BÀI TẬP CHỈNH TRỊ SÔNG BÁCH KHOA

Bài tập 2.3Dòng chảy trong đoạn sông thẳng và rộng ổn định đều với chiều sâu nướctrung bình = 5 m.. Trên đường thủy trực giữa mcn sông người ta đo được lưutốc dòng chảy theo chiều cao tí

MỤC LỤC

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:

- Diện tích mặt cắt kênh dẫn (hình chữ nhật):

)

- Lưu lượng dòng chảy:

u¿ =

10.4[0−ln(z o) ]

3 Bài tập 2.3

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

10−6 =28140⟹Trạng thái chảy rối

d) Vận tốc trung bình U (m/s) trên toàn bộ chiều sâu nước

6 Bài tập 2.6

Một đoạn sông cong có chiều rộng = 300 m, chiều sâu nước = 4 m (≅ bán kínhthủy 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)

2 /3

×(5 × 10−4)1/ 2=1.88 m/s

- Lưu lượng Q:

Q=VA =1.88 ×(300 × 4)=2254 m3/s

b) Tính chiều sâu hố xói max dhx (m) bên bờ lõm theo các tác giả khác nhau

- Theo biểu thức của Chatley (1931):

h mb

h b =1+2(R B o)=1+2(8 B B )=1+2 ×(18)=1.25⟹ h mb=5(m)

Với R o=8 B là bán kính bờ lõm của đoạn sông cong

- Theo biểu thức của Apmann (1972):

h mb

h b =

[(n+1)(R B o) ] [1−(1− B

R o)n +1]=

[(2.5+1) ×(300800) ] [1−(1−300

II Bài tập chương 04

1 Bài tập 4.1

Xác đinh Q TL 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 trưngthủy văn của năm 1961 xấp xỉ với các đặc trưng bình quân nhiều năm:

Đặc trưng thủy văn Năm1961 Bình quân nhiều nămLưu lượng dòng chảy (m3/s) 1830 1800Lưu lượng bùn cát (kg/s) 2130 2260

46

1.101.64

3.43.15

92508750

318.81396.45

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

III Bài tập chương 06

1 Bài tập 6.1

Đoạn sông X ở vùng đồng bằng (không bị ảnh hưởng triều) có những quan

hệ giữa chiều sâu nước H, chiều rộng mặt thoáng B, lưu tốc trung bình mặt cắt

U và lưu lượng dòng chảy Q như sau:

H=0.8Q1 /3; B=2.1 Q2/ 3;U =0.5 Q1/ 6

Đoạn sông đang nghiên cứu được xem như có mặt cắt ngang hình chữ nhật(nếu B < 20H thì không thể bỏ qua tỷ số H/B, gồm cát mịn có d50 = 0.1 mm,

hệ số nhám n = 0.025 Lưu lượng tạo lòng của đoạn sông này là QTL = 350 m3/

s, còn lưu lượng max Qmax = 550 m3/s

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

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

Theo tiêu chuẩn Samov:

- Chỉ tiêu ổn định ngang (theo Antunin):

φ n=B TL × J0.2

Q TL0.5

=104.30×(1.14 ×10−4)0.2

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 songvới bờ

- Chiều dày tấm bê tông cốt thép dbt,c (cm)

b) Để chống lại tác dụng của song do gió (đà gió = 1 km, vận tốc gió max =

¿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)

- 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 dướinước

- 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, dòngchảy xiết nên việc dung rọ đá là thích hợp, dễ thích ứng với sự biến đổicủa lòng sông

2 Bài tập 6.2

Một con sông có mcn được xem như hình chữ nhật và chảy ổn định đều, chiềurộng 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 Đoạnsông nghiên cứu gồm 3 phân đọan: phân đoạn đầu và sau thẳng và phân đoạngiữa cong với bán kính bờ lồi 970 m Trong những đoạn sông thẳng, tại hai vítrí cách nhau 5 km, người ta đo được độ chênh mực nước 0.525 m

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 nhữngđoạn sông thẳng

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

h b=5 m

R c: bán kính cong trung bình của đoạn sông cong.

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

- Theo tiêu chuẩn Samov:

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 chảysong song với bờ (θ = 0o)

d0.36=η V max

5.45 k H0.14

Với: k – hệ số hiệu chỉnh lưu tốc Theo đề, hướng dòng chảy songsong với bờ ⟹ θ=0 o

⟹ k=√−m o sin θ

1+m2 +√m2

−m o2cos2θ 1+m2 =√ √2.52−1.5cos20

¿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 =

Xét đoạn sông hạ lưu với lòng sông cát sỏi:

 Tuyến chỉnh trị mùa nước trung:

- Kích thước TCT: Xét TCT mùa nước trung

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

B t=B C

C t(H H t)3/ 2(J J t)1 /2Đặt:

b) Tính vận tốc dòng chảy (m/s) ứng với tuyến chỉnh trị nói trên.