291
Tính
2
0
2
H
h
n
và so sánh với n
1
; nếu n
2
n
1
thì chọn n
3
khác và tính lại cột
nớc H
3
và so sánh H
3
với H
2
; nếu cha thỏa mãn thì tiếp tục tính cho đến khi thỏa
mãn yêu cầu sẽ đợc cột nớc dâng tơng ứng với b
1
đã chọn;
Xác định lại điều kiện chảy ngập: (h
0
>NH)

: hệ số trung bình các dòng chảy ở cửa vào cầu:


n
knk
k
nhbnhg
tb
22



k
nhg
và k
nhb
: hệ số kể đến sự êm thuận dòng chảy vào nhịp giữa và các nhịp
biên;
n: hệ số nhịp cầu đặt trên trụ đặc liền khối;
k
nhg
và k
nb
đối với trụ, mố lợn tròn = 0,91; đối với mố và trụ thẳng, sắc mép
= 0,83.
Từ (*) rút ra chiều dài thoát nớc dới cầu đối với chế độ chảy tự do:
2/3
.2 Hgmnk
Q
b

trc
: chiều rộng của trụ cọc;

292
b
k*
= m
md
hk + b
0đ



trcdd
bbb
0
: chiều rộng đáy không kể cọc;
m
mdc
: hệ số mái dốc của mặt cắt dới cầu.
Chế độ chảy ngập đối với cầu nhiều nhịp tính gần đúng nh cầu một nhịp.
Lúc này công thức (*) và (**) phải thêm hệ số
ng

.
8.1.4. Khẩu độ cống và các nguyên tắc tính toán thủy lực cống
Khi đặt cống ngang đờng, do mặt cắt ngang cống thờng nhỏ hơn mặt cắt
ngang dòng chảy tự nhiên nên đã tạo ra nớc dâng và một vùng bị ảnh hởng nớc
dâng trớc cống. Khẩu độ cống gắn liền với yếu tố này. Nếu khẩu độ cống lớn thì
chiều sâu nớc dâng và thời gian nớc dâng sẽ nhỏ và ngợc lại. Nh vậy trớc khi

H
min
= H +
trong đó:

293
D: chiều cao (hay đờng kính) của cống;
: chiều dày thành cống;
h
đ
: chiều cao đất đắp trên cống (thờng 0,5 m);
H: cột nớc dâng trớc cống;
: chiều cao dự trữ trên cao độ nớc dâng. Đối với cống khẩu độ nhỏ thì
0,5m; đối với cống khẩu độ lớn hơn và bằng 2m thì 1,0m.
Tùy theo điều kiện địa hình nhiều khi cần phải nắn suối, cải tạo địa hình tức
là thiết kế kênh dẫn thợng và hạ lu cống sao cho dòng chảy êm thuận. Kích
thớc của kênh phải thoả mãn các điều kiện thuỷ lực. Tốc độ dòng chảy phải đủ lớn
để ngăn cản lắng đọng bùn cát và cây cỏ phát triển (thờng từ 0,6 0,9m/s) song
phải đủ nhỏ để không gây xói lở. Trong một số trờng hợp cần phải bảo vệ chống
xói bằng gia cố bề mặt kênh, bỏ đá hay các biện pháp phòng xói khác khi thay đổi
độ dốc vẫn không làm giảm tốc độ chảy. Tốc độ lớn nhất đối với một số vật liệu
bảo vệ chống xói nh bảng dới đây.
Bảng 8 5
Tốc độ lớn nhất bảo vệ chống xói của một số vật liệu
Loại đất và lớp đất bảo vệ Tốc độ lớn nhất V
max
(m/s)

Cát 0,6
Sét pha 0,6 - 0,9

= 6,0m/s;
- Công trình tiêu năng: v
r
> 6,0m/s.
Đối với các tuyến đờng đi qua vùng núi, thờng phải xây dựng công trình
nối tiếp. Công trình nối tiếp là những công trình đặc biệt, đợc xây dựng ở những
nơi địa hình có độ dốc lớn để đa nớc từ cao xuống thấp. Các công trình này
thờng là bậc nớc một cấp, bậc nớc nhiều cấp và dốc nớc. Tính toán thuỷ lực
các công trình nối tiếp có thể tham khảo trong các giáo trình thuỷ lực.

8.1.5. Cầu nhỏ, cống khu vực đồng bằng
Các phơng pháp tính toán khẩu độ cống và cầu nhỏ đã đợc nêu trong các
phần trên chủ yếu áp dụng cho các tuyến đờng miền núi, trung du, nơi các lu vực
đợc phân chia khá rõ ràng. Khu vực đồng bằng, các lu vực thoát nớc nhiều khi
không có ranh giới rõ rệt, ngoài ra khu vực đồng bằng dòng chảy bị chi phối nhiều
bởi hệ thống thủy nông. Do vậy khi tính toán khẩu độ công trình tại khu vực này
cần xem xét tới các yếu tố nêu trên và đề xuất phơng pháp tính toán phù hợp.
Khái niệm khu vực đồng bằng trong chơng này đợc phân chia thành các
loại chính nh sau:
Khu vực nội đồng: Đây là khu vực nằm trên châu thổ các sông lớn và có
hệ thống đê bảo vệ. Trong khu vực nội đồng, diện tích chủ yếu là đất nông nghiệp
và các khu dân c. Đặc điểm thủy văn chủ yếu của khu vực này là hình thức thoát
nớc cỡng bức trong mùa ma. Nếu trong mùa cạn, khu vực này có thể thoát nớc
ra các sông lớn bằng hình thức tự chảy qua các cửa cống lớn dới đê thì trong mùa
lũ các cửa cống này đều phải đóng lại do mực nớc sông cao hơn trong đồng. Khi
đó việc thoát nớc từ trong đồng ra ngoài sông chỉ thông qua hệ thống bơm cỡng
bức. Tuy nhiên do phải bảo vệ hệ thống đê, nên mỗi tuyến đê và mỗi trạm bơm có
các quy định về vận hành trong mùa lũ. Do vậy nhiều khi nớc vẫn ngập trong khu
vực nội đồng mà vẫn không đợc phép bơm ra sông. Có thể nói khu vực nội đồng là
các khu vực mà chế độ thủy văn gần nh hoàn toàn đợc kiểm soát và chi phối. Các

ngập lụt thông thờng là: vỡ đê, ma lớn dài ngày, chủ động giữ nớc trong đồng,
trạm bơm tiêu không hoạt động do sự cố hoặc không đợc phép bơm ra sông.
Lu lợng lớn nhất trong kênh tiêu chính là lu lợng của trạm bơm đầu
mối, bao gồm cả thoát cỡng bức và tự chảy. Do vậy khi thiết kế cần quan tâm tới
công suất quy hoạch của các trạm bơm đầu mối.
Đối với khu vực này, mực nớc lớn nhất và lu lợng lớn nhất nhiều khi
không xảy ra đồng thời, do đó khi tính toán các thông số thủy lực tơng ứng với lu
lợng lớn nhất cần chỉ ra mực nớc tính toán tại thời điểm này.
Khu vực chịu ảnh hởng của nớc dềnh sông lớn và thủy triều: Mực
nớc lớn nhất trong khu vực này thông thờng là mực nớc đỉnh triều hoặc đỉnh lũ
trên các sông lớn. Tuy nhiên, dao động triều sẽ giảm dần khi vào sâu trong các
kênh rạch. Do đó trên thực tế mực nớc lớn nhất tại các khu vực nằm cách xa sông
chỉ tơng đơng với mực nớc trung bình trên các sông lớn. Thực tế cho thấy tại
nhiều khu vực mặc dù nối thông với sông lớn nhng mực nớc lớn nhất lại thấp hơn
trên sông chính từ 30cm tới 70cm.
b. Khẩu độ công trình:
Khẩu độ công trình cầu nhỏ, cống khu vực đồng bằng trớc hết phải đáp ứng
đợc các tiêu chí phục vụ sản xuất nông nghiệp và phải có sự chấp thuận của cơ
quan quản lý địa phơng. Ngoài các nguyên tắc thông thờng khi xác định khẩu độ
công trình căn cứ trên lu lợng dòng chảy, đối với khu vực đồng bằng cần phải
quan tâm tới các vấn đề sau:
- Công trình phải đảm bảo yêu cầu tới, tiêu trong giai đoạn hiện tại và
tơng lai, bao gồm cả lu lợng, hớng chảy và độ dềnh cho phép.