46ch-ơng 10
công trình trên kênh
1 kháI niệm chung và mục đích xây dựng
- Trên kênh phải xây dựng các công trình để điều tiết, công trình chuyển tiếp qua vùng
địa hình địa chất phức tạp, v-ợt qua ch-ớng ngại Các công trình đó gọi là công trình trên
kênh.
- Các công trình trên kênh có thể là : cống, xi phông, cầu máng, bậc n-ớc, dốc n-ớc
+ Khi kênh v-ợt qua đê đập, đ-ờng xá ta có thể xây dựng đ-ờng ống dẫn n-ớc.
+ Khi kênh v-ợt qua sông, suối, đầm lầy có thể dùng cầu máng, si phông ng-ợc.
+ Khi kênh đi qua vùng thấm n-ớc mạnh, đầm lầy s-ờn núi có thể dùng hình thức máng
bêtông.
+ Khi kênh đi qua vùng có độ dốc lớn có thể dùng bậc n-ớc hoặc dốc n-ớc.
+ Khi kênh đi qua vùng eo núi có thể dùng cống tiêu, tràn vào, tràn ra.
2 Đ-ờng ống dẫn n-ớc
- Là loại công trình th-ờng thấy khi kênh đi qua một kênh dẫn khác, suối nhỏ hoặc đ-ờng
giao thông - Cấu tạo:
+ ống có thể có tiết diện hình tròn hoặc hình chữ nhật;
+ ống có thể đổ bêtông tại chỗ hoặc lắp ghép;
+ Tuỳ theo điều kiện địa chất và độ dài của toàn bộ ống dẫn mà quyết định bố trí khe


Q = à.. 2g.Z
0

: diện tích mặt cắt ngang của ống.
à =
1

i
hệ số l-u l-ợng.

i
=
vào
+
dđ
+
ra


vào
= 0,1 ữ 0,5 tuỳ thuộc vào hình dạng cửa vào

ra
= (1 -
v'
v
)
2


(hình 10.3a); tr-ờng hợp địa chất hai bờ yếu dùng hình thức vòm treo (hình 10.3b) để giảm
lực truyền cho hai bờ. Trong tr-ờng hợp địa hình địa chất không cho phép nh- trên thì xây
dựng loại cầu máng trụ đỡ (hình 10.3c).
- Yêu cầu cấu tạo:
48Hình 10.4 Khe nối giữa phần
vào phần ra với thân cầu máng
Hình 10.5 Nối các đoạn cầu máng
+ Thân máng phải gác vào bờ 2ữ5m.
+ Nối tiếp kênh với cầu máng phải có biện pháp chống thấm tốt, thông th-ờng nối tiếp
cầu máng với kênh cần làm bằng sân tr-ớc chống thấm (th-ờng làm bằng đất sét, ở trên có
lát đá để phòng xói). Trong một số tr-ờng hợp cần hạ thấp mực n-ớc ngầm tránh cho dòng
thấm ra mái ta đặt vật thoát n-ớc kiểu ống dọc.

Z
0
: chênh cột n-ớc trong máng và ngoài kênh có kể đến l-u tốc tới gần, th-ờng
chọn Z=0,10ữ0,15m.
Nếu cao trình đáy máng đầu ra ngang với cao trình đáy kênh thì mực n-ớc trong
kênh sẽ cao hơn mực n-ớc trong máng một độ cao Z. Do đó khi có gió thổi ng-ợc
chiều n-ớc chảy sẽ làm cho mặt n-ớc trong máng dềnh cao. Vì vậy khi thiết kế
cần chú ý điều này.
49- Vì cầu máng là công trình chuyển tiếp trên đoạn kênh, nên bài toán thiết kế đặt ra là:
thiết kế cầu máng sao cho đảm bảo dòng chảy ở cửa vào và cửa ra. Do đó việc tính toán
thuỷ lực cầu máng có thể th-ờng đ-ợc tiến hành theo các b-ớc sau:
+ Điều kiện khống chế: biết Q, độ sâu n-ớc th-ợng hạ l-u H, độ dốc máng i (do khống

- Xi phông ng-ợc là loại ống có áp.
- Xi phông ng-ợc có hai loại : loại đặt sâu trong lòng đất và loại đặt hở.
- Về hình thức có loại xi phông giếng đứng và loại xi phông ống nghiêng. Loại xi phông
giếng đứng đ-ợc dùng khi cột n-ớc áp lực nhỏ, chôn sâu và tiết diện nhỏ. Xi phông kiểu
ống nghiêng đ-ợc dùng rộng rãi hơn.
- Mặt cắt ngang xi phông có thể tròn chữ nhật hoặc vòm. Vật liệu có thể làm bằng gỗ,
gạch xây, bêtông, bêtông cốt thép hoặc ống thép.
- Khi xi phông đặt ngầm thì đỉnh ống chỗ tại đoạn nằm ngang thấp hơn đáy sông suối
th-ờng không nhỏ hơn 1m hoặc thấp hơn chỗ lòng sông sẽ bị xói sâu nhất khoảng 0,5ữ1m.
Độ nghiêng của xi phông chọn theo điều kiện địa hình th-ờng m
tl
= 2ữ3 và m
hl
= 2,5ữ4.
- Cửa vào cửa ra đảm bảo dòng chảy ra đ-ợc thuận có thể có phai hoặc không. Cửu vào
nên có l-ới chắn rác.
- Miệng cửa vào thấp hơn mực n-ớc trong kênh d-ới 0,5m để không hút khí vào gây bất
lợi cho ống.
2. Tính toán thuỷ lực
L-u l-ợng tháo qua ống xi phông đ-ợc xác định theo :
50

Hình 10.6 Các loại xi phông
ng-ợc
a. Loại ống nghiêng
b. Loại giếng đứng
a)

b)

L-u ý :
- L-u tốc trong ống không nên quá nhỏ dễ gây bồi lắng, l-u tốc quá lớn gây tổn thất cột
n-ớc lớn, th-ờng chọn v=1,5ữ3m/s.
- Khi l-u l-ợng lớn có thể chọn nhiều ống xi phông, số l-ợng ống xi phông chọn sao cho
khi xi phông làm việc với các l-u l-ợng khác nhau thì l-u tốc trong ống không thay đổi
quá nhiều.
- Khi thiết kế ta chọn l-u l-ợng lớn nhất qua xi phông để tính toán và phải dùng l-u l-ợng
nhỏ nhất Q
min
để kiểm tra lịa điều kiện tổn thất, nhất là khi xi phông khá dàI, sự biến đổi về
l-u tốc trong ống ứng với hai tr-ờng hợp trên lại t-ơng đối lớn. Mục đích của việc tính toán
này là so sánh tổn thất cột n-ớc z
1
ứng với Q
min
và tổn thất z ứng với Q
max
, nếu z
1
nhỏ hơn z
nhiều thì dòng chảy khi tháo với Q
min

xuống và độ dốc mặt đất tự nhiên m = 2ữ3 thì nên xây dựng dốc n-ớc, tr-ờng hợp khác
xây dựng bậc n-ớc.
Về vấn đề tính toán thuỷ lực và kết cấu dốc n-ớc, bậc n-ớc cũng t-ơng tự nh- dốc n-ớc
và bậc n-ớc sau công trình tháolũ.
Hình thức cửa vào có các dạng nh- hình 10.8, trong đó kiểu miệng khuyết hình thang
gồm khuyết liên tục và không liên tục có nhiều thuận lợi về mặt thuỷ lực nhất vì loại này
giảm đ-ợc hiện t-ợng n-ớc dâng hoặc n-ớc hạ quá nhiều đồng thời giảm đ-ợc một phần
l-u l-ợng đơn vị. Khi tính toán loại cửa vào này dùng l-u l-ợng đặc tr-ng Q
1
và Q
2
để tính
toán.
Để xác định chiều rộng đáy b và độ dốc mái m ta dùng các công thức sau :
b + 0,8mH
1
=
Q
1
m 2g H
01
3/2

b + 0,8mH
2
=
Q
2
m 2g H
02

Hình 11.8
Các hình thức của cửa vào dốc
n-ớc và bậc n-ớc

Hình 11.9
Bậc n-ớc và dốc n-ớc
52

II. Tràn vào tràn ra

Tràn vào

Tràn ra

Hình 10.
10