cốt thép lắp ghép bằng những tấm mỏng, phẳng, bê tông cốt thép ứng suất trước.

9.3.9. Khi thiết kế các tấm bê tông cốt thép lắp ghép làm áo kênh phải chọn phương án tối ưu về kích thước của tấm (ứng với những kích thước có giá thành 1m² lớp áo là nhỏ nhất). Khi tính toán giá thành của 1m² lớp áo bằng bê tông cốt thép lắp ghép cần xét đến: Chi phí về bê tông cốt thép; Khoảng cách giữa các mối nối; Vật chống thấm; Điều kiện chuyên chở và lắp ráp tấm.

9.3.10. Có thể thiết kế kết hợp giữa bê tông liền khối và bê tông cốt thép lắp ghép trong một đoạn kênh như đáy kênh là bê tông liền khối, còn mái kênh là các tấm bê tông cốt thép lắp ghép.

9.3.11. Để bảo đảm cho mặt trên của tấm bê tông được phẳng khi đầm bằng máy, các vòng móc cần bố trí vào thành của tấm và theo chiều dài của tấm.

9.4. Lớp áo bằng đất

Lớp áo kênh bằng đất chỉ có tác dụng chống thấm, không bảo vệ được cho đáy và mái kênh chống tác động của sóng và các tác động cơ học khác.

9.4.1. Khi đáy và mái kênh là đất sét, sét pha bị thấm, để tăng độ chống thấm có thể làm tơi lớp đất mặt dày khoảng 40 cm của đáy và mái kênh (trường hợp hệ số mái kênh m > 4), sau đó đầm chặt lại để đạt độ chặt theo quy định. Khi hệ số mái kênh nhỏ hơn 2, việc làm tơi đất và đầm chặt đất phải được tiến hành đồng thời. Nếu bảo đảm được độ ẩm tối ưu của đất đầm thì có thể đầm chặt đất tới độ sâu 0,6 m đến 1 m và giảm tổn thất thấm từ 1,2 đến 1,4 lần.

9.4.2. Kênh đất rời thấm nước mạnh (cát pha, cát) có thể dùng các biện pháp chống thấm dưới đây:

9.4.2.1. Thay đất ở đáy và mái kênh bằng các loại đất ít thấm hơn (sét pha, sét), chiều dày lớp áo ở đáy là 0,4 m đến 0,6 m; ở mái là 0,6 m đến 1,0 m. Chiều dày lớp áo ở đáy kênh phải được quy định xuất phát từ điều kiện an toàn cho xe cộ đi lại trên bờ kênh. Mặt lớp áo đất nên được gia cố bằng đá dăm (hoặc đất cấp phối) từ mép đỉnh tới dưới mực nước thấp nhất (M.N. min) trong kênh là 0,5 m (hình 3).

- Không cho phép hạ nhanh mực nước trong kênh xuống thấp hơn mực nước ngầm ở sau áo kênh. Trong trường hợp không thực hiện được điều quy định này, phải bố trí hệ thống lọc, tiêu ngầm sau áo kênh.

- Khi tháo cạn nước trong kênh để sửa chữa, phải tính toán tốc độ hạ thấp nước trong kênh và khi cần thiết phải hạ mực nước ngầm xuống.



Hình 3

9.4.2.2. Gây bồi chống thấm: Gây bồi chống thấm được sử dụng đối với các kênh đi qua vùng cát. Để gây bồi, sử dụng dòng chảy tự nhiên có lượng bùn cát lơ lửng lớn, hoặc bằng phương pháp nhân tạo, như đưa một dung dịch sét (cỡ hạt 0,1 đến 0,05mm) vào dòng chảy trong kênh. Khi gây bồi nhân tạo, các hạt sét thường trôi sâu vào trong đất cát từ 5 đến 20cm tùy theo đường kính trung bình của hạt đất cát được bồi D và hạt sét gây bồi d. Tỷ số d/D không được nhỏ hơn 0,2 đến 0,15. Thời gian liên tục cần tiến hành gây bồi xác định theo công thức:

Trong đó:

W là lượng sét khô yêu cầu để gây bồi (kg/m²);

S là diện tích bề mặt lòng kênh cần gây bồi (m²);

 là độ đục của dòng chảy trong kênh cần được gây bồi (kg/m³);

Q là lưu lượng nước đưa vào kênh cần được gây bồi (m³/s).

Để bảo đảm lắng được nhiều các hạt sét trên bề mặt kênh, vận tốc dòng chảy trong kênh ở thời kỳ gây bồi không được vượt quá 0,2 m/s, còn tốc độ sau đó ở các kênh đã được gây bồi không được lớn hơn 0,6 m/s đến 0,7 m/s.

9.5. Lớp áo bằng vật liệu khác

Phủ trên mái và đáy kênh bằng các vật liệu chống thấm như PVC, vải địa kỹ thuật... thì khả năng chống thấm và các đặc tính của vật liệu phải phù hợp các quy định trong các tiêu chuẩn liên quan hoặc theo Catalo của nhà sản xuất nếu chưa có tiêu chuẩn nhưng phải đảm bảo điều kiện kinh tế, dễ thi công, thuận tiện trong quản lý và khai thác vận hành.

(Quy định)

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG BẢN VẼ THIẾT KẾ HỆ THỐNG KÊNH TƯỚI

A.1. Các ký hiệu vùng tưới, tiêu bằng màu trên bản đồ

(Quy định)

TỔN THẤT CỘT NƯỚC CỦA CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG KÊNH TƯỚI

B.1 Tổn thất cột nước qua cầu giao thông.

Tổn thất cột nước qua cầu phụ thuộc vận tốc dòng chảy trong kênh và hệ số co hẹp ε_c lấy theo bảng B1.

Trong tính toán Sơ bộ có thể lấy ε_c =

Trong đó:

, _c lần lượt là diện tích mặt cắt ướt của kênh và mặt cắt ướt của kênh bị thu hẹp do trụ cầu (m²);

Trong đó:

b là chiều rộng đáy kênh (m);

m là hệ số mái kênh;

h là chiều sâu nước trong kênh (m).

B.2. Tổn thất cột nước qua cầu máng

Tổn thất cột nước qua máng trong trường hợp có phần vào và phần ra thu hẹp và mở rộng đột ngột lấy theo bảng B2. Trường hợp mở rộng và thu hẹp dần, theo bảng B3.

Trong đó:

V là vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh (m/s), ứng với lưu lượng thiết kế.

Trong đó:

_m là diện tích mặt cắt ướt của cầu máng, (m²);

 là diện tích mặt cắt ướt của kênh, (m²).

Tổn thất cột nước qua cống luồn bao gồm:

Tổn thất cột nước ở phần vào, phần ra, h_w1 (m);

Tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống h_w2 (m);

Tổn thất cột nước qua một đoạn cong (nếu có) h_w3 (m).

(Cống luồn cong thường có 2 đoạn cong theo mặt cắt dọc cống ký hiệu h_w3 là tổn thất cột nước qua chỗ cong).

Tổn thất cột nước qua cống luồn:

h_w = h_w1 + h_w2 + h_w3; (m)

Các giá trị h_w1, h_w2, h_w3 xác định theo bảng B4 hoặc bảng B5, bảng B6 và bảng B7.

Trong các bảng trên:

Trong đó:

V là vận tốc của dòng chảy trong kênh (m/s), ứng với lưu lượng thiết kế;

V_c là vận tốc của dòng chảy trong cống (m/s), ứng với lưu lượng thiết kế.