Sơ đồ quá trình tiêu nước tự chảy qua cống vùng triều và phương pháp đơn giản tính toán lưu lượng qua cống
Tại vị trí cửa ra của cống tiêu tự chảy có đường quá trình mực nước ngoài sông như sau:
Zs ~ t
Còn ở phía đồng đã tính toán xác định được các đường quá trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy ở trong đồng (Zmax và Zmin) theo công thức tổng quát sau:
ZYC = A0 h0 - L.i - i .
Trong đó:
A0 là cao trình khống chế tiêu trong vùng nghiên cứu.
h0 là khoảng cách từ cao trình A0 đến cao trình mặt nước cao nhất cho phép duy trì ở trong đồng tại vị trí có điểm A0. Trị số h0 xác định như sau:
1) Nếu A0 là cao độ mặt ruộng trồng lúa nước thì h0 là độ sâu nước (lớn nhất và nhỏ nhất) cho phép duy trì trên ruộng lúa trong thời gian tiêu (lớn nhất lấy theo kết quả tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa, nhỏ nhất lấy bằng chiều cao công trình tiêu nước mặt ruộng, thông thường lấy bằng 10 cm). Trong trường hợp này, trị số h0 được sử dụng dấu cộng “+“.
2) Nếu A0 là cao độ đỉnh bờ ao nuôi trồng thủy sản, h0 là khoảng cách an toàn từ đỉnh bờ ao đến cao trình mặt nước ngoài ao và trị số h0 sử dụng dấu trừ “-“.
3) Nếu A0 là cao độ thấp nhất của khu dân cư, khu công nghiệp... không được phép ngập, thì h0 0. Trị số tuyệt đối của h0 tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng trường hợp.
Kết quả tính toán xác định cao trình ZYC lớn nhất (Zmax) và nhỏ nhất (Zmin) tại các công trình đầu mối tiêu của vùng nghiên cứu.
Vẽ đường cao trình mực nước khống chế tiêu tự chảy ở trong đồng đã xác định được lên đường quá trình mực nước sông nơi nhận nước tiêu:
Zs ~ t
Zđmax
Zđmin
Trong một chu kỳ triều (khoảng thời gian giữa hai đỉnh triều hoặc hai chân triều xuất hiện liên tiếp), quá trình tiêu tự chảy diễn biến theo quy luật sau:
Khi MN triều đã đạt đỉnh
(Zsmax)
thì bắt đầu thấp dần xuống. Khi mực nước tại nơi
nhận nước tiêu bắt đầu rút xuống đến cao độ thấp hơn MN lớn nhất cho phép duy trì ở trong đồng (vị trí A) thì mở cống và quá trình tiêu tự chảy bắt đầu.
A
Lưu lượng tiêu qua cống (Qtiêu) bắt đầu từ giá trị bằng 0 tăng dần tương ứng với mức độ hạ thấp của mực nước triều và đạt giá trị cực đại trong khoảng thời gian xuất hiện chân triều (Vị trí B với Zsmin).
B (Zsmin)
Zs ~ t
Zđmax
Zđmin
Sau thời gian này lưu lượng tiêu qua cống bắt đầu giảm dần cùng với mức độ dâng cao của MN triều và kết thúc khi MN tại nơi nhận nước tiêu dâng lên đến cao độ bằng MN thấp nhất cho phép duy trì ở trong đồng (Qtiêu = 0). Trong thời gian tiêu, đường quá trình MN trong đồng giảm dần từ cao độ lớn nhất (vị trí A) đến cao độ thấp nhất cho phép (vị trí C).
(Zsmax)
A
B (Zsmin)
C
Khi MN sông tăng lên đến vị trí C thì cống đóng lại. MN trong đồng bắt đầu tăng dần, khi đạt đến mức Zmax (vị trí E) cũng là lúc MN ngoài sông sau khi đạt đỉnh thì tiếp tục hạ thấp đến vị trí E. Đường MN trong đồng biến thiên từ C tới E và từ thời điểm này, cống tiêu lại mở và quá trình tiêu lại tiếp tục.
D (Zsmax)
E
F (Zsmin)
G
Khoảng thời gian tính từ thời điểm cống bắt đầu quá trình tiêu tự chảy đến khi kết thúc quá trình tiêu tự chảy là thời gian tiêu tự chảy (TTC1, TTC2 ...).
C
G
Zs ~ t
Zđmax
Zđmin
(Zsmax)
A
B (Zsmin)
D (Zsmax)
E
F (Zsmin)
TTC1
TTC2
Trong quá trình tiêu nước, lưu lượng nước tiêu qua cống thay đổi liên tục từ giá trị không (0) tăng dần đến giá trị cực đại (khi MN sông ở mức chân triều) sau đó bắt đầu giảm dần đến lúc bằng không (0).
Để tính toán lưu lượng và tổng lượng nước tiêu được qua cống ta có thể áp dụng phương pháp luận sau đây:
Trong thời gian tiêu, chênh lệch MN trong đồng và MN sông (khoảng cách thẳng đứng từ AD đến đường quá trình Zs ~ t), ký hiệu là Zi không ngừng thay đổi. Chế độ thủy lực qua cống cũng không ngừng thay đổi là chuyển dần từ chế độ chảy ngập trong giai đoạn đầu và cuối của thời gian tiêu sang chế độ chảy tự do (trong khoảng thời gian xuất hiện chân triều). Ta có thể thay thế các giá trị Zi thay đổi liên tục trong suốt thời gian tiêu bằng giá trị Z trung bình (Ztb) bằng cách sau:
Zs ~ t
Zđmax
Zđmin
(Zsmax)
A
B (Zsmin)
C
D (Zsmax)
E
F (Zsmin)
G
TTC1
TTC2
- Thay thế mực nước trong đồng Zmax và Zmin bằng mực nước trung bình Ztb
Zđtb
- Thay thế đường quá trình MN sông (Zsi ~ t) từ đường cong thành đoạn thẳng nằm ngang Zstb. Khoảng chênh lệch giữa Ztb với Zstb chính là Ztb
Zs ~ t
Zđmax
Zđmin
(Zsmax)
A
B (Zsmin)
C
D (Zsmax)
E
F (Zsmin)
G
TTC1
TTC2
Zđtb
Kỹ thuật chuyển đổi như sau: Dùng các thuật toán phù hợp lấy diện tích của hình cong ABC hoặc EFG... (biểu thị tổng lượng nước có thể tiêu được qua cống) chia cho chiều dài đoạn TTC1 hoặc TTC2 ...(thời gian tiêu tự chảy) sẽ cho Ztb (biểu thị khả năng tiêu hay lưu lượng tiêu của cống).
ZTB
Biết được kích thước cống (bề rộng cửa, cao độ ngưỡng cống, cao trình MN trước cống (Ztb) và Ztb đã tính được, dùng công thức thủy lực qua cống có thể tính toán xác định được lưu lượng nước trung bình mà cống có thể tiêu được trong thời gian tiêu.
Biết được lưu lượng trung bình mà cống có thể tiêu được trong thời gian tiêu tự chảy TTC ta dễ dàng tính toán xác định được tổng lượng nước cống có thể tiêu được trong từng ngày tiêu.
Zs ~ t
Zđmax
Zđmin
(Zsmax)
A
B (Zsmin)
C
D (Zsmax)
E
F (Zsmin)
G
TTC1
TTC2
Zđtb
ZTB
Tóm tắt sơ đồ quá trình tiêu nước tự chảy qua cống vùng triều và phương pháp đơn giản tính toán lưu lượng qua cống
