MỤC LỤC BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG I Bài tập chương 02 Bài tập 2.1 Câu 1: a) Vẽ đồ thị lưu tốc trung bình theo thời gian đo đường thẳng đứng qua tâm mặt cắt ướt - Đồ thị lưu tốc u (cm/s) theo z (cm): - Đồ thị lưu tốc u (cm/s) theo ln(z): b) Tính lưu tốc trung bình: - Phương pháp: phương pháp hình thang: STT z (cm) u (cm/s) Δz (cm) S (cm2) 0.75 1.05 1.35 1.65 1.95 2.25 2.75 3.25 10 3.75 11 4.25 12 4.75 13 5.25 14 5.75 15 6.25 16 6.75 17 7.25 18 7.75 19 8.25 20 8.75 21 9.25 22 9.75 23 10.25 24 10.75 25 11.25 26 11.45 Σ (cm ) = U (cm/s) = 34.5 40.1 41.7 44.2 45.3 46.1 46.8 48.7 50 53.3 55.1 55.3 56 56.7 57.2 58 57.8 58.5 58.3 59 59.7 59.6 59.4 60.1 60.1 0.75 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.2 - Với: (cm) c) Tính lưu lượng dòng chảy: - Diện tích mặt cắt kênh dẫn (hình chữ nhật): - Lưu lượng dòng chảy: d) Xác định trạng thái dòng chảy: - Tính độ sâu phân giới: 12.94 11.19 12.27 12.89 13.43 13.71 23.23 23.88 24.68 25.83 27.10 27.60 27.83 28.18 28.48 28.80 28.95 29.08 29.20 29.33 29.68 29.83 29.75 29.88 12.02 589.69 51.50 Câu 2: Xác định số C Giải: - Profil lưu tốc theo phương z: - Từ đồ thị lưu tốc u (cm/s) theo ln(z): Từ Câu 3: Chứng minh rằng: viết dạng: Giải: - Giả thiết: , ta thừa nhận u = - Thay C vào (a): Bài tập 2.2 Một sông rộng, độ dốc đáy i = 0.0006 Profil vận tốc dòng chảy ổn định trình bày hình, u (m/s) z (m) a) Tính vận tốc ma sát (m/s) b) Tính độ nhám tương đương Nikuradse (mm) đường kính hạt - Độ nhám tương đương: - Đường kính hạt : c) Tính vận tốc trung bình theo phương thẳng đứng U (m/s) d) Tính số Reynolds Kết luận trạng thái chảy Bài tập 2.3 Dòng chảy đoạn sông thẳng rộng ổn định với chiều sâu nước trung bình = m Trên đường thủy trực mcn sông người ta đo lưu tốc dòng chảy theo chiều cao (tính từ đáy sơng) sau: z (m) u (m/s) 1.4 1.55 1.7 1.75 1.8 Xác định: a) Phương trình đường thẳng (y = a + bx) theo PP BPTT, z (m) lnz (m) u (m/s) 0.00 1.4 0.69 1.55 1.10 1.7 1.39 1.75 Phương trình đường thẳng: b) Vận tốc ma sát (m/s) dòng chảy tạo đáy sơng c) Độ nhám tương đương Nikuradse (mm) d) Vận tốc trung bình U (m/s) tồn chiều sâu nước e) Độ dốc thủy lực J dòng chảy f) Hệ số nhám Manning lòng sơng 1.61 1.8 Bài tập 2.4 Dòng chảy ổn định đoạn kênh có mcn xem hình chữ nhật có H = m, B >> H bán kính cong trung bình Trên đường thủy trực mcn kênh, người ta đo lưu tốc dingf chảy hai cao độ (tính từ đáy kênh) sau: Xác định: a) Vận tốc ma sát (m/s) dòng chảy tạo đáy kênh b) Độ nhám tương đương Nikuradse (mm) c) Tính số Reynolds Kết luận trạng thái chảy d) Vận tốc trung bình U (m/s) tồn chiều sâu nước e) Lưu tốc umax (m/s) mặt nước: z = H = (m) f) Lưu tốc đơn vị q (m2/s) dòng chảy g) Độ dốc thủy lực J dòng chảy h) Hệ số Manning lòng sơng i) Độ dốc mặt nước hướng ngang Jy j) Vận tốc hướng ngang v (m/s) đáy kênh (z = 0) Với: Bài tập 2.5 Đoạn sơng cong có , B = 100 m, H = 10 m, C = 60 m0.5/s, U = 1.5 m/s a) Tính Δz b) Tính lưu tốc hướng ngang v z = 0, m, m, m, m 10 m z (m) 10 ξ = z/H 0.2 0.4 0.6 0.8 F1(ξ) -2 -0.8 -0.15 0.4 0.9 1.2 F2(ξ) -2 -0.4 0.15 0.3 0.4 0.4 v (m/s) -0.163 -0.070 -0.016 0.034 0.079 0.108 c) Xác định z vị trí có v = - Từ bảng tính tốn trên, nội suy giá trị z = 4.64 (m) mà có vận tốc v = Bài tập 2.6 Một đoạn sơng cong có chiều rộng = 300 m, chiều sâu nước = m ( bán kính thủy lực), bán kính cong trung bình = 800 m, độ dốc thủy lực = m hệ số nhám = 0.03 Dòng chảy xem ổn định a) Tính lưu tốc trung bình V (m/s) lưu lượng Q (m3/s) - Lưu tốc trung bình V: - Lưu lượng Q: b) Tính chiều sâu hố xói max dhx (m) bên bờ lõm theo tác giả khác - Theo biểu thức Chatley (1931): Với bán kính bờ lõm đoạn sơng cong - Theo biểu thức Apmann (1972): - Theo biểu thức Thorne (1988): - Theo biểu thức Maynord: - Theo biểu thức Hội Kỹ sư Công binh Mỹ (USACE – 1994): II Bài tập chương 04 Bài tập 4.1 Xác đinh sông X đoạn Y (Bản 4.1) - Từ tài liệu thủy văn thu trạm đo thủy văn A 73 năm, chọn đường trình lưu lượng năm 1961 năm điển hình đặc trưng thủy văn năm 1961 xấp xỉ với đặc trưng bình quân nhiều năm: Đặc trưng thủy văn Lưu lượng dòng chảy (m3/s) Lưu lượng bùn cát (kg/s) Năm 1961 1830 2130 Bình quân nhiều năm 1800 2260 Giải: - Trong bảng 4.1: • Đã xếp cấp lưu lượng theo thứ tự giảm dần với mức 500 m 3/s cấp • ni lầ số lần xuất (ngày) năm (365 ngày) • Mi số lần xuất cộng dồn • Pi (%) = 100Mi / 365 Bảng 4.1 STT (1) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Cấp lưu lượng (2) 10999 ÷ 10501 10500 ÷ 10000 9999 ÷ 9501 9500 ÷ 9000 8999 ÷ 8501 8500 ÷ 8000 7999 ÷ 7501 7500 ÷ 7000 6999 ÷ 6501 6500 ÷ 6000 5999 ÷ 5501 5500 ÷ 5000 4999 ÷ 4501 4500 ÷ 4000 3999 ÷ 3501 3500 ÷ 3000 2999 ÷ 2501 2500 ÷ 2000 1999 ÷ 1501 1500 ÷ 1000 999 ÷ 501 ni (3) 1 1 4 11 16 17 28 38 34 74 Mi (4) 13 17 17 21 26 29 35 46 51 67 84 112 150 184 258 22 500 ÷ 107 365 Pi (%) (5) 0.27 0.55 0.82 1.10 1.64 1.92 3.56 4.66 4.66 5.75 7.12 7.95 9.59 12.60 13.97 18.36 23.01 30.68 41.10 50.41 70.68 100.0 10 Ji (10-4) (6) 4.35 3.4 3.15 2.93 2.7 2.5 2.25 2.05 1.84 1.65 1.4 1.25 1.1 0.9 0.75 0.6 0.4 0.3 0.2 Qi (m3/s) (7) 10750 10250 9750 9250 8750 8250 7750 7250 6750 6250 5750 5250 4750 4250 3750 3250 2750 2250 1750 1250 750 PiJiQi2 (8) 137.73 230.27 234.40 318.81 396.45 382.46 577.59 612.03 477.47 460.72 433.35 361.33 302.89 284.55 216.14 174.50 130.53 93.21 50.34 23.63 7.95 0.1 250 0.63 - Đường quan hệ PiJiQi2 Qi (m3/s): - tương ứng với giá trị max tích số PiJiQi2 11 III Bài tập chương 06 Bài tập 6.1 Đoạn sông X vùng đồng (khơng bị ảnh hưởng triều) có quan hệ chiều sâu nước H, chiều rộng mặt thoáng B, lưu tốc trung bình mặt cắt U lưu lượng dòng chảy Q sau: Đoạn sông nghiên cứu xem có mặt cắt ngang hình chữ nhật (nếu B < 20H khơng thể bỏ qua tỷ số H/B, gồm cát mịn có d 50 = 0.1 mm, hệ số nhám n = 0.025 Lưu lượng tạo lòng đoạn sông Q TL = 350 m3/s, lưu lượng max Qmax = 550 m3/s 1.1 a) Sự ổn định đoạn sông Ứng với QTL, xác định: Số Reynolds Re dòng chảy xiết Kết luận trạng thái chảy Giải: - Ứng với QTL = 350 m3/s: - Mặt cắt ngang sơng hình chữ nhật: - Số Reynolds Re dòng chảy: : dòng chảy rối b) Lưu tốc mặt thoáng umax (m/s): Giải: ( mặt thoáng) c) Độ dốc thủy lực J d) Đường kính hạt cát bị khởi động dkđ (mm) theo Samov Theo tiêu chuẩn Samov: Với: e) Các tiêu ổn định dọc (theo Makaveev) ngang (theo Autunin) Giải: - Chỉ tiêu ổn định dọc (theo Makaveev): - Chỉ tiêu ổn định ngang (theo Antunin): 12 f) Kết luận ổn định đoạn sông - Đối với sơng vùng đồng bằng: Kết luận: Lòng sơng không ổn định Kè gia cố bờ sông Mái bờ bạt với độ dốc m = 2.5 Trong trường hợp, lấy hệ số an toàn = 1.3, tỷ trọng đá = 2.6 tỷ trọng bê tông = 2.4 a) Để chống lại tác dụng dòng chảy ứng với Qmax, tính: - Chiều dày viên đá dđ,c (cm) Lấy mo = 1.5 hướng dòng chảy song song với bờ • Ứng với Qmax = 550 m3/s: 1.2 • Đường kính viên đá: Với: k – hệ số hiệu chỉnh lưu tốc Theo đề, hướng dòng chảy song song với bờ - Chiều dày bê tông cốt thép dbt,c (cm) Để chống lại tác dụng song gió (đà gió = km, vận tốc gió max = 18 m/s), tính: - Chiều dày viên đá đổ dđđ,s (cm) b) Với: (nội suy, phụ thuộc vào mái dốc m = 2.5) Chiều cao sóng : Chiều dài sóng : - Chiều dày viên đá lát dđL,s (cm) 13 - Chiều dày dbt,s (cm) BTCT lắp ghép có kích thước x m (theo QPLX) c) Từ kết tính trên, chọn chiều dày gia cố: - Chiều dày gia cố đá đổ dđ (cm) d) - Chọn: dđ = 36 cm Chiều dày gia cố đá lát dl (cm) Chọn dl = 12 cm Chiều dày gia cố BTCT dbt (cm) Chọn dbt = 10 cm Rọ đá: Ưu điểm nhược điểm • Ưu điểm: bền chắc, dễ thích ứng với biến hình lòng sơng, giá thành rẻ, khai thác nhiều dễ • Nhược điểm: tuổi thọ khơng cao rọ dễ bị ăn mòn để lâu nước - Có nên dùng rọ đá cho đoạn sông hay không? Tại sao? Trả lời: Nên dùng rọ đá cho đoạn sơng Vì lòng sơng khơng ổn định, dòng chảy xiết nên việc dung rọ đá thích hợp, dễ thích ứng với biến đổi lòng sơng 14 Bài tập 6.2 Một sơng có mcn xem hình chữ nhật chảy ổn định đều, chiều rộng trung bình 260 m, hệ số nhám 0.023, lưu lượng tạo lòng 1700 m 3/s, đường kính hạt trung bình d50 = 0.7 mm đường kính hạt d 90 = mm Đoạn sông nghiên cứu gồm phân đọan: phân đoạn đầu sau thẳng phân đoạn cong với bán kính bờ lồi 970 m Trong đoạn sơng thẳng, hai ví trí cách km, người ta đo độ chênh mực nước 0.525 m Thủy lực bùn cát Tính chiều sâu nước trung bình h (m) lưu tốc trung bình U (m/s) đoạn sông thẳng - Độ dốc thủy lực: 2.1 a) Trước có cơng trình CT: Tính ứng suất ma sát τ (N/m2) vận tốc ma sát u* (m/s) đáy đoạn sông thẳng - Ứng suất ma sát: b) - Vận tốc ma sát: Tính chiều sâu hố xói max d hx (m) bên bờ lõm đoạn sông cong theo Thorne Maynord - Theo biểu thức Thorne: c) Với: : chiều sâu dòng chảy trung bình phía trước đoạn sơng cong : bán kính cong trung bình đoạn sơng cong Bán kính cong bờ lõm: - Theo biểu thức Maynord: d) Tính vận tốc khởi động bùn cát Uc (m/s) theo Samov Kết luận - Theo tiêu chuẩn Samov: 15 - Đường kính hạt bùn cát bị khởi động (theo M-P-M): e) Tính lưu lượng bùn cát tổng cộng Qt (kg/s) chiều rộng sông theo Eugelund & Hansen Kè gia cố bờ sông Mái bờ bạt với độ dốc m = 2.5 Trong TH, lấy hệ số an toàn = 1.5, tỉ trọng đá = 2.6, tỉ trọng bê tông = 2.4 a) Để chống lại tác dụng dòng chảy, tính: - Chiều dày viên đá lát d đL,dòng (cm) Lấy mo = 1.5 hướng dòng chảy song song với bờ (θ = 0o) 2.2 Với: k – hệ số hiệu chỉnh lưu tốc Theo đề, hướng dòng chảy song song với bờ - Chiều dày BTCT dbt,dòng (cm) với điều kiện vật liệu đặc chảy vòng từ từ Để chống lại tác dụng sóng gió (đà gió = km), vận tốc gió max = 18 m/s), tính: - Chiều dày viên đá lát dđL,sóng (cm) theo Puskin b) Với chiều cao sóng : - Chiều dày dbt,sóng (cm) BTCT lắp ghép có kích thước x m (theo QPLX) 16 c) Từ kết tính trên, chọn chiều dày gia cố: - Chiều dày gia cố đá lát dđL (cm) Chọn dđL = 14 cm - Chiều dày gia cố BTCT dbt (cm) Chọn dbt = 10 cm 17 Bài tập 6.3 Người ta muốn chỉnh trị đoạn sơng có lòng sơng đầy cát, hệ số nhám = 0.025, với thơng số: - Lưu lượng tạo lòng = 1200 m3/s, độ dốc thủy lực trung bình = 1.2.10-4 - Lưu lượng lũ max = 2800 m3/s, độ dốc thủy lực trung bình = 1.5.10 -4, đà gió = km vận tốc gió tính tốn = 15 m/s a) Dùng phương pháp quan hệ hình dạng sơng, tính chiều sâu trung bình (m), chiều rộng trung bình (m) bán kính cong (m) tuyến chỉnh trị Giải: - Mặt cắt ngang thiết kế lòng sơng theo phương pháp quan hệ hình dạng sơng: Xét đoạn sơng hạ lưu với lòng sơng cát sỏi: • Tuyến chỉnh trị mùa nước trung:  Chiều sâu: (với k = 9: hệ số hình dạng sơng)  Chiều rộng: • Tuyến chỉnh trị mùa lũ:  Chiều sâu:  Chiều rộng: - Kích thước TCT: Xét TCT mùa nước trung Quan hệ chiều rộng TCT trung bình chiều rộng sơng : Đặt: - Bán kính cong tuyến chỉnh trị: Theo CT kinh nghiệm: b) Tính vận tốc dòng chảy (m/s) ứng với tuyến chỉnh trị nói c) Xét phương án làm kè mỏ hàn đất đắp có phủ đá hộc, mái dốc thượng hạ lưu = 1.5 bố trí thẳng góc với bờ, tính phạm vi chiều dài kè (m) làm, khoảng cách (m) hai kè bên bờ lõm bờ lồi 18 - Phạm vi chiều dài kè: - Khoảng cách hai kè: • Ở bờ lõm: • Ở bờ lồi: d) Tính vận tốc dòng chảy max (m/s) 19 ...BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG I Bài tập chương 02 Bài tập 2.1 Câu 1: a) Vẽ đồ thị lưu tốc trung bình theo thời gian đo đường thẳng... 250 0.63 - Đường quan hệ PiJiQi2 Qi (m3/s): - tương ứng với giá trị max tích số PiJiQi2 11 III Bài tập chương 06 Bài tập 6.1 Đoạn sông X vùng đồng (không bị ảnh hưởng triều) có quan hệ chiều sâu... biểu thức Maynord: - Theo biểu thức Hội Kỹ sư Công binh Mỹ (USACE – 1994): II Bài tập chương 04 Bài tập 4.1 Xác đinh sông X đoạn Y (Bản 4.1) - Từ tài liệu thủy văn thu trạm đo thủy văn A 73 năm,