BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG - BÁCH KHOA

Profil vận tốc của dòng chảy ổn định đều được trình bày trên hình, u m/s và z m.. Bài tập 2.3 Dòng chảy trong đoạn sông thẳng và rộng ổn định đều với chiều sâu nước trung bình = 5 m... S

I Bài tập chương 02 2

1 Bài tập 2.1 2

2 Bài tập 2.2 5

3 Bài tập 2.3 6

4 Bài tập 2.4 7

5 Bài tập 2.5 9

6 Bài tập 2.6 10

II Bài tập chương 04 11

1 Bài tập 4.1 11

III Bài tập chương 06 13

1 Bài tập 6.1 13

2 Bài tập 6.2 17

3 Bài tập 6.3 20

- Phương pháp: phương pháp hình thang:

c) Tính lưu lượng của dòng chảy:

- Tính độ sâu phân giới:

Một con sông rộng, độ dốc đáy i = 0.0006 Profil vận tốc của dòng chảy ổn định đều được trình bày trên hình, u (m/s) và z (m)

2

u∗ =

10.4[1.61 − ln(zo)]

1.65

u∗ =

10.4[0 − ln(zo)]

U =u∗

κ (ln H

zo − 1) =

0.0870.4 × (ln

1.615.05 × 10−4− 1) = 1.54 m/s d) Tính số Reynolds Re∗= u∗ks/ν Kết luận về trạng thái chảy

3 Bài tập 2.3

Dòng chảy trong đoạn sông thẳng và rộng ổn định đều với chiều sâu nước trung bình = 5 m Trên đường thủy trực giữa mcn sông người ta đo được lưu tốc dòng chảy theo chiều cao (tính từ đáy sông) như sau:

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, trong đó y ≡ u và x ≡

Dòng chảy ổn định trong một đoạn kênh có mcn được xem là hình chữ nhật

0.9

u∗ =

10.4[ln(3) − ln(zo)]

⟹ {u∗ = 0.067 m/s

zo = 0.014 m

b) Độ nhám tương đương của Nikuradse ks (mm)

ks = zo× 30 = 0.42 mm c) Tính số Reynolds Re∗= u∗ks/𝜈 Kết luận về trạng thái chảy

0.014− 1) = 0.82 m/s e) Lưu tốc umax (m/s) tại mặt nước: z = H = 5 (m)

q = U × H × 1 = 0.82 × 5 × 1 = 4.1 m2/s g) Độ dốc thủy lực J của dòng chảy

u∗= √gHJ ⟹ J =u∗

2

gH =

0.06729.81 × 5 = 9.15 × 10

i) Độ dốc mặt nước hướng ngang Jy

Đoạn sông cong có Ro = 1 km, B = 100 m, H = 10 m, C = 60 m0.5/s, U = 1.5 m/s

6 Bài tập 2.6

Một đoạn sông cong có chiều rộng = 300 m, chiều sâu nước = 4 m (≅ bán kính thủy lực), bán kính cong trung bình = 800 m, độ dốc thủy lực = 5 × 10−4m hệ

số nhám = 0.03 Dòng chảy được xem là ổn định đều

a) Tính lưu tốc trung bình V (m/s) và lưu lượng Q (m3/s)

- Theo biểu thức của Chatley (1931):

- Theo biểu thức của Apmann (1972):

1 Bài tập 4.1

Xác đinh QTL của sông X tại đoạn Y (Bản 4.1)

- Từ tài liệu thủy văn thu được tại trạm đo thủy văn A trong 73 năm, chọn đường quá trình lưu lượng của năm 1961 là năm điển hình vì các đặc trưng thủy văn của năm 1961 xấp xỉ với các đặc trưng bình quân nhiều năm:

Đặc trưng thủy văn Năm

1961

Bình quân nhiều năm Lưu lượng dòng chảy (m3/s) 1830 1800 Lưu lượng bùn cát (kg/s) 2130 2260

3.4 3.15

9250

8750

318.81 396.45

- Đường quan hệ PiJiQi2 và Qi (m3/s):

- QTL tương ứng với giá trị max của tích số PiJiQi2

⟹ QTL = 612.03 m3/s

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 0.63

số nhám n = 0.025 Lưu lượng tạo lòng của đoạn sông này là QT L = 350 m3/s, còn lưu lượng max Qmax = 550 m3/s

1.1 Sự ổn định của đoạn sông Ứng với QT L, xác định:

a) Số Reynolds Re của dòng chảy xiết Kết luận về trạng thái chảy

d) Đường kính hạt cát bị khởi động dkđ (mm) theo Samov

Theo tiêu chuẩn Samov:

Uc = 4.6d1/3H1/6Với: Uc = U = 1.33 m/s

4.6 × 5.641/6= 0.01 m = 10 mm e) Các chỉ tiêu ổn định dọc φdM (theo Makaveev) và ngang 𝜑𝑛 (theo Autunin)

- Chỉ tiêu ổn định ngang (theo Antunin):

f) Kết luận về sự ổn định của đoạn sông này

- Đối với sông vùng đồng bằng:

a) Để chống lại tác dụng của dòng chảy ứng với Qmax, tính:

- Chiều dày viên đá dđ,c (cm) Lấy mo = 1.5 và hướng dòng chảy song song với bờ

0.35 × 2.1 × 1.432

(2.4 − 1) × 2 × 9.81 = 0.07 m = 7 cm b) Để chống lại tác dụng của song do gió (đà gió = 1 km, vận tốc gió max =

√1 + 2.52

2.5

= 0.06 m = 6 cm

c) Từ những kết quả tính trên, chọn các chiều dày gia cố:

- Chiều dày gia cố bằng đá đổ dđ (cm)

d) Rọ đá:

- Ưu điểm và nhược điểm

 Ưu điểm: khá bền chắc, dễ thích ứng với sự biến hình của lòng sông, giá thành rẻ, có thể khai thác nhiều và dễ

 Nhược điểm: tuổi thọ không cao do rọ dễ bị ăn mòn khi để lâu dưới nước

- Có nên dùng rọ đá cho đoạn sông này hay không? Tại sao?

Trả lời:

Nên dùng rọ đá cho đoạn sông này Vì lòng sông không ổn định, dòng chảy xiết nên việc dung rọ đá là thích hợp, dễ thích ứng với sự biến đổi của lòng sông

Một con sông có mcn được xem như hình chữ nhật và chảy ổn định đều, chiều rộng trung bình 260 m, hệ số nhám 0.023, lưu lượng tạo lòng 1700 m3/s, đường kính hạt trung bình d50 = 0.7 mm và đường kính hạt d90 = 1 mm Đoạn sông nghiên cứu gồm 3 phân đọan: phân đoạn đầu và sau thẳng và phân đoạn giữa cong với bán kính bờ lồi 970 m Trong những đoạn sông thẳng, tại hai ví trí cách nhau 5 km, người ta đo được độ chênh mực nước 0.525 m

= [ 0.023 × 1700260(1.05 × 10−4)0.5]

3/5

= 5 m

U = C√RJ ≅ C√hJ = (h

1 6

n) √hJ = 5

1 6

0.023× √5 × 1.05 × 10

−4

= 1.3 m/s b) Tính ứng suất ma sát τ (N/m2) và vận tốc ma sát u* (m/s) ở đáy những đoạn sông thẳng

hb: chiều sâu dòng chảy trung bình phía trước đoạn sông cong

d) Tính vận tốc khởi động bùn cát Uc (m/s) theo Samov Kết luận

- Theo tiêu chuẩn Samov:

e) Tính lưu lượng bùn cát tổng cộng Qt (kg/s) trên cả chiều rộng sông theo

Eugelund & Hansen

Qt = 0.05γsU2[ d50

(Δ − 1)g]

1/2

[ τo(γs− γ)d50]

a) Để chống lại tác dụng của dòng chảy, tính:

- Chiều dày viên đá lát dđL,dòng (cm) Lấy mo = 1.5 và hướng dòng chảy song

song với bờ (θ = 0o)

d0.36 = η Vmax

5.45kH0.14

0.35 × 1.7 × 1.32(2.4 − 1) × 2 × 9.81 = 0.037 m = 3.7 cm b) Để chống lại tác dụng của sóng do gió (đà gió = 1 km), vận tốc gió max =

√1 + 2.52

2.5

= 0.07 m = 7 cm

c) Từ những kết quả tính trên, chọn các chiều dày gia cố:

- Chiều dày gia cố bằng đá lát dđL (cm)

Chọn dđL = 14 cm

- Chiều dày gia cố bằng tấm BTCT dbt (cm)

Chọn dbt = 10 cm

3 Bài tập 6.3

Người ta muốn chỉnh trị đoạn sông có lòng sông đầy cát, hệ số nhám = 0.025, với các thông 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 =

- Kích thước TCT: Xét TCT mùa nước trung

Quan hệ giữa chiều rộng TCT trung bình Bt và chiều rộng sông B: