Giáo trình quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi - Chương 9

Thiết kế KênhMuốn chuyển nước từ nguồn nước về khu tưới theo đúng yêu cầu, cũng như muốn chuyển hết và kịp thời lượng nước cần tiêu từ khu tiêu ra khu nhận nước tiêu, người ta phải thiết kế hệ thống kênh mương và công trình dẫn nước. Nhiệm vụ của thiết kế kênh là: Xác định các kính thước cơ bản của mặt cắt kênh (mặt cắt dọc, mặt cắt ngang) trên cơ sở điều kiện địa hình, địa chất, địa chất thủy văn, thủy văn... và các yêu cầu về chuyển nước nhất định....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình quy hoạch và thiết kế hệ thống thủy lợi - Chương 9288 Quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi Ch−¬ng 9 ThiÕt kÕ Kªnh Muèn chuyÓn n−íc tõ nguån n−íc vÒ khu t−íi theo ®óng yªu cÇu, còng nh− muènchuyÓn hÕt vµ kÞp thêi l−îng n−íc cÇn tiªu tõ khu tiªu ra khu nhËn n−íc tiªu, ng−êi ta ph¶ithiÕt kÕ hÖ thèng kªnh m−¬ng vµ c«ng tr×nh dÉn n−íc. NhiÖm vô cña thiÕt kÕ kªnh lµ: X¸c®Þnh c¸c kÝnh th−íc c¬ b¶n cña mÆt c¾t kªnh (mÆt c¾t däc, mÆt c¾t ngang) trªn c¬ së ®iÒukiÖn ®Þa h×nh, ®Þa chÊt, ®Þa chÊt thñy v¨n, thñy v¨n... vµ c¸c yªu cÇu vÒ chuyÓn n−íc nhÊt®Þnh. §ång thêi qua ®ã còng x¸c ®Þnh ®−îc sè l−îng, vÞ trÝ, h×nh thøc, chøc n¨ng, nhiÖm vôcña c¸c c«ng tr×nh trªn hÖ thèng vµ tÝnh to¸n tæng khèi l−îng ®µo ®¾p, x©y dùng cña toµnbé hÖ thèng c«ng tr×nh dÉn n−íc. Tïy theo nhiÖm vô cña tõng lo¹i kªnh mµ yªu cÇu thiÕt kÕ, ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ cãkh¸c nhau. Song nh×n chung, viÖc thiÕt kÕ kªnh mang mét ý nghÜa kinh tÕ kü thuËt rÊt lín,®ãng vai trß hÕt søc quan träng trong viÖc thiÕt kÕ toµn bé hÖ thèng c«ng tr×nh thñy lîi. 9.1. Nh÷ng tµi liÖu c¬ b¶n dïng ®Ó thiÕt kÕ kªnh 9.1.1. Tµi liÖu vÒ yªu cÇu chuyÓn n−íc 1. Tµi liÖu vÒ l−u l−îng §Ó kªnh cã thÓ chuyÓn ®−îc mäi cÊp l−u l−îng yªu cÇu, th× tµi liÖu c¬ b¶n ®Çu tiªn ®ÓthiÕt kÕ kªnh lµ qu¸ tr×nh l−u l−îng cÇn chuyÓn trªn kªnh t¹i c¸c mÆt c¾t cÇn tÝnh to¸n. 2. Tµi liÖu vÒ mùc n−íc Khi thiÕt kÕ kªnh t−íi, ta ph¶i biÕt ®−îc c¸c cao tr×nh mùc n−íc yªu cÇu trªn kªnh ®Óvíi cao tr×nh ®ã n−íc cã thÓ tù ch¶y tõ kªnh cÊp trªn xuèng kªnh cÊp d−íi vµ vÒ mÆt ruéngyªu cÇu t−íi. T−¬ng tù, khi thiÕt kÕ kªnh tiªu ph¶i biÕt ®−îc mùc n−íc yªu cÇu trªn kªnh,víi mùc n−íc ®ã mÆt c¾t kªnh ®−îc thiÕt kÕ sÏ cã kh¶ n¨ng tËp trung n−íc tõ c¸c khu tiªuvµ c¸c cÊp kªnh kh¸c. Khi thiÕt kÕ kªnh xuÊt ph¸t tõ cao tr×nh mùc n−íc yªu cÇu trªn kªnh®Ó tÝnh to¸n ra cao tr×nh ®¸y kªnh, mÆt kh¸c cao tr×nh mùc n−íc yªu cÇu trªn kªnh cßn lµmét trong nh÷ng c¬ së quan träng ®Ó x¸c ®Þnh ®é dèc thiÕt kÕ cña ®¸y kªnh vµ ®Ò xuÊt c¸cbiÖn ph¸p c«ng tr×nh nèi tiÕp dßng ch¶y, c«ng tr×nh ®iÒu tiÕt trªn kªnh. 9.1.2. Tµi liÖu vÒ ®Þa h×nh, ®Þa chÊt tuyÕn kªnh 1. §Þa h×nh tuyÕn kªnh §Þa h×nh n¬i tuyÕn kªnh ®i qua ¶nh h−ëng rÊt nhiÒu tíi khèi l−îng x©y dùng kªnh, sèl−îng vµ h×nh thøc c¸c c«ng tr×nh trªn kªnh ®ång thêi ¶nh h−ëng tíi viÖc chän h×nh thøc 289Ch−¬ng 9 - thiÕt kÕ kªnhmÆt c¾t kªnh. Dùa vµo tµi liÖu ®Þa h×nh n¬i tuyÕn kªnh ®i qua ®Ó chän ®é dèc ®¸y kªnh saocho vÉn b¶o ®¶m dÉn n−íc an toµn, thuËn lîi, hÖ thèng kªnh cã kh¶ n¨ng khèng chÕ t−íi tùch¶y nh−ng vÉn phï hîp víi ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh thùc tÕ ®Ó gi¶m ®Õn møc thÊp nhÊt khèi l−îng®µo ®¾p vµ x©y dùng hÖ thèng kªnh. MÆt kh¸c, c¨n cø vµo tµi liÖu ®Þa h×nh cã thÓ x¸c ®Þnh vÞtrÝ, sè l−îng, h×nh thøc c«ng tr×nh v−ît ch−íng ng¹i vËt, c«ng tr×nh nèi tiÕp dßng ch¶y, nh»mb¶o ®¶m cho hÖ thèng chuyÓn n−íc thuËn lîi vµ an toµn. Ngoµi ra, tµi liÖu ®Þa h×nh cßn lµ c¬së ®Ó chóng ta tÝnh to¸n khèi l−îng ®µo ®¾p, x©y dùng toµn bé hÖ thèng. 2. Tµi liÖu vÒ ®Þa chÊt tuyÕn kªnh C¸c tÝnh chÊt c¬ lý cña ®Þa chÊt tuyÕn kªnh cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn sù æn ®Þnh cñakªnh nh− s¹t bê, båi l¾ng, xãi lë. V× vËy, ng−êi ta th−êng c¨n cø vµo t×nh h×nh ®Þa chÊttuyÕn mµ chän h×nh thøc mÆt c¾t kªnh, vËt liÖu lµm kªnh vµ c¸c biÖn ph¸p phßng thÊm trªnkªnh nh»m b¶o ®¶m cho kªnh æn ®Þnh. §èi víi kªnh ®Êt, dùa vµo tÝnh chÊt cña ®Þa chÊt n¬i tuyÕn kªnh ®i qua mµ chän mét sèchØ tiªu ®Ó thiÕt kÕ kªnh nh−: - §é dèc ®¸y kªnh i; - M¸i dèc bê kªnh m; - HÖ sè nh¸m lßng kªnh n. §ång thêi, tÝnh thÊm cña nÒn ®Þa chÊt n¬i tuyÕn kªnh ®i qua vµ tÝnh chÊt thÊm cña ®Êtlµm kªnh sÏ lµ c¬ së ®Ó tÝnh tæn thÊt n−íc trªn kªnh. 9.2. C¸c h×nh thøc mÆt c¾t kªnh - chÕ ®é thñy lùc trong kªnh 9.2.1. C¸c h×nh thøc mÆt c¾t kªnh 1. Ph©n lo¹i kªnh theo h×nh d¹ng mÆt c¾t ngang §Ó t¹o mÆt c¾t chuyÓn n−íc, tuú vµo vËt liÖu lµm kªnh vµ ®iÒu kiÖn x©y dùng, mÆt c¾tngang cña kªnh cã thÓ ®−îc thiÕt kÕ theo nhiÒu h×nh d¹ng kh¸c nhau: - MÆt c¾t h×nh b¸n nguyÖt - MÆt c¾t h×nh parabol - MÆt c¾t h×nh thang - MÆt c¾t h×nh ch÷ nhËt H×nh 9.1: C¸c h×nh thøc mÆt c¾t ngang kªnh290 Quy ho¹ch vµ thiÕt kÕ hÖ thèng thñy lîi - §èi víi h×nh thøc mÆt c¾t b¸n nguyÖt vµ mÆt c¾t parabol. §©y lµ lo¹i mÆt c¾t cã kh¶n¨ng chuyÓn n−íc lín, biÓu ®å ph©n bè l−u tèc ë mÆt c¾t ngang biÕn ®æi ®Òu vµ c©n ®èi. V×thÕ, khi kªnh cã d¹ng mÆt c¾t nµy th× t−¬ng ®èi æn ®Þnh, Ýt bÞ s¹t lë. Tuy nhiªn, ®èi víi c¸c d¹ng mÆt c¾t nµy thi c«ng t−¬ng ®èi khã kh¨n nhÊt lµ ®èi víikªnh ®Êt ®µo, kªnh ®Êt ®¾p. Kªnh cã mÆt c¾t b¸n nguyÖt vµ parabol th−êng chØ ®−îc ¸pdông cho kªnh ®−îc x©y ®óc b»ng c¸c vËt liÖu nh−: bª t«ng, bª t«ng cèt thÐp, xi m¨ng l−íithÐp, nhùa tæng hîp … chuyÓn t¶i l−u l−îng t−¬ng ®èi nhá. • MÆt c¾t h×nh ch÷ nhËt: Kªnh cã mÆt c¾t ngang h×nh ch÷ nhËt sÏ cã khèi l−îng ®µo ®¾pnhá, song mÆt c¾t kh«ng æn ®Þnh, dÔ bÞ s¹t m¸i nhÊt lµ ®èi víi kªnh ®Êt. V× vËy, h×nh thøc nµychØ ®−îc ¸p dông cho kªnh ®i qua nÒn ®¸, hoÆc kªnh ®−îc x©y b»ng g¹ch, ®¸, bª t«ng. • MÆt c¾t h×nh thang: §©y lµ mÆt c¾t ®−îc ¸p dông nhiÒu trong thùc tÕ v× thi c«ng dÔdµng kh¶ n¨ng chuyÓn n−íc còng tèt. MÆt kh¸c, h×nh thøc mÆt c¾t h×nh thang còng t−¬ng®èi æn ®Þnh, thÝch hîp víi mäi lo¹i vËt liÖu lµm kªnh ®Æc biÖt ®èi víi kªnh ®Êt. C¸c lo¹ikªnh ®µo, kªnh ®¾p ®Òu cã thÓ sö dông h×nh thøc mÆt c¾t nµy. Tuú vµo tÝnh chÊt cña ®Êtlµm kªnh mµ chóng ta chän ®é dèc m¸i kªnh m vµ cã biÖn ph¸p xö lý bê kªnh, lßng kªnhtèt ®Ó ®¶m b¶o sù æn ®Þnh vµ chèng thÊm cho kªnh. 2. Ph©n lo¹i kªnh theo vÞ trÝ t−¬ng ®èi gi÷a mÆt c¾t ngang kªnh víi mÆt ®Êt tù nhiªn a) Kªnh ch×m (kªnh ®µo): MÆt c¾t nga ...