Nghiên cứu đề xuất phương pháp thiết kế và xây dựng để nâng cao chất lượng các công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô tại nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

Lào có địa hình đ i núi có vách đá cao và m ng lưới giao thông từ miền ắc xuống Nam có tuyến đư ng qua v ng núi, do độ dốc lớn, lưu lượng nước trên đỉnh núi chảy xuống nhanh dẫn đến nhữn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1 PGS.TS Nguyễn Quang Toản

2 PGS.TS ã Văn Chăm

HÀ NỘI - 2015

ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận án “ N

ớ

ờ ớ Cộ H D C ủ N D L ” là công trình nghiên

cứu riêng của tôi

Các số liệu, kết quả nghiên cứu được sử dụng trong luận án này hoàn toàn trung thực Nội dung trình bày trong luận án này chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào từ trước cho tới nay

Tác giả luận án

SOUVANHNA VONGKHAMCHANH

và đóng góp ý kiến trong suốt quá trình nghiên cứu luận án

Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết n sâu sắc đối với sự giúp đỡ to lớn,

nhiệt tình của hai thầy hướng dẫn PGS.TS N ễ Q T ả và PGS.TS

Lã Vă C ăm trư ng i h c Giao thông Vận tải đã hết lòng t o điều kiện giúp

đỡ tác giả hoàn thành luận án

ặc biệt, tác giả xin trân tr ng gửi l i cảm n tới PGS.TS T ầ Đ

Nghiên trư ng i h c Giao thông Vận tải, thầy đã có những chỉ dẫn tận tình và

quý báu giúp tác giả hoàn thành luận án

Cuối c ng tôi xin cảm n các b n b , đ ng nghiệp và các thành viên của gia đình tôi đã đ ng hành c ng với tôi, chia s những khó kh n và giúp đỡ to lớn

về tinh thần c ng như vật chất trong suốt quá trình h c tập và nghiên cứu luận

án của tôi t i trư ng i h c Giao thông Vận tải

Tác giả luận án

SOUVANHNA VONGKHAMCHANH

MỤC ỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯ NG 1 TỔNG QUAN V ĐẶC ĐI M ĐI U IỆN T NHI N, T NH H NH MẠNG ƯỚI GIAO THÔNG VÀ S PHÁ HOẠI CÁC CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ Ở NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO 4

1.1 Đ c đi m đi u iện đ a h nh và h h u ở ào 4

1.2 Giới thiệu chung v hệ thống đường ô tô ở ào 5

1.2.1 Giai đo n trước n m 1975 5

1.2.2 Giai đo n n m 1975-1985 6

1.2.3 Giai đo n n m 1985-2000 6

1.2.4 Giai đ an n m 2000-2015 7

1.3 T nh tr ng hư hỏng công tr nh tho t nước nhỏ trên đường ô tô t i nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân ào 9

1.3.1 Những hư hỏng thư ng gặp về công trình thoát nước trên đư ng ô tô và nguyên nhân gây ra 9

1.3.2 Tình hình áp dụng kết cấu công trình thoát nước ở Lào 12

1.4 ết lu n chương 1 13

CHƯ NG 2 TỔNG QUAN V TÍNH THỦ C BẬC NƯỚC NHI U CẤP, SỨC CẢN THỦ C Ở DỐC NƯỚC, HỞI ĐỘNG CỦA HẠT Ở ĐÁ DÕNG CHẢ VÀ ÓI SAU GIA CỐ CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ NGANG ĐƯỜNG 15

2.1 Tổng quan nghiên cứu t nh thủy lực b c nước nhi u cấp d ng b tiêu năng 15

2.1.1 Các nghiên cứu liên quan đến tính thủy lực bậc nước nhiều cấp 15

2.1.2 Các công thức tính thủy lực cho bậc nước nhiều cấp d ng bể 17

2.1.3 Nhận xét về tính thủy lực cho bậc nước nhiều cấp d ng bể 27

2.2 Tổng quan c c nghiên cứu v sức cản thủy lực ở dốc nước 27

2.2.1 Các nghiên cứu liên quan đến sức cản thủy lực ở dốc nước [5] 27

2.2.2 Vấn đề tính sức cản thủy lực của dốc nước 30

2.2.3 Vấn đề cần nghiên cứu 32

2.3 Tổng quan v hởi động của h t đất ở đ y dòng chảy 32

2.3.1 Vấn đề đã đ t được 32

2.3.2 Nhận xét 39

2.4 Tổng quan c c nghiên cứu v t nh xói sau gia cố công tr nh tho t nước nhỏ ngang đường 40

2.4.1 Các nghiên cứu liên quan đến tính xói sau gia cố cống và cầu nhỏ 40

2.4.2 Vấn đề cần nghiên cứu 44

2.5 ết lu n chương 2 45

CHƯ NG 3 NGHI N CỨU Đ UẤT GIẢI PHÁP THI T THỦ C CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NHỎ NGANG ĐƯỜNG CHO NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO 46

3.1 thuyết t nh thủy lực công tr nh tho t nước nhỏ ngang đường 46

3.1.1 Tính thủy lực bậc nước nhiều cấp 46

3.1.2 Dốc nước 51

3.1.3 Xói sau gia cố 52

3.2 Nghiên cứu xây dựng bi u đ x c đ nh b c nước nhi u cấp và nghiên cứu sức cản trong t nh dốc nước 54

3.2.1 Tính thủy lực bậc nước nhiều cấp mặt cắt chữ nhật ở d ng bể tiêu n ng 54 3.2.2 Tính thủy lực dốc nước 66

3.3 Nghiên cứu tốc độ b t đầu xói đ y và xói sau gia cố công tr nh tho t nước nhỏ ngang đường đối với đất hông d nh 70

3.3.1 Tính tốc độ bắt đầu xói đáy và trung bình đối với dòng chảy có địa chất là đất không dính 70

3.3.2 Tính xói sau gia cố công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng 77

3.3.3 Tính toán và áp dụng công thức tính xói sau cống cho công trình cống ngang đư ng 85

3.4 ết lu n chương 3 88

CHƯ NG 4 GIẢI PHÁP D NG CÔNG TR NH THOÁT NƯỚC NGANG ĐƯỜNG CÓ Đ A H NH ĐẶC TH Ở NƯỚC CỘNG HÕA D N CHỦ NH N D N ÀO 89

4.1 hảo s t thủy văn và c c phương ph p x c đ nh lưu lượng nước có th p dụng đ thiết ế công tr nh tho t nước nhỏ ở CHDCND ào 89

4.1.1 Nội dung công tác khảo sát thủy v n để thiết kế công trình thoát nước ngang đư ng 89

4.1.2 Các phư ng pháp xác định lưu lượng nước có thể áp dụng để thiết kế công trình thoát nước nhỏ ở CHDCND Lào 92

4.2 Giải ph p v tho t nước m t đường và tho t nước ngang đường 100

4.2.1 Nguyên tắc chung 100

4.2.2 Giải pháp về thoát nước mặt đư ng và ngang đư ng 101

4.2.3 iện pháp gia cố thượng lưu công trình [1] 105

4.2.4 iện pháp gia cố h lưu công trình [1] 106

T UẬN VÀ I N NGH 110

DANH MỤC CÔNG TR NH Đ CÔNG BỐ CÓ I N QUAN 113

DANH MỤC TÀI IỆU THAM HẢO 114

PHỤ ỤC 121

DANH MỤC H NH VẼ

Hình 1.1: ản đ m ng lưới đư ng Quốc lộ CHDCND Lào 8

Hình 1.2A: Hư hỏng nền, mặt đư ng do thiếu rãnh thoát nước 10

Hình 1.2 : Hư hỏng rãnh thoát nước tuyến đư ng số 8 t i km 43+500 10

Hình 1.3A: Hư hỏng thượng lưu cống 11

Hình 1.3 : Hư hỏng h lưu cống 11

Hình 1.3C: Hậu quả của hiện tượng xói h lưu cống, nền đư ng bị cắt đứt 11

Hình 1.3D: Hậu quả xói h lưu làm đứt cả mặt đư ng nhựa tuyến đư ng 4A t i km 55+200 11

Hình 1.4: Sự phá ho i cống do đất nền đư ng bị xói mòn 11

Hình 1.5: Hư hỏng mối nối cống 12

Hình 1.6A: Cống bị b n cát lắng 12

Hình 1.6 : Cống hộp bị đất đá đ ng gần hết miệng cống lớn v i lấp và xói lở 12 Hình 2.1: D ng nước nhảy 16

Hình 2.2: ậc nước không có tư ng tiêu n ng 16

Hình 2.3: ậc nước có tư ng tiêu n ng 16

Hình 2.4: Biểu đ xác định chiều dài tư ng đối của nước h trên bậc nước (Konstantinov IU.M) 17

Hinh 2.5: Nước nhảy 25

Hình 2.6: iểu đ quan hệ giữa tg P L   với p t P và h c P với p t P 25

Hình 2.7: S đ dốc nước 28

Hình 2.8: S đ nước chảy ở đo n cửa vào dốc nước 28

Hình 2.9: S đ dốc nước đo n thân dốc 29

Hình 2.10: S đ nước nhảy dâng 30

Hình:2.11: S đ h t bị đẩy trượt 37

Hình 2.12: iểu đ ứng suất tiếp dòng chảy theo Shields (1936) 37

Hình 2.13: S đ các d ng nối tiếp sau cống khi S h S c 40

Hình 2.14: iểu đ quan hệ giữa

0

gc

l

b với h x

H 44

Hình 2.15: Xói sâu gia cố 44

Hình 3.1: S đ dòng chảy êm 46

Hình 3.2: S đ dòng chảy xiết đều 46

Hình 3.3: S đ viết phư ng trình ernoulli 47

Hình 3.4: Sở đ tư ng tiêu n ng 48

Hình 3.5: S đ bể tiêu n ng kết hợp 50

Hình 3.6: S đ xác định tốc độ khởi động của h t ở đáy dòng chảy 52

Hình 3.7: S đ định ngh a viết phư ng trình biến thiên động lượng cho dòng chảy trong kênh hở 53

Hình 3.8: Giải phư ng trình bậc 3 tìm chiều sâu co h p hch 57

Hình 3.9: Khai báo Goal Seek 57

Hình 3.10: iểu đ quan hệ giữa bâc P L với 3 ( / ) q m s m 61

Hình 3.11: iểu đ quan hệ giữa bâc P L với p t P 62

Hình 3.12: iểu đ quan hệ giữa bâc P L với h c P 62

Hình 3.13: iểu đ quan hệ giữa b c L h với c P h 63

Hình 3.14: iểu đ quan hệ giữa t c p h với c P h 63

Hình 3.15: iểu đ quan hệ giữa t c p h với c P h và b c L h với c P h 64

Hình 3.16: iểu đ thay đ i hệ số sức cản thủy lực f theo số Re ở dòng chảy xiết đều không làm hàm khí trong lòng dẫn bê tông 66

Hình 3.17: Quan hệ giữa hệ số sức cản f và Re dựa vào kết quả đối với mặt cắt hình thang 68

Hình 3.18: Quan hệ giữa hệ số sức cản f

x và Re.105 đối với dòng chảy xiết

trong dốc nước có d ng mặt cắt chữ nhật 69

Hình 3.19: Quan hệ giữa hệ số sức cản f và Re dựa vào kết quả mặt cắt hình thang và kết quả mặt cắt chữ nhật 69

Hình 3.20: S đ tốc độ đáy không xói của h t trong dòng chảy 76

Hình 3.21: S đ xói sau cống (sau gia cố cứng) 77

Hình 3.22: Tốc độ r i tự do của dòng nước 81

Hình 3.23: Màn hình chính HY-8 85

Hình 4.1: Cống thoát nước thông thư ng 103

Hình 4.2: Cống kết hớp với tư ng chắn 103

Hình 4.3: Cống có 2 độ dốc 104

Hình 4.4: ố trí cửa ra theo kiểu tư ng chắn và bể tiêu n ng phần h lưu 104

Hình 4.5: Cống dốc bố trí theo kiểu bậc cấp 105

Hình 4.6: Gia cố cửa ra của cống có độ dốc nhỏ 107

Hình 4.7: S đ tính chiều dài gia cố h lưu cống 107

DANH MUC BẢNG BI U

ảng 1.1: Thống kê đư ng bộ toàn quốc n m 2009 7

ảng 2.1: Tính đư ng mặt nước 29

ảng 2.2: Hàm số 0 gc l f b       phụ thuốc với 0 gc l b và h x H 43

ảng 3.1: Hệ số n phụ thuộc với 1 n h H 49

ảng 3.2: Nhập số liệu đầu vào 56

ảng 3.3 Tính thử H1 58

ảng 3.4: Tính thử dần tìm H1 58

ảng 3.5: Kết quả tính toán bậc nước nhiều cấp 61

ảng 3.6: Tính tốc độ không xói ở đáy dòng chảy 76

ảng 3.7: Hệ số và số m tính xói cho đất r i r c 83

ảng 3.8: Hệ số C h cho cửa ra cống đặt cao h n đấy dòng chảy 84

ảng 3.9: Hệ số điều chỉnh độ dốc đặt cống C s 84

ảng 3.10: Kết quả tính xói sau cống theo phần mềm HY-8 t i hai vị trí đặt cống (phụ lục 10 và phụ lục 11) 87

ảng 3.11: Kết quả tính xói sau cống theo phư ng pháp của Hội cầu đư ng Mỹ t i hai vị trí đặt cống (phụ lục 12 và phụ lục 13) 87

ảng 3.12: T ng kết quả tính chiều sâu xói gia cố 87

ảng 4.1: Hệ số dòng chảy 93

ảng 4.2: Hệ số điều tiết lưu lượng (do ao h , đầm lầy) 95

ảng 4.3: Hệ số nhám của sư n dốc 96

ảng 4.4: ặc số nhám của lòng sông 97

ảng 4.5: Hệ số dòng chảy phụ thuộc vào diện tích lưu vực 98

ảng 4.6: Tính t y thuộc với độ dốc của sư n dốc lưu vực 98

ảng 4.7: T a độ đư ng cong mưa 98

ảng 4.8: Số liệu khảo sát 4 vị trí công trình 99

ảng 4.9: Kết quả tính toán lưu lượng t i vị trí công trình 100

C



sd m ls m



4 0

) (

6 18

sd i



DANH MỤC CÁC Ý HIỆU, CHỮ VI T TẮT

TT hiệu Ý nghĩa

3 bcv Chiều rộng cửa vào bậc nước

7 CHDCND Lào Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

12 fCN Sức cản thủy lực ở mặt cắt ngang hình chữ nhật

13 fHTH Sức cản thủy lực ở mặt cắt ngang hình thang

14 fe Sức cản thủy lực đối với dòng chảy êm

15 fx Sức cản thủy lực đối với dòng chảy xiết

24 h2cd Chiều sâu liên hợp n i cuối dốc

25 hch Chiều sâu mặt cắt co h p trên sân bậc

26 h2ch Chiều sâu liên hợp lớn với chiều sâu mặt cắt co h p

28 hr Chiều sâu t i cửa ra của bể tiêu n ng

34 ktđ Chiều cao nhám tư ng đư ng

35 Lb Chiều dài bể tiêu n ng

37 Lđh Chiều dài địa hình

40 Lx Chiều dài xói

41 m Hệ số lưu lượng của đập tràn

44 Px Lực đẩy trượt theo phư ng chảy

45 Py Lực nâng tác động vào h t đất

47 R Bán kính thủy lực của mặt cắt ngang

57  Hệ số nhớt động của chất lỏng

MỞ ĐẦU

1 do chọn đ tài

Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào đang trên đư ng hiện đ i hóa

M ng lưới đư ng ô tô đang được cải t o, nâng cấp và xây dựng mới để phục vụ yêu cầu phát triển ngày càng cao của đất nước Trong những n m qua ảng và Nhà nước Lào đã coi tr ng việc xây dựng c sở h tầng Trong đó đã chú tr ng đến việc xây dựng và phát triển m ng lưới đư ng giao thông, đặc biệt là đư ng

bộ

Khi xây dựng đư ng ô tô đã chú ý đặc biệt đến việc xây dựng công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng ô tô, mặc d lo i công trình này chiếm t tr ng không lớn so với các công trình khác, nhưng khả n ng tiêu thoát l của công trình thoát nước nhỏ l i ảnh hưởng và liên quan trực tiếp đến tu i th của áo

đư ng, nền đư ng và các công trình khác trên đư ng

Nước Lào nằm trong v ng khí hậu nhiệt đới gió m a, lượng mưa và khí hậu điều hòa trong n m, song một số v ng có lượng mưa lớn và không đều Lào

có địa hình đ i núi có vách đá cao và m ng lưới giao thông từ miền ắc xuống Nam có tuyến đư ng qua v ng núi, do độ dốc lớn, lưu lượng nước trên đỉnh núi chảy xuống nhanh dẫn đến những hư hỏng công trình thoát nước trên đư ng ô tô làm cho chất lượng của tuyến đư ng không n định theo các m a trong n m Một trong số các nguyên nhân quan tr ng là phư ng pháp tính toán thủy lực cho công trình thoát nước nhỏ và sự lựa ch n tr ng thái nguy hiểm của công trình có thể còn chưa hợp lý ể nâng cao khả n ng thoát nước ngang đư ng ô tô cần phải nghiên cứu một số bài toán tính toán thủy lực như: tính thủy lực bậc nước

và dốc nước, tính xói sau cống, tính tốc độ bắt đầu xói đáy dòng chảy Tất cả những vấn đề trên điều liên quan đến việc nghiên cứu phư ng pháp thiết kế để nâng cao khả n ng thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô

T i CHDCND Lào, để tính toán thủy lực cho công trình thoát nước này, nước Lào hiện nay đang d ng các phư ng pháp của nước ngoài (chủ yếu là châu

Âu, Mỹ, Việt Nam) trong điều kiện tự nhiên và khí hậu của Lào

Thực tế đó đòi hỏi phải có những nghiên cứu sâu h n về vấn đề này Với trình độ và kinh nghiệm của các nhà khoa h c – kỹ thuật Việt Nam có thể giúp tôi rất nhiều trong khi thực hiện đề tài Chính vì vậy Nhà Nước Cộng Hòa Dân

Chủ Nhân Dân Lào cử tôi sang đây làm nghiên cứu sinh với đề tài : “N

ớ ờ ớ Cộ Hòa D C ủ N Dân Lào”

2 Mục đ ch nghiên cứu

Luận án nghiên cứu đề xuất phư ng pháp thiết kế và xây dựng để nâng cao chất lượng các công trình thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô t i nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào, trong đó tập trung vào tính thủy lực công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng ô tô và giải quyết một số tính toán thủy lực (bậc nước, dốc nước, tốc độ không xói đáy dòng chảy và xói sau gia cố) d ng trong thiết kế công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng để từ đó đề xuất được các giải pháp thiết

kế và lựa ch n phư ng pháp gia cố hoặc biện pháp tiêu n ng thích hợp ở h lưu cống trên đư ng ô tô, giải pháp xây dựng công trình thoát nước nhỏ ngang

đư ng có địa hình đặc th ph hợp với các đặc điểm điều kiện tự nhiên và đặc điểm khí hậu t i nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

3 Ph m vi nghiên cứu

Ph m vi nghiên cứu là tính thủy lực cho hệ thống công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng ở nước Lào

4 Phương ph p nghiên cứu

Phư ng pháp lý thuyết kết hợp với thực tế

5 Bố cục của lu n n

Luận án trình bày trong 166 trang g m phần Mở đầu, Phần nội dung luận

án trong 04 chư ng, Phần kết luận và kiến nghị, Hướng nghiên cứu tiếp theo, Tài liệu tham khảo và Phụ lục

Luận án g m những phần sau:

M

Mở ầ

C 1: T ng quan về đặc điểm điều kiện tự nhiên, tình hình m ng

lưới giao thông và sự phá ho i các công trình thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô ở Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

C 2: T ng quan về tính thủy lực bậc nước nhiều cấp, sức cản thủy

lực ở dốc nước, khởi động của h t ở đáy dòng chảy và xói sau gia cố công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng

C 3: Nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế thủy lực công trình

thoát nước nhỏ ngang đư ng cho nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

C 4: Giải pháp xây dựng công trình thoát nước ngang đư ng có

địa hình đặc th ở nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

K ậ ị

C ọ ã

T ệ m ả

P

CHƯ NG 1 TỔNG QUAN V ĐẶC ĐI M ĐI U IỆN T NHI N, T NH H NH MẠNG ƯỚI GIAO THÔNG VÀ S PHÁ HOẠI CÁC CÔNG TR NH

THOÁT NƯỚC NHỎ TR N ĐƯỜNG Ô TÔ Ở NƯỚC

CỘNG HÒA D N CHỦ NH N D N ÀO

1.1 Đ c đi m đi u iện đ a h nh và h h u ở ào

Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào là một nước có diện tích tư ng đối rộng với diện tích 236.800 km2 ịa hình của Lào chủ yếu là đ i núi cao chiếm t lệ 70% và đ ng bằng chiếm 30% của diện tích cả nước

- Đ a h nh: miền núi và cao nguyên chiếm tới h n 3/4 diện tích tự nhiên, còn l i

là một số v ng đ ng bằng Nói chung là v ng núi ở Lào có độ cao trung bình chiếm phần lớn phía ắc và phía ông, đỉnh cao nhất là núi ịa (2820m), và một số đỉnh cao khác như: núi Xao (2690m), núi S n (2218m), núi Hu t (2452m) Núi ở hai tỉnh ông ắc Lào là Xiêng Khoảng - X m Nưa, n i bắt đầu của dãy núi Trư ng S n ắc Hướng chung của chúng là ông ắc - Tây Nam nằm toàn bộ ở phía Tây, không liền dài và không phẳng như ở châu th sông Mê Kông

- h h u: khí hậu nhiệt đới gió m a, với 2 m a rõ rệt:

C, mưa khá thư ng xuyên, một vài n m thậm chí bị l lụt tràn dòng sông Mê Kông

v ng núi có th i điểm là 0o

C

- ượng mưa trong năm:

Lượng mưa trung bình hàng n m 3500 mm, lượng mưa phân bố không đều giữa các v ng và thất thư ng giữa các n m V ng có lượng mưa cao nhất như ở cao nguyên o Li Vên từ 3800 mm đến 5000 mm V ng có lượng mưa thấp nhất như ở đ ng bằng Viêng Ch n và tỉnh Xa V n Na Khệt chỉ từ 1100 mm

đến 1500 mm Trong m a mưa, lượng mưa tập trung 80% còn trong m a khô, lượng mưa chỉ chiếm khoảng 20% của cả n m

Theo tr m đo mưa Viêng Ch n cho biết trung bình trong nhiều n m, từ

n m 1900 - 1988 có khoảng 224mm/ngày-đêm và lớn nhất trong chu trình gió mưa là 400 - 800mm Nhưng trong n m 1971 số lượng nước mưa nhiều nhất trong n m là tháng 8 có tới 625mm/ngày-đêm, tháng 9 là 421mm/ngày-đêm

1.2 Giới thiệu chung v hệ thống đường ô tô ở ào

1.2.1 G ớ ăm 1975

Vấn đề giao thông vận tải liên l c là một trong những vấn đề quan tr ng nhất mà Lào phải tiếp thu l i di sản của chế độ thuộc địa Việc không có đư ng sắt và lối thông ra biển c ng như một hệ thống đư ng bộ thống nhất trong cả nước, sự phân bố không đều các tuyến đư ng theo lãnh th đã kìm hãm sự phát triển của quan hệ kinh tế giữa những v ng khác nhau trong nước, cản trở sự hình thành một thị trư ng chung trong toàn quốc và phát triển những quan hệ kinh tế quốc tế Chi phí vận chuyển rất cao đã làm t ng thêm giá thành những hàng hoá

lư ng thực và các hàng hoá tiêu d ng khác, điều đó đã tác động nghiêm tr ng đến đ i sống của nhân dân

Những tuyến đư ng quốc lộ chỉ nối liền các thành phố lớn nhất của đất nước, trong khi nhiều v ng nông thôn, đặc biệt là v ng miền núi vẫn hoàn toàn

bị cách ly Trong th i kỳ 1963-1974 độ dài đư ng sá đã t ng từ 4300-7400 km, trong đó có đư ng rải nhựa t ng từ 1200-2900 km Song mật độ đư ng bộ ở Lào vẫn là một trong những mức thấp nhất ở Châu á có 2,6 km/100 km2

lãnh th Chỉ có 4 thành phố như: Luông Pha ang, X m Nửa, Ph ng Xả Ly và Luông N m Tha đi tới biên giới Thái Lan, Trung Quốc và Việt Nam Th i kỳ 1965-1974, ở đây đã xây dựng một vài tuyến đư ng rải nhựa, có thể sử dụng trong bất kỳ m a nào, chúng ch y từ Ph ng Xả Ly đến biên giới phía ắc và phía ông của Lào ư ng quốc lộ số 13 ch y d c toàn bộ nước Lào từ ắc tới Nam qua các thành phố Luông Pha ang, Viêng Ch n, Pak S n, Kh m Muôn,

Xa V n Na Khệt, Pak Sê và biên giới C m Pu Chia Những đo n đư ng ngắn

thích hợp cho việc đi l i của ôtô cả trong m a mưa đã nối liền Viêng Ch n với Pak S n và Luông Pha ang c ng như đo n nối từ cầu qua sông Mê Kông trên đất Lào với thành phố Nong Khai trên đất Thái Lan, đ i bộ phận hàng xuất và nhập khẩu của Lào đi qua đó

Ngoài ra còn có 2 nhánh của đư ng số 13 nối liền Lào và Việt Nam qua các đ o trên dãy núi Trư ng S n

Giao thông vận tải vốn là một khó kh n ách tắc đối với sự phát triển Do điều kiện địa hình, chiến tranh và n ng lực nội t i về kinh tế - xã hội, giao thông vận tải không được phát triển càng làm cho đất nước l c hậu và trì trệ ảng và Nhà Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào đã có nhiều nỗ lực trong chính sách đối nội và đối ngo i để cải thiện c sở h tầng về giao thông vận tải Tranh thủ sự viện trợ giúp đỡ của các nước xã hội chủ ngh a

1.2.2 G ăm 1975-1985

Giao thông vận tải có nhiều chuyển biến Lào đã sửa chữa nâng cấp

đư ng mới với chiều dài 3496 km, trong đó xây dựng đư ng rải nhựa là 1420

km, xây dựng cầu thép (cầu Belley) có 61 cầu dài 1,844 m, cầu bê tông cốt thép lớn và trung bình có 109 cầu dài 6159.5 m và nhiều cống thoát nước Tới n m

1985 nước Lào có 12500 km đư ng, trong đó đư ng nhựa 2400 km, đư ng rải

đá d m 3300 km, đư ng cấp phối 6800 km

1.2.3 G ăm 1985-2000

Trong giai đo n này ngành giao thông vận tải của Lào đã phát triển một

số tuyến đư ng nối tới nông thôn, v ng sâu, v ng xa, các tuyến đư ng đi ra các nước láng giềng Việt Nam, Thái Lan, Campuchia, Trung Quốc, các tuyến đư ng

đi tới biển phía ông Việt Nam và phía Nam Campuchia và một số tuyến đư ng

d c theo biên giới phía Tây Thái Lan Cải t o và phục h i các tuyến đư ng từ trung ư ng đến các tỉnh và các tỉnh đi tới một số huyện lỵ (chưa có đư ng) ặc biệt đã thành công xây dựng đư ng mới trong thủ đô và xây dựng được hai chiếc cầu lớn vượt qua sông Mê kông Tha ưa - Nông Khai; Pak Sê - Mư ng Phôn Thong

1.2.4 G ọ ăm 2000-2015

Những n m gần đây, thực hiện chính sách đ i mới, Chính phủ Lào đã tập trung đầu tư m nh mẽ cho c sở h tầng giao thông vận tải đư ng bộ Nhiều tuyến đư ng đã xây dựng mới hoặc nâng cấp theo hướng công nghiệp hoá - hiện

đ i hoá, với tiêu chuẩn kỹ thuật cao, với công nghệ tiên tiến C sở h tầng giao thông vận tải được coi là khâu tr ng tâm nên cần phải đi trước một bước, t o điều kiện thúc đẩy phát triển kinh tế

ược sự đầu tư của Chính phủ bằng ngu n vốn trong nước, vốn vay của nước ngoài và các t chức quốc tế, hệ số c sở h tầng đư ng bộ của nước Lào

đã có những bước phát triển đáng kể: xây dựng mới 24000 km trong đó có tuyến

đư ng rải nhựa 3800 km

Nói chung Lào chưa có hệ thống đư ng bộ hoàn chỉnh như m ng lưới nối liền giữa các tỉnh, huyện Giao thông vận tải nội bộ một số tỉnh chưa đảm bảo cho ô tô có thể ch y thông suốt tỉnh lỵ đến huyện lỵ, giao thông giữa các huyện

và các làng l i càng khó kh n Hiện nay, hệ thống đư ng ô tô ở Lào chỉ đ t cấp

đư ng III, IV, V

C n cứ theo bảng thống kê của ộ Giao thông và Công chính Lào n m

2009 đư ng bộ các lo i có t ng chiều dài 39568 km

Bảng 1.1: Thống kê đường bộ toàn quốc năm 2009

TT Kết cấu mặt đư ng Chiều dài (km)

Hình 1.1: Bản đồ mạng lưới đường Quốc lộ CHDCND Lào

1.3 T ớ ờ

ớ Cộ Hòa D C ủ N D L

Nước Lào có v ng khí hậu nhiệt đới gió m a, do lượng mưa và khí hậu trong n m, chủ yếu là một số v ng có lượng mưa lớn và không đều trong n m Lào có địa hình đ i núi có vách đá cao và m ng lưới giao thông từ miền ắc xuống Nam có tuyến đư ng qua v ng núi, do độ dốc lớn thì lưu lượng nước trên đỉnh núi chảy xuống nhanh dẫn đến những hư hỏng công trình thoát nước trên

đư ng ô tô và làm cho chất lượng của tuyến đư ng không n định theo các m a trong n m

Công trình thoát nước trên đư ng ô tô ở Lào có thiết kế - kỹ thuật còn thấp, công tác duy tu bảo dưỡng không thư ng xuyên, công tác quản lý và chi phí còn h n chế, chưa đáp ứng được kịp th i cho việc duy tu bảo dưỡng đư ng

ô tô ở Lào

1.3.1 Nhữ ờ ặ ớ ờ

và nguyên nhân gây ra

Hiện tượng hư hỏng công trình thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô ở nước CHDCND Lào xảy trên tất cả các tuyến đư ng đang khai thác Hậu quả do chúng để l i thư ng gây ra t n thất lớn, tốn phí nhiều chi phí sửa chữa, khôi phục, gián đo n giao thông nhiều ngày sau mưa l , đe d a nghiêm tr ng an toàn giao thông ể phục vụ cho luận án NCS đã khảo sát nhiều tuyến đư ng ở nước CHDCND Lào như: đư ng 1D, đư ng số 1J, đư ng số 2E, đư ng số 4A, đư ng

số 7, đư ng số 8, đư ng số 12 Các kết quả khảo sát NCS đã trình bày chi tiết ở

báo cáo chuyên đề : Sự phá hoại các công trình thoát nước nhỏ trên đường ô tô

của nước CHDCND Lào và các nguyên nhân gây ra Dưới đây NCS xin tóm tắt

một số hư hỏng điển hình liên quan trực tiếp đến những vấn đề trong nội dung của luận án

1 Hư hỏng rãnh thoát nước

Rãnh thoát nước đóng vai trò quan tr ng đảm bảo chất lượng khai thác các đư ng ô tô t i Lào, lượng mưa hàng n m lớn, địa hình dốc, nếu không có

rãnh nền mặt đư ng bị phá ho i rất nhanh (xem hình 1.2A) Tuy vậy, rãnh thoát nước rất hay bị hư hỏng, d ng hư hỏng đặc trưng (xem hình 1.2B) T i đây đo n rãnh thượng lưu bị b i lấp, đo n cuối rãnh bị xói rất sâu, ph m vi xói t ng dần theo th i gian, ta luy rãnh c ng bị xói, phá ho i một phần nền đư ng Nguyên nhân hư hỏng là do xác định lưu lượng thiết kế không đúng (chiều dài rãnh quá dài) và chủ yếu do cấu t o rãnh không đúng, làm t ng vận tốc nước chảy ở cuối rãnh Nếu cấu t o rãnh theo hình thức bậc nước nhiều cấp (nội dung nghiên cứu

ở chư ng 2) thì hiện tượng hư hỏng này sẽ được khắc phục

Hình 1.2A: Hư hỏng nền, mặt đường do

thiếu rãnh thoát nước

Hình 1.2B: Hư hỏng rãnh thoát nước tuyến đường số 8 tại km 43+500

2 Hư hỏng thượng lưu và h lưu công trình cống thóat nước

Nguyên nhân: do độ dốc của lòng suối lớn, tốc độ dòng chảy lớn th i gian

l nhanh ộ dốc đặt cống không thích hợp Hai yếu tố này làm thay đ i quá nhiều vận tốc nước vào và ra khỏi cống Khắc phục nó giải pháp hữu hiệu là làm cống dốc kết hợp với cấu t o bậc nước nhiều cấp (nội dung nghiên cứu ở chư ng 2)

Hình 1.3A: Hư hỏng thượng lưu cống Hình 1.3B: Hư hỏng hạ lưu cống

Hình 1.3C: Hậu quả của hiện tượng

xói hạ lưu cống, nền đường bị cắt đứt

Hình 1.3D: Hậu quả xói hạ lưu làm đứt cả mặt đường nhựa tuyến đường

4A tại km 55+200

3 Hư hỏng xói lở thân cống, nền đư ng t i vị trí cống bị cắt đứt

Nguyên nhân: do lưu lượng nước chảy quá lớn, thiết kế khẩu độ cống

không thích hợp (không đủ khả n ng thoát nước) Khi mưa l một phần lớn lượng nước tràn trên nền đư ng, gây xói và cắt đứt nền đư ng t i vị trí cống Cống bị phá hủy hoàn toàn Khắc phục hiện tượng này phải chủ ý đến phư ng pháp xác định lưu lượng nước thiết kế và các công thức xác định khẩu độ cống (nội dung trình bày trong chư ng 4)

Hình 1.4: Sự phá hoại cống do đất nền đường bị xói mòn

4 Hư hỏng mối nối cống

Nguyên nhân: do xử lý móng cống không đảm bảo làm cho móng cống bị

lún và thi công mối nối cống không tốt

Hình 1.5: Hư hỏng mối nối cống

5 Lắng đ ng đất cát trong cống

Nguyên nhân: do sự thiết kế độ dốc cống hợp lý hoặc bị tắc ở h lưu iện

pháp khắc phục (nội dung trình bày trong chư ng 4)

1.3.2 T ớ ở L

Trong quá trình xây dựng và phát triển m ng lưới giao thông vận tải, các

d ng kết cấu cống và cầu nhỏ trên đư ng ô tô ở Lào c ng nghiên cứu và nâng cao chất lượng xây dựng để thoát nước trên tuyến đư ng và đỉnh núi, thuận lợi cho việc duy tu bảo dưỡng, h giá thành công trình, đảm bảo chất lượng và sự an toàn xe ch y trên tuyến đư ng

Nói chung các kết cấu công trình thoát nước nhỏ đã được áp dụng trên tuyến đư ng ở Lào có cống và cầu nhỏ, g m có: cống tròn bê tông cốt thép,

Hình 1.6A: Cống bị bùn cát lắng Hình 1.6B: Cống hộp bị đất đá đọng gần hết miệng cống lớn vùi lấp và xói lở

cống hộp bê tông cống thép, rãnh thoát nước 2 bên tuyến đư ng, cầu bản bê tông cốt thép v.v

Hiện nay chưa có một công trình nào có nghiên cứu đầy đủ về các giải pháp kỹ thuật để xử lý các công trình thoát nước ở Lào Khi có đo n tuyến

đư ng bị hư hỏng xảy ra thì sẽ t chức sửa chữa đưa ra một số giải pháp nào đó cho ph hợp với hiện tr ng hư hỏng thực tế cần xử lý và thuộc vào n ng lực chuyên môn và kinh nghiệm của đ n vị thi công

1.4 ết lu n chương 1

ảng và Nhà Nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào đã xác định rõ sự nghiệp phát triển kinh tế đất nước là phải phát triển m ng lưới giao thông nói chung, giao thông đư ng bộ nói riêng ó là vấn đề rất quan tr ng trong sự nghiệp xây dựng kết cấu h tầng phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Trong

đó sự phá ho i công trình thoát nước nhỏ trên đư ng ô tô c ng là một những yếu

tố quan tr ng cần được giải quyết triệt để của ngành giao thông đư ng bộ vì nó giảm tu i th kết cấu nền đư ng và sự an toàn giao thông đư ng bộ

Chư ng này đã khái quát các đặc điểm địa hình, khí hậu, lưu lượng mưa trong n m và quy ho ch phát triển hệ thống giao thông đư ng bộ ở nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

Sau khi nghiên cứu NCS thấy cần nêu ra một số kết luận quan tr ng dưới đây liên quan đến mục tiêu của luận án:

1 Phát triển và duy trì hệ thống đư ng ô tô để phục vụ cho việc phát triển kinh tế của nước Lào chúng tôi, được ảng và Nhà nước Lào xác định là một nhiệm vụ tr ng tâm rất nhiều các con đư ng có quy mô lớn sẽ được xây dựng và cải t o cho tư ng lai ể các công trình đư ng ô tô ho t động có hiệu quả cần nâng cao chất lượng xây dựng Nhiệm vụ nâng cao chất lượng xây dựng các công trình đư ng cần phải bắt đầu từ bước lập kế ho ch thiết kế công trình Luận án này mong muốn tham gia các khâu đầu tiên nói trên với mục tiêu nâng cao chất lượng xây dựng phải kéo dài tu i th công trình và đảm bảo chất lượng khai thác

2 C ng với các đ ng nhiệp, các c quan hữu quan NCS đã xem xét một

số tuyến đư ng chính như hình ảnh đã nói trên là một số hư hỏng rất hay gặp

trên đư ng là sự phá ho i t i các vị trí công trình thoát nước nhỏ như: cầu nhỏ, cống T y d ng phá ho i rất đa d ng nhưng nguyên nhân thư ng gặp nhất là nền

đư ng, mặt đư ng t i những vị trí này bị nước xói, đất đá bị cuốn trôi Kiểu phá

ho i này chắc chắn là do công tác dự báo thủy v n và tính toán thủy lực công trình không hợp lý dẫn đến vận tốc nước, áp lực nước tác động lên nền mặt

đư ng quá lớn dẫn đến phá ho i công trình làm giảm an toàn giao thông Những

dự đoán này giải thích luận án của NCS tập trung vào công tác tính thủy lực cho các công trình thoát nước nhỏ Như vậy, hy v ng rằng sau này các đo n đư ng ít

bị nước cuốn trôi, vị trí cống, vị trí cầu bị nước tàn phá sau mỗi m a lụt Kiểu phá ho i này khác biệt với kiểu phá ho i một cái cầu hay một cái cống sụp đ dưới tác động của tải tr ng xe và tải tr ng bản thân nền đắp Những kiểu phá

ho i này hình thành do chất lượng xây dựng kém, luận án này NCS không giải quyết được vấn đề đó

3 iều kiện khí hậu, nhiệt độ, mưa gió rất khắc nghiệt, hình thành các

v ng khí hậu rất rõ ràng Sau này khi áp dụng các công thức chung tính thủy lực cho các công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng rất cần chú ý đến đặc điểm này Nhưng đây là một vấn đề rất phức t p đòi hỏi rất nhiều công trình nghiên cứu, rất nhiều kinh nghiệm xây dựng công trình Vì vậy luận án của chúng tôi muốn

có sự chặt chẽ vào các lý thuyết chung được thừa nhận và các kinh nghiệm mà các nhà bác h c, các nhà kỹ thuật đã đ t được với mong muốn vấn đề được giải quyết nhanh chóng h n

ể đáp ứng các yêu câu về mục tiêu, nội dung đề tài luận án, các vấn đề sau đây sẽ được nghiên cứu trong các chư ng tiếp theo:

a Các nội dung chính khi tính thủy lực bậc nước nhiều cấp, sức cản thủy lực ở dốc nước, khởi động của h t ở đáy dòng chảy và xói sau gia cố công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng;

b Nghiên cứu đề xuất giải pháp thiết kế thủy lực công trình thoát nước nhỏ ngang đư ng cho nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào;

c Giải pháp xây dựng công trình thoát nước ngang đư ng có địa hình đặc

th ở nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào

CHƯ NG 2 TỔNG QUAN V TÍNH THỦ C BẬC NƯỚC NHI U CẤP, SỨC CẢN THỦ C Ở DỐC NƯỚC, HỞI ĐỘNG CỦA HẠT Ở ĐÁ

DÕNG CHẢ VÀ ÓI SAU GIA CỐ CÔNG TR NH

THOÁT NƯỚC NHỎ NGANG ĐƯỜNG

2.1 Tổng quan nghiên cứu tính thủy lực bậc nước nhiều cấp dạng bể tiêu năng

Như đã trình bày ở chư ng 1, do địa hình dốc, lượng nước mưa lớn, nên

để khắc phục những lưu lượng thư ng gặp ở công trình thoát nước nhỏ ngang

đư ng trên đư ng ô tô d ng bậc nước nhiều cấp rất nên được áp dụng ph biến

ể áp dụng có hiệu quả giải pháp xây dựng này ở nước Cộng Hòa Dân Chủ Nhân Dân Lào chúng tôi đã tập trung nghiên cứu những vấn đề dưới đây:

ậc nước nhiều cấp bao g m nhiều bậc nước một cấp nối tiếp nhau kiểu bậc thang được áp dụng ở n i có địa hình dốc, để giảm khối lượng công tác làm đất, ít phá hủy môi trư ng Như vậy, mỗi bậc phải được tính sao cho có chiều dài tối thiểu về tính thủy lực, đ ng th i đảm bảo điều kiện địa hình cụ thể tức là

độ dốc cục bộ trung bình phải được thỏa mãn i

cb

i

P S

ậc có thể có d ng nước nhảy t i chỗ và nước nhảy xa, do đó cần xác định chiều dài ngắn nhất

a) nước nhảy t i chỗ b) nước nhảy xa

Hình 2.1: Dạng nước nhảy

Hình 2.2: Bậc nước không có tường tiêu năng

ậc nước không có tư ng tiêu n ng chỉ áp dụng khi lưu lượng dòng chảy không lớn và được đặc trưng bởi dòng chảy xiết trên bậc là đư ng nước dâng Trong trư ng hợp này chiều dài tối thiểu của bậc là:

3

bc r

L   l l l (2.1) Chiều dài l r, l và l3 được tính như bậc nước một cấp, trong đó: l3 2h c

(bằng 2 lần chiều sâu phân giới)

Hình 2.3: Bậc nước có tường tiêu năng

ậc nước d ng bể tiêu n ng để rút ngắn chiều dài bậc, chiều sâu bể cần lựa ch n sao cho h 2ch h h p t

Khi tính bậc nước nhiều cấp, thư ng chỉ tính bậc 1 và bậc 2, các bậc tiếp theo tính như bậc thứ hai, bậc cuối c ng có tính tới ảnh hưởng của dòng chảy h lưu h h, thư ng có d ng bể tiêu n ng

2.1.2 C í ủ ậ ớ

2.1.2.1 Xác định chiều dài đoạn nước đổ ở cửa vào bậc nước [5]

Chiều dài đo n nước đ t i phần cửa vào được xác định theo biều đ (hình 2.4) xác định chiều dài tư ng đối của nước h dựa trên bậc nước 1 1

(khi h1 h c) hoặc vào độ chênh S cS o (khi h1h c)

trong đó: S c - độ dốc phân giới Chiều dài nước đ trong kênh chữ nhật

có thể tính theo công thức (2.2) và công thức (2.3):

- ối với dòng chảy êm có: S cS o 0.002 0.02   thì:

2.1.2.2 Chiều dài nước rơi dọc phương chảy tại sân bậc [5]

Chiều dài theo phư ng ngang từ thành bậc tới mặt cắt co h p trên sân bậc được nhiều tác giả nghiên cứu

trong đó: m, n phụ thuộc vào cửa vào của lo i đập tràn

Dòng chảy r i xuống sân bậc khi bậc không ngập g m hai phần là phần

r i tự do trong không khí và phần sau ngập trong nước ở sân bậc có thể xác định theo nghiên cứu của (Kostantinov IU.M, 1988) [80]:

1 2

b

c

h h

h h

- ối với mặt cắt chữ nhật:

Pavlovski N.N l nn  2.5 1.9 h2chh ch (2.9) Chertouxov M.D l nn  5h2ch (trung bình) (2.10)

2.1.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm phần cửa vào bậc nước rơi tự do [5]

Số liệu đo thay đ i áp suất d c theo chiều sâu h b ở ngay cửa vào bậc, theo nghiên cứu của (Rajaratnam và Muralidha, 1968) [54] Áp suất dư t i đỉnh và đáy lu ng nước bằng không, trong ph m vi lu ng nước là đư ng cong có giá trị lớn h n áp suất không khí song luôn nhỏ h n áp suất thủy t nh

Chiều sâu tư ng đối b

0.3 0

2.1.2.4 Xác định chiều sâu ở mặt cắt co hẹp h ch [2], [5]

Chiều sâu ở mặt cắt co h p t i sân bậc xác định theo phư ng trình Bernoulli viết cho mặt cắt ở kênh thượng lưu và mặt cắt co h p t i sân bậc đối với mặt cắt chữ nhật

3 2

8

2

ch ch

Nhìn chung, việc tìm h ch theo công thức nêu trên đã được giải bằng phư ng pháp thử dần hay theo phư ng pháp biểu đ Sau đây, tác giả xin giới thiệu hai phư ng pháp tính nêu trong các giáo trình thủy lực, thiết kế đư ng và

h E

  và 2

2

ch ch o

h E

1 2

c

q h g



đặt

o

o E c

E h

  , ch

ch c

h h

  và 2

2

ch ch c

h h

 

Xây dựng đư ng cong quan hệ ch, ch với

o E

 ứng với hệ số lưu tốc 

(phụ lục 2)

- ối với mặt cắt chữ nhật, trị số h ch có thể xác định theo phư ng trình sau đây:

2.1.2.5 Tính chiều sâu bể tiêu năng [5]

Vấn đề bể tiêu n ng là một trong số các d ng tiêu n ng an toàn và hiệu quả sau công trình bậc hay dốc nước, trong đó hình thành nước nhảy thư ng là nước nhảy ngập, lo i nước nhảy này còn được g i là nước nhảy cưỡng bức Mức

độ hiệu quả giảm n ng lượng của nước nhảy quan hệ với chiều cao tư ng và bể

c ng như các đặc trưng khác nhau của lo i nước nhảy này được nhiều nghiên cứu quan tâm như (Rakhmanov, 1960, 1961); (Rand, 1967); (Provorova, 1965); (Provorora và các cộng sự, 1987); (Wu S và Rajaratnam N, 1997) [68];

(Rajaratnam và Muralidhar, 1971) [55]; (Narayanam và Schizas, 1980) [50]; (Hager và Li, 1921); (Ohtsu, 1981) [51]; (Ohtsu và các cộng sự, 1991, 1993) [53]; (Ohtsu, Yasuda và Hashiba, 1996) [52]; cho quan hệ tư ng đối giữa chiều cao tư ng với chiều sâu trước nước nhảy, t 1.7 2.5

h t ng theo Fr1 và quan hệ với chiều dài nước nhảy

tư ng đối với chiều cao nước nhảy l nn

trong đó: a - chiều cao nước nhảy;

Fr1 - hệ số froude Fr1 V

gh

 Theo công thức tính của (Bolskakov và Konstantinov 1984) [78] chiều dài

tư ng đối của bậc bc

Chiều sâu bể tiêu n ng tính công thức (2.29) như:

trong đó:  - hệ số nước nhảy ngập thư ng lấy 1.05 1.10  

Xác định Z từ giả thiết coi dòng chảy từ bể ra kênh h lưu như dòng chảy vào đập tràn đỉnh rộng

trong đó:  - thư ng lấy bằng 0.95

Giá trị h 2ch có thể tính theo đ thị quan hệ giữa 2

2/3

ch h

q với  

2/3

o h

E h q

q q sẽ cho nước nhảy ngập, ngược l i cho nước nhảy xa

Nếu tính chiều sâu bể theo s đ nước nhảy dâng có thể định theo chiều sâu tư ng đối của bể so với chiều sâu phân giới h c theo biểu đ quan hệ giữa

c

d h

Xác định chiều sâu bể tiêu n ng có thể theo biểu đ của (Chertouxov

M , 1962) đã xây dựng biểu đ thông quan quan hệ:  , 

o

    (phụ lục 3)

2 2 2

h

o h

b z

c

V

g h

Ngoài ra chiều cao tư ng và chiều sâu bể có thể xác định theo phư ng pháp biểu đ của (Forster và Skrinde, 1950) [30] coi tư ng như đập tràn thành mỏng chảy không ngập Muốn có nước nhảy ngập t ng chiều cao tư ng lên

5 10% 

ể rút ngắn chiều dài bể tiêu n ng ngư i ta còn làm bể tiêu n ng có nhám gia cư ng ph hợp cho Fr1 4.5 và V1 18 /m s bể lo i III, US R (U.S ureau Reclamation, 1973) [60] có thể giảm chiều dài bể từ 6.1h2ch xuống 2.7h2ch, chiều cao nước nhảy giảm xuống còn 0.83h2ch so với khi không có nhám

Nghiên cứu của (Detlef Aigner) cho biết [23]:

- Xác định bậc nước nhiều cấp d ng bể (xem hình 2.6)

- ộ dốc của bậc nước có thể tính được t lệ giữa chiều cao bậc P và chiều dài bậc L như:

P tg L

- Chiều sâu phân giới:

2 3

c

q h g

Các phư ng trình trên có thể tính được (xem hình 2.5 và hình 2.6):

Hinh 2.5: Nước nhảy

2 ư ng cong  quan hệ giữa h c

(xem hình 2.6) tìm được giá trị p t 0.24

P  , rút được chiều cao tư ng 0.24 0.24 2 0.48

2

0.7

0.368 9.81 1

Rút được chiều cao tướng p t  0.255  P 0.255 2   0.51m

Tính bậc nước nhiều cấp d ng bể [23] đã biết lưu lượng đ n vị 3