179 co ld B Bùn cát v n B - bùn cát Biên soạn: GS TS Ngô Đình Tuấn PGS TS Đỗ Cao Đàm Chương Bùn cát sông thiên nhiên v n Chương Bùn cát hồ chứa w w w Chương Phương pháp tính toán bồi lắng hồ chứa 180 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Chương bùn cát sông thiên nhiên v n 1.1 Tính chất bùn cát 1.1.1 Phân loại bùn cát Trong sông thiên nhiên, bùn cát chia thành hai loại: bùn cát lơ lửng bùn cát di đẩy (đáy) Tuy phân loại chi tiết có nhiều phương pháp khác co ld Phương pháp Sa Ngọc Thanh: dựa sở phân loại theo đường kính hạt đặc điểm thủy lực bùn cát (Bảng 1.1) Bảng 1-1 Phân loại theo Sa Ngọc Thanh Đường kính hạt (mm) 0,002 0,004 0,004 0,01 0,01 0,02 trung bình nhỏ trung bình thô 0,1 0,2 nhỏ 0,2 0,6 trung bình 0,6 w thô 2á6 nhỏ 20 thô 20 60 nhỏ 60 200 thô w 0,04 0,1 Vùng chảy Bùn dính thô w 0,02 0,04 nhỏ Cấp hạt v n 0,001 0,002 Tên gọi Chất lơ lửng hay di đẩy Bùn cát lơ lửng Bùn Khu chảy tầng Cát Khu độ Bùn Cát Di đẩy Đá dăm Sỏi đá Sỏi Khu chảy rối 181 B - bùn cát Phương pháp Đại học Thanh Hoa: dựa sở phân loại đất học đất Bảng 1-2 Phân loại bùn cát theo Đại học Thanh Hoa Tên gọi phân cấp Phạm vi đường kính hạt (mm) Tên gọi phân cấp 0,001 0,0025 Đất sét mịn 2á5 Đá dăm nhỏ 0,0025 0,005 Đất sét thô 10 Đá dăm vừa 0,005 0,01 Bùn cát mịn 10 20 Đá dăm thô 0,01 0,025 Bùn cát vừa 20 50 Sỏi nhỏ 0,025 0,05 Bùn cát thô 50 100 Sỏi vừa 0,05 0,1 Bụi cát 100 200 Sỏi thô 0,1 0,25 Cát mịn 200 500 Đá cuội nhỏ 0,25 0,5 Cát vừa 500 1000 Đá cuội vừa 0,5 Cát thô > 1000 Đá cuội thô co ld v n Phạm vi đường kính hạt (mm) Bảng 1-3 Quan hệ tốc độ lắng chìm bùn cát với kích thước hạt t = oC t = 10 oC t = 20 oC t = 30 oC t = 40 oC 0,001 0,000379 0,000514 0,000667 0,000832 0,00102 0,005 0,000851 0,00110 0,00150 0,00187 0,00230 0,002 0,00152 0,00206 0,00267 0,00333 0,00409 0,0025 0,00237 0,00322 0,00417 0,00520 0,00639 0,003 0,00341 0,00463 0,00601 0,00748 0,00918 0,0035 0,00464 0,00630 0,00817 0,0102 0,0125 0,004 0,00604 0,00822 0,0107 0,0133 0,0163 0,005 0,00946 0,0129 0,0167 0,0208 0,0256 0,006 0,0136 0,0185 0,0240 0,0299 0,0367 0,007 0,0185 0,0252 0,0327 0,0407 0,05 0,008 0,0242 0,0329 0,0426 0,0531 0,0652 0,009 0,0306 0,0416 0,0540 0,0674 0,0826 0,01 0,0379 0,0514 0,0667 0,0832 0,102 0,015 0,0851 0,110 0,150 0,187 0, 23 w w w Vùng chảy tầng Tốc độ lắng đọng w ( mm/s ) Đường kính d (mm) v n Vùng chảy 182 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập t = 10 oC t = 20 oC t = 30 oC t = 40 oC 0,02 0,152 0,206 0,267 0,333 0,409 0,025 0,2370 0,322 0,417 0,520 0,639 0,03 0,341 0,463 0,601 0,748 0,918 0,035 0,464 0,63 0,817 1,02 1,25 0,04 0,604 0,822 1,07 1,33 1,63 0,05 0,946 1,29 1,67 2,08 2,76 0,06 1,36 1,85 2,4 3,17 3,75 0,07 1,85 2,52 3,5 4,08 5,06 0,08 2,42 3,41 4,41 5,13 6,07 0,09 3,06 4,19 5,55 6,18 7,48 0,1 3,7 4,97 6,12 7,35 8,55 0,15 7,69 9,9 11,8 13,7 15,5 0,2 12,3 15,3 17,9 20,5 23 0,25 17,2 21 24,4 27,5 30,2 0,3 22,3 26,7 30,8 34,4 37,6 0,35 27,4 32,8 37,1 41,4 45,5 0,4 32,9 38,7 43,4 48,6 52,7 0,5 43,3 50,6 56,7 61,9 67,1 0,6 54,3 62,6 69,2 75 81,0 0,7 65,2 74,2 81,2 88,5 95,2 co ld 0,8 75 85,5 93,7 102 108 0,9 85,5 96,0 106 114 121 1,0 95,2 107 117 125 133 1,5 143 160 172 177 177 2,0 190 205 205 205 205 2,5 229 383 25 725 3,0 251 409 30 794 3,5 271 435 35 856 4,0 290 10 458 40 916 5,0 324 15 561 50 1025 6,0 355 20 648 60 1121 w w Vùng chảy rối v n t = oC w Vùng độ Tốc độ lắng đọng w ( mm/s ) Đường kính d (mm) v n Vùng chảy 183 B - bùn cát 1.1.2 Dung trọng khô bùn cát bồi lắng hồ chứa Dung trọng bùn cát độ rỗng e Dung trọng khô bùn cát g (T/m3) trọng lượng đơn vị thể tích bùn cát khô Độ rỗng bùn cát tỷ số thể tích rỗng bùn cát so với đơn vị thể tích bùn cát Dung trọng khô có quan hệ với dung trọng hạt cát gS độ rỗng e sau: g ' = g S (1 - e ) v n (1-1) Độ rỗng bùn cát có quan hệ với đường kính hạt có mức dao động lớn Chỉ có bùn cát đ bồi lắng ổn định độ rỗng ổn định khoảng 0,4 Dung trọng khô bùn cát đạt khoảng 1,6 T/m3 co ld Dung trọng khô bùn cát lắng đọng hồ chứa Dung trọng khô bùn cát lắng đọng hồ chứa có quan hệ với đường kính hạt, độ rỗng, thời gian bồi lắng, độ phơi nắng áp lực nước Quan hệ dung trọng khô với thời gian g 'T = g '0 + Bl g T đó: (1-2) g 'T - dung trọng khô sau T năm (T/m3); v n B - tham số; g'0 - dung trọng đầu (T/m3), tương đương với dung trọng sau năm; T - thời gian w Khi bùn cát bồi lắng có nhiều cỡ hạt đường kính hạt tính theo phương pháp bình quân gia quyền lấy phần trăm cỡ hạt làm quyền số w Bảng 1-4 Quan hệ g '0 B Tình hình hồ chứa Cát Bùn Sét B g'0 B g'0 B Vật bồi lắng chìm nước 1,49 1,04 0,0915 0,461 0,256 Mực nước hồ chứa lên xuống định 1,49 1,186 0,0433 0,737 0,1715 Mực nước hồ chứa lên xuống mạnh 1,49 1,264 0,016 0,961 0,0961 Hồ chứa rỗng 1,49 1,312 1,25 w g'0 Dung trọng bùn cát số hồ chứa Trung Quốc 1) Tổng kết tài liệu số hồ chứa Trung Quốc Sa Ngọc Thanh đ đưa quan hệ độ rỗng đường kính hạt sau: 184 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Độ rỗng lớn e max = 0,165 d 0,2 + 0, 25 (1-3) Độ rỗng nhỏ 0, 07 + 0, 25 d 0,125 đó: d đường kính hạt tính theo mm (1-4) v n e = Sau xác định độ rỗng thay vào công thức (1-1) dung trọng khô Bảng 1.5 Tính chất bùn cát Dòng dị trọng Bùn cát lơ lửng Bùn cát di đẩy co ld 2) Theo điều tra Đại học Thanh Hoa Trung Quốc dung trọng khô bùn cát lắng đọng hồ chứa Bảng 1.5: Đường kính hạt (mm ) g (T/m3) < 0,2 0,8 7,7 1,2 1,5 1,5 w w w v n 3) Theo tài liệu Viện Khảo sát thiết kế Bộ Thủy lợi Trung Quốc quan hệ dung trọng khô g với số đường kính hạt hồ chứa Trung quốc hình sau: Hình 1-1 Quan hệ dung trọng khô với số đường kính hạt d 50 (mm) 185 B - bùn cát 1.2.3 Tốc độ khởi động bùn cát Nói chung bùn cát hạt nhỏ cát mịn, cát bụi cần nước chảy yếu đ khởi động, hạt bùn cát rời không kết dính sỏi khó khởi động Vì có lực kết dính hạt hạt nhỏ đất sét khó khởi động thường bị nước xói mảng Sự khởi động bùn cát biểu thị tốc độ khởi động g - g ổhử v0 = K S g ỗố d ữứ v n Công thức tốc độ khởi động bùn cát không dính Lực làm cho bùn cát không dính khởi động có sức đẩy dòng nước lực đẩy lên chảy vòng, lực tác động ngược lại có trọng lượng bùn cát Từ công thức dòng chiều tìm tốc độ khởi động bùn cát: (1-5) co ld đó: v0 - tốc độ khởi động (tốc độ bình quân thủy trực hay mặt cắt); gS, g - dung trọng bùn cát nước; h - độ sâu; d - đường kính hạt; g - gia tốc trọng trường; K, m - số .v n Công thức Sa Mốp (theo tài liệu thí nghiệm) g - g ổhử v = 1,14 S gd ỗ ữ g ốdứ (1-6) Với sông thiên nhiên, gS = 2,65 T/m3 1 3h w v = 4, 6d (1-7) w Các ký hiệu trên, đơn vị m, kg, s, dùng cho trường hợp d > 0,2 mm, kết tính thường thiên thấp w Công thức ủy ban sông Trường Giang g - g ổHử v = 2,13 S gd ỗ ữ g ốdứ (1-8) đó: H - độ sâu bình quân; Các ký hiệu khác Phạm vi sử dụng có độ sâu từ 1,63 19,6 m, số đường kính hạt 0,12 0,31 mm 186 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập 4 Công thức Viện Khảo sát thiết kế Thành Đô Tốc độ khởi động đa sỏi v n g - g ổHử v = 1, S gd ỗ ữ (1-9) g ốdứ công thức dựa số liệu thực đo sông Đại Độ, sông Trường Giang số liệu thí nghiệm với số đường kính hạt sỏi 200 mm, đơn vị m, s, kg 1.2 Bùn cát lơ lửng v n co ld 1.2.1 Số liệu thực đo Cả nước ta có khoảng 90 trạm thủy văn đo bùn cát lơ lửng Thời gian đo trạm khác tỉnh phía Bắc có số liệu quan trắc sớm khoảng 1904 sông Hồng, sông khác có quan trắc từ năm 1960 có nhiều trạm đ ngừng đo Các sông phía Nam bắt đầu quan trắc sau năm 1977 Tài liệu đo trước 1956 sông Hồng có độ xác chế độ thiết bị lấy mẫu, phân tích chưa chuẩn hoá, số liệu thường rời rạc thất lạc nơi có dự kiến xây dựng hồ chứa thường có tài liệu cách xa tuyến quan trắc Bùn cát thường quan trắc muộn so với mực nước (H) lưu lượng (Q) song lại ngừng đo trước ngừng đo Q H nên số liệu bùn cát thường ngắn Mặt khác, chuỗi số liệu bùn cát biến động lớn chuỗi số liệu Q H Vì muốn đảm bảo đặc trưng ổn định bùn cát chuỗi số phải dài nhiều so với chuỗi Q H Tính toán lượng bùn cát sông tự nhiên chia hai trường hợp: có số liệu quan trắc w 1) Sông có số liệu quan trắc H, Q, r Xây dựng quan hệ lưu lượng nước với lưu lượng nồng độ bùn cát Các quan hệ thường có dạng: w QS = aQ b hay r = a1Q b1 (1-10) w đó: QS - lưu lượng bùn cát tổng cộng (kg/s); Q - lưu lượng nước (m3/s); r - hàm lượng bùn cát hay nồng độ bùn cát (độ đục) tổng cộng (g/m3); a, b, a1, b1 - hệ số, thông số Các quan hệ thường phân tán trị số đặc trưng cho thời khoảng ngắn Vì sử dụng cần ý 187 B - bùn cát Cần thấy rằng, hoạt động lưu vực ảnh hưởng có nơi mạnh đến chế độ dòng chảy phù sa Để đánh giá ảnh hưởng thường sử dụng đường quan hệ Q ~ QS hay đường tích phân kép SX ~ SQS (1-2) Trong X lượng mưa SX QS 10 10 v n 100 SQS 100 QS(kg/s) Hình 1-3 Quan hệ SX ~ SQS co ld Hình 1-2 Quan hệ Q ~ QS 2) Sông quan trắc bùn cát Trong tính toán quy hoạch, thiết kế, lượng phù sa thường ước tính cách dùng đồ phân vùng độ đục bình quân r (g/m3) hay moduyn phù sa lơ lửng MS v n (T/năm.km2) Nói chung thông tin có độ xác thấp xây dựng đồ đ dựa nguồn số liệu ỏi không đủ điều kiện đồng (thời gian quan trắc, cỡ diện tích lưu vực ) phạm vi vùng lưu vực khác cho r khác w w Ngoài trạm thủy văn quan trắc phù sa, có số trạm (bi) thực nghiệm xói mòn (khoảng 15 trạm) Cần lưu ý rằng, phần lượng vật chất bị xói mòn sườn dốc dồn xuống sông, phần lại bị chặn bồn trũng, barriere dọc đường Ví dụ, theo Hadley Shown (1976) có 30% chất xói mòn nhánh sông (0,5 5,2 km2) Ryan Gulch Tây Bắc Colorado chuyển xuống thung lũng 30% số chuyển xuống mặt cắt khống chế diện tích 124,8 km2 Bảng 1-6 so sánh lượng phù sa thực đo sông Châu Phi với ước tính tổn thất đất dựa vào đồ xói mòn FAO lập w Bảng 1-6 Lượng đất bị xói mòn ước tính dựa vào đồ FAO lượng phù sa lơ lửng thực đo sông châu Phi Sông Nước Diện tích lưu vực (km2) Mw (tấn/km2năm) 10 t/km2năm Watari (Nigeria) 1450 483 1á5 Bunsuru - 5900 438 1á5 Senegal Mali 157400 14,6 1á5 A(FAO) 188 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Sông Nước Diện tích lưu vực (km2) Mw (tấn/km2năm) 10 t/km2năm Faleme - 15000 40 1á5 Hamman Algeria 485 198 1á5 Kebir Ouert - 1130 92 1á5 Mesanu Ethiopia 150 1680 20 A(FAO) v n co ld 1.2.2 Tỷ số phân rải bùn cát (sediment delivery ratio) Tỷ số phân rải phù sa tỷ số lượng bùn cát chảy mặt cắt cửa (T/km2năm) so với lượng chất xói mòn (T/km2năm) sườn dốc Nó phụ thuộc vào yếu tố địa hình, độ dốc, hình thái lưu vực, điều kiện lòng dẫn, dòng nước, lớp phủ thực vật, sử dụng đất cấu đất Người ta đ lập quan hệ DR với diện tích lưu vực hay quan hệ với đặc trưng lưu vực: Theo Bowie (Mỹ, 1975): DR = 0,488 0,006A + 0,010RO (1-11) Theo Mou Meng (Trung Quốc, 1980): DR = 1,29 + 1,37ln RC 0,025lnA (1-12) v n đó: A - diện tích lưu vực; RO - lưu lượng dòng chảy năm; RC - mật độ lưới sông w w w Sự biến đổi theo thời gian trị số DR có tính đột xuất Nó bị ảnh hưởng thực tế là, có lượng chất xói mòn bề mặt đổ xuống nằm chờ lưới sông mà lũ đến kéo xuống mặt cắt khống chế DR cho lòng dẫn thường tính tỷ số lượng phù sa vào Tỷ số từ 20 50% mùa đông 100 350% mùa hè Các công thức kinh nghiệm thành lập dựa kết đo đạc nhiều coi cách đơn giản có hiệu để ước tính lượng phù sa đến hồ Ví dụ Mỹ, dùng tài liệu đo đạc 800 hồ chứa với cỡ diện tích lưu vực khống chế từ 2,5 đến 75000 km2 đ rút quan hệ: M S = 1280M 0,46 (1, 43 - 0, 26l og A ) (1-13) cho vùng MQ < inches (50 mm) M S = 1958M cho vùng lại -0,055M Q (1, 43 - 0, 26l og A ) (1-14) 189 B - bùn cát đó: MQ - mô đun dòng chảy (inches); MS - mô đun dòng phù sa (T/km2năm); A - diện tích lưu vực .v n Edmund Atkinson (1992) đề nghị ước tính tỷ số phân rải phù sa DR cách sử dụng kết đo phân bố cỡ hạt Giả thiết phương pháp phân bố cỡ hạt chất bồi lắng đáy sông giống phân bố cỡ hạt chất đáy đo Thông thường chất liệu đáy sông thô vật chất xói mòn từ lưu vực trình chuyển động, hạt thô lắng lại, hạt mịn tiếp tục trôi Càng xuôi, hạt chất đáy sông mịn dần Nếu xét xói mòn sườn dốc phù sa cửa thấy có số lớp hạt chất xói mòn bị chất đáy sông Tỷ lệ lớp hạt thay đổi rõ rệt Đi vào lưới sông Đi qua hệ thống sông ị v n Mẫu chất xói mòn Đá cuội 5% Sỏi 10% Cát thô 20% Cát mịn 25% Bùn sét 40% co ld Để mô tả việc sử dụng cỡ hạt nhằm xác định tỷ số phân rải đáy sông xem ví dụ sau (chỉ phân cỡ hạt) ị Bồi lắng lại đáy sông - Không có đá cuội - Một sỏi - Một cát thô - Nhiều cát mịn - Toàn bùn sét w ò Mẫu chất đáy sông Sỏi Cát thô 30% 20% Cát mịn 10% w Đá cuội 40% w Sơ đồ ước tính tỷ số phân rải phù sa Edmund Atkinson (1992) Từ thấy: Nếu có chất xói mòn đổ xuống có 0,05 đá cuội bồi lại hoàn toàn Lượng chiếm 40% mẫu chất đáy sông nên thường bồi lại 0,05 : 0,4 = 0,125 lượng chuyển qua 0,875 Nghĩa coi DR = 87,5% Như điều kiện thiếu tài liệu đo đạc phù sa sông ước tính lượng phù sa gia nhập vào hồ chứa có tài liệu thực nghiệm xói mòn tài liệu phân tích hạt chất xói mòn bi chất đáy sông cửa vào hồ chứa 190 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Để ước tính DR có độ tin cậy cao, tổ chức thu thập, phân tích hạt mẫu chất xói mòn chất liệu đáy cần lưu ý đến tính đại biểu mẫu kể không gian lẫn thời gian làm thỏa mn yêu cầu giả thiết đặt .v n nơi đ tiến hành đo lượng phù sa bồi lắng lại hồ thông qua kết đo, liên hệ với đặc trưng lưu vực để khái quát Khi có lưu vực tương tự lấy mức độ bồi lắng hồ đ có, với số hiệu chỉnh thích đáng để tính lượng phù sa đến hồ hay quy hoạch, thiết kế cho hồ 1.2.3 Đặc tính bùn cát lơ lửng Bùn cát lơ lửng đặc trưng kích thước, phân bố hạt, hình dạng, nồng độ, tốc độ chìm lắng d = abc co ld Kích thước hạt Hạt phù sa thiên nhiên có hình dạng đa dạng Giả sử hạt phù sa có kích thước ba chiều tương ứng a, b, c đường kính trung bình ước tính: (1-15) Đường kính lắng chìm đường kính hạt hình cầu, có tốc độ lắng chìm nước nhiệt độ 24oC giống hạt nghiên cứu Đường kính lắng chìm dw phản ánh kích thước mà phản ánh phần hình dạng hạt w w w v n Đường cấp phối hạt Trong mẫu, phù sa có nhiều cỡ hạt Để làm sở cho việc phân tích, nghiên cứu tính toán, sau lấy mẫu, người ta tiến hành phân tích xây dựng đường cấp phối hạt (hình 1-3) Hình 1-4 Đường cấp phối hạt mẫu bùn cát 191 B - bùn cát Độ dốc đường biểu thị tính đồng mẫu hạt Nếu mẫu phân làm cấp hạt đường kính trung bình tính trung bình trọng số theo lượng cấp chiếm mẫu: dm = di DPi DPi (1-16) C ( ab ) (1-17) co ld SF (Shape factor) = v n Hình dạng hạt đặc trưng tỷ lệ kính thước a, b, c theo ba chiều hạt Chính ảnh hưởng đến tốc độ lắng chìm chuyển động hạt nước Tham số hình dạng hạt theo Mc Nown Malaika (1950) xác định sau: Tốc độ lắng chìm tốc độ trung bình hạt nước tĩnh nhiệt độ 24oC Tốc độ lắng chìm hạt hình cầu tính theo công thức: wc = gd2 ổ C S - C 18 ỗố m ữứ đó: d - đường kính hạt .v n Nồng độ hạt phù sa (kg/m3) (1-18) w Với phù sa thiên nhiên lấy CS = 2,65C, C nồng độ nước nhiệt độ 4oC Trong nhiều trường hợp nồng độ chất đáy lấy 1,4 cho 1m3 chất sấy khô 1.3 Bùn cát di đẩy w w 1.3.1 Tài liệu thực đo bùn cát di đẩy Trong năm trước đây, số sông Miền Bắc, việc đo bùn cát di đẩy tiến hành máy Don Liên Xô (cũ) chế tạo Sau thời gian ngắn, đem phân tích tài liệu nhận thấy thiết bị lấy mẫu kiểu Don không thích hợp nên đ ngừng đo Mi đến năm 1993, thiết bị lấy mẫu Helley - Smith đo thể nghiệm số trạm sông Se San sông Srepok Tài liệu thực đo ngắn, chưa đưa vào tính toán thiết kế công trình 1.3.2 Các công thức tính bùn cát di đẩy Phần lớn hạt thô mang sông dạng phù sa đáy Cần nhấn mạnh rằng, ứng suất cắt biên kênh dẫn dùng phần lớn công thức: 192 sổ tay KTTL * Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập - DuBoys (1879): q b = C d t0 ( t0 - tC ) (kg/m.s) (1-19) đó: tC = 0, 061 + 0, 093d (kg/m2) C d = 0,17 / d (1-20) (m3/kg/s) (1-21) v n d - đường kính hạt đồng (mm) Các công thức (1-20), (1-21) Straub (1935) tìm thí nghiệm - Meyer - Peter - Muller (1948): đó: ổgử ỗ ữ ốgứ co ld ộ qb ( gs - g ) ự ỳ gs ỷ ổkử ỗ k ' ữ gRJ 0, 25 =ố ứ - 0, 047 (1-22) ( gs - g ) dm ( gs - g ) dm qb - lưu lượng phù sa đáy đơn vị trọng lượng đơn vị thời gian đơn vị chiều rộng đáy lòng dẫn (ví dụ kg/s.m); dm - đường kính hạt bình quân, dm = p i d i v n i i - số cấp hạt; di - đường kính hạt trung bình cấp hạt; pi - tỷ trọng cấp so với toàn mẫu %; k, k' - Các số nghịch đảo hệ số nhám Manning, rút từ công thức: 3J w v = kR (1-23) w w với: v - tốc độ trung bình mặt cắt; R - bán kính thủy lực; J' - độ dốc lượng gây độ nhám hạt; K' - xác định theo công thức Stricler: k' = 26 d906 (Chú ý d90 tính m, thời gian tính giây) k Tỷ số = 0,5 cho trường hợp dạng đáy cứng; k' = 1,0 cho trường hợp dạng đáy (1-24) 193 B - bùn cát - Einstein (1942): Đưa hai quan hệ không thứ nguyên biểu thị dòng chảy nước Y phù sa đáy f, f = f(Y) xác định thực nghiệm: ổ g ỗỗ ữ ữ ố g s - g gd ứ y= ( gs - g ) d (1-25) (1-26) gR ' J đó: R' - bán kính thủy lực có quan hệ với hạt phù sa; J - độ dốc lượng; co ld gS, g - nồng độ khối lượng phù sa nước; v n q f= b gs d - đường kính hạt tổ hợp mẫu hạt phân chia cấp tính riêng qbi cho cấp sau cộng lại: n q b = p i q bi i =1 (1-27) cuối lưu lượng phù sa đáy v n Qb = bqb w 1.3.3 Tính toán bùn cát đáy Trong thực tế tính toán, thiếu tài liệu đo đạc, người ta ước tính lượng phù sa tỷ lệ phù sa lơ lửng công trình hồ Hòa Bình, YaLy tính toán thiết kế người ta lấy bùn cát đáy 20% bùn cát lơ lửng w số nước người ta ước tính lượng bùn cát đáy cách dựa vào số thành phần chất liệu đáy cấu trúc hạt Theo Stran Pembeton (1987) việc ước tính sau: (Bảng 1-7) w Bảng 1-7 Ước tính bùn cát đáy theo Stran Pembeton Nồng độ bùn cát lơ lửng Chất liệu đáy Cấu trúc bùn cát Tỷ lệ % < 1000 mg/l Cát 20 50% cát 25 150% 1000 7500 Cát 20 50% cát 10 35 > 7500 Không cát < 25% cát 15 Bất kỳ Bùn & sét Không cát [...]... b n cát vào hồ trung b nh hàng năm là lượng b n cát tổng cộng năm b nh quân nhiều năm chuyển qua tuyến công trình, trong đó lượng b n cát đáy được lấy b ng 35 á 40% lượng b n cát lơ lửng (2) Theo 14 TCN 143-2004 - Hồ chứa nước Cửa Đạt - tỉnh Thanh Hóa - Công trình đầu mối Thủy lợi - Tiêu chuẩn thiết kế, tại mục 2.2.3.2 qui định Khối lượng b n cát di đẩy trung b nh hàng năm lấy b ng 20% khối lượng b n... 20% b n cát lơ lửng w ở một số nước người ta cũng ước tính lượng b n cát đáy b ng cách trên dựa vào một số thành phần của chất liệu đáy và cấu trúc hạt Theo Stran và Pembeton (1987) việc ước tính đó như sau: (B ng 1-7) w B ng 1-7 Ước tính b n cát đáy theo Stran và Pembeton Nồng độ b n cát lơ lửng Chất liệu đáy Cấu trúc b n cát Tỷ lệ % < 1000 mg/l Cát 20 á 50% cát 25 á 150% 1000 á 7500 Cát 20 á 50% cát. .. hạt trong tổ hợp mẫu hạt phân chia ra các cấp và tính riêng qbi cho từng cấp sau đó cộng lại: n q b = ồ p i q bi i =1 (1-27) và cuối cùng lưu lượng phù sa đáy v n Qb = bqb w 1.3.3 Tính toán b n cát đáy Trong thực tế tính toán, do thiếu tài liệu đo đạc, người ta ước tính lượng phù sa b ng một tỷ lệ của phù sa lơ lửng ở công trình hồ Hòa B nh, YaLy khi tính toán thiết kế người ta lấy b n cát đáy b ng... trung b nh hàng năm lấy b ng 20% khối lượng b n cát lơ lửng, khối lượng đất đá sạt lở trung b nh hàng năm lấy b ng 25% tổng lượng b n cát lơ lửng và di đẩy, khối lượng b n cát trôi về lòng hồ trung b nh hàng năm lấy b ng 30% khối lượng b n cát lơ lửng, di đẩy và sạt lở Tỷ lệ lấy theo qui định cho hồ chứa Cửa Đạt thiên cao Lý do là số liệu thực đo về b n cát thiếu, gián đoạn, độ tin cậy không cao ... tính của b n cát lơ lửng B n cát lơ lửng được đặc trưng b i kích thước, phân b hạt, hình dạng, nồng độ, tốc độ chìm lắng d = 3 abc co ld 1 Kích thước hạt Hạt phù sa trong thiên nhiên có hình dạng rất đa dạng Giả sử hạt phù sa có kích thước ba chiều tương ứng là a, b, c vậy đường kính trung b nh có thể ước tính: (1-15) Đường kính lắng chìm là đường kính của hạt hình cầu, có tốc độ lắng chìm trong nước... Không cát < 25% cát 5 á 15 B t kỳ B n & sét Không cát ... Phần - sở kỹ thuật thủy lợi * Tập Chương b n cát sông thiên nhiên v n 1.1 Tính chất b n cát 1.1.1 Phân loại b n cát Trong sông thiên nhiên, b n cát chia thành hai loại: b n cát lơ lửng b n cát. .. Vùng chảy 183 B - b n cát 1.1.2 Dung trọng khô b n cát b i lắng hồ chứa Dung trọng b n cát độ rỗng e Dung trọng khô b n cát g (T/m3) trọng lượng đơn vị thể tích b n cát khô Độ rỗng b n cát tỷ số... lượng b n cát Từ công thức dòng chiều tìm tốc độ khởi động b n cát: ( 1-5 ) co ld đó: v0 - tốc độ khởi động (tốc độ b nh quân thủy trực hay mặt cắt); gS, g - dung trọng b n cát nước; h - độ sâu; d -