Bảng 12 - Chiều cao an toàn của kênh

r  2B (20)

Trong đó:

r là bán kính cong của tuyến kênh;

B là chiều rộng mặt thoáng kênh tại đoạn cong đó, ứng với mực nước thiết kế.

- Những kênh có lưu lượng Q  50 m³/s, bán kính cong của tuyến kênh không được nhỏ hơn 100 m đến 150 m.

- Phải kiểm tra vận tốc tại đoạn tuyến kênh cong để thỏa mãn điều kiện:

V_max < V_kx

V_min > V_kl (21)

Trong đó:

V_kx là vận tốc không xói cho phép (m/s), xác định theo phụ lục I

V_max là vận tốc lớn nhất tại đoạn cong (m/s); (22)

V_min là vận tốc nhỏ nhất tại đoạn cong (m/s); (23)

V_kl là vận tốc không lắng cho phép, m/s, xác định theo công thức (48)

Q là lưu lượng của kênh, tính bằng m khối trên giây (m³/s);

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

B_tb là chiều rộng trung bình của mặt cắt ướt, (m). Đối với kênh hình thang: B_tb = b + mh

b là chiều rộng đáy kênh, (m);

m là hệ số mái kênh;

h là chiều sâu nước trong kênh, (m);

r₁, r₂ lần lượt là bán kính cong của tuyến kênh ở bờ lồi và bờ lõm (m).

Đối với tuyến kênh cong, tại một mặt cắt ngang, mực nước ở bờ lõm cao hơn mực nước ở bờ lồi một đại lượng (24)

Trong đó:

V là vận tốc trung bình của dòng chảy ở chỗ tuyến kênh cong, (m/s);

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

B là chiều rộng mặt cắt ướt, (m);

g là gia tốc trọng trường, (m/s²).

7.1.8. Độ dốc (dọc) đáy kênh cần thỏa mãn các điều kiện sau:

- Tổn thất đầu nước theo chiều dài kênh không lớn;

- Không có hiện tượng bồi lắng hoặc xói lở lòng kênh;

- Khối lượng đào đắp kênh và các công trình trên kênh nhỏ nhất;

- Nên chọn độ dốc tối đa để tận dụng khả năng chống xói của vật liệu đối với các kênh gia cố hoặc kênh bê tông, kênh xây nhưng vẫn phải đảm bảo lấy nước vào các kênh cấp dưới thuận lợi.

Khi tuyến kênh đi qua vùng địa hình có độ dốc lớn và dòng chảy trong kênh có lượng phù sa lớn thì độ dốc đáy kênh có thể chọn từ 1/2000 đến 1/2500. Đối với kênh dẫn nước từ hồ chứa, nếu địa hình không dốc lắm, độ dốc đáy kênh có thể chọn từ 1/3000 đến 1/5000. Đối với tuyến kênh đi qua vùng đồng bằng, địa hình tương đối bằng phẳng, độ dốc đáy kênh nên chọn từ 1/5000 đến 1/15.000.

Nói chung, khi chọn độ dốc đáy kênh cần có luận chứng kinh tế kỹ thuật.

7.1.9. Hệ số nhám lòng kênh được xác định theo các tài liệu đo đạc thủy văn hoặc theo phương pháp so sánh với lòng kênh tương tự. Trường hợp không có tài liệu, có thể xác định theo phụ lục J.

7.2. Xác định kích thước mặt cắt kênh

7.2.1. Kích thước mặt cắt kênh theo chế độ nước chuyển động ổn định đều được xác định theo công thức: Q = .C. (32)

Trong đó:

Q là lưu lượng của kênh, (m³/s);

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

R là bán kính thủy lực, (m);

i là độ dốc đáy kênh;

C là hệ số sezy, xác định theo công thức: C = R^y (33)

n là hệ số nhám của kênh xác định theo phụ lục J.

(34)

Trong tính toán sơ bộ có thể dùng công thức gần đúng dưới đây để xác định y:

. Khi R < 1m thì: y = 1,5 (35)

. Khi R > 1m thì: y = 1,3 (36)

Đối với kênh hình thang:  = (b + mh).h (37)

R = (38)

Trong đó:

b là chiều rộng đáy kênh (m);

h là chiều sâu nước trong kênh (m);

m là hệ số mái kênh

 là chu vi ướt của kênh (m);

Mặt cắt ướt của kênh nên xác định theo phương pháp mặt cắt thủy lực lợi nhất giới thiệu trong phụ lục K.

7.2.2. Vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh xác định theo công thức:

V = C; (m/s) (40)

7.2.3. Khi xác định kích thước mặt cắt kênh theo phương pháp mặt cắt thủy lực lợi nhất được xác định trị số vận tốc theo phụ lục H.

7.2.4. Khi nước chuyển động không đều trong lòng kênh lăng trụ thì việc tính toán thủy lực sẽ tiến hành theo công thức chuyển động không đều, nếu như theo điều kiện làm việc của kênh không thể bỏ qua các sự sai khác so với chế độ chảy đều.

7.2.5. Khi nước chuyển động không đều, có thể xuất hiện đường cong nước dâng lên khi độ dốc mặt nước nhỏ hơn độ dốc đáy kênh, hoặc đường cong nước hạ khi có độ dốc mặt nước lớn hơn độ dốc đáy kênh. Chế độ dòng chảy quyết định dạng của đường cong, chế độ này phụ thuộc vào mối tương quan giữa chiều sâu bình thường của dòng chảy và chiều sâu phân giới h_k.

7.2.6. Xác định chiều sâu phân giới của dòng chảy bằng cách thử dần theo phương trình:

(41)

Trong đó:

_k là diện tích mặt cắt ướt ở chiều sâu phân giới (m²);

B_k là chiều rộng mặt cắt ướt ở chiều sâu phân giới (m);

A là hệ số động năng của dòng chảy; (thường lấy ( = 1,1);

Q là lưu lượng của kênh (m³/s);

g là gia tốc trọng trường (m/s²).

7.2.7. Đối với kênh hình thang, có thể xác định chiều sâu phân giới theo phương pháp của l-l-Agros-kin: h_kt = k.h_kc (42)

Trong đó: k = fđược xác định theo bảng 14.

h_kt là chiều sâu phân giới của kênh hình thang;

h_kc là chiều sâu phân giới của kênh hình chữ nhật có cùng lưu lượng và chiều rộng đáy với kênh hình thang và xác định:

= (43)

q = là lưu lượng đơn vị (là lưu lượng trên một đơn vị chiều rộng mặt cắt kênh chữ nhật);

	k		k		k		k
0,005	0,998	0,20	0,937	0,40	0,884	0,70	0,82
0,01	0,997	0,21	0,934	0,41	0,881	0,72	0,816
0,02	0,993	0,22	0,931	0,42	0,878	0,74	0,812
0,03	0,99	0,23	0,928	0,43	0,876	0,76	0,809
0,04	0,987	0,24	0,925	0,44	0,874	0,78	0,806
0,05	0,983	0,25	0,922	0,45	0,872	0,80	0,802
0,06	0,980	0,26	0,919	0,46	0,869	0,82	0,799
0,07	0,976	0,27	0,917	0,47	0,867	0,84	0,796
0,08	0,973	0,28	0,914	0,48	0,865	0,86	0,793
0,09	0,970	0,29	0,911	0,49	0,862	0,88	0,789
0,10	0,967	0,30	0,909	0,50	0,860	0,90	0,786
0,11	0,964	0,31	0,906	0,52	0,856	0,92	0,783
0,12	0,961	0,32	0,903	0,54	0,852	0,94	0,780
0,13	0,958	0,33	0,900	0,56	0,848	0,96	0,777
0,14	0,955	0,34	0,898	0,58	0,844	0,98	0,774
0,15	0,952	0,35	0,895	0,60	0,839	1,00	0,771
0,16	0,949	0,36	0,893	0,62	0,835	1,10	0,757
0,17	0.946	0,37	0,890	0,64	0,831	1,20	0,744
0,18	0,943	0,38	0,883	0,66	0,827	1,30	0,731
0,19	0,940	0,39	0,886	0,68	0,823	1,40	0,719

Trong đó:

_k, B_k, C_k lần lượt là chu vi ướt, chiều rộng mặt cắt ướt và hệ số sezy khi chiều sâu phân giới h_k bằng h_o (h_o là chiều sâu chảy đều).

Ở chế độ phân giới của dòng chảy, sự thay đổi không đáng kể về tỷ năng của dòng chảy liên quan tới sự thay đổi đáng kể của chiều sâu dòng chảy. Do đó cần phải tránh thiết kế kênh có chế độ gần với chế độ phân giới: Trong trường hợp đặc biệt cho phép chế độ dòng chảy trong kênh gần với chế độ phân giới với điều kiện phải tuân theo những yêu cầu của điều 4.1.2.

7.2.9. Việc tính toán thủy lực những lòng dẫn tự nhiên sử dụng như kênh dẫn được tiến hành theo những công thức chuyển động không đều. Khi mặt cắt ngang và độ dốc của lòng dẫn không thay đổi, cho phép tính toán theo công thức chuyển động đều.

7.2.10. Để tránh bồi lắng và xói lở lòng kênh, trong tất cả các chế độ làm việc từ Q_min đến Q_max, vận tốc trong kênh phải thỏa mãn:

V_max < V_kx (45)

V_min > V_kl (46)

Trong đó:

V_kx, V_kl lần lượt là vận tốc không xói và không lắng cho phép, xác định theo công thức (47) và (48);

V_max, V_min lần lượt là vận tốc dòng chảy tương ứng với Q_max và Q_min.

Trường hợp đặc biệt phải tăng vận tốc trong kênh, cần có biện pháp gia cố kênh.

7.2.11. Vận tốc không xói cho phép phụ thuộc:

- Tính chất cơ lý của đất nơi tuyến kênh đi qua để dùng đắp kênh hoặc làm vật liệu gia cố kênh;

- Lượng ngậm phù sa và tính chất phù sa của dòng chảy trong kênh;

- Lưu lượng của kênh, kích thước mặt cắt ngang của kênh và các yếu tố thủy lực của dòng chảy

Khi lưu lượng của kênh không lớn (Q nhỏ hơn 100 m³/s), Vận tốc không xói cho phép xác định theo phụ lục I.

7.2.12. Khi không biết bán kính thủy lực, vận tốc không xói cho phép được xác định theo công thức:

V_k.x = K.Q^0,1 (47)

Trong đó: Q là lưu lượng của kênh.

K là hệ số phụ thuộc vào đất lòng kênh, được xác định theo bảng 15;

Khi lưu lượng của kênh lớn (Q lớn hơn 100 m³/s), cần thí nghiệm để xác định vận tốc không xói cho phép.

(48)

Trong đó:

W là độ thô thủy lực (mm/s) của hạt có đường kính trung bình d_tb (mm);

d_tb là đường kính trung bình của đại bộ phận các hạt phù sa lơ lửng (mm);

R là bán kính thủy lực (m);

n là hệ số nhám của lòng kênh;

 là tỉ lệ phần trăm tính theo trọng lượng của các hạt phù sa lơ lửng có đường kính xấp xỉ 0,25 mm.

Khi thiếu tài liệu đo đạc trực tiếp về độ thô thủy lực của hạt có đường kính trung bình có thể căn cứ vào đường kính trung bình của hạt để xác định độ thô thủy lực theo bảng 16.

Bảng 16 - Xác định độ thô thủy lực theo đường kính trung bình của hạt

dtb mm	W mm/s	dtb mm	W mm/s	dtb mm	W mm/s
0,005	0,017	0,060	2,490	0,150	15,600
0,010	0,069	0,070	3,390	0.175	18,900
0,020	0,277	0,080	4,130	0,200	21,600
0,030	0,623	0,090	5,610	0,225	24,300
0,040	1,110	0,100	6,920	0,250	27,000
0,050	1,730	0,1250	10,810	0,275	29,700

Khi lượng phù sa lơ lửng có đường kính hạt lớn hơn 0,25 mm không vượt quá 0,01% tính theo trọng lượng thì vận tốc không lắng cho phép trong kênh có bán kính thủy lực R bằng 1 m, có thể xác định gần đúng theo trị số d_tb theo bảng 17.

Bảng 17 - Xác định gần đúng vận tốc không lắng cho phép theo trị số d_tb

dtb mm	Vkl m/s	dtb mm	Vkl m/s	dtb mm	Vkl m/s
0,10	0,22	1,00	0,95	2,00	1,10
0,20	0,45	1,20	1,00	2,40	1,10
0,40	0,67	1,40	1,02	2,50	1,11
0,60	0,82	1,60	1,05	2,60	1,11
0,80	0,90	1,80	1.07	3,00	1,11

Chú ý: Đối với kênh có bán kính thủy lực R khác 1 m thì trị số V_kl tra ở bảng này phải nhân với .

Trường hợp hàm lượng cát của dòng chảy ít (nước lấy từ hồ chứa) và nước chảy trong kênh nhỏ, có thể lấy V_kl = 0,2 m/s.

7.2.14. Để tránh sự phát triển của cỏ dại trong lòng kênh, vận tốc nhỏ nhất trong kênh không được nhỏ hơn 0,3 m/s.