TIÊu chuẩn ngành 22tcn 241: 1998 Có hiệu lực từ: 6-2-1998

Quan hệ giữa d và ω

Trong đó:

V - Lưu tốc tại chân kè lát mái (m/s);

m - Hệ số mái dốc bờ;

d - Đường kính trung bình hạt đất đáy tại chân kè mái bờ, trong trường hợp d ≤ 1mm thì có thể bỏ quan thành phần 30.d;

α - Góc hợp bởi hướng dòng chảy với tuyến bờ (độ).

Phụ lục 1

CÁC KÝ HIỆU CÔNG THỨC CỦA QUY PHẠM

A Diện tích mặt cắt ướt dưới mực nước tính toán tại vị trí kè mỏ hàn (m²) Ao Diện tích mặt cắt ngang của đập khoá bên trên đường bão hoà (m²)

A₁ Diện tích mặt cắt ngang của đập khoá bên dưới đường bão hoà; diện tích mặt cắt ngang ướt hạ lưu (m²)

A₂ Diện tích mặt cắt ngang của đất nền khối trượt lăng trụ; diện tích nước mặt cắt ngang thượng lưu (m²)

A₃ Diện tích thấm (m²)

∆A Tỉ lệ co hẹp diện tích ứng với mực nước tính toán.

A' Diện tích mặt cắt ngang ướt bị kè mỏ hàn chiếm (m²)

B Chiều rộng luồng; chiều rộng mặt nước của mặt cắt ngang tính toán; chiều rộng tính toán tại bãi cạn (m)

Bo Chiều rộng lòng sông lúc ban đầu; chiều rộng sông ổn định ở thượng lưu; chiều rộng tràn qua đập khoá (m)

B₁ Chiều rộng mặt nước tại mực nước chỉnh trị trước khi chỉnh trị (m)

B₂ Chiều rộng tuyến chỉnh trị; chiều rộng của mặt nước tại mặt cắt ngang nơi bố trí kè mỏ hàn (m)

∆B Độ tăng chiều rộng của đoạn luồng cong (m); tỉ lệ mở rộng b1 Chiều rộng của đội sà lan đẩy chạy ngược dòng (m)

b₂ Chiều rộng của đội sà lan đẩy chạy xuôi dòng; chiều rộng của bó dòng chảy tại mặt cắt ngang nơi bố trí kè mỏ hàn (m)

b_c Chiều rộng bó dòng chảy tương ứng của mặt cắt ngang co hẹp (m)

b_d Chiều rộng đáy mặt cắt ngang thân đập (m)

b_n Chiều rộng luồng; chiều rộng mặt cắt ngang thân đập ngang cao trình mực nước hạ lưu đập (m)

bi Chiều rộng của bó dòng chảy thứ i (m)

∆b Khoảng cách ngang giữa các đường biên của mạn tàu (m) Co Hệ số lưu tốc thấm cho dòng chảy rối

D Khoảng cách giữa đường biên của mạn tàu và luồng; khoảng cách giữa hai đê; chiều dài so le chữ chi (m)

D Cỡ viên đá có thể tích bằng nhau; cỡ hạt (m) G Trọng lượng của đá hộc (kg)249

G₁ Trọng lượng bản thân trên một chiều dài đơn vị của đập khoá (kN/m³)

G₂ Trọng lượng trên một chiều dài đơn vị của khối trượt đất nền (kN/m³)

g Gia tốc trọng trường (m/s2)

H Chiều sâu nước; chiều sâu nước trung bình; chiều sâu nước tiêu chuẩn của luồng; chiều sâu nước trung bình của mặt cắt ngang; chiều sâu nước trên đỉnh phía thượng lưu đập khoá (m)

H_o Chiều sâu nước trung bình của đoạn sông tính toán trước khi chỉnh trị; cột nước trên đỉnh thượng lưu của đập ngăn dòng (m)

H₁ Chiều sâu nước trung bình của mặt cắt ngang tại mực nước chỉnh trị trước khi chỉnh trị (m)

H₂ Chiều sâu nước trung bình của mặt cắt ngang theo yêu cầu thiết kế tại mực nước chỉnh trị (m)

H' Chiều sâu nước trung bình của luồng chạy tàu tại mực nước chỉnh trị (m)

H'_o Chiều sâu nước trung bình của đoạn tính toán thượng lưu, trước khi nạo vét bãi cạn hạ lưu (m)

H_i Chiều sâu nước trung bình của bó dòng chảy thứ i (m)

∆H Chiều sâu nước dự phòng dưới sống tàu của luồng chạy tàu (m)

∆H_o Độ tăng chiều sâu nước trung bình cho đoạn tính toán sau khi được chỉnh trị (m)

H Chiều sâu nước tại đầu đê dự kiến, dưới mặt nước tính toán trước khi bị xói (m)

h_c Chiều sâu nước ứng với bó dòng chảy tại mặt cắt ngang co hẹp (m)

h_f Tổn thất do ma sát (m)

h_jTổn thất cột nước cục bộ (m)

h_k Chiều sâu nước tới hạn (m)

h_n Chênh lệch giữa cao trình của đỉnh đập và mực nước bình thường hạ lưu đập khoá trong điều kiện lưu lượng tính toán (m)

h_p Chiều sâu nước cực đại của hố xói dưới mặt nước tính toán (m)

∆h_p Độ sâu cực đại của hố xói tính từ bề mặt lòng sông lúc ban đầu (m)

∆hn Độ sâu luồng trung bình (m)

h_o Cột nước trên đỉnh đập khóa phía thượng lưu (m)

h₂ Chiều sâu nước của bó dòng chảy tại mặt cắt ngang vị trí đê mỏ hàn (m)

J Độ dốc mặt nước

J_i Độ dốc của bó dòng chảy thứ i

J_ϕ Độ dốc thuỷ lực dòng thấm

K Mô đun lưu lượng, hệ số giảm tốc độ tàu

Mô đun lưu lượng trung bình

K_n Hệ số liên quan tới hệ số mái dốc n của đầu kè mỏ hàn

Kα Hệ số liên quan tới góc hợp bởi trục kè mỏ hàn và hướng dòng chảy

Kϕ Hệ số thấm

K Hệ số ổn định chống trượt

L Chiều dài đội sà lan đẩy hoặc chiều dài của sà lan dài nhất của đội tàu tàu kéo; chiều dài mở rộng của lớp bảo vệ đáy; chiều dài có ích của thân đập; chiều dài của kè mỏ hàn nhô vào mặt cắt chuyển nước (m)

L₁ Chiều dài của đội sà lan đẩy ngược dòng (m) L2 Chiều dài của đội sà lan đẩy xuôi dòng (m)

L_n Khoảng cách dọc ứng với chiều rộng luồng B do tàu vượt sang (m)

L_b Khoảng cách an toàn giữa đuôi tàu và mỏm lồi hạ lưu (m)

L_c Chuyển dịch ngang của đá hộc (m); khoảng cách giữa mặt cắt ngang co hẹp và đê mỏ hàn

∆L Chiều dài giữa các mặt cắt thượng hạ lưu (m)

m Hệ số ổn định mái đối với lớp bảo vệ đáy; hệ số lưu lượng liên quan tới ∆Z/Ho; số lượng bó dòng chảy.

m₁ Hệ số mái dốc thượng lưu của đập khoá dòng m2 Hệ số mái dốc hạ lưu của đập khoá dòng

n Hệ số nhám

n_i Hệ số nhám của bó dòng chảy thứ i nn Hệ số nhám trong phạm vi luồng

n_p Hệ số nhám của lòng sông lúc chưa chỉnh trị

p Độ rỗng của thân đập

Q Tổng lưu lượng, lưu lượng chỉnh trị; lưu lượng tính toán (m3/s)

Q Lưu lượng trên chiều rộng đơn vị (m3/s.m)

q_i Lưu lượng đơn vị của bó dòng chảy thứ i (m3/s)

R Bán kính thủy lực trung bình của các mặt cắt ngang thượng hạ lưu (m) To Lực đẩy ứng với tốc độ tàu trong nước tĩnh (N/)

T_ϕ áp lực thấm (N/m)

t Mớn nước tiêu chuẩn của tàu (m)

V Lưu tốc trung bình thuỷ trực; lưu tốc trung bình của mặt cắt ngang (m/s) Vo Lưu tốc dòng chảy đến (m/s)

V₁ Lưu tốc trung bình của mặt cắt ngang hạ lưu (m/s)

V₂ Lưu tốc trung bình của mặt cắt ngang thượng lưu (m/s)

V_c Lưu tốc xói của bùn; lưu tốc ứng với bó dòng chảy tại mặt cắt ngang co hẹp (m/s)

V_max Lưu tốc lớn nhất trên mặt ở mặt cắt ngang tại đầu thác ghềnh (m/s)

V_f Lưu tốc trung bình trên mặt; lưu tốc trên mặt (m/s)

V_i Lưu tốc trung bình của bó dòng chảy thứ i (m/s)

U Tốc độ tàu trong nước tĩnh (m/x)

W Lượng dãn nước toàn phần của tàu hay đội tàu (N)

x Khoảng cách giữa hai mặt cắt ngang Bo và B2 theo dọc trục sông (m)

X_p Chu vi ướt của lòng sông lúc ban đầu (m)

X_n Chu vi vướt của luồng (m)

y Chỉ số

Z₂ Mực nước của mặt cắt ngang thượng lưu (m)

∆Z Chiều cao nước vật của kè mỏ hàn/ đập khoá; chênh lệch mực nước giữa thượng hạ lưu và đập khoá (m)

∆Z_o Chênh lệch mực nước lúc ban đầu của đoạn tính toán thượng lưu sau khi nạo vét bãi cạn hạ lưu (m)

∆Z'_o Chênh lệch mực nước của đoạn tính toán trước lúc nạo vét (m)

∆Z₁ Trị số hạ thấp mực nước của mặt cắt ngang hạ lưu tại bãi cạn sau khi nạo vét (m)

∆Z₂ Trị số hạ thấp mực nước của mặt cắt ngang đoạn tính toán thượng lưu sau khi nạo vét bãi cạn hạ lưu (m)

α Hệ số; góc hợp bởi mặt trượt của đập khoá và mặt phẳng nằm ngang;hệ số hiệu chỉnh động năng.

α1 Hệ số hiệu chỉnh động năng của mặt cắt ngang hạ lưu

α2 Hệ số hiệu chỉnh động năng của mặt cắt ngang thượng lưu

Η Hệ số hiệu chỉnh chiều sâu nước

θ Góc giạt của tàu hay đội sà lan đang chạy (o)

Hệ số sức cản cục bộ

Hệ số chảy ngập liên quan đến h_n/h_o

ϕ Góc ma sát trong của đất nền (o); hệ số tốc độ

Kè chắn là loại hình công trình bố trí theo phương ngang dòng chảy có gốc nối tiếp với bờ sông, đầu vươn ra phía lòng sông. Trục kè chắn thường tạo với hướng dòng chảy một góc khoảng 45o - 135o. Kè chắn được dùng để thu hẹp mặt cắt ướt của đoạn sông, điều chỉnh trường động lực dòng chảy và đẩy trục động lực dòng chảy ra phía xa bờ, xói sâu lòng sông phía ngoài kè, gây bồi lắng bùn cát giữa các kè chắn, hình thành đường bờ mới.

Kè hướng dòng là loại hình công trình có trục dọc tạo với hướng dòng chảy một góc 0^o-45^o hoặc 135^o - 180^o và trên mặt bằng có thể có dạng thẳng hoặc cong. Mục đích xây dựng kè hướng dòng là thu hẹp dòng chảy, dẫn dòng chảy nối tiếp êm thuận từ thượng lưu xuống hạ lưu hoặc ngược lại.

Kè khoá là loại hình công trình chắn ngang toàn bộ chiều rộng lòng lạch phụ (nhánh không chạy tàu) trên đoạn sông phân nhánh hoặc nhánh sông cũ trong trường hợp cắt cong. Mục đích xây dựng kè khoá là để ngăn một phần lưu lượng dòng chảy trong trường hợp kè khoá ngập hoặc toàn bộ lưu lượng dòng chảy trong trường hợp kè khoá không ngập để tăng cường lưu lượng dòng chảy cho nhánh chính hoặc kênh dẫn (nhánh chạy tàu).

Đê dọc là loại công trình bố trí xuôi hoặc lệch với hướng dòng chảy một góc nhỏ nhằm hạn chế chiều rộng của mặt cắt ướt và triệt tiêu bớt dòng chảy ngang tại đoạn sông bố trí kè.

Đê bao là loại công trình bố trí bao bọc các bãi bồi, bãi bên, bãi giữa để tôn cao và ổn định bãi.

Kè gia cố bờ là công trình có nhiệm vụ bảo vệ bờ sông khỏi bị dòng chảy, sóng phá hoại. Kè gia cố có thể chia làm hai loại chủ yếu là kè lát mái và kè chắn nhỏ/ ngắn.

Kè lát mái là loại hình công trình dùng vật liệu, cấu kiện phủ trực tiếp lên mái bờ sông nhằm tăng cường ổn định bờ sông dưới sự tác động của dòng chảy, sóng với mục tiêu góp phần ổn định luồng lạch vận tải trên cơ sở ổn định đoạn sông.

Kè chắn bảo vệ bờ là loại công trình nhằm hướng dòng chảy ra xa bờ tạo ra dọc bờ một khu vực có vận tốc dòng chảy nhỏ để tránh hiện tượng xói lở bờ sông cần bảo vệ.

Kè chảy xuyên là loại công trình không kín nước nhằm làm tăng sức cản, giảm tốc độ dòng nước tại khu vực đặt kè/ hệ thống kè để tạo ra sự bồi lắng và chống xói lở lòng sông, bờ sông.

Kênh đào là luồng được nạo vét để thoả mãn cho yêu cầu chạy tàu qua bãi cạn hoặc đoạn kênh cắt cong kết hợp dẫn dòng chảy để tăng cường khả năng xói sâu, mở rộng lòng kênh phục vụ cho ý đồ thiết kế cắt cong hoặc đảm bảo giao thông thuỷ.

1) Xác định lưu lượng tạo lòng theo phương pháp của Mac-ca-vê-ép

2) Trình tự tính toán:

- Chọn đường quá trình lưu lượng điển hình của nhiều năm là năm có lượng ngậm cát bình quân năm bằng lượng ngậm cát bình quân nhiều năm.

- Chia đường quá trình lưu lượng ra nhiều cấp.

- Xác định tần suất ứng với từng cấp lưu lượng

- Xác định độ dốc thuỷ lực trung bình ứng với từng cấp lưu lượng.

- Tính tích số P.I.Q^m ứng với mỗi cấp lưu lượng, trong đó:

P- Tần suất ứng với mỗi cấp lưu lượng;

I- Độ dốc thuỷ lực trung bình ứng với mỗi cấp lưu lượng;

Q- Lưu lượng nước;

m- Hệ số;

+ Đối với sông đồng bằng: m=2

+ Đối với lòng sông cuội sỏi: m=2,5

- So sánh mực nước tạo lòng tính toán được với mực nước ngang bãi già.

Trường hợp không có đủ số liệu hoặc có những số liệu không đủ độ tin cậy, được phép lấy mực nước ngang bãi già tại vị trí xây dựng công trình để thiết kế.

3) Ví dụ tính toán

Xác định lưu lượng tạo lòng sông X tại đoạn AB

1. Chọn đường quá trình lưu lượng điển hình:

Từ tài liệu thủy văn thu được tại trạm đo thuỷ văn H từ năm 1902 đến 1975, chọn đường quá trình lưu lượng của năm 1961 là năm điển hình. Đặc trưng của thuỷ văn của năm 1961 so với bình quân nhiều năm nêu trong bảng 1.

3. Xác định tần suất ứng với mỗi cấp lưu lượng (cột 5, bảng 2)

4. Tính toán độ dốc thuỷ lực ứng với các cấp lưu lượng (cột 6, bảng 2)

5. Tính lưu lượng bình quân ứng với mỗi cấp lưu lượng (cột 7, bảng 2)

6. Tính tích số P.I.Qm. Do đoạn sông này nằm ở đồng bằng nên chọn m = 2. Kết quả tính được ứng với mọi cấp lưu lượng ghi ở cột 8, bảng 2.

7. Dựa vào các trị số ghi ở cột 7 và cột 8 bảng 2 vẽ đường quan hệ giữa Q và P.I.Q2. Từ hình vẽ đó sẽ thấy, ứng với P.I.Q2 lớn nhất có được lưu lượng tạo lòng là:

Q = 7.250 m³/s

8. ấn định lưu lượng tạo lòng: với lưu lượng Q = 7.150 m3/s, từ đường quan hệ lưu lượng và mức nước của trạm H ta có H = 21,2 m. Ta nhận thấy mực nước ứng với lưu lượng trên tương ứng với cao độ bãi già của đoạn sông AB, do vậy ấn định lưu lượng Q = 7.250 m3/s là lưu lượng tạo lòng.