Bài giảng Công trình thủy - Chương 6: Công trình dẫn nước - Nguyễn Thống

1 
1 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM 
Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng - BM KTTNN 
Giảng viên: PGS. TS. NGUYỄN THỐNG 
E-mail: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr 
Web: www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong 
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719 
NỘI DUNG MÔN HỌC 
Chương 1. Tổng quan về Tài nguyên nước VN. 
Chương 2. Cơ sở kỹ thuật thiết kế cơng trình 
 thủy lợi (CTTL). 
Chương 3. Hồ chứa nước. 
Chương 4. Đập dâng nước. 
Chương 5. Cơng trình tháo lũ. 
Chương 6. Cơng trình dẫn nước. 
Chương 7. Máy thủy lực. 
Chương 8. Thủy điện. 
Chương 9. Trạm bơm 
CÔNG TRÌNH THỦY 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
NHIỆM VỤ 
 Chuyển nước từ nguồn nước (hồ chứa, 
sông,) đến nơi tiêu thụ nước: tưới (nông 
nghiệp), cấp nước sinh hoạt, nhà máy thủy 
điện. 
PHÂN LOẠI 
 Kênh dẫn (không áp), đường hầm dẫn nước 
(có áp, không áp). 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
 D=3,5m, L=9065m 
i=0,0061 
CỬA LẤY NƯỚC 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
ĐƯỜNG HẦM 
DẪN NƯỚC 
KÊNH DẪN NƯỚC 
 Hình dạng kênh phụ thuộc vào điều kiện địa 
chất, địa hình kênh đi qua. 
 Dùng trường hợp dao động MN nguồn nhỏ. 
 Thông thường có dạng hình thang cân. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
 m 
h 
m=ctg( ) 
b 
MẶT CẮT KÊNH 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
Nền đá 
Nền đất yếu 
Cầu máng 
m1 
m2 
2 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
KÊNH ĐẮP 
KÊNH ĐÀO 
CÔNG TRÌNH DẪN NƯỚC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CƠ KÊNH 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CÔNG TRÌNH DẪN NƯỚC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CẦU MÁNG 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CẦU 
MÁNG 
SƠNG 
CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
3 
CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
KÊNH CÓ LỢI NHẤT VỀ MẶT THỦY LỰC 
Tính chất: Với Q, n, i cho trước là kênh có tiết diện 
ướt nhỏ nhất (khối lượng xây dựng kinh tế nhất). 
• b: chiều rộng đáy kênh hình thang 
• h: chiều sâu nước 
• m: hệ số mái dốc kênh 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
 mm12
h
b 2 
THIẾT KẾ KÊNH 
Tuyến kênh: 
 Ngắn, điạ hình bằng phẳng, khối lượng đào & đắp tương 
đương (cân bằng đào đắp). 
 Tránh qua vùng địa chất xấu. 
 Bán kính cong r phải bảo đảm: 
V: vận tốc trung bình, b chiều rộng đáy,  diện tích ướt 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
b5r
12V11r 2
  
• THIẾT KẾ KÊNH 
Bờ kênh: 
 Cao trình bờ phải đảm bảo vượt trên mực nước 
cao nhất trong kênh giá trị d: 
 d= h
s
 + e 
h
s
: chiều cao do sóng trên mặt kênh, e vượt cao an 
toàn. 
 Chiều rộng bờ >2m. 
 Chiều rộng cơ chính >1.5m. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
• THIẾT KẾ KÊNH 
Gia cố bờ kênh: 
 Nhằm chống xói lở, giảm mất nước, giảm 
độ nhám, tăng vận tốc chống xói cho 
phép. 
 Gia cố: tấm bê tông, bê tông cốt thép, đá 
xây, đá lát, trồng cỏ, vải địa chất. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
4 
• THIẾT KẾ KÊNH 
Vận tốc dòng chảy trong kênh: 
 Điều kiện không xói (2-3m/s): 
 Điều kiện không lắng: 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
lo_xoi_MaxVV 
lang_MinVV 
• TỔN THẤT NƯỚC DO THẤM TRÊN KÊNH 
Mất nước do thấm tính theo công thức kinh nghiệm 
Pavelopski: 
 K hệ số thấm (mm/ngày) 
 B chiều rộng mặt thoáng (m) 
 h chiều sâu nước trong kênh (m) 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
)kms/(m)h2B(K0116,0Q 3 
THIẾT KẾ KÊNH DẪN DÒNG 
CHẢY ĐỀU VỚI 
PHƯƠNG PHÁP AGEROSKIN 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
• Xác định R
ln
• Với: 
• Lập tỷ số b/R
ln
 (hoặc h/R
ln
). 
• Tra phụ lục tìm h/R
ln
 (hoặc b/R
ln
), từ đó xác định 
h (hoặc b). 
• (Xem file Excel Ageroskin.xls) 
8/3
0
ln
4 
im
nQ
R
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
mmm 20 12


m
m0
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
 b/Rln m= 0 => 3 
 R/Rln h/Rln 0 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 3 
0.050 0.527 0.554 22.14 18.94 18.96 19.69 20.92 22.48 24.29 26.26 30.56 35.15 
0.055 0.544 0.574 20.89 17.84 17.85 18.52 19.66 21.13 22.82 24.67 28.70 33.00 
0.060 0.561 0.594 19.81 16.89 16.88 17.51 18.58 19.96 21.55 23.29 27.09 31.14 
0.065 0.576 0.613 18.86 16.07 16.04 16.63 17.64 18.94 20.44 22.09 25.68 29.51 
0.070 0.590 0.631 18.03 15.33 15.30 15.85 16.80 18.03 19.46 21.02 24.43 28.08 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
Bài tập. Xác định chiều sâu chảy đều trong kênh hình 
thang có chiều rộng b=3 m, m=2, độ dốc i=10
-4
. 
Lòng kênh bằng đất sét ở trạng thái bình thường 
(n=0.0225.) Kênh dẫn lưu lượng Q=10 m
3
/s. 
 Đáp số: h = 1.748R
ln
 = 2.38 m 
Bài tập. Xác định chiều sâu chảy đều trong kênh hình 
thang có chiều rộng b=2 m, m=1, độ dốc i=8.10
-4
. 
Lòng kênh bằng bêtông ở trạng thái trung bình 
(n=0.014). Kênh dẫn lưu lượng Q=3m
3
/s. 
 Đáp số: h=0.8 m 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
5 
Bài tập. Xác định chiều rộng b kênh hình thang 
có chiều sâu chảy đều h=2 m, m=1.5, độ dốc 
i=4.10
-4
. Lòng kênh bằng bêtông ở trạng 
thái trung bình (n=0.014). Kênh dẫn lưu 
lượng Q=10m
3
/s. 
Bài tập. Xác định b,h của kênh hình thang 
với Q=15m3/s, n=0.02 và kênh được thiết 
kế với =4. kênh hình thang cĩ m=2. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
Bài tập: Người ta dự định lấy nước từ sông vào 
kênh với lưu lượng là 18m
3
/s. Giả thiết 
kênh chảy ổn định đều. Cao trình mực 
nước yêu cầu cuối kênh là 17m. Kênh dẫn 
là hình thang có chiều rộng b=3h. Kênh dài 
4km, i=3.10
-4
, n=0.02, m=1. Xác định cao 
trình đáy đầu kênh. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
Bài tập: Kênh hình thang dài 10km, b=5m, 
h=2m, m=1, i=0,0001, n=0.025, k=10
-6
cm/s. hệ 
số Chezy tính theo Manning. 
a. Tính lưu lượng Q 
b. Tổn thất lưu lượng theo Pavelopski 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
ĐƯỜNG HẦM 
DẪN NƯỚC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
 Dẫn nước qua vùng có cao độ địa hình thay 
đổi nhiều. 
 Dao động mực nước lớn. 
 Cho phép dòng chảy có áp. 
 Vùng địa chất đường hầm đi qua thường là đá 
tốt (dùng nhiều trong đường hầm thủy điện). 
 An toàn không bị ảnh hưởng thời tiết khi vận 
hành. 
 Cần có kỹ thuật thi công cao (đào khoan nổ, 
kỹ thuật đào TBM-Tunel Boring Machine). 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
MẶT CẮT ĐƯỜNG HẦM BAN ĐẦU THI CÔNG 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
6 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
MẶT CẮT 
ĐƯỜNG HẦM 
HOÀN CHỈNH 
BẰNG BÊ TÔNG 
CỐT THÉP 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
MỘT SỐ 
MẶT 
CẮT 
ĐƯỜNG 
HẦM 
KHÁC 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
TÍNH THUỶ LỰC CHẢY CĨ ÁP QUA ĐƯỜNG HẦM 
 Hệ số kể đến tổn thất năng lượng của dịng chảy từ 
đầu đến cuối đường hầm. 
 Z0= Z+V0
2/2g với V0 vận tốc đến gần đường hầm 
 Z chênh lệch nước thượng và hạ lưu đường hầm 
 Diện tích ướt đường hầm. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
0Zg2Q  
 
 
i1
1
7 
Bài tập: Một đường hầm trịn được thiết để 
lấy nước từ hồ chứa với lưu lượng là 
1m3/s (khi cửa mở hồn tồn & dòng 
chảy là có áp). Biết rằng chênh lệch mực 
nước thiết kế thượng hạ lưu là 10m. Lấy 
sơ bộ vận tốc đến gần đường hầm 
V0=1,5m/s và hệ số =0,8. Tính D cống. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CÂU HỎI ÔN 
Ở vùng đồng bằng , khi kênh dẫn nước cắt ngang 
sông có giao thông thủy thì công trình trên 
kênh thích hợp là : 
 Cống luồn Cầu máng Dốc nước Bậc 
nước 
Ở vùng đồng bằng , khi kênh dẫn nước đi qua 
vùng đầm lầy thì công trình trên kênh thích 
hợp là : 
 Cống luồn Cầu máng Dốc nước Bậc 
nước 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CÂU HỎI ÔN 
Kênh dẫn nước hình thang có lưu lượng Q , 
độ dốc dọc I , hệ số nhám n , hệ số mái 
dốc m cho trước thì mặt cắt có lợi nhất 
về thủy lực là mặt cắt kênh có : 
 Tiết diện kênh nhỏ nhất 
 Tiết diện ướt nhỏ nhất 
 Khối lượng đào đắp nhỏ nhất 
 Chu vi ướt nhỏ nhất 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CÂU HỎI ÔN 
Để chống thấm cho kênh , biện pháp nào tốt nhất 
trong các biện pháp sau : 
 Trồng cỏ trong lòng kênh 
 Lát bê tông đáy và mái kênh 
 Lát vải địa kỹ thuật trong lòng kênh 
 Dùng rọ đá và lớp vải địa kỹ thuật 
Với cùng mặt cắt ngang , độ dốc dọc i , khả năng 
chuyển nước của kênh đất là Qđ và kênh bằng 
bê tông là Qb thì : 
 Qđ > Qb Qđ < Qb Qđ = Qb 
 Không có kết luận cụ thể. 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
CÂU HỎI ÔN 
Kênh A có cao trình đáy là +10m, chiều sâu 
nước 3m phải vượt qua kênh B có cao trình 
đáy 4m, chiều sâu nước 4m. Công trình 
chuyển tiếp thích hợp: 
 Cống ngầm 
 Bậc nước 
 Cầu máng 
 Cống luồn 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước 
• HẾT CHƯƠNG 6 
PGS. Dr. Nguyễn Thống 
CÔNG TRÌNH THỦY 
Chương 6: Công trình dẫn nước