TCVN

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI HỆ THỐNG DẪN, CHUYỂN NƯỚC - YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hydraulic structures

Water conveyance system - Requirements for design

Lời nói đầu

TCVN 4118 : 2021 thay thế TCVN 4118 : 2012.

TCVN 4118 : 2021 do Trường Đại học Thủy lợi biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI

HỆ THỐNG DẪN, CHUYỂN NƯỚC - YÊU CẦU THIẾT KẾ

Hydraulic structures

Water conveyance system - Requirements for design

1 Phạm vi áp dụng

1.1 Tiêu chuẩn này quy định phương pháp tính toán thiết kế xây dựng mới hoặc cải tạo nâng cấp hệ thống dẫn, chuyển nước bao gồm các loại kênh dùng để cấp nước, tiêu thoát nước mặt và hệ thống cấp nước bằng đường ống có áp trong hệ thống công trình thủy lợi, gọi tắt là hệ thống kênh.

1.2 Tiêu chuẩn này không sử dụng trong thiết kế hệ thống kênh áp dụng biện pháp tưới ngầm và tiêu nước ngầm.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 4116, Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 4253, Công trình thủy lợi - Nền các công trình thủy công - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 4454, Quy hoạch xây dựng nông thôn - Tiêu chuẩn thiết kế;

TCVN 5664, Phân cấp kỹ thuật đường thủy nội địa;

TCVN 6394, Mương bê tông cốt thép thành mỏng đúc sẵn;

TCVN 8421, Công trình thủy lợi - Tải trọng và lực tác dụng lên công trình do sóng và tàu;

TCVN 8477, Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa chất trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8478, Công trình thủy lợi - Thành phần, khối lượng khảo sát địa hình trong các giai đoạn lập dự án và thiết kế;

TCVN 8635, Công trình thủy lợi - Ống xi phông kết cấu thép - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và kiểm tra;

TCVN 8641, Công trình thủy lợi - Kỹ thuật tưới tiêu nước cho cây lương thực và cây thực phẩm;

TCVN 8642, Công trình thủy lợi - Yêu cầu kỹ thuật thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép;

TCVN 9113, Ống bê tông cốt thép thoát nước;

TCVN 9150, Công trình thủy lợi - Cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 9152, Công trình thủy lợi - Quy trình thiết kế tường chắn công trình thủy lợi;

TCVN 9168, Công trình thủy lợi - Hệ thống tưới tiêu - Phương pháp xác định hệ số tưới lúa;

TCVN 10380, Đường giao thông nông thôn - Yêu cầu thiết kế;

TCVN 10406, Công trình thủy lợi - Tính toán hệ số tiêu thiết kế;

TCVN 10798, Tấm bê tông cốt thép đúc sẵn gia cố mái kênh và lát mặt đường;

TCVN 11362, Công trình thủy lợi - Kênh bê tông đúc sẵn - Thi công, nghiệm thu;

TCVN 11823, Thiết kế cầu đường bộ.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Kênh cấp nước (Supply channel)

Kênh đưa nước từ nguồn cấp đến mặt ruộng để tưới cho cây trồng hoặc đến nơi có yêu cầu dùng nước.

3.2

Kênh tiêu nước (Drainage channel)

Kênh dẫn nước thừa từ mặt ruộng hoặc từ các đối tượng có nhu cầu tiêu nước đến công trình đầu mối tiêu để tiêu ra nơi nhận nước tiêu.

3.3

Kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp (Mixed channel)

Kênh có đồng thời hai chức năng là cấp nước và tiêu thoát nước.

3.4

Công trình trên hệ thống kênh (Channel structures)

Công trình xây dựng trên hệ thống kênh cấp nước và tiêu nước để phân phối, điều tiết nước và xử lý kỹ thuật, dân sinh như cống lấy nước và phân phối nước ở đầu kênh, cống điều tiết nước trên hệ thống, cống tháo nước ở cuối kênh, công trình nối tiếp ở chỗ kênh chuyển nước gặp chướng ngại vật (nhu cầu máng, cống luồn và xi phông, dốc nước và bậc nước), công trình đo nước, cầu giao thông qua kênh, tràn bên, công trình khống chế bùn cát và một số loại công trình phục vụ quản lý vận hành hệ thống kênh.

3.5

Công thức tưới (Irrigation water requirement)

Biên độ dao động lượng nước cần duy trì trên đồng ruộng phù hợp với yêu cầu phát triển của cây trồng trong từng thời kỳ sinh trưởng. Công thức tưới phụ thuộc vào biện pháp tưới, loại cây trồng được tưới và giai đoạn sinh trưởng.

3.6

Công thức tưới tăng sản (Optimal irrigation water requirement)

Công thức tưới cho năng suất và sản lượng cao. Công thức tưới tăng sản được xác định thông qua thí nghiệm ngoài đồng ruộng.

3.7

Hệ số mái dốc của kênh hình thang (Side slope of a trapezoidal channel)

Đại lượng dùng để đánh giá độ dốc của mái kênh hình thang, được ký hiệu là m. Hệ số mái dốc của kênh là tỷ số giữa chiều dài hình chiếu bằng với chiều dài hình chiếu đứng của mái kênh, xác định theo công thức m = cotgα, với α là góc giữa mái kênh và mặt phẳng nằm ngang.

3.8

Mức đảm bảo thiết kế (Design guarantee rate)

Tỷ lệ phần trăm giữa số năm hệ thống kênh làm việc theo đúng nhiệm vụ thiết kế trong chuỗi 100 năm khai thác liên tục.

4 Phân loại

4.1 Theo chức năng làm việc của kênh

Theo chức năng làm việc, hệ thống kênh được phân thành các loại sau đây:

a) Kênh cấp nước, xem 3.1;

b) Kênh tiêu nước, xem 3.2;

c) Kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp, xem 3.3.

4.2 Theo hình dạng mặt cắt ngang kênh

Theo hình dạng mặt cắt ngang, kênh được chia thành các loại sau đây (xem hình 1):

a) Kênh có mặt cắt hình chữ nhật, còn gọi là mặt cắt hình hộp (xem hình 1 a): Áp dụng cho mọi loại kênh nêu tại 4.1. Khi tuyến kênh đi qua khu vực có mặt bằng xây dựng chật hẹp, hoặc qua khu công nghiệp, đông dân cư, có địa hình xung quanh cao hơn nhiều so với cao độ đỉnh bờ kênh, hoặc phải đi qua các vùng đất trũng thấp thì nên lựa chọn loại kênh có mặt cắt hình chữ nhật và bố trí chảy ngầm dưới mặt đất hoặc chảy ngầm dưới mực nước. Vật liệu làm kênh loại này nên dùng bê tông cốt thép;

Hình 1 - Một số hình dạng cơ bản của mặt cắt ngang kênh

b) Kênh có mặt cắt hình chữ U (xem hình 1 b): Áp dụng cho mọi loại kênh nêu tại 4.1, là kênh hở đi qua khu vực có mặt bằng hẹp, hoặc phải vượt qua chướng ngại vật như ao hồ, sông suối, thung lũng, vùng đất trũng. Kênh được thiết kế sử dụng loại vật liệu có độ bền cao như gạch xây hoặc đá xây, bê tông hoặc bê tông cốt thép, bê tông cốt sợi polypropylene, xi măng lưới thép, composite, hoặc bằng các loại vật liệu bền vững khác. Để giữ ổn định thành kênh nên sử dụng các thanh giằng bằng bê tông cốt thép hoặc vật liệu bền vững khác liên kết giữa hai thành kênh với nhau. Kênh đi qua khu vực dân cư hoặc sườn dốc, phía trên nên được che đậy bằng các tấm bê tông cốt thép;

c) Kênh có mặt cắt hình thang (xem hình 1 c): Áp dụng cho mọi loại kênh nêu tại 4.1, là loại kênh hở, áp dụng ở vùng đồng bằng nơi có mặt bằng thi công rộng. Khi thiết kế kênh tiêu, kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp có mặt cắt hình thang nên áp dụng hình thức kênh đất. Khi có yêu cầu bảo đảm ổn định mặt cắt thủy lực, giảm bớt tổn thất do ma sát và hạn chế tình trạng xói lở, các mái kênh nên được lát bằng các tấm bê tông hoặc bê tông cốt thép, đá xây, gạch xây, hoặc các loại vật liệu khác có khả năng chống chịu mọi tác động của yếu tố tự nhiên cũng như hoạt động sản xuất của con người. Khi có yêu cầu chống thấm và hạn chế tổn thất nước cho kênh cấp nước, lòng kênh và mái kênh nên được lát bằng các loại vật liệu có tính năng chống thấm;

d) Kênh có mặt cắt hỗn hợp giữa hình chữ U và hình thang (xem hình 1 d): Áp dụng cho mọi loại kênh nêu tại 4.1. Trường hợp tuyến kênh dẫn lưu lượng lớn nhưng lại đi qua khu vực có mặt bằng xây dựng chật hẹp không cho phép mở rộng mặt thoáng, bắt buộc phải hạ thấp cao độ đáy kênh và tăng chiều sâu nước trong kênh. Trong trường hợp này nên thiết kế kênh có mặt cắt hỗn hợp giữa hình chữ U ở phía dưới và hình thang ở phía trên;

e) Kênh có mặt cắt hình tròn (xem hình 1 e): Áp dụng trong trường hợp tuyến kênh lấy nước từ hồ chửa hoặc từ bể chứa bố trí ở nơi có địa hình cao để cấp nước có áp cho các đối tượng sử dụng. Vật liệu chế tạo kênh có thể là ống thép, bê tông cốt thép, bê tông cốt sợi polypropylene, composite, nhựa PVC, HDPE, hoặc bằng các loại vật liệu bền vững khác được đúc thành ống.

4.3 Theo trạng thái chảy của dòng nước trong kênh

Theo trạng thái chảy của dòng nước trong kênh, kênh được chia thành hai loại sau đây:

a) Chảy không áp: Bao gồm kênh có hình dạng mặt cắt ngang nêu tại các khoản b, c, d điều 4.2 và một số trường hợp làm việc của kênh có mặt cắt hình chữ nhật nêu tại khoản a điều 4.2;

b) Chảy có áp: Bao gồm kênh có dạng mặt cắt hình tròn nêu tại khoản e điều 4.2 và một số trường hợp làm việc của kênh có mặt cắt hình chữ nhật nêu tại khoản a điều 4.2.

4.4 Theo cách bố trí kênh trên mặt bằng

Theo cách bố trí kênh trên mặt bằng, kênh được chia thành các loại chính sau đây:

a) Kênh nổi: Kênh hở được xây dựng trực tiếp trên mặt đất tự nhiên, có cao độ đáy kênh cao hơn cao độ mặt đất ở xung quanh. Kênh bồi thường là kênh cấp nước;

b) Kênh chìm: Kênh hở có mực nước thiết kế không cao hơn cao độ mặt đất ở xung quanh. Kênh chìm có thể là kênh cấp nước hoặc kênh tiêu nước khi xây dựng ở khu vực có địa hình cao phải đào sâu xuống dưới mặt đất tự nhiên;

c) Kênh nửa nổi nửa chìm: Kênh hở có cao độ đáy thấp hơn cao độ mặt đất ở xung quanh và mực nước thiết kế cao hơn cao độ mặt đất ở xung quanh. Khi tuyến kênh dẫn nước đi qua khu vực có địa hình tương đối thấp, một phần lòng kênh được đào sâu xuống dưới mặt đất tự nhiên giống như kênh chìm, một phần lòng kênh và hai bờ kênh được xây dựng cao hơn độ mặt đất ở xung quanh. Kênh nửa nổi nửa chìm thưởng là kênh cấp nước;

d) Kênh ngầm: Kênh có mặt cắt hình chữ nhật hoặc hình tròn được đặt ngầm dưới mặt đất. Với kênh ngầm dùng để tiêu nước mặt thì chế độ thủy lực trong kênh có thể là có áp hoặc không áp và mực nước đo áp thiết kế hay mực nước tiêu thiết kế tại các vị trí trong kênh luôn thấp hơn cao độ mặt đất che phủ ở phía trên. Đối với kênh ngầm dùng để cấp nước thì chế độ thủy lực trong kênh tại tất cả các mặt cắt luôn là dòng chảy có áp và mực nước đo áp thiết kế tại các vị trí trong kênh không thấp hơn cao độ mặt đất che phủ ở phía trên. Khi lựa chọn phương án thiết kế tuyến kênh chôn ngầm dưới mặt đất nếu ở phía bên trên đỉnh kênh có kết hợp làm đường giao thông hoặc các công trình phụ trợ khác, phải tính toán xác định chiều dầy lớp phủ và kết cấu công trình đảm bảo điều kiện an toàn và ổn định của kênh trong quá trình quản lý khai thác.

5 Yêu cầu tài liệu dùng để tính toán

5.1 Đối tượng phục vụ

5.1.1 Phải xác định rõ hệ thống kênh phục vụ cho những đối tượng nào trong số những đối tượng sau đây:

a) Đối với hệ thống kênh cấp nước:

- Cây trồng, bao gồm cây lương thực và cây thực phẩm, cây công nghiệp và cây ăn quả;

- Chăn nuôi;

- Sản xuất công nghiệp riêng lẻ, khu công nghiệp và làng nghề;

- Sinh hoạt;

- Nuôi trồng thủy sản;

- Chữa cháy;

- Các khu du lịch và dịch vụ;

- Duy trì dòng chảy môi trường và bảo vệ môi trường;

- Các đối tượng dùng nước khác theo yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền;

b) Đối với hệ thống kênh tiêu nước, đối tượng phục vụ có thể là đất nông nghiệp, đất ở nông thôn, đất đô thị, đất công nghiệp và các loại đất khác, theo quy định tại TCVN 10406.

5.1.2 Các tài liệu về đối tượng phục vụ cần phải cung cấp gồm:

- Quy mô về diện tích phục vụ hoặc quy mô độ lớn về số lượng;

- Định mức yêu cầu cấp nước hoặc yêu cầu tiêu thoát nước của các đối tượng phi nông nghiệp;

- Bản đồ sử dụng đất của khu vực do tuyến kênh cấp nước tưới phụ trách.

5.2 Yêu cầu cấp nước hoặc yêu cầu tiêu nước

5.2.1 Yêu cầu cấp nước hoặc tiêu nước được thể hiện thông qua đường quá trình hệ số cấp nước hoặc đường quá trình hệ số tiêu nước. Các tài liệu này là căn cứ để tính toán xác định quy mô, kích thước của từng tuyến kênh, của hệ thống kênh và các công trình trên hệ thống kênh phù hợp.

5.2.2 Tài liệu về yêu cầu cấp nước cho các đối tượng phục vụ cần tuân thủ các quy định sau:

a) Cấp nước để tưới lúa xác định theo quy định tại TCVN 9168;

b) Cấp nước tưới cho một số loại cây lương thực và cây thực phẩm được gieo trồng phổ biến trong khu vực xác định theo quy định tại TCVN 8641;

c) Cấp nước cho chăn nuôi gia súc, gia cầm phụ thuộc vào số lượng vật nuôi và định mức tiêu thụ nước cho mỗi con vật được nuôi tại các trang trại chăn nuôi tập trung, xác định theo Phụ lục C tại TCVN 4454;

d) Cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của con người phụ thuộc vào số lượng người dân được cấp nước, khu vực người dân sinh sống (nông thôn hay thành thị) và định mức tiêu thụ nước cho mỗi người dân, xác định theo phụ lục A;

e) Cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt tại các khu công nghiệp tập trung phụ thuộc vào diện tích mặt bằng, loại hình công nghiệp được sản xuất và định mức tiêu thụ nước cho mỗi ha khu công nghiệp, xác định theo phụ lục A;

f) Cấp nước cho các đối tượng phục vụ khác như tưới cho một số loại cây công nghiệp và cây ăn quả không có trong các tiêu chuẩn liên quan, hoặc cấp nước phục vụ nuôi trồng thủy sản, du lịch, chữa cháy, giao thông thủy, bảo vệ môi trường: Tùy từng trường hợp cụ thể về yêu cầu của từng vùng, của từng tuyến kênh, cơ quan có thẩm quyền sẽ quy định cụ thể về thời gian cấp nước, quy mô về diện tích cấp nước hoặc số lượng và định mức tiêu thụ nước cho từng đối tượng phục vụ này.

5.2.3 Yêu cầu tiêu nước và phương pháp tính toán yêu cầu tiêu nước cho các đối tượng phục vụ theo quy định tại TCVN 10406.

5.3 Bản đồ địa hình khu tưới, khu tiêu

5.3.1 Bản đồ địa hình vùng tưới (vùng cấp nước) hay vùng tiêu là tài liệu rất cần thiết làm căn cứ tính toán xác định các chỉ tiêu thiết kế chính sau đây:

a) Đối với hệ thống kênh cấp nước:

- Phân vùng cấp nước. Xác định vùng tưới và vùng cấp nước của từng tuyến kênh;

- Xác định nguồn nước cấp và vị trí của nguồn cấp;

- Sơ đồ bố trí hệ thống kênh cấp nước và các công trình trên hệ thống cấp nước;

- Xác định độ dốc đáy kênh, xác định mực nước yêu cầu cấp nước tự chảy cho từng tuyến kênh và cho hệ thống kênh cấp nước;

b) Đối với hệ thống kênh tiêu nước:

- Phân vùng tiêu nước;

- Lựa chọn hướng tiêu và nơi nhận nước tiêu;

- Sơ đồ bố trí hệ thống kênh tiêu và công trình trên hệ thống tiêu;

- Xác định độ dốc đáy kênh, mực nước yêu cầu tiêu tự chảy cho từng tuyến kênh và hệ thống kênh;

- Xác định vùng tiêu của từng tuyến kênh.

5.3.2 Yêu cầu kỹ thuật, thành phần, khối lượng đo vẽ bản đồ, bình đồ khu tưới, khu tiêu quy định tại TCVN 8478.

5.4 Tài liệu khảo sát địa hình, địa chất các tuyến kênh và công trình trên kênh

Tùy thuộc vào giai đoạn thiết kế, thành phần và khối lượng khảo sát địa hình, địa chất tuyến kênh và công trình trên kênh theo quy định tại TCVN 8478 và TCVN 8477.

5.5 Tài liệu về đặc điểm đất đai trong hệ thống

5.5.1 Đặc điểm cơ lý của đất nơi tuyến kênh đi qua và trên hệ thống có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng thấm mất nước trong quá trình chuyển nước của kênh và chế độ cấp nước cho cây trồng. Tính chất đất nơi tuyến kênh đi qua là một trong những căn cứ để lựa chọn loại kênh và hình dạng mặt cắt kênh phù hợp.

5.5.2 Các tài liệu cần phải có bao gồm loại đất, độ rỗng, tính chất thấm và hệ số thấm của đất, độ sâu tầng đất canh tác và độ sâu trung bình của tầng nước ngầm.

6 Yêu cầu chung

6.1 Công thức tưới

6.1.1 Đối với cây trồng tưới ngập, công thức tưới ký hiệu là (a_min ÷ a_max), mm, trong đó a_min là chiều sâu lớp nước cho phép nhỏ nhất trên mặt ruộng và a_max là chiều sâu lớp nước cho phép lớn nhất trên mặt ruộng phù hợp với giai đoạn sinh trưởng của cây trồng.

6.1.2 Đối với cây trồng cạn, biện pháp tưới ẩm, công thức tưới ký hiệu là (W_β_min ÷ W_β_max), mm, xác định theo công thức (1) và (2).

W_β_min = βmin x A x H (1)

W_β_max = βmax x A x H (2)

trong đó:

A là độ rỗng của tầng đất canh tác được tưới tính theo phần trăm (%) thể tích đất;

_β_min là độ ẩm cho phép nhỏ nhất của tầng đất canh tác được tưới phù hợp với giai đoạn sinh trưởng của cây trồng, %.A;

_β_max là độ ẩm cho phép lớn nhất của tầng đất canh tác được tưới phù hợp với giai đoạn sinh trưởng của cây trồng, %.A;

H là chiều sâu tầng đất canh tác được tưới nước, mm.

6.2 Mức đảm bảo thiết kế

Mức đảm bảo thiết kế kênh và công trình trong hệ thống dẫn, chuyển nước xác định như sau:

a) Mức đảm bảo phục vụ của từng công trình và từng đối tượng trong hệ thống kênh phụ thuộc vào loại công trình, đối tượng phục vụ và tần suất thiết kế, xác định theo công thức (3) hoặc (4).

- Công trình cấp nước:

M_i = p (3)

- Công trình tiêu nước:

M_i = 100 - p (4)

b) Mức đảm bảo thiết kế chung cho hệ thống kênh có nhiều chức năng phụ thuộc vào mức đảm bảo phục vụ cho từng đối tượng và tỷ lệ về tổng lượng nước cần đáp ứng cho từng đối tượng, xác định theo công thức (5).

(5)

trong đó:

p là tần suất thiết kế công trình, %;

M là mức đảm bảo phục vụ chung cho cả hệ thống [1], %;

M_i là mức đảm bảo phục vụ cho đối tượng thứ i;

W_i là tổng lượng nước yêu cầu phục vụ cho đối tượng thứ i trong năm tính toán, m³ [2] ;

n là số lượng đối tượng phục vụ trong hệ thống.

6.3 Hệ số sử dụng ruộng đất và hệ số chiếm đất của hệ thống kênh tưới

6.3.1 Hệ số sử dụng ruộng đất của hệ thống kênh tưới, ký hiệu là K_sd, xác định theo công thức (6).

K_sd =	Ω_dt	(6)
	F_đ

trong đó:

Ω_dt là diện tích đất thực tế được tưới từ công trình, ha;

F_đ là tổng diện tích đất tự nhiên của vùng được tưới, ha.

CHÚ THÍCH:

1) F_đ bao gồm cả diện tích Ω_dt, diện tích đất dùng làm hệ thống kênh mương và các công trình trên kênh, diện tích các loại đất khác và diện tích đất không được tưới;

2) Để xác định diện tích đất vùng được tưới do công trình thủy lợi nào đảm nhiệm, việc phân ranh giới vùng được tưới cần căn cứ vào ranh giới đồi núi, sông ngòi, đường xá, hoặc các ranh giới hành chính thuận lợi cho việc tổ chức quản lý, khai thác công trình;

3) Hệ số K_sd < 1. Hệ số K_sdcàng lớn thì hiệu quả của dự án càng cao.

6.3.2 Hệ số chiếm đất của hệ thống kênh tưới, ký hiệu là K_cđ, xác định theo công thức (7).

K_cd =	F_cd	(7)
	Ω_dt

trong đó:

F_cd là diện tích chiếm đất của hệ thống kênh tưới, kênh tưới tiêu kết hợp, công trình trên kênh và kênh tiêu làm mới do hệ thống kênh tưới gây trở ngại đến tình trạng tiêu nước so với trước khi xây dựng hệ thống kênh tưới đó, ha;

Ω_dt đã giải thích trong công thức (6), ha.

CHÚ THÍCH: Diện tích chiếm đất (F_c_d) của một tuyến kênh (không bao gồm hành lang bảo vệ kênh và công trình) bằng bề rộng tính từ mép ngoài tiếp giáp với mặt đất của hai bờ kênh (bao gồm cả phần đất đắp bảo vệ bờ kênh) nhân với chiều dài kênh. Đối với kênh có mặt cắt hình tròn và hình hộp, bề rộng kênh bằng bề rộng hình chiếu bằng của kênh.

6.3.3 Đối với kênh tưới có lưu lượng thiết kế nhỏ hơn 2,0 m³/s nên ưu tiên chọn hình thức kênh có mặt cắt hình chữ U hoặc mặt cắt hình chữ nhật để giảm diện tích chiếm đất.

6.3.4 Trong mọi trường hợp, hệ số Kcđ phải thỏa mãn biểu thức (8).

K_cd ≤ [K_cđ] (8)

Trong đó [K_cđ] là hệ số chiếm đất cho phép của kênh tưới, %, xác định theo bảng 1.

Bảng 1 - Hệ số chiếm đất cho phép

Loại cây trồng được tưới	[K_cđ] %
1. Cây lương thực và cây thực phẩm các loại được gieo trồng ở các vùng:
- Miền núi	4
- Trung du và đồng bằng	5
2. Cây công nghiệp và cây ăn quả	3
3. Đồng cỏ	2

6.4 Bố trí hệ thống kênh cấp nước

6.4.1 Quy tắc đặt tên và ký hiệu các loại kênh

6.4.1.1 Thông thường hệ thống kênh cấp nước được chia thành 5 cấp kênh, gồm: kênh chính, kênh nhánh cấp I, kênh nhánh cấp II, kênh nhánh cấp III và kênh nội đồng đưa nước vào mặt ruộng. Tùy thuộc vào quy mô và đặc điểm của hệ thống cấp nước mà số lượng cấp kênh có thể nhiều hơn hoặc ít hơn quy định trên. Các hệ thống cấp nước có quy mô nhỏ (cấp IV), cấp thấp nhất được gọi là kênh nội đồng.

6.4.1.2 Theo chiều dòng chảy trong kênh, những kênh nằm ở phía bờ phải ký hiệu bằng chỉ số chẵn (ví dụ N₂, N₄, N₆ hay N_1-₂, N_1-4, N_1-6, hoặc N_2-1-₂, N₂_-₁_-₄, N_2-1-6). Những kênh nằm ở phía bờ trái ký hiệu bằng chỉ số lẻ (ví dụ N₁, N₃, N₅ hay N_2-1, N₂_-₃, N₂_-₅, hoặc N_2-1-1, N_1-2-1).

6.4.1.3 Kênh dẫn nước chính, ký hiệu là KC: Kênh nhận nước trực tiếp từ nguồn để phân phối nước cho các kênh nhánh cấp I. Nếu hệ thống cấp nước có nhiều kênh chính thì dùng thêm các chữ số ngay sau chữ cái KC để ký hiệu tên kênh như KC1, KC2, KC3, hoặc ký hiệu theo tên địa phương hay theo vị trí địa lý của kênh như KC Bắc, KC Đông, KC Giữa.

6.4.1.4 Kênh nhánh, ký hiệu là N: Ký hiệu kênh nhánh có một chỉ số là kênh cấp I, hai chỉ số là kênh cấp II, 3 chỉ số là kênh cấp III:

a) Kênh nhánh cấp I: Kênh nhận nước trực tiếp từ kênh chính sau đó phân phối nước cho các kênh nhánh cấp II để tiếp tục đưa nước đến nơi tiêu thụ nước. Kênh nhánh cấp I ký hiệu là N_i trong đó i là các số tự nhiên chỉ tên kênh cấp I thứ i;

b) Kênh nhánh cấp II: Kênh nhận nước trực tiếp từ kênh nhánh cấp I sau đó phân phối nước cho các kênh nhánh cấp III để tiếp tục đưa nước đến nơi tiêu thụ nước. Kênh nhánh cấp II ký hiệu là N_i-j trong đó j là các số tự nhiên chỉ tên kênh nhánh cấp II thứ j thuộc kênh nhánh cấp I thứ i;

c) Kênh nhánh cấp III: Kênh nhận nước trực tiếp từ kênh nhánh cấp II sau đó phân phối nước cho các kênh nội đồng để đưa nước vào mặt ruộng. Kênh nhánh cấp III ký hiệu là N_i-j-m trong đó m là các số tự nhiên chỉ tên kênh nhánh cấp III thứ m thuộc kênh nhánh cấp II thứ j và kênh nhánh cấp I thứ i.

6.4.1.5 Kênh nội đồng: Kênh nhận nước trực tiếp từ kênh nhánh cấp III sau đó phân phối nước cho các kênh cố định (hoặc tạm thời) để đưa nước vào mặt ruộng gọi chung là kênh nội đồng. Kênh nội đồng chỉ sử dụng cho đối tượng cấp nước là nông nghiệp.

6.4.2 Yêu cầu bố trí mặt bằng

6.4.2.1 Bố trí mặt bằng các cấp kênh cấp nước và thiết kế hệ thống kênh cấp nước phải đầm bảo dẫn được đủ lượng nước cần cấp cho các đối tượng sử dụng nước (lưu lượng và tổng lượng) theo kế hoạch dùng nước, phù hợp với mức đảm bảo thiết kế và các yêu cầu sau đây:

a) Diện tích được tưới tự chảy là nhiều nhất;

b) Ít vượt qua chướng ngại vật;

c) Khối lượng đào, đắp ít;

d) Có hệ số chiếm đất không lớn hơn quy định tại 6.3.4;

e) Thuận lợi cho thi công và quản lý.

Hình 2 - Sơ đồ ký hiệu các cấp kênh cấp nước

6.4.2.2 Kênh cấp nước tưới bố trí ở những nơi có địa thế cao, có thể khống chế diện tích tưới tự chảy nhiều nhất. Nên bố trí kênh trên các đường địa hình sống trâu để có thể tưới được các diện tích hai bên kênh, giảm bớt chiều dài kênh. Bố trí kênh đi qua những vùng có điều kiện địa chất tốt để kênh ổn định, ít thấm mất nước. Tuyến kênh nhánh cấp trên phải thuận lợi để bố trí kênh nhánh cấp dưới và các công trình trên kênh.

6.4.2.3 Bố trí mặt bằng tuyến kênh phải xem xét phù hợp với các quy hoạch phát triển kinh tế xã hội của khu vực, bao gồm những quy hoạch có liên quan đến nội dung sau đây:

a) Quy hoạch giao thông nông thôn, quy hoạch xây dựng nông thôn mới: Bờ kênh có thể kết hợp làm đường giao thông nông thôn hay đường ra các khu sản xuất. Yêu cầu thiết kế các đoạn bờ kênh kết hợp giao thông theo quy định tại TCVN 10380;

b) Quy hoạch sử dụng đất đai: Nên bố trí kênh đi qua ranh giới các khu vực trồng trọt khác nhau như vùng trồng lúa nước, vùng trồng rau màu, vùng trồng cây công nghiệp, vùng trồng cây ăn quả, vùng cấp nước cho nuôi trồng thủy sản, vùng cấp nước cho các đối tượng sử dụng nước khác để thuận lợi cho việc quản lý và phân phối nước.

6.4.2.4 Kênh nhánh cấp III, kênh nội đồng nên bố trí gọn trong từng địa giới hành chính hoặc đơn vị sản xuất để thuận tiện trong việc quản lý và phân phối nước.

6.4.2.5 Khi bố trí kênh phải xét tới khả năng sử dụng tổng hợp:

a) Bờ một số tuyến kênh có thể kết hợp làm đường giao thông nông thôn;

b) Nếu có thể kết hợp phát điện thì bố trí tạo thành dốc nước, bậc nước;

c) Nếu kết hợp giao thông thủy hoặc cấp nước cho sinh hoạt, công nghiệp thì bố trí đi qua hoặc gần các trung tâm dân cư và khu công nghiệp có nhu cầu sử dụng nước. Trường hợp này khi thiết kế kênh còn phải chú ý đến yêu cầu sử dụng của các đối tượng nêu trên.

6.4.2.6 Khi tuyến kênh đi qua vùng đất thấm mạnh, lầy thụt, hoặc qua các đầm trũng, đồi núi, thung lũng có hiện tượng sụt lở, kém ổn định, nên lựa chọn phương án thiết kế hệ thống cấp nước bằng máng nổi hoặc đường ống kín. Khi lựa chọn phương án thiết kế kênh máng nổi cần đặc biệt chú ý những vấn đề sau đây:

a) Căn cứ vào đặc điểm địa hình của khu tưới để lựa chọn khoảng cách giữa các máng nổi phân phối nước phù hợp trên cơ sở tính toán kinh tế, kỹ thuật;

b) Nên thiết kế dòng chảy trong máng có vận tốc lớn để giảm mặt cắt ngang của máng và chống bồi lắng trong lòng máng;

c) Thiết kế kênh nổi kiểu cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép theo quy định tại TCVN 9150.

6.4.2.7 Khi tuyến kênh cấp nước đi qua khu vực dân cư, khu công nghiệp, khu đô thị nên ưu tiên lựa chọn loại kênh có mặt cắt hình chữ nhật, hoặc mặt cắt hình chữ U có tấm nắp bảo vệ, hoặc đường ống kín, nhằm giảm diện tích chiếm đất và bảo vệ chất lượng nước trong kênh.

6.4.2.8 Trường hợp kênh phải bố trí lượn cong thì bán kính cong phải thỏa mãn biểu thức (9).

R ≥ 2 x B (9)

trong đó:

R là bán kính cong của tim tuyến kênh;

B là chiều rộng mặt thoáng ứng với mực nước thiết kế tại vị trí lượn cong.

6.4.2.9 Bố trí hệ thống kênh cấp nước phải đồng thời với hệ thống kênh tiêu để tạo thành một hệ thống kênh cấp nước và tiêu nước hoàn chỉnh.

6.4.2.10 Lựa chọn vị trí bãi vật liệu đất đắp và vị trí đổ chất thải thi công phù hợp với điều kiện bố trí mặt bằng kênh, yêu cầu thi công kênh. Hạn chế sử dụng đất canh tác làm vật liệu đất đắp. Nghiên cứu khả năng sử dụng đất đào kênh làm đất đắp kênh.

6.4.2.11 Các bãi thải đất đào kênh cần được san ủi, cải tạo thành mặt bằng xây dựng hoặc đất trồng trọt. Các bãi vật liệu trước khi khai thác phải bóc lớp đất màu và đổ vào nơi quy định để sau này san trả khôi phục lại diện tích canh tác. Các bãi vật liệu sau khi khai thác phải được san lấp hoàn trả mặt bằng và san rải đất mầu làm đất trồng trọt.

6.5 Bố trí hệ thống kênh tiêu

6.5.1 Các hạng mục công trình trong hệ thống tiêu

Hệ thống kênh tiêu bao gồm những hạng mục công trình chính sau đây:

a) Hệ thống kênh điều tiết nước và chuyển nước từ mặt ruộng hoặc từ các đối tượng tiêu nước khác đến nơi nhận nước tiêu. Nơi nhận nước tiêu có thể là sông, hồ hoặc biển;

b) Kênh chắn nước ngoại lai để ngăn nước mưa từ các khu đồi núi chảy về (nếu vùng tưới nằm dưới chân đồi núi), hoặc nước từ các khu vực khác chảy vào vùng tưới;

c) Các hồ điều hòa nước tiêu trong khu vực;

d) Các khu tập trung và tiếp nhận nước tiêu từ kênh tiêu chính đổ vào.

6.5.2 Quy tắc đặt tên và ký hiệu các loại kênh

6.5.2.1 Hệ thống kênh tiêu nước trong vùng tiêu cũng được chia thành 5 cấp kênh, gồm: kênh tiêu chính, kênh tiêu nhánh cấp I, kênh tiêu nhánh cấp II, kênh tiêu nhánh cấp III và kênh tiêu nội đồng. Theo chiều dòng chảy trong kênh, những kênh tiêu nằm ở phía bờ phải ký hiệu bằng chỉ số chẵn (ví dụ T₂, T₄, T₆ hay T₁_-2, T_1-4, T_1-6, hoặc T_2-1_-₂, T_2-1-4, T_2-_1-6). Những kênh tiêu nằm ở phía bờ trái ký hiệu bằng chỉ số lẻ (ví dụ T₁, T₃, T₅ hay T_2-1, T_2-3, T_2-5, hoặc T₂_-_1-1, T₁_-₂_-₁).

6.5.2.2 Kênh tiêu chính: Còn gọi là trục tiêu chính, là kênh tiếp nhận nước tiêu từ các kênh tiêu nhánh cấp I chuyển đến để sau đó tiêu trực tiếp ra nơi nhận nước tiêu qua công trình đầu mối tiêu. Kênh tiêu chính thường được ký hiệu là KT. Nếu hệ thống tiêu có nhiều kênh tiêu chính thì dùng thêm các chữ số ngay sau chữ cái KT để ký hiệu tên kênh như KT1, KT2, KT3. Cũng có thể gọi kênh tiêu chính theo tên địa phương hay theo tên của sông suối trước khi được cải tạo thành kênh tiêu chính.

6.5.2.3 Kênh tiêu nhánh, ký hiệu là T: Ký hiệu kênh tiêu nhánh có một chỉ số là kênh tiêu nhánh cấp I, hai chỉ số là kênh tiêu nhánh cấp II, 3 chỉ số là kênh tiêu nhánh cấp III:

a) Kênh tiêu nhánh cấp I: Tiếp nhận nước trực tiếp từ các kênh tiêu nhánh cấp II chuyển đến. Kênh tiêu nhánh cấp I ký hiệu là T_i, trong đó i là các số tự nhiên chỉ tên kênh tiêu nhánh cấp I thứ i;

b) Kênh tiêu nhánh cấp II: Tiếp nhận nước trực tiếp từ các kênh tiêu nhánh cấp III chuyển đến. Kênh tiêu nhánh cấp II ký hiệu là T_i-j, trong đó j là các số tự nhiên chỉ tên kênh tiêu nhánh cấp II thứ j thuộc kênh tiêu nhánh cấp I thứ i;

c) Kênh tiêu nhánh cấp III: Tiếp nhận nước trực tiếp từ các kênh tiêu nhánh cấp IV (với hệ thống tiêu lớn) hoặc nhận nước trực tiếp từ các mương chân rết hoặc từ các cánh đồng đổ vào (với hệ thống tiêu nhỏ). Kênh tiêu nhánh cấp III ký hiệu là T_i_-j-_m, trong đó m là các số tự nhiên chỉ tên kênh tiêu nhánh cấp III thứ m thuộc kênh tiêu nhánh cấp II thứ j và kênh tiêu nhánh cấp I thứ i;

d) Kênh tiêu nhánh cấp IV (kênh tiêu nội đồng): Tiếp nhận nước trực tiếp từ các cánh đồng hoặc từ mương chân rết đổ vào để chuyển vào hệ thống kênh tiêu cấp trên.

CHÚ THÍCH:

1) Tùy thuộc vào quy mô và đặc điểm của hệ thống tiêu mà số lượng cấp kênh tiêu trong mỗi hệ thống có thể nhiều hơn hoặc ít hơn quy định trên. Đối với hệ thống có quy mô nhỏ (công trình cấp IV), cấp thấp nhất được gọi là kênh tiêu nội đồng;

2) Kênh tiếp nhận nước trực tiếp từ các đối tượng tiêu phi nông nghiệp trước khi đổ vào kênh tiêu cấp trên không gọi là kênh tiêu nội đồng.

Hình 3 - Sơ đồ ký hiệu các cấp kênh tiêu

6.5.3 Yêu cầu bố trí mặt bằng

6.5.3.1 Bố trí mặt bằng và thiết kế hệ thống kênh tiêu phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau đây:

a) Bố trí hệ thống kênh tiêu nước không được tách rời với bố trí hệ thống kênh cấp nước;

b) Có đủ năng lực tiếp nhận toàn bộ lượng nước thừa từ các đối tượng dùng nước và đối tượng tiêu nước trong hệ thống để chuyển ra khu nhận nước tiêu, đảm bảo tiêu nhanh, tiêu kịp thời toàn bộ lượng nước cần tiêu của lưu vực do tuyến kênh phụ trách, phù hợp với yêu cầu của các hộ tiêu nước tương ứng với tần suất thiết kế (hay mức đảm bảo thiết kế);

c) Có khả năng tiếp nhận toàn bộ lượng nước từ kênh cấp nước khi cần phải tháo cạn để sửa chữa, nâng cấp, hoặc đang cấp nước gặp các sự cố bất thường;

d) Có khả năng lợi dụng tổng hợp. Kênh tiêu có thể trữ được một lượng nước nhất định để góp phần điều hoà chế độ tưới, giảm bớt mức tưới và tưới hỗ trợ chống hạn. Lòng kênh và bờ kênh có thể kết hợp làm giao thông thuỷ, bộ. Khi bờ kênh có kết hợp làm đường giao thông nông thôn, nội dung thiết kế theo quy định tại TCVN 10380;

e) Có khả năng điều tiết chế độ nước ngầm trong đồng ruộng đối với vùng chuyên canh cây trồng cạn để đảm bảo độ ẩm thích hợp cho cây.

6.5.3.2 Các nguyên tắc sau đây cần tuân thủ khi lựa chọn tuyến kênh tiêu, sơ đồ bố trí hệ thống kênh và thiết kế hệ thống kênh tiêu nước:

a) Kênh tiêu bố trí ở nơi trũng thấp để có thể tiếp nhận nước tiêu tự chảy cho các khu vực trong vùng tiêu và diện tích được tiêu tự chảy là lớn nhất;

b) Kênh ngắn để có thể tiêu nhanh và khối lượng xây dựng công trình là nhỏ;

c) Lợi dụng tổng hợp như đã nêu tại khoản d mục 6.5.3.1;

d) Triệt để lợi dụng sông ngòi có sẵn trong vùng để cải tạo thành kênh tiêu.

6.5.3.3 Khi bố trí hệ thống kênh tiêu và kênh tưới hoạt động độc lập nhau trong cùng một hệ thống thủy lợi, tùy điều kiện cụ thể của vùng tiêu, có thể lựa chọn áp dụng phương án bố trí kênh tưới và kênh tiêu cùng cấp liền kề nhau (2 kênh, 3 bờ), hoặc bố trí cách nhau (xem sơ đồ hình 4).

Hình 4 - Sơ đồ bố trí kênh tưới và kênh tiêu độc lập trong cùng một hệ thống thuỷ lợi

6.5.3.4 Các hệ thống thủy lợi vùng đồng bằng và ven biển nên tận dụng tối đa đặc điểm địa hình và chế độ thủy văn để bố trí kênh tưới tiêu kết hợp.

6.5.3.5 Khi kênh ít có khả năng tiêu tự chảy thì nên bố trí tập trung nước về một khu vực gần nơi nhận nước tiêu để tiêu bằng động lực.

6.5.3.6 Tại vị trí nối tiếp giữa 2 kênh (kênh tiêu và kênh nhận nước tiêu), dòng chảy phải thuận (góc tạo bởi hai đường tim tuyến kênh có giá trị từ 45° đến 60° và không được lớn hơn 90°). Khi kênh phải lượn cong, gấp khúc thì nên tạo thành tuyến cong với bán kính R_min không nhỏ hơn 10 x B, trong đó B là chiều rộng mặt thoáng ứng với mực nước thiết kế tại vị trí lượn cong (xem sơ đồ hình 5).

Hình 5 - Sơ đồ bố trí nối tiếp giữa kênh tiêu cấp dưới bị lượn cong với kênh tiêu cấp trên

6.6 Bố trí hệ thống kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp

6.6.1 Bố trí hệ thống kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

a) Dẫn nước tiêu chủ động và tiêu hết lượng nước cần tiêu, đảm bảo không để xảy ra úng ngập quá mức cho phép của các đối tượng có mặt trong lưu vực tiêu của kênh, phù hợp với mức đảm bảo tiêu nước;

b) Có năng lực dẫn nước, trữ nước và cấp đủ lượng nước cần cấp cho các đối tượng sử dụng trong phạm vi cấp nước của kênh, đáp ứng yêu cầu dùng nước theo kế hoạch, phù hợp với mức đảm bảo cấp nước;

c) Có đủ vị trí để xây dựng các khu chứa bùn thải khi thực hiện nạo vét kênh theo định kỳ đáp ứng yêu cầu cấp nước[3];

d) Có khả năng lợi dụng tổng hợp. Lòng kênh và bờ kênh có thể kết hợp làm giao thông thủy, bộ.

6.6.2 Khu vực cấp nước của kênh có thể nằm gọn trong lưu vực tiêu. Yêu cầu bố trí mặt bằng quy định tại 6.6.4 và 6.6.5.

6.6.3 Trường hợp trong hệ thống thủy lợi chỉ có kênh chính là kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp còn các kênh nhánh từ cấp I đến cấp cuối cùng là kênh cấp nước hoặc kênh tiêu hoạt động độc lập:

a) Sơ đồ bố trí mặt bằng và yêu cầu thiết kế các kênh nhánh cấp dưới như sau:

- Đối với hệ thống kênh cấp nước tuân thủ quy định tại 6.4 và điều 7;

- Đối với hệ thống các cấp kênh tiêu tuân thủ quy định tại 6.5 và điều 8;

b) Tính toán thiết kế kênh chính cấp nước và tiêu nước kết hợp thực hiện theo điều 9.

6.6.4 Các hệ thống thủy lợi chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, có địa hình bằng phẳng, cao độ mặt đất tự nhiên thấp, biện pháp thủy lợi áp dụng cho vùng này chủ yếu là cấp nước tự chảy và tiêu tự chảy. Nguyên tắc bố trí hệ thống kênh mương cho vùng này là triệt để lợi dụng sự thay đổi mực nước của thủy triều để lấy nước tự chảy và tiêu tự chảy (có thể tự chảy hoàn toàn hoặc bán tự chảy). Tùy từng trường hợp cụ thể của từng vùng mà lựa chọn phương án bố trí theo các hình 6 hoặc hình 7.

Hình 6 - Sơ đồ bố trí hệ thống kênh mương và công trình trên kênh làm việc hai chiều. Công trình đầu mối là cống tưới tiêu kết hợp

Hình 7 - Sơ đồ bố trí hệ thống kênh mương làm việc hai chiều. Công trình đầu mối lấy nước là cống tự chảy còn công trình đầu mối tiêu nước là các trạm bơm tiêu

6.6.5 Các hệ thống thủy lợi không chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều, tùy điều kiện cụ thể của từng vùng, có thể lựa chọn áp dụng một trong các hình thức bố trí theo sơ đồ hình 8 hoặc hình 9.

Hình 8 - Sơ đồ bố trí hệ thống tưới tiêu kết hợp. Cống đầu mối cấp nước và cống đầu mối tiêu nước bố trí lần lượt ở đầu và ở cuối kênh chính

Hình 9 - Sơ đồ bố trí hệ thống tưới tiêu: kênh từ cấp III trừ xuống là tưới tiêu kết hợp. Kênh chính và các kênh nhánh cấp I, cấp II làm việc độc lập (cấp nước riêng và tiêu nước riêng biệt)

CHÚ THÍCH: Các ký hiệu trong sơ đồ bố trí hệ thống tưới tiêu ở hình 8 và hình 9 đã giải thích trong hình 6 và hình 7.

6.7 Bố trí hệ thống cấp nước bằng đường ống

6.7.1 Trường hợp hệ thống dẫn, chuyển nước đi qua khu vực có địa hình dốc, phức tạp, bị chia cắt, lầy thụt không thể bố trí kênh mương hở, bắt buộc phải bố trí hệ thống cấp nước bằng đường ống.

6.7.2 Có thể xem xét bố trí hệ thống cấp nước bằng đường ống trong các trường hợp sau đây:

a) Cấp nước tự chảy cho những khu tưới có địa hình dốc, phức tạp, bị chia cắt, phân tán và cột nước áp lực tưới được đảm bảo, xem 10.6 và 10.7;

b) Vùng tưới áp dụng các công nghệ tưới tiết kiệm nước;

c) Cấp nước tưới cho những vùng khô hạn, thiếu nước;

d) Tổn thất nước do thấm và bốc hơi quá lớn;

e) Tuyến kênh đi qua khu vực dân cư, khu đô thị, khu công nghiệp, khu xử lý chất thải, khu vực không đảm bảo điều kiện về môi trường đất, môi trường nước, khu vực khó khăn trong việc đền bù, giải phóng mặt bằng.

6.7.3 Bố trí và thiết kế hệ thống cấp nước bằng đường ống cần đáp ứng các yêu cầu sau đây:

a) Dẫn nước và cấp nước chủ động, đủ lưu lượng, tổng lượng và cột nước áp lực phù hợp với yêu cầu dùng nước của các loại đối tượng sử dụng trong hệ thống, phù hợp với kế hoạch dùng nước và mức đảm bảo thiết kế;

b) Lấy nước ra khỏi đường ống thuận lợi, phù hợp với đặc điểm của từng loại đối tượng sử dụng nước, phù hợp với trình độ công nghệ, điều kiện sản xuất và tập quán canh tác của địa phương;

c) Lắp đặt đủ các thiết bị tại những vị trí phù hợp trên hệ thống đường ống phục vụ quản lý, khai thác như đồng hồ đo lưu lượng, đồng hồ đo cột nước áp lực, van điều tiết và phân phối nước, van xả cát, van xả áp chống nước va;

d) Đảm bảo hệ thống đường ống cùng các loại thiết bị lắp đặt trên đường ống và các công trình phụ trợ khác luôn an toàn theo yêu cầu thiết kế, hoạt động ổn định trong quá trình quản lý, khai thác, vận hành;

e) Thuận tiện trong quản lý, vận hành, khai thác.

6.7.4 Quy tắc về tên và ký hiệu các cấp kênh cấp nước bằng đường ống thực hiện theo 6.4.1.

6.7.5 Có thể sử dụng các phần mềm đã được kiểm định để tính toán thủy lực xác định các chỉ tiêu thiết kế mạng lưới đường ống cấp nước.

6.8 Bố trí công trình trên hệ thống kênh

6.8.1 Yêu cầu chung

6.8.1.1 Bố trí công trình trên hệ thống kênh phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau đây:

a) Phân phối nước, điều tiết lưu lượng và mực nước trong kênh phù hợp với kế hoạch dùng nước, phù hợp với yêu cầu quản lý và khai thác;

b) Tiêu thoát nước kịp thời, không gây ứng ngập quá mức cho phép đối với các đối tượng sử dụng nước và tiêu nước trên hệ thống;

c) Có thể kết hợp sử dụng để đo lưu lượng và đo mực nước;

d) Nối tiếp dòng chảy thuận lợi và an toàn;

e) Vận hành an toàn, không ảnh hưởng nhiều đến hoạt động giao thông thủy, giao thông bộ;

f) Giảm tối đa số lượng các công trình trên kênh bằng cách kết hợp nhiều chức năng trong một công trình như: vừa làm nhiệm vụ điều tiết nước vừa đo nước, cống lấy nước và điều tiết nước kết hợp làm cầu giao thông, hoặc các công trình điều tiết ở gần nhau nên kết hợp thành một cụm để thuận lợi cho công tác quản lý và khai thác.

6.8.1.2 Ký hiệu các loại công trình, vùng tưới, vùng tiêu trong bản vẽ thiết kế hệ thống kênh quy định tại phụ lục J.

6.8.2 Cống lấy nước và phân phối nước

6.8.2.1 Cống bố trí ở đầu kênh các cấp để điều tiết và phân phối nước từ kênh cấp trên vào kênh cấp dưới đáp ứng yêu cầu cấp nước do kênh cấp dưới phụ trách.

6.8.2.2 Cống bố trí ở đầu kênh tưới tiêu kết hợp thường làm việc hai chiều (lấy nước và tiêu nước). Cửa cống phải kín nước, đóng mở thuận tiện, an toàn khi điều tiết và phân phối nước.

6.8.2.3 Khi bờ kênh có kết hợp giao thông thì kích thước và kết cấu cống phải đáp ứng thêm yêu cầu về giao thông.

6.8.2.4 Kích thước và kết cấu cống được xác định thông qua tính toán thủy lực và tính toán kết cấu, tính toán ổn định nền móng cho từng trường hợp cụ thể.

6.8.3 Cống điều tiết

6.8.3.1 Cống điều tiết bố trí trên một số tuyến kênh chính hoặc kênh nhánh, tại những vị trí phù hợp đáp ứng được yêu cầu của công tác quản lý điều hành cấp nước hoặc điều hành tiêu thoát nước cho hệ thống.

6.8.3.2 Trong hệ thống tưới, cống điều tiết phải vừa có chức năng nâng cao mực nước trong kênh đáp ứng yêu cầu tưới tự chảy, vừa có tác dụng điều tiết lượng nước lấy về hạ lưu theo yêu cầu của kế hoạch dùng nước.

6.8.3.3 Trong hệ thống tiêu, cống điều tiết dùng để phân chia vùng tiêu và điều tiết lượng nước cần tiêu của các vùng trong hệ thống theo quy trình vận hành. Khi có yêu cầu giữ nước trong kênh tiêu để giảm bớt mức tưới trong mùa tưới và tưới hỗ trợ chống hạn thì phải bố trí cống điều tiết chuyển nước tiêu từ kênh cấp dưới vào kênh cấp trên.

6.8.3.4 Cống điều tiết nước nên chọn hình thức cống lộ thiên, trừ trường hợp đặc biệt mới xem xét hình thức cống luồn.

6.8.3.5 Cống điều tiết phải có cửa van kín nước cùng với thiết bị đóng mở thuận tiện và an toàn.

6.8.3.6 Cống điều tiết nên bố trí kết hợp làm cầu giao thông qua kênh hoặc công trình nối tiếp khác như bậc nước hoặc dốc nước. Khi kênh có kết hợp vận tải thủy, nếu không cần thiết phải bố trí tàu thuyền, thì chiều rộng các khoang cống và độ cao tĩnh không phải phù hợp quy định hiện hành về giao thông thủy.

6.8.3.7 Kích thước và kết cấu cống được xác định thông qua tính toán thủy lực, tính toán kết cấu và tính toán ổn định nền móng cho từng trường hợp cụ thể.

6.8.4 Cầu máng

6.8.4.1 Khi tuyến kênh chuyển nước giao cắt với đường giao thông, sông suối, khe núi hoặc đi qua vùng đất trũng thấp, lầy thụt thì cầu máng là công trình nối tiếp được ưu tiên xem xét lựa chọn. Tuy nhiên, để có căn cứ quyết định, cần tiến hành tính toán, so sánh về kinh tế và kỹ thuật giữa các phương án so chọn. Các trường hợp xem xét phương án dẫn nước bằng cầu máng và yêu cầu kỹ thuật cho từng trường hợp được quy định từ 6.8.4.2 đến 6.8.4.7.

6.8.4.2 Kênh phải vượt qua đường giao thông mà cao độ mặt đường rất thấp hơn nhiều so với cao độ đáy kênh thì nên làm cầu máng. Chiều cao từ mặt đường đến điểm thấp nhất của nhịp dầm cầu máng phải đảm bảo các quy định hiện hành về giao thông.

6.8.4.3 Kênh gặp sông suối thì có thể xem xét phương án dẫn nước bằng cầu máng. Cao độ từ điểm thấp nhất của nhịp dầm cầu máng phải cao hơn cao độ mực nước lớn nhất kiểm tra của sông suối (mực nước tương ứng với tần suất kiểm tra của công trình). Nếu sông có yêu cầu giao thông thủy, thì độ cao tĩnh không phải đảm bảo các quy định hiện hành về giao thông thủy.

6.8.4.4 Kênh đi qua vùng đất trũng thấp, lầy thụt.

6.8.4.5 Kích thước và kết cấu của cầu máng nói chung và của từng bộ phận cầu máng nói riêng được xác định thông qua tính toán thủy lực, tính toán kết cấu và tính toán ổn định nền móng. Thiết kế cầu máng vỏ mỏng xi măng lưới thép theo quy định tại TCVN 9150.

6.8.4.6 Kết cấu nối tiếp hai đầu cầu máng với kênh phải đảm bảo dòng chảy thuận, không gây xói cục bộ, có biện pháp chống lún, chống thấm phù hợp để không bị rò rỉ, mất nước, cần có biện pháp thích hợp ngăn rác, vật trôi theo dòng nước vào trong lòng cầu máng.

6.8.4.7 Chân và trụ đỡ cầu máng phải có giải pháp bảo vệ phù hợp, tránh xói, lở và các tác động khác. Khi cầu máng vượt qua sông, suối phải có giải pháp chống lực đẩy nổi, chống các tác động cơ học của các vật nổi và lực xô ngang của dòng chảy.

6.8.4.8 Không bố trí cầu máng kết hợp với đường giao thông.

6.8.5 Cống luồn (cống ngầm) và xi phông

6.8.5.1 Khi tuyến kênh cấp nước giao cắt với sông suối, kênh mương, đường giao thông hoặc đê điều mà mực nước trong kênh chênh lệch không nhiều so với mực nước trong sông suối, kênh mương, cao trình mặt đường, mặt đê, không đủ điều kiện để lựa chọn phương án dẫn nước bằng cầu máng như quy định tại 6.8.4 thì tùy từng trường hợp cụ thể có thể lựa chọn phương án dẫn nước bằng cống luồn hoặc xi phông.

6.8.5.2 Kết cấu nối tiếp trước cửa vào cống luồn, xi phông phải bố trí bể lắng bùn cát, thiết bị và biện pháp kỹ thuật phù hợp để ngăn rác, vật trôi theo dòng nước vào trong cống luồn, xi phông. Khi có yêu cầu khống chế mực nước trong kênh hoặc chống nước ngoại lai xâm nhập vào trong kênh thì phải bố trí cửa van, cửa phai ở cửa vào hoặc cửa ra cùng thiết bị đóng mở thuận tiện và an toàn.

6.8.5.3 Tại khu vực cửa vào và cửa ra của cống luồn và xi phông cần bố trí các thước đo mực nước hoặc thiết bị đo mực nước phục vụ công tác quản lý vận hành cấp nước theo kế hoạch dùng nước.

6.8.5.4 Kích thước và kết cấu của cống luồn và xi phông được xác định thông qua tính toán thủy lực, tính toán kết cấu và tính toán ổn định.

6.8.5.5 Thiết kế công trình chuyển nước bằng ống xi phông kết cấu thép theo quy định tại TCVN 8635.

6.8.6 Bậc nước và dốc nước

6.8.6.1 Bậc nước hoặc dóc nước bố trí tại vị trí mà tuyến kênh đi qua khu vực có độ dốc địa hình quá lớn hoặc địa hình có sự thay đổi đột ngột.

6.8.6.2 Tại vị trí có bậc nước hay dốc nước có thể phối hợp bố trí cống điều tiết trên kênh hoặc đường giao thông qua kênh. Có thể kết hợp bố trí trạm thủy điện nếu xét thấy cần thiết và hiệu quả.

6.8.6.3 Hình thức bố trí, kích thước và kết cấu của bậc nước và dốc nước xác định thông qua tính toán thủy lực, tính toán kết cấu và tính toán ổn định.

6.8.7 Tràn bên

6.8.7.1 Trong các trường hợp sau, trên hệ thống kênh cấp nước phải bố trí tràn bên để phòng ngừa nước tràn bờ kênh không được kiểm soát, gây sạt lở bờ kênh:

a) Phòng ngừa sự cố xảy ra tại cống lấy nước, cống phân phối nước, cống điều tiết nước hoặc việc vận hành các cống điều tiết, cống lấy nước không đúng quy trình làm cho nước vào kênh vượt quá lưu lượng cho phép;

b) Kênh đi theo sườn dốc, lượng nước từ bên ngoài (sườn dốc) chảy vào kênh quá lớn.

6.8.7.2 Các vị trí sau đây cần bố trí tràn bên:

a) Phía hạ lưu các cống lấy nước đầu kênh hoặc cuối đoạn chuyển nước của kênh chính;

b) Phía thượng lưu những đoạn kênh xung yếu như đoạn kênh đắp nổi, đất bờ rời, dễ bị xói lở hoặc đoạn kênh đi men theo sườn dốc;

c) Phía thượng lưu các cống lấy nước và phân phối nước, cống điều tiết nước, các công trình chuyển nước vượt qua chướng ngại vật nhu cầu máng, cống luồn, xi phông;

d) Cuối đoạn kênh có nước mưa lũ từ bên ngoài chảy vào.

6.8.7.3 Cao trình ngưỡng tràn bên lấy bằng cao trình mực nước thiết kế trong kênh, cột nước tràn lấy bằng hiệu số giữa mực nước lớn nhất (tương ứng với lưu lượng lớn nhất) và mực nước thiết kế trong kênh.

6.8.7.4 Lưu lượng thiết kế qua tràn bên lấy bằng 50 % lưu lượng thiết kế kênh tại vị trí đặt tràn bên.

6.8.7.5 Khi dùng tràn bên để tháo nước do mưa lũ từ bên ngoài chảy vào kênh thì lưu lượng thiết kế tràn bên lấy bằng lưu lượng nước mưa lũ chảy vào kênh tương ứng với tần suất xuất hiện 10 %. Trong trường hợp này cần có giải pháp xử lý lượng bùn cát lắng đọng trong kênh.

6.8.7.6 Tại mỗi vị trí đặt tràn bên, phải xem xét bố trí công trình tiêu năng bảo vệ bờ kênh và khu vực hạ lưu; dòng chảy sau tràn bên phải được dẫn về nơi nhận nước tiêu.

CHÚ THÍCH: Chỉ làm tràn bên để tháo nước mưa lũ chảy vào kênh trong trường hợp lưu vực tập trung nước mưa là không lớn, điều kiện địa hình không cho phép làm hệ thống công trình chắn nước mưa lũ từ trên núi chảy xuống (kênh tiêu và các cống tiêu) để bảo vệ kênh tưới; hoặc làm cống tiêu nước cắt ngang qua kênh tưới.

6.8.8 Cống tháo nước cuối kênh

6.8.8.1 Cống bố trí tại vị trí cuối cùng của kênh cấp nước có lưu lượng thiết kế từ 0,50 m³/s trở lên để xả bớt lượng nước trong kênh ra nơi nhận nước tiêu khi cần hạ thấp mực nước xuống tới mức cho phép trong trường hợp mực nước trong kênh quá cao, hoặc cần tháo cạn nước để sửa chữa lòng kênh và công trình trên kênh.

6.8.8.2 Lưu lượng thiết kế của cống phụ thuộc vào từng trường hợp làm việc cụ thể của kênh, thông thường lấy trong phạm vi từ 25 % đến 50 % lưu lượng thiết kế của đoạn cuối kênh.

6.8.8.3 Trong mọi trường hợp, hạ lưu của cống phải bố trí sân và bể tiêu năng, cống phải có cửa van kín nước cùng với thiết bị đóng mở thuận tiện và an toàn.

6.8.8.4 Nếu bờ của nơi nhận nước tiêu có kết hợp làm đường giao thông thì kết cấu cống tháo nước phải đáp ứng yêu cầu của giao thông.

6.8.8.5 Kích thước và kết cấu cống được xác định thông qua tính toán thủy lực, tính toán kết cấu và tính toán ổn định.

6.8.9 Bể lắng bùn cát

6.8.9.1 Bể lắng bùn cát bố trí cho các hệ thống tưới lấy nước trực tiếp từ sông suối có hàm lượng phù sa lớn. Bể lắng bùn cát được sử dụng để lắng đọng bùn cát hạt thô, thường được bố trí ở những vị trí sau đây:

a) Phía hạ lưu của cống lấy nước đầu kênh chính;

b) Phía thượng lưu của các cống phân phối nước vào kênh cấp dưới, các công trình nối tiếp kênh dẫn vượt qua chướng ngại vật nhu cầu máng, cống luồn, xi phông;

c) Nơi dòng nước trong kênh có sự thay đổi đột ngột về vận tốc từ lớn chuyển sang bé;

d) Nơi có điều kiện địa hình, địa chất thích hợp cho việc rửa bùn cát trong kênh.

6.8.9.2 Nếu trong vùng tưới có các khu đất trũng thấp có thể cải tạo thành ao hồ trung chuyển điều hòa nước tưới và chứa bùn cát lắng đọng.

6.8.10 Công trình đo nước

6.8.10.1 Công trình đo nước bố trí trên hệ thống kênh nhằm các mục đích chính sau đây:

- Đảm bảo thực hiện đúng kế hoạch dùng nước và kế hoạch điều tiết nước (cấp nước và tiêu nước) trên hệ thống;

- Khống chế lượng nước cấp cho từng đơn vị dùng nước;

- Xác định tổn thất nước của kênh và hệ số sử dụng nước của kênh;

- Xác định lượng nước tiêu được qua các cửa tiêu.

6.8.10.2 Công trình đo nước bố trí tại những vị trí sau đây:

a) Đầu kênh chính để xác định lượng nước lấy từ nguồn vào hệ thống. Vị trí trạm đo đặt cách cống lấy nước ở đầu kênh chính về phía hạ lưu từ 50 m đến 200 m tùy thuộc vào khoảng cách tới điểm phân nước và sự thuận lợi của việc bố trí trạm đo;

b) Đầu các kênh nhánh để đo lượng nước từ kênh cấp trên cấp vào kênh nhánh cấp dưới. Vị trí trạm đo đặt cách cống phân phối nước về phía hạ lưu từ 20 m đến 50 m;

c) Đầu các cống điều tiết (điều tiết cấp nước và điều tiết tiêu nước). Vị trí trạm đo đặt cách cống điều tiết từ 20 m đến 50 m về phía thượng lưu.

6.8.10.3 Có thể lợi dụng các công trình thủy công như cống lấy nước, cống phân phối nước, cống điều tiết, cầu máng, cống ngầm, xi phông, âu thuyền để bố trí công trình đo nước. Thông thường công trình đo nước là các thước đo mực nước hoặc thiết bị đo mực nước tự động (cảm biến - sensor đo mực nước) bố trí tại những vị trí phù hợp ở phía thượng lưu và hạ lưu của những công trình nói trên. Căn cứ vào số liệu đo mực nước và kích thước công trình thủy công sẽ tính được lưu lượng nước chảy qua.

6.8.10.4 Các điều kiện sử dụng công trình thủy công để đo nước:

a) Công trình thủy công phải hoàn chỉnh, không hư hỏng, rò rỉ, không bị xâm thực, không bị biến dạng hoặc hư hỏng cục bộ nhất là bản đáy và tường bên;

b) Các bộ phận đóng mở của công trình phải hoàn chỉnh, thiết bị đóng mở phải tốt, vận hành an toàn;

c) Trước và sau công trình, rãnh phai, rãnh cửa van không có bùn cát lắng đọng và có rác tích tụ làm cản trở dòng chảy;

d) Khi dòng chảy vào công trình từ mặt bên thì vận tốc dòng chảy không được quá 0,7 m/s và dòng chảy vào công trình phải ổn định;

e) Dòng chảy vào công trình theo phía chính diện phải đối xứng;

f) Tổn thất cột nước qua công trình không nhỏ hơn 5 cm;

g) Dòng chảy qua công trình ở trạng thái tự do. Khi trạng thái chảy qua công trình là chảy ngập thì chiều sâu nước ở hạ lưu không lớn hơn 0,90 lần chiều sâu nước ở thượng lưu.

6.8.11 Cầu qua kênh

6.8.11.1 Khi tuyến kênh hoặc công trình trên hệ thống kênh cắt ngang qua đường giao thông cần bố trí cầu qua kênh để đảm bảo giao thông bình thường.

6.8.11.2 Bố trí cầu qua kênh cần xét đến quy hoạch phát triển giao thông cũng như yêu cầu cải tạo và mở rộng của mạng lưới giao thông khu vực.

6.8.11.3 Đối với kênh có giao thông thủy, cầu qua kênh phải bảo đảm chiều cao tĩnh không cho các loại tàu, thuyền được phép qua lại.

6.8.11.4 Căn cứ vào đặc điểm riêng của từng hệ thống kênh mà bố trí cầu qua kênh phục vụ yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của địa phương, nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa của người dân hai bên bờ kênh.

6.8.11.5 Tính toán thiết kế cầu qua kênh phải theo các quy định có liên quan tại TCVN 11823.

6.8.12 Công trình vận tải thủy trên kênh

6.8.12.1 Kênh có kết hợp vận tải thủy, khi thiết kế phải căn cứ vào loại tàu thuyền, cơ cấu đoàn tàu thuyền được phép qua lại để xác định các mực nước tính toán và kích thước của kênh cho phù hợp. Kênh vận tải thủy thường được thiết kế cho tàu thuyền có thể đi lại theo hai chiều.

6.8.12.2 Thông thường kênh kết hợp vận tải thủy thì tùy trường hợp cụ thể, một trong hai bờ kênh có thể mở rộng làm đường giao thông nông thôn. Dọc bờ kênh cần bố trí các bến bãi tại những vị trí thích hợp có thể kết nối với mạng lưới giao thông của vùng.

6.8.12.3 Những đoạn kênh có mực nước thay đổi, khi kết hợp vận tải thủy cần nghiên cứu bố trí âu thuyền tại những vị trí phù hợp.

6.8.12.4 Lựa chọn vị trí để bố trí âu thuyền và tính toán xác định các chỉ tiêu thiết kế âu thuyền do tư vấn đề xuất và được cơ quan có thẩm quyền quyết định.

6.8.13 Một số loại công trình khác

6.8.13.1 Các tuyến kênh đi qua khu vực dân cư có thể bố trí một số bến dân sinh (bậc lên xuống hoặc công trình phụ trợ thích hợp) phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người dân nhưng phải đảm bảo không làm ảnh hưởng đến chế độ thủy lực và gây ô nhiễm nước trong kênh. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của khu vực tuyến kênh đi qua để lựa chọn số lượng bến dân sinh, quy mô và kích thước bến dân sinh cho phù hợp.

6.8.13.2 Những tuyến kênh đi qua khu dân cư có dạng mặt cắt hình chữ U, bờ kênh có kết hợp giao thông, phải có biện pháp công trình thích hợp như xây dựng hàng rào cách ly để đảm bảo an toàn cho người và các phương tiện cho phép đi lại trên bờ kênh. Trong trường hợp cần thiết có thể kiên cố hóa bề mặt đỉnh kênh để đảm bảo chất lượng nước và an toàn cho người dân.

6.8.13.3 Kênh chính và các kênh nhánh cấp nước có lưu lượng từ 1,0 m³/s trở lên cần bố trí hệ thống các cột km trên bờ kênh và mốc cao độ phục vụ công tác quản lý kênh:

- Các cột km bố trí trên bờ phải (nhìn theo chiều dòng chảy);

- Tương ứng với cột km trên bờ kênh, bố trí hệ thống mốc độ cao dưới đáy kênh, bờ kênh và dọc theo tim kênh.

CHÚ THÍCH: Cột km và cột mốc độ cao phải có kết cấu vững chắc, thuận tiện cho công tác quản lý, không làm ảnh hưởng đến sự đi lại trên bờ kênh.

6.9 Vật liệu làm kênh và bảo vệ kênh

6.9.1 Đất đắp

Không sử dụng những loại đất có một trong những tính năng đặc biệt sau đây để đắp kênh:

a) Đất có hàm lượng chất hữu cơ chưa phân hủy hết lớn hơn 5,0 % hoặc đã phân hủy hoàn toàn nhưng ở trạng thái không định hình lớn hơn 8,0 % tính theo khối lượng:

b) Đất cát hạt nhỏ, hạt mịn, đất bụi nặng, đất bùn, đất than bùn, đất hữu cơ chưa phân giải;

c) Đất có tính phân tán, tan rã và tính lún ướt;

d) Đất có chứa các chất có hại hòa tan trong nước vượt quá quy định bảo vệ nguồn nước;

e) Đất có chỉ số dẻo W_d > 25 và giới hạn chảy W_c > 50;

f) Đất bazan có chứa trên 45 % khối lượng hạt kết von laterit nhôm sắt.

CHÚ THÍCH: Khi bắt buộc dùng các loại đất nói trên thì phải có biện pháp xử lý phù hợp trước khi đắp.

6.9.2 Gạch xây, đá xây, bê tông và bê tông cốt thép

Gạch xây, đá xây, bê tông, bê tông cốt thép khi sử dụng để làm kênh có mặt cắt hình chữ U, hình chữ nhật hoặc kênh có mặt cắt hỗn hợp và dùng để bảo vệ mái kênh, lòng kênh mặt cắt hình thang phải có tính năng bền vững (không bị xâm thực, bào mòn, biến dạng) dưới tác động của dòng chảy và các yếu tố phá hoại khác theo quy định của thiết kế.

6.9.3 Vật liệu làm đường ống cấp nước có áp

Vật liệu sử dụng làm đường ống cấp nước có áp và thiết bị lắp đặt trên đường ống phải đảm bảo chống chịu được áp lực nước lớn nhất theo tính toán thiết kế (kể cả áp lực nước va), có tính năng bền vững dưới tác động trực tiếp của ánh sáng mặt trời và các tác động môi trường khác.

6.9.4 Vật liệu chống thấm

Vật liệu sử dụng làm các bộ phận chống thấm cho kênh và công trình trên kênh phải có hệ số thấm không lớn hơn 1 x 10^-⁵ cm/s.

6.9.5 Vật liệu khác

Có thể sử dụng vật liệu khác với các loại truyền thống nêu tại 6.9.2 để làm kênh và bảo vệ kênh nhưng phải bền vững vững, không bị xâm thực, bào mòn, biến dạng dưới tác động của dòng chảy và các yếu tố phá hoại khác.

6.10 Xem xét bố trí hệ thống kênh kết hợp với quy hoạch phát triển nông thôn

6.10.1 Căn cứ vào yêu cầu phát triển nông thôn, cần xem xét khả năng mở rộng hoặc nâng cấp bờ của một số tuyến kênh thành đường giao thông nông thôn hoặc đường cho xe cơ giới ra các khu sản xuất. Thiết kế bờ kênh kết hợp giao thông, ngoài yêu cầu thực hiện các quy định về thiết kế kênh còn phải thực hiện các quy định có liên quan tại TCVN 10380.

6.10.2 Lòng dẫn của một số tuyến kênh có lưu lượng lớn có thể kết hợp giao thông thủy và bố trí công trình vận tải thủy trên kênh theo quy định tại 6.8.12.

6.10.3 Bờ một số tuyến kênh đi qua khu vực dân cư có thể bố trí một số bến dân sinh phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người dân quy định tại 6.8.13.1.

6.10.4 Một số công trình trên kênh như cống lấy nước và phân phối nước nêu tại 6.8.2, cống điều tiết nêu tại 6.8.3, bậc nước và dốc nước nêu tại 6.8.6, cống tháo nước cuối kênh nêu tại 6.8.8 và cầu qua kênh nêu tại 6.8.11, nếu phù hợp với quy hoạch nông thôn hoặc quy hoạch đường giao thông có thể kết hợp thêm chức năng cầu giao thông qua kênh. Yêu cầu kỹ thuật thiết kế cầu giao thông trên hệ thống kênh mương theo quy định có liên quan tại TCVN 11823.

6.10.5 Đảm bảo sự hài hòa về kiến trúc thẩm mỹ của từng công trình trong hệ thống và sự hòa nhập của chúng với cảnh quan khu vực. Trong mọi trường hợp thiết kế đều phải đảm bảo duy trì các điều kiện an toàn, bảo vệ thiên nhiên, vệ sinh môi trường sinh thái và nghiên cứu khả năng kết hợp tạo thành điểm du lịch.

7 Thiết kế kênh cấp nước

7.1 Nguyên tắc và trình tự các bước thiết kế

7.1.1 Căn cứ vào tài liệu về đối tượng sử dụng nước, yêu cầu cấp nước và các tài liệu có liên quan khác quy định tại điều 5, sơ đồ bố trí hệ thống kênh cấp nước quy định tại 6.4 để phân chia vùng cấp nước, tính toán xác định diện tích phụ trách tưới và cao độ khống chế tưới tự chảy của từng tuyến kênh; tính toán lưu lượng cần lấy vào từng tuyến kênh, đoạn kênh và đầu hệ thống kênh.

7.1.2 Tính toán, thiết kế kênh cấp nước theo trình tự các bước sau đây:

1) Dựa vào tài liệu địa hình đã cho, vẽ mặt cắt dọc địa hình mặt đất tự nhiên nơi tuyến kênh đi qua. Trên sơ đồ tuyến kênh (bố trí ở phía dưới mặt cắt dọc địa hình) và trên mặt cắt dọc địa hình, đánh dấu vị trí của các cửa lấy nước vào kênh cấp dưới và vị trí dự kiến xây dựng các công trình trên kênh nhu cầu máng, xi phông, cống điều tiết, bậc nước, dốc nước, cầu giao thông qua kênh;

2) Xác định mực nước yêu cầu tưới tự chảy của các tuyến kênh cấp dưới (Z_yc) theo 7.2. Ghi cao độ yêu cầu tưới đã xác định vào đúng vị trí của kênh cấp dưới trên mặt cắt dọc địa hình;

3) Dựa vào đặc điểm địa hình, địa chất nơi tuyến kênh đi qua và lưu lượng chảy trong kênh để xác định biên độ dao động của độ dốc đáy kênh và biên độ dao động độ dốc đường mực nước thiết kế của kênh (i_max và i_min);

4) Dựa vào cao độ và hình dạng mặt cắt dọc địa hình nơi tuyến kênh đi qua, lấy cao trình mực nước yêu cầu tưới tự chảy của các kênh cấp dưới làm cơ sở, vẽ đường mực nước thiết kế của tuyến kênh cấp trên. Đường mặt nước này phải thoả mãn các điều kiện sau đây:

- Bao trùm được hầu hết cao trình yêu cầu tưới tự chảy của các kênh cấp dưới;

- Độ dốc của đường mực nước thiết kế phải nằm trong giới hạn i_max, i_min và phù hợp với đường mặt đất tự nhiên để khối lượng đào, đắp và xây dựng là nhỏ nhất[4];

5) Căn cứ vào lưu lượng nước yêu cầu cần cấp và sự thay đổi của độ dốc địa hình theo chiều dọc kênh, tiến hành chia tuyến kênh thành nhiều đoạn. Trên mỗi đoạn kênh đã chia coi lưu lượng thiết kế không đổi (lấy bằng lưu lượng yêu cầu ở đầu đoạn kênh) và độ dốc đáy kênh song song với độ dốc đường mặt nước thiết kế;

6) Dựa vào lưu lượng thiết kế, độ dốc đáy kênh i và hệ số mái dốc m, hệ số độ nhám n đã chọn, dùng công thức thủy lực phù hợp để tính toán xác định các kích thước cơ bản và độ sâu lớp nước thiết kế tại các mặt cắt ngang của từng đoạn kênh. Phương pháp tính toán xác định kích thước mặt cắt kênh quy định tại 7.4.2;

7) Kiểm tra khả năng bồi lắng và xói lở của kênh:

- Với kênh đất bắt buộc phải thực hiện bước này. Trong quá trình kiểm tra nếu thấy không thỏa mãn có thể tăng hoặc giảm độ nhám n (thay đổi biện pháp bảo vệ mái kênh và đáy kênh); hoặc tăng, giảm độ dốc đáy kênh và tính toán lại bước 6;

- Đối với kênh làm bằng các loại vật liệu kiên cố (kênh xây gạch hoặc xây đá, kênh bê tông hoặc bê tông cốt thép, kênh xi măng lưới thép, hoặc kênh làm các loại vật liệu kiên cố khác) không cần thực hiện bước tính toán thiết kế này;

8) Tính toán xác định cao trình đáy kênh theo 7.4.3;

9) Xác định cao trình bờ kênh theo 7.4.3;

10) Kiểm tra khả năng tưới tự chảy khi dẫn với lưu lượng nhỏ nhất thiết kế (Q_min) theo 7.4.4;

11) Vẽ (thiết kế) mặt cắt dọc và các mặt cắt ngang kênh. Khoảng cách giữa các mặt cắt ngang tùy thuộc vào sự thay đổi của địa hình và giai đoạn đầu tư;

12) Tính khối lượng đất đào, đất đắp và các khối lượng xây dựng khác;

13) Thống kê vị trí, hình thức và kích thước cơ bản của các công trình trên kênh.

CHÚ THÍCH:

1) Khi vẽ sơ bộ đường mặt nước yêu cầu tưới tự chảy của kênh cấp trên, nếu không thể bao trùm được hết các cao trình yêu cầu tưới tự chảy của kênh cấp dưới thì cần nghiên cứu phân tích, loại bỏ những vị trí có mực nước yêu cầu cao đột xuất (nếu thỏa mãn tưới tự chảy cho kênh cấp dưới này sẽ làm tăng quá cao khối lượng xây lắp và kinh phí đầu tư của cả hệ thống so với hiệu quả của kênh cấp dưới nói trên được tưới tự chảy mang lại). Trường hợp này kênh cấp trên chỉ có nhiệm vụ tạo nguồn cấp đủ lưu lượng và tổng lượng nước cho vùng tưới của kênh cấp dưới còn việc đưa nước đến mặt ruộng phải áp dụng biện pháp tưới động lực hoặc biện pháp tưới phù hợp khác;

2) Nếu kết quả kiểm tra khả năng tưới tự chảy khi dẫn với lưu lượng nhỏ nhất Q_min cho thấy có một số vị trí không thỏa mãn (trừ trường hợp đặc biệt đã nêu tại khoản 1 của chú thích này) cần nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý phù hợp như trên kênh cấp trên lựa chọn vị trí xây dựng thêm cổng điều tiết để nâng cao mực nước của kênh, hoặc chấp nhận tạo nguồn vá dùng biện pháp khác để đưa nước vào đồng ruộng khi tưới với Q_min.

7.2 Mực nước thiết kế

7.2.1 Cao độ mực nước thiết kế của hệ thống kênh cấp nước phụ thuộc vào cao độ mặt ruộng được tưới, tổn thất cột nước của dòng chảy dọc theo tuyến kênh đưa nước đến mặt ruộng và tổn thất cột nước khi chảy qua các công trình trên kênh.

7.2.2 Cao độ mực nước yêu cầu của kênh cấp trên tại vị trí đầu kênh cấp dưới khi dẫn lưu lượng thiết kế, ký hiệu là Z_yc, m, xác định theo công thức (10).

trong đó:

A_o là cao trình mặt ruộng đại diện cho khu tưới do kênh cấp dưới phụ trách tưới tự chảy, m;

h_r là độ sâu lớp nước lớn nhất trên mặt ruộng theo yêu cầu tưới tăng sản, m. Trị số của h_r xác định như sau:

- Đối với ruộng trồng lúa nước, h_r lấy bằng trị số lớn nhất (a_max) trong công thức tưới tăng sản;

- Đối với ruộng trồng khô (biện pháp tưới ẩm), h_r lấy bằng không (h_r= 0);

l_j là chiều dài của đoạn kênh thứ j trong số n đoạn kênh, m, tính từ vị trí đầu kênh cấp dưới tính toán về đến điểm A_o;

i_j là độ dốc đáy của đoạn kênh thứ j có chiều dài l_j;

ψ_k là tổn thất cột nước cục bộ khi chảy qua công trình thứ k trong số m công trình trên kênh mà dòng chảy phải đi qua, m, bao gồm các cống lấy nước ở đầu kênh cấp dưới và công trình trên kênh (nếu có). Tổn thất cột nước qua các loại công trình trên hệ thống kênh xác định theo phụ lục B.

7.2.3 Sau khi hoàn thành việc bố trí hệ thống kênh các cấp và công trình trên hệ thống, cần xác định diện tích tưới cho từng tuyến kênh phụ trách. Tất cả các tuyến kênh phụ trách diện tích tưới từ 10 ha trở lên đều phải lựa chọn một điểm A_o đại diện để tính toán xác định Z_yc theo công thức (10). Nếu kênh cấp dưới có nhiều kênh cấp thấp hơn mà mỗi kênh cấp thấp hơn đều có diện tích phụ trách tưới trên 10 ha sẽ phải lựa chọn nhiều trị số A_o. Tương ứng với mỗi giá trị A_o sẽ tính toán xác định được một trị số Z_yc tại đầu tuyến kênh cấp dưới theo công thức (10). Tổng hợp và phân các trị số Z_yc đã xác định được thành từng cấp với các bước số chênh lệch về cao độ phù hợp (ví dụ phân Z_yc thành các cấp cao độ 36,6 m, 36,8 m, 37,0 m). Tương ứng với mỗi cấp Z_yc xác định được tổng diện tích đất canh tác có thể tưới tự chảy, tổng diện tích không thể tưới tự chảy, sau đó phân tích các điều kiện về kinh tế và kỹ thuật để quyết định lựa chọn một giá trị Z_yc phù hợp.

7.3 Lưu lượng trong kênh cấp nước

7.3.1 Lưu lượng thực tế sử dụng

Còn gọi là lưu lượng thực cần, là lưu lượng chưa kể đến tổn thất trong quá trình chuyển nước trên kênh, được ký hiệu chung là Q_net, m³/s. Đối với một đoạn kênh, Q_net là lưu lượng tại mặt cắt cuối cùng của đoạn kênh đó. Đối với một hệ thống kênh, Q_net là lưu lượng cần cấp cho cây trồng tại mặt ruộng chưa kể đến tổn thất trong quá trình chuyển nước trên hệ thống kênh. Với diện tích tưới phụ trách Ω ha, lưu lượng thực tế sử dụng của hệ thống kênh được xác định theo công thức (11).

Q_net = q x Ω x10^-3 (11)

trong đó q là hệ số tưới tại mặt ruộng trong giản đồ (quá trình) hệ số tưới đã được hiệu chỉnh do hệ thống kênh phụ trách, l/s/ha.

7.3.2 Lưu lượng toàn bộ

Là lưu lượng cần lấy vào đầu đoạn kênh hay đầu hệ thống kênh để đảm bảo cấp được lưu lượng thực cần, ký hiệu chung là Q_bru_t, m3/s. Đối với một đoạn kênh, Q_brut là lưu lượng tại mặt cắt đầu của đoạn kênh đó. Đối với một hệ thống kênh, Q_brut là lưu lượng cần lấy vào đầu hệ thống bao gồm lưu lượng thực cần tại mặt ruộng Q_net và lưu lượng tổn thất (Q_tt) trong quá trình chuyển nước từ đầu hệ thống đến mặt ruộng, xác định theo công thức (12).

Q_bru_t = Q_net + Q_tt (12)

CHÚ THÍCH: Lưu lượng tổn thất Q_u trong quá trình vận chuyển nước từ đầu hệ thống kênh đến mặt ruộng bao gồm ba thành phần chính sau đây:

1) Lượng nước tổn thất do bốc hơi: Có thể xác định gần đúng từ tài liệu đo bốc hơi mặt nước của khu vực và tổng diện tích mặt nước của kênh mương. Tuy nhiên lượng tổn thất này thường rất nhỏ, trong tính toán thiết kế có thể bỏ qua;

2) Lượng nước tổn thất do rò rỉ: Nước rò rỉ do tác động phá hoại của các loài sinh vật hoặc do chất lượng thi công không tốt (đầm nện không đạt độ chặt thiết kế, kênh bị nứt, chỗ tiếp giáp giữa phần đất và phần xây đúc không tốt), hoặc bị rò rỉ qua các thiết bị khống chế mực nước và lưu lượng. Lượng tổn thất này có thể được khắc phục thông qua các biện pháp quản lý chất lượng thi công và khai thác công trình. Trong tính toán có thể không xét đến hoặc ước tính một lượng tổn thất nào đó tùy thuộc vào đặc điểm chung của khu vực;

3) Lượng tổn thất do thấm. Lượng tổn thất này xảy ra thường xuyên trong các kênh đất và chiếm tỷ trọng rất lớn trong lượng nước tổn thất, ảnh hưởng quyết định đến hệ số sử dụng nước của kênh. Nước ngấm trong kênh xây hoặc lát bằng vật liệu kiên cố chủ yếu qua khe hở giữa các khối xây lát.

7.3.3 Lưu lượng thiết kế

7.3.3.1 Lưu lượng thiết kế là lưu lượng mà kênh thường xuyên phải vận chuyển, ký hiệu là Q_tk, dùng để tính toán xác định các thông số thiết kế kênh và công trình trên kênh. Trong tính toán chế độ tưới, lưu lượng thiết kế là lưu lượng có trị số lớn nhất (hoặc gần lớn nhất) nhưng phải có tổng thời gian dẫn nước liên tục với cấp lưu lượng này từ 20 ngày trở lên, có trong biểu đồ quá trình lưu lượng thiết kế thuộc một đoạn kênh, một cấp kênh hay một hệ thống kênh. Biểu đồ lưu lượng được xây dựng trên cơ sở của biểu đồ hệ số cấp nước do kênh đó đảm nhiệm sau khi đã được điều chỉnh.

7.3.3.2 Lưu lượng thiết kế của một đoạn kênh là lưu lượng ở đầu kênh khi cấp nước với hệ số tưới thiết kế, xác định theo công thức (13) hoặc (14).

Q_tk = Q_net-tk+ Q_t (13)

Hoặc:

Q_tk =	Q_net-tk	(14)
	ɳ_k

trong đó:

Q_net-tk là lưu lượng ở cuối đoạn kênh thiết kế, m³/s;

Q_t là lưu lượng tổn thất do thấm trên đoạn kênh thiết kế, m³/s;

ɳ_k là hệ số sử dụng nước của đoạn kênh.

7.3.3.3 Lưu lượng thiết kế của hệ thống kênh phụ trách diện tích tưới Ω ha, tưới đồng thời với hệ số tưới thiết kế là lưu lượng cần lấy vào đầu hệ thống, xác định theo công thức (15).

Q_tk =	10^-3 x q_tk x Ω	(15)
	ɳ_ht

trong đó:

q_tk là hệ số tưới thiết kế, l/s/ha;

ɳ_ht là hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh khi tưới với q_tk.

7.3.3.4 Phương pháp tính toán lưu lượng thường xuyên trên các cấp kênh quy định tại 7.3.10.

7.3.4 Lưu lượng nhỏ nhất

7.3.4.1 Lưu lượng nhỏ nhất, ký hiệu là Q_min dùng để kiểm tra khả năng bồi lắng và khả năng tưới tự chảy của kênh khi dẫn với cấp lưu lượng này để trên cơ sở đó lựa chọn vị trí các công trình điều tiết và tính toán thiết kế công trình điều tiết trên kênh phù hợp.

7.3.4.2 Lưu lượng nhỏ nhất phải có trong biểu đồ quá trình lưu lượng thiết kế thuộc một đoạn kênh, một cấp kênh hay một hệ thống kênh, nhưng không được nhỏ hơn 40 % lưu lượng thiết kế tương ứng.

7.3.4.3 Lưu lượng nhỏ nhất của một đoạn kênh hay của hệ thống kênh phụ trách diện tích tưới Ω ha, tưới đồng thời với hệ số tưới nhỏ nhất là lưu lượng cần lấy vào đầu đoạn kênh hoặc đầu hệ thống kênh cũng được xác định theo công thức (13), (14) hoặc (15) nhưng các ký hiệu có chỉ số tk được thay bằng chỉ số min tương ứng.

7.3.4.4 Có thể áp dụng công thức (16) để tính toán xác định Qmin, m3/s, cho các cấp kênh tưới.

trong đó:

q_min là hệ số tưới nhỏ nhất của hệ thống, l/s/ha;

q_tk là hệ số tưới thiết kế của hệ thống, l/s/ha;

Ω là diện tích tưới do tuyến kênh phụ trách, ha;

m¹ là hệ số phụ thuộc vào loại đất và tính thấm của đất nơi tuyến kênh đi qua, xác định theo bảng 3.

7.3.5 Lưu lượng lớn nhất

7.3.5.1 Còn gọi là lưu lượng bất thường, ký hiệu là Q_max dùng để kiểm tra khả năng chuyển nước của kênh, khả năng xói lở lòng kênh đất và xác định độ cao an toàn của đỉnh bờ kênh. Lưu lượng lớn nhất xác định theo công thức (19).

Q_max = K_Q x Q_tk (19)

trong đó K_Q là hệ số bất thường phụ thuộc vào trị số của Q_t_k, quy định như sau:

Q_tk < 1,0 m³/s:	K_Q lấy từ 1,20 đến 1,30;
Q_tk từ 1,0 m³/s đến 10,0 m³/s:	K_Q lấy từ 1,15 đến 1,20;
Q_tk > 10,0 m³/s:	K_Q lấy từ 1,10 đến 1,15.

7.3.5.2 Nếu trong biểu đồ quá trình lưu lượng thiết kế có trị số lớn nhất nhưng không được chọn làm lưu lượng thiết kế (do tổng thời gian tưới liên tục với cấp lưu lượng này dưới 20 ngày) được chọn làm Q_max khi trị số của nó lớn hơn Q_max tính theo công thức (19). Trong trường hợp này, lưu lượng lớn nhất của kênh (Q_max) cũng được xác định theo công thức (13), (14) hoặc (15) nhưng các ký hiệu có chỉ số tk được thay bằng chỉ số max tương ứng.

7.3.6 Làm tròn số trong tính toán lưu lượng

Khi xác định các yếu tố thủy lực của kênh làm việc liên tục, lưu lượng tính toán được phép lấy tròn về phía có trị số lớn hơn theo bảng 2.

Bảng 2 - Trị số lấy tròn của lưu lượng tính toán

Lựu lượng Q, m³/s	Từ 1 đến 10	Từ 10 đến 50	> 50
Trị số lấy tròn	0,1	0,5	1,0

VÍ DỤ: Phương pháp lấy tròn số trong tính toán lưu lượng Q như sau:

Q từ 1,11 đến 1,19:	lấy tròn Q bằng 1,2;
Q từ 10,1 đến 10,4:	lấy tròn Q bằng 10,5;
Q từ 10,6 đến 10,9:	lấy tròn Q bằng 11,0;
Q từ 50,1 đến 50,9:	lấy tròn Q bằng 51,0;
Q từ 51,1 đến 51,9:	lầy tròn Q bằng 52,0.

7.3.7 Tổn thất lưu lượng do thấm trong kênh đất

7.3.7.1 Tổn thất lưu lượng do thấm trong kênh đất phụ thuộc vào các yếu tố chính sau đây:

- Tính chất vật lý của đất nơi tuyến kênh đi qua: Đất có tính thấm lớn thì lượng tổn thất nước sẽ lớn và ngược lại;

- Điều kiện thủy lực của kênh: Kênh có bề rộng đáy và chu vi ướt càng lớn, chiều sâu nước trong kênh càng lớn thì tổn thất nước càng tăng;

- Điều kiện địa chất thủy văn nơi tuyến kênh đi qua: Mực nước ngầm càng sâu, nước ngầm càng dễ thoát thì lượng nước tổn thất càng lớn;

- Chế độ làm việc của kênh: Kênh tưới liên tục hay tưới luân phiên sẽ gây tổn thất nước ít hơn so với tưới không liên tục hay tưới đồng thời;

- Thời gian làm việc của kênh và bồi lắng trong kênh: Cùng với thời gian đất đắp kênh dần dần tự nén chặt lại làm giảm độ rỗng, bùn cát lắng đọng lấp đầy dần các khe rỗng, làm giảm lượng nước thấm;

- Đặc điểm sơ đồ bố trí mạng lưới kênh tiêu trong khu vực: Trong vùng tưới có mạng lưới kênh tiêu hoàn chỉnh, kênh tiêu bố trí liền bờ với kênh tưới thì mực nước ngầm không dâng cao và tổn thất nước do ngấm xuống kênh tiêu là lớn.

7.3.7.2 Đối với những tuyến kênh đã có hoặc kênh đã xác định được kích thước mặt cắt ngang thiết kế, đi qua những khu vực có mực nước ngầm ở sâu và dễ thoát nước, chế độ làm việc của kênh là liên tục, phương pháp tính toán tổn thất lưu lượng do thấm như sau:

a) Đối với kênh có mặt cắt gần với dạng hình thang, áp dụng công thức (20);

Q_t = 0,0116 x K_t x (B + 2 x h) (20)

b) Đối với kênh có mặt cắt hình thang, áp dụng công thức (21) hoặc (22);

- Nếu tỷ số	B	≤ 4	Q_t = 0,0116 x K_t x μ x (B + 2 x h)	(21)
	h

- Nếu tỷ số	B	> 4	Q_t= 0,0116 x K_t x μ x (B + A x h)	(22)
	h

trong đó:

Q_t là lưu lượng tổn thất do thấm trên 1 km chiều dài kênh, m³/s/km;

K_t là hệ số thấm của đất nơi tuyến kênh đi qua, m/d. Hệ số K_t phụ thuộc vào loại đất và tính thấm của đất, xác định theo bảng 3;

B là chiều rộng mặt nước trong kênh, m;

h là chiều sâu nước trong kênh, m;

A và μ là các hệ số phụ thuộc vào tỷ số và hệ số độ dốc m của mái kênh hình thang, xác định theo bảng 4.

Bảng 3 - Hệ số thấm K_t và các chỉ số A¹, m¹ ảnh hưởng của loại đất đến lưu lượng thấm trong kênh đất

Loại đất	Tính thấm của đất	K_t m/d	A¹	m¹
1. Đất sét và đất sét nặng	Thấm rất ít	<0,01	0,70	0,30
2. Đất thịt pha sét nặng	Thấm ít	Từ 0,01 đến 0,05	1,30	0,35
3. Đất thịt pha sét vừa	Thấm vừa	Từ 0,05 đến 0,50	1,90	0,40
4. Đất thịt pha-sét nhẹ	Thấm nhiều	Từ 0,50 đến 1,00	2,65	0,45
5. Đất thịt pha cát và đất cát	Thấm rất mạnh	> 1,00	3,40	0,50

Bảng 4 - Xác định các hệ số A và μ.

Tỷ số	Hệ số độ dốc m của mái kênh hình thang
	m = 1,0		m = 1,5		m = 2,0
	A	μ	A	μ	A	μ
2	-	0,98	-	0,78	-	0,62
3	-	1,00	-	0,96	-	0,82
4	-	1,14	-	1,04	-	0,94
5	3,0	-	2,5	-	2,1	-
6	3,2	-	2,7	-	2,3	-
7	3,4	-	3,0	-	2,7	-
10	3,7	-	3,2	-	2,9	-
15	4,0	-	3,6	-	3,3	-
20	4,2	-	3,9	-	3,6	-

7.3.7.3 Đối với những kênh còn trong giai đoạn tính toán xác định các chỉ tiêu thiết kế (chưa có kích thước mặt cắt ngang thiết kế), đi qua khu vực có mực nước ngầm ở sâu và dễ thoát nước, chế độ làm việc của kênh là liên tục, có thể sử dụng công thức (23) hoặc (24) để tính toán xác định tổn thất lưu lượng nước do thấm.

trong đó:

Q_t là lưu lượng tổn thất do thấm trên 1 km chiều dài kênh, l/s/km. Q_t phụ thuộc vào loại đất, đặc tính thấm của đất và lưu lượng nước trong kênh. Trong tính toán thiết kế sơ bộ có thể lấy trị số Q_t gần đúng theo phụ lục C;

A¹ và m¹ là các hệ số phụ thuộc vào loại đất và tính thấm của đất nơi tuyến kênh đi qua, xác định theo bảng 3;

Q_net là lưu lượng thực cần ở cuối đoạn kênh, m³/s;

σ là tổn thất tương đối trên 1 km chiều dài của kênh, là tỷ lệ phần trăm tổn thất so với lưu lượng thực cần tính cho 1 km đường kênh;

m° và Δ là các hệ số phụ thuộc vào loại đất, xác định theo bảng 5.

Bảng 5 - Các hệ số Δ và m° trong công thức (24)

Loại đất	Δ	m°
1. Đất thịt pha sét nhẹ và đất cát	Từ 2,85 đến 3,50	0,50
2. Đất thịt pha sét vừa	Từ 1,87 đến 2,30	Từ 0,40 đến 0,50
3. Đất sét và đất thịt pha sét nặng	Từ 1,00 đến 1,30	Từ 0,30 đến 0,50
CHÚ THÍCH: Trị số Δ nhỏ tương ứng với trị số m° nhỏ.

7.3.7.4 Trường hợp tuyến kênh đã có (kênh đã xây dựng, đã biết được các thông số kích thước mặt cắt ngang), làm việc theo chế độ định kỳ, thời gian dẫn nước ngắn, lưu lượng tổn thất do thấm cũng được xác định theo công thức (20), (21) hoặc (22) tùy từng trường hợp cụ thể, nhưng hệ số K_t trong các công thức này được thay bằng K_th. Trong đó K_th là hệ số thấm bình quân trong thời kỳ dẫn nước được xác định bằng thí nghiệm.

7.3.7.5 Trường hợp tuyến kênh đã có hoặc kênh đã xác định được kích thước mặt cắt ngang thiết kế, có lưu lượng thiết kế từ 0,3 m³/s trở lên và dẫn nước liên tục, đi qua khu vực có tầng nước ngầm nông và khó thoát nước, lưu lượng thấm ký hiệu là Q'_t cũng được xác định theo công thức (20), (21) hoặc (22) tùy từng trường hợp cụ thể, nhưng kết quả tính toán được nhân thêm với hệ số k.

Q'_t= k x Q_t(25)

trong đó:

Q_t là lưu lượng tổn thất do thấm tính theo các công thức quy định tại 7.3.7.2;

k là hệ số hiệu chỉnh lưu lượng thấm, phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế kênh, chiều sâu mực nước ngầm, xác định theo bảng 6.

Bảng 6 - Hệ số hiệu chỉnh k dùng trong công thức (25)

Q m³/s	Hệ số hiệu chỉnh k
	Chiều sâu mực nước ngầm kể từ đáy kênh, m
	1,0	3,0	5,0	7,5	10,0	15,0	20,0	25,0
0,3	0,82	-	-	-	-	-	-
1,0	0,63	0,79	-	-	-	-	-
3,0	0,50	0,63	0,82	-	-	-	-
10,0	0,41	0,50	0,65	0,79	0,91	-	-	-
20,0	0,36	0,45	0,57	0,71	0,82	-	-	-
30,0	0,35	0,42	0,54	0,66	0,77	0,94	-	-
50,0	0,32	0,37	0,49	0,60	0,64	0,84	0,97	-
100,0	0,28	0,33	0,42	0,52	0,58	0,73	0,84	0,94
CHÚ THÍCH: Kênh có lưu lượng thiết kế từ 0,3 m³/s đến 100,0 m³/s và chiều sâu mực nước ngầm từ 1,0 m đến 25,0 m nhưng không trùng với các trị số quy định trong bảng 6 có thể dùng phương pháp nội suy tuyến tính để xác định hệ số hiệu chỉnh k.

7.3.8 Hệ số sử dụng nước của kênh đất[5]

7.3.8.1 Hệ số sử dụng nước của một đoạn kênh, ký hiệu là ɳ_k được xác định như sau:

- Khi chỉ làm nhiệm vụ dẫn nước liên tục từ đầu kênh đến cuối kênh, hệ số sử dụng nước của kênh là tỷ số giữa lưu lượng cuối kênh và lưu lượng đầu kênh kênh, xem công thức (26);

ɳ_k =	Q_cuoi	(26)
	Q_dau

- Khi vừa làm nhiệm vụ dẫn nước liên tục từ đầu kênh đến cuối kênh, vừa phân phối nước cho các kênh nhánh cấp dưới, hệ số sử dụng nước của kênh xác định theo công thức (27);

trong đó:

Q_cuoi là lưu lượng thực tế ở cuối kênh (còn gọi là Q_net), m³/s;

Q_dau là lưu lượng ở đầu kênh (còn gọi là Q_brut), m³/s;

là tổng lưu lượng phân phối vào các kênh nhánh cấp dưới.

7.3.8.2 Hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh phụ trách diện tích tưới ha, tưới đồng thời với hệ số tưới q l/s/ha, là tỷ số giữa lưu lượng thực tế đưa nước vào mặt ruộng và lưu lượng lấy vào công trình đầu mối, xác định theo công thức (28).

ɳ_k =	Q_mr	(28)
	Q_dm

Q_mr = q x Ω (29)

trong đó:

Q_mr là lưu lượng thực tế đưa nước vào mặt ruộng, còn gọi là Q_ne_t, r, m³/s;

Q_dm là lưu lượng lấy vào đầu kênh hay lấy vào công trình đầu mối của hệ thống kênh, còn gọi

là Q_brut, m³/s;

ɳ_ht là hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh.

7.3.8.3 Khi hệ thống kênh tưới đồng thời cho toàn bộ vùng tưới với các hệ số tưới q_i khác hệ số tưới thiết kế q_tk, hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh trong trường hợp này ký hiệu là ɳ_ht_-αi xác định theo công thức (30).

trong đó:

α_i =	q_i	(31)
	q_tk

m¹ là hệ số phụ thuộc vào loại đất và tính thấm của đất, xác định theo bảng 3;

Các đại lượng khác trong công thức đã giải thích ở trên.

7.3.8.4 Hệ số sử dụng nước của hệ thống tưới sau mỗi đợt vận hành cấp nước tưới, ký hiệu là ɳ_t xác định theo công thức (32) hoặc (33).

- Trường hợp toàn bộ khu tưới có diện tích ha đều tưới cùng một hệ số tưới q trong thời gian t:

ɳ_t =	q x Ω x t	(32)
	Q_brut x T

- Trường hợp khu tưới có nhiều kênh cấp dưới, mỗi kênh cấp dưới dẫn nước tưới với hệ số tưới khác nhau và thời gian tưới khác nhau:

trong đó:

q_i là hệ số tưới của khu tưới thứ i, l/s/ha;

Ω_i là diện tích đất thực tế được tưới của khu tưới thứ i, ha;

t_i là thời gian lấy nước vào khu tưới thứ i, s;

T là thời gian lấy nước qua công trình đầu mối vào đầu hệ thống tưới, s;

Q_b_rut là lưu lượng lấy vào đầu hệ thống tưới, m³/s.

7.3.8.5 Với những kênh nhỏ phụ trách diện tích tưới không quá 300 ha, hoặc lưu lượng thiết kế không quá 0,3 m³/s, có thể sử dụng bảng 7 hoặc bảng 8 để xác định hệ số sử dụng nước.

Bảng 7 - hệ số lợi dụng η của kênh nhỏ có chiều dài không quá 8 km và lưu lượng thiết kế không quá 0,300 m³/s

Lưu lượng trong kênh m³/s	Hệ số lợi dụng η của kênh nhỏ
	Chiều dài kênh, km
	< 2	Từ 2 đến 4	Từ 4 đến 6	Từ 6 đến 8
< 0,025	0,80	0,75	-	-
Từ 0,025 đến nhỏ hơn 0,050	0,83	0,78	-	-
Từ 0,050 đến nhỏ hơn 0,100	0,85	0,80	0,75	-
Từ 0,100 đến nhỏ hơn 0,150	0,87	0,82	0,78	0,75
Từ 0,150 đến nhỏ hơn 0,200	0,88	0,84	0,80	0,78
Từ 0,200 đến nhỏ hơn 0,250	-	0,85	0,82	0,79
Từ 0,250 đến 0,300	-	0,86	0,83	0,80

Bảng 8 - Hệ số sử dụng nước η của kênh nhỏ dựa theo diện tích của khu tưới, loại kênh và tính chất đất đắp kênh

Diện tích tưới ha	Hệ số sử dụng nước η của kênh nhỏ
	Kênh loại A			Kênh loại B
	Đất thấm nhiều	Đất thấm vừa	Đất thấm ít	Đất thấm nhiều	Đất thấm vừa	Đất thấm ít
25	0,80	0,90	0,95	0,75	0,85	0,90
50	0,75	0,87	0,92	0,70	0,80	0,86
100	0,72	0,84	0,90	0,66	0,75	0,83
150	0,69	0,81	0,87	0,63	0,72	0,80
200	0,66	0,78	0,84	0,60	0,70	0,77
300	0,62	0,74	0,80	0,57	0,66	0,74
CHÚ THÍCH 1: 1) Kênh loại A có chiều dài nhỏ hơn hoặc bằng 50 m/ha và số lượng cửa lấy nước nhỏ hơn hoặc bằng 3; 2) Kênh loại B có chiều dài lớn hơn 50 m/ha và số lượng cửa lấy nước lớn hơn 3; CHÚ THÍCH 2: 1) Hệ số sử dụng nước của kênh có diện tích khu tưới nhỏ hơn 25 ha lấy bằng kênh có diện tích khu tưới 25 ha; 2) Sử dụng phương pháp nội suy tuyến tính để xác định hệ số sử dụng nước của tất cả các cấp kênh có diện tích khu tưới từ 25 ha đến 300 ha; 3) Không sử dụng phương pháp ngoại suy để xác định hệ số sử dụng nước của kênh có diện tích khu tưới lớn hơn 300 ha. Trong trường hợp này, việc tính toán xác định lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh và hệ số sử dụng nước của kênh tương tự như tính toán cho một hệ thống kênh, xem 7.3.10.3; CHÚ THÍCH 3: 1) Trường hợp toàn bộ đáy kênh và mái kênh được lát bảo vệ bằng các tấm bê tông hoặc bê tông cốt thép (lắp ghép hoặc đổ tại chỗ), hệ số sử dụng nước của các kênh nhỏ nêu trong bảng 8 được tăng thêm 5 % đối với kênh loại A và tảng thêm 10 % đối với kênh loại B; 2) Trường hợp kênh làm bằng các loại vật liệu kiên cố như gạch xây, đá xây, bê tông hoặc bê tông cốt thép, xi măng lưới thép, bê tông cốt sợi Polypropylen, composite, hoặc các loại vật liệu có tính bền vững khác, hệ số sử dụng nước của các kênh nhỏ nêu trong bảng 8 được tăng thêm từ 5 % đến 25 % tùy thuộc vào loại kênh và đặc điểm của đất nền nơi bố trí tuyến kênh đi qua. Cụ thể như sau: - Đối với kênh loại A: Đất thấm nhiều tăng 20 %, đất thấm vừa tăng 10 % và đất thấm ít tăng 5 %; - Đối với kênh loại B: Đất thấm nhiều tăng 25 %, đất thấm vừa tăng 15 % và đất thấm ít tăng 10 %.

7.3.8.6 Trong thiết kế sơ bộ có thể sử dụng bảng 9 để xác định hệ số sử dụng nước của kênh đất khi lưu lượng thực tế ở cuối kênh (Q_net-_i) thay đổi và nhỏ hơn lưu lượng thực tế thiết kế (Q_net-_tk).

Bảng 9 - Hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh đất khi lưu lượng cấp thực tế thay đổi và nhỏ hơn lưu lượng cấp theo thiết kế

α_i	η_k
α_i	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95
0,4	0,45	0,52	0,58	0,65	0,71	0,78	0,84	0,91
0,5	0,48	0,54	0,61	0,67	0,73	0,79	0,86	0,92
0,6	0,51	0,57	0,63	0,69	0,75	0,81	0,87	0,93
0,7	0,54	0,60	0,65	0,71	0,77	0,83	0,88	0,94
0,8	0,56	0,61	0,67	0,72	0,78	0,83	0,89	0,94
0,9	0,58	0,63	0,69	0,74	0,79	0,84	0,90	0,95
1,0	0,60	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95
CHÚ THÍCH: 1) α_i là tỷ số giữa lưu lượng thực tế ở cuối kênh Q_net-i thay đổi so với lưu lượng thực tế thiết kế Q_net-tk; 2) η_k là hệ số sử dụng nước của kênh khi dẫn với lưu lượng thực tế thiết kế.

7.3.8.7 Khi tính toán thiết kế hệ thống kênh tưới, hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh đất không được nhỏ hơn hệ số sử dụng nước cho phép [η] quy định trong bảng 10.

Bằng 10 - Hệ số sử dụng nước cho phép của kênh đất

Diện tích tưới của hệ thống, 10³ha

> 50

Từ 10 đến 50

Từ 2 đến 10

< 2

[η]_h

0,50

Từ 0,65 đến 0,55

Từ 0,75 đến 0,65

0,75

CHÚ THÍCH:

1) Trong trường hợp đất khu tưới có tính thấm lớn, kết quả tính toán không phù hợp với trị số cho trong bảng 10, cần đề xuất biện pháp chống thấm hiệu quả để nâng cao hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh tưới;

2) Căn cứ vào diện tích tưới và trị số của [η]_h cho trong bảng 10 để xác định hệ số [η]_h của hệ thống tưới thiết kế bằng phương pháp nội suy tuyến tính.

7.3.8.8 Trường hợp kênh có biện pháp chống thấm, có thể xác định mức giảm bớt về tổn thất thấm theo biểu thức (34). Căn cứ vào trị số Δ tìm được tương ứng với mỗi biện pháp chống thấm, kết hợp với việc so sánh kinh tế kỹ thuật để lựa chọn biện pháp chống thấm thích hợp.

Δ =	η₂ - η₁	x 100	(34)
	1 - η₁

trong đó:

Δ là chỉ số đánh giá mức độ giảm bớt về tổn thất nước do thấm sau khi áp dụng biện pháp chống thấm, %;

η₁ và η₂ lần lượt là hệ số sử dụng nước của kênh khi không có biện pháp chống thấm và sau khi có biện pháp chống thấm.

7.3.9 Tổn thất nước trong kênh đất được lát bảo vệ bằng các tấm bê tông và bê tông cốt thép[6]

7.3.9.1 Lượng nước tổn thất trong các kênh đất được lát bảo vệ đáy và mái bằng các tấm bê tông, tấm bê tông cốt thép, hoặc các loại vật liệu kiên cố có tính chống thấm khác, phụ thuộc vào đặc tính thấm mất nước của đất nền nơi tuyến kênh đi qua và tỷ lệ tổng diện tích khe hở giữa các tấm lát với tổng diện tích bề mặt của các tấm lát tiếp xúc với nước.

7.3.9.2 Áp dụng công thức (35) để tính toán lượng nước tổn thất trong các kênh đất có lát bảo vệ bằng các tấm đúc sẵn.

trong đó:

Q_t-Iat là lưu lượng nước tổn thất do thấm trên 1 km chiều dài kênh sau khi lát bằng các tấm bê tông, m³/s/km;

Q_t là lưu lượng nước tổn thất do thấm trên 1 km chiều dài kênh đất khi chưa được lát bảo vệ, m³/s/km, xác định theo công thức (21) hoặc (22);

∑f là tổng diện tích các khe hở giữa các tấm lát mái kênh và đáy kênh[7], tính trung bình trên chiều dài 1 km kênh, m²;

∑F là tổng diện tích bề mặt của các tấm lát tiếp xúc trực tiếp với nước tính trung bình theo chiều dài 1 km kênh, m².

7.3.9.3 Kênh được lát bảo vệ bằng các tấm bê tông hoặc bê tông cốt thép đổ tại chỗ vẫn xảy ra thấm mất nước khi các khe nối chống thấm giữa hai đợt đổ bê tông bị hỏng hoặc bị hở. Trường hợp này vẫn tính toán tổn thất nước theo công thức (35) và (36) trong đó ∑f là tổng diện tích các khe nối giữa hai đợt đổ bê tông tính trung bình trên 1 km chiều dài kênh. Bề rộng khe hở sau khi lún ổn định lấy trung bình từ 3 cm đến 5 cm.

7.3.10 Tính toán lưu lượng thường xuyên trên các cấp kênh tưới

7.3.10.1 Tính toán lưu lượng thường xuyên trên các cấp kênh tưới tuân thủ nguyên tắc sau đây:

- Toàn bộ vùng tưới của kênh đều được tưới đồng thời với cùng hệ số tưới thiết kế;

- Tinh từ kênh cấp dưới lên kênh cấp trên, từ cuối kênh lên đầu kênh. Tính dồn từ mặt ruộng lên đến tận đầu mối công trình.

7.3.10.2 Áp dụng công thức (37) để tính toán lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu các kênh nhánh cấp dưới có diện tích tưới không quá 300 ha hoặc có lưu lượng thiết kế không quá 0,3 m³/s.

Q_KN-brut =	10^-3 x q_tk x Ω_KN	(37)
	η_KN

trong đó:

Q_KN-brut là lưu lượng cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới khi tưới với hệ số tưới thiết kế, m³/s; q_tk là hệ số tưới thiết kế, l/s/ha;

Ω_KN là diện tích tưới do kênh nhánh phụ trách, ha;

η_KN là hệ số sử dụng nước của kênh nhánh, xác định theo bảng 10.

CHÚ THÍCH: q_tk trong công thức (37) là hệ số tưới thiết kế được tính toán trong trường hợp hệ thống dẫn nước tưới liên tục suốt ngày đêm. Đối với hệ thống cấp nước tưới không liên tục (thời gian cấp nước tưới trung bình một ngày trong từng đợt tưới và cả mùa tưới là T_cn < 24 h), hệ số tưới thiết kế q_tk được nhân với hệ số hiệu chỉnh k_hc, xem công thức (38).

k_hc=	24	(38)
	T_cn

7.3.10.3 Tính toán lưu lượng thường xuyên trên các đoạn kênh cấp trên theo công thức (39).

Q_b_rut = Q_net + 10^-3 x Q_t x L (39)

trong đó:

Q_net là lưu lượng tại mặt cắt cuối kênh, m³/s. Phương pháp tính toán Q_net quy định tại 7.3.10.4;

Q_b_rut là lưu lượng tại mặt cắt đầu kênh, m+/s;

Q_t là lưu lượng tổn thất trên 01 km chiều dài kênh, l/s/km, xác định theo công thức (23);

L là chiều dài đoạn kênh tính toán, km.

7.3.10.4 Hình 10 là ví dụ một sơ đồ bố trí điển hình của hệ thống kênh nhánh cấp trên bao gồm 5 kênh nhánh cấp dưới là KN1, KN2, KN3, KN4 và KN5. Tính toán xác định Q_net, Q_b_rut tại các vị trí đặc trưng cho từng đoạn kênh cấp trên và hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh nói trên trong sơ đồ hình 10 theo trình tự và phương pháp sau đây:

Hình 10 - Sơ đồ tính toán lưu lượng trên kênh cấp trên

a) Trên đoạn kênh 2-1:

- Tại mặt cắt 1 (mặt cắt cuối cùng của đoạn kênh 2-1), lưu lượng thực cần ký hiệu Q_net_-1 bằng lưu lượng toàn bộ Q_KN6-brut cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới KN6[8];

Q_net-1 = Q_KN6_-brut (40)

- Tại mặt cắt 2 (mặt cắt đầu đoạn kênh 2-1), lưu lượng toàn bộ ký hiệu là Q_brut-2 xác định theo công thức (41);

c) Trên đoạn kênh 4-3:

- Tại mặt cắt 3 (mặt cắt cuối cùng của đoạn kênh 4-3), lưu lượng thực cần ký hiệu Q_net-3xác định theo công thức (42);

Q_net-3= Q_brut-2+ Q_K_N4-brut+ Q_KN₃_-b_rut(42)

- Tại mặt cắt 4 (mặt cắt đầu đoạn kênh 4-3), lưu lượng toàn bộ ký hiệu là Q_brut-4xác định theo công thức (43);

d) Lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp trên (tại mặt cắt 5) ký hiệu là Q_brut-5 xác định theo công thức (44);

Q_brut-₅= Q_brut-₄+ Q_K_N₂_-brut+ Q_KN₁_-b_rut(44)

e) Tính toán xác định hệ số sử dụng nước η_ht của kênh cấp trên theo công thức (45);

trong đó:

Q_KN₁_-brutlà lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới KN1, m³/s;

Q_KN₂_-brut là lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới KN2, m³/s;

Q_KN₃_-brut là lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới KN3, m³/s;

Q_KN₄_-brut là lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới KN4, m³/s;

Q_KN₆_-brut là lưu lượng yêu cầu cần lấy vào đầu kênh nhánh cấp dưới KN6, m³/s;

m¹ là hệ số phụ thuộc vào loại đất và tính thấm của đất nơi tuyến kênh đi qua, xác định theo bảng 3;

L₄_-₃ là chiều dài đoạn kênh 4-3 của kênh cấp trên, km;

L_2-1 là chiều dài đoạn kênh 2-1 của kênh cấp trên, km;

q_tk là hệ số tưới thiết kế, l/s/ha;

Ω_KNi là diện tích tưới do kênh nhánh cấp dưới thứ i phụ trách, ha.

CHÚ THÍCH: Lưu lượng yêu cầu Q_KN1-brut, Q_KN2-brut, Q_KN3-brut, Q_KN4-brut và Q_KN6-brut xác định theo 7.3.10.2.

7.3.10.5 Áp dụng phương pháp tính toán đã nêu tại 7.3.10.4 để xác định Q_net, Q_brut tại các vị trí đặc trưng cho từng đoạn kênh và hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh cấp trên có nhiều đoạn kênh và kênh nhánh cấp dưới khác với sơ đồ hình 10, phụ trách diện tích tưới với các quy mô khác nhau và hệ số cấp nước khác nhau.

7.3.11 Tổn thất nước trong kênh làm bằng vật liệu kiên cố

7.3.11.1 Tổn thất nước trong kênh làm bằng các loại vật liệu kiên cố như gạch xây, đá xây, bê tông hoặc bê tông cốt thép, xi măng lưới thép, bê tông cốt sợi Polypropylen, composite, hoặc các loại vật liệu có tính bền vững khác, có thể bao gồm các loại sau đây:

a) Thấm qua vật liệu: Vật liệu làm kênh đều có tính chống thấm cao nên tổn thất do thấm qua các loại vật liệu này là không đáng kể và có thể bỏ qua;

b) Bốc hơi mặt thoáng: Lượng nước tổn thất này có thể xác định gần đúng từ tài liệu đo bốc hơi mặt nước trong khu vực và tổng diện tích mặt nước của kênh mương khi làm việc. Tuy nhiên lượng tổn thất này thường rất nhỏ, trong tính toán thiết kế có thể bỏ qua;

c) Tổn thất nước do rò rỉ. Nước trong kênh có thể bị rò rỉ qua các vị trí sau đây:

- Kênh bị nứt do lún không đều hoặc bị tác động phá hoại của các yếu tố bên ngoài;

- Khớp nối giữa các đoạn kênh: Đây là những chỗ dễ bị thấm mất nước nhiều nhất. Khớp nối chống thấm bị hư hỏng do chất lượng thi công không tốt hoặc các bộ phận ngăn nước bị ăn mòn và lão hóa trong quá trình vận hành khai thác.

Lượng nước tổn thất do rò rỉ bới các nguyên nhân nêu trên có thể được khắc phục thông qua các biện pháp quản lý chất lượng thi công và khai thác công trình.

7.3.11.2 Để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành cấp nước, có thể áp dụng công thức (46) để tính toán lượng nước tổn thất trong các loại kênh kiên cố.

Q_t-kc = K_t-kc x Q_t (46)

trong đó:

Q_t-kc là lưu lượng tổn thất trên 1 km chiều dài kênh làm bằng các loại vật liệu kiên cố, m³/s/km;

Q_t là lưu lượng tổn thất do thấm trên 1 km chiều dài kênh đất khi chưa được kiên cố, m³/s/km, xác định theo công thức (21) hoặc (22);

K_t-kc là hệ số hiệu chỉnh: K_t-kc ≤ 0,1. Tùy thuộc vào loại vật liệu làm kênh, biện pháp thi công, kết cấu chống thấm qua khe nối và điều kiện cụ thể của từng vùng, tư vấn thiết kế đề xuất lựa chọn hệ số K_t-kc cho phù hợp.

7.3.11.3 Áp dụng các quy định tại 7.3.10 để tính toán lưu lượng thường xuyên trên các cấp kênh tưới và hệ số sử dụng nước của hệ thống kênh.

7.4 Thiết kế mặt cắt ngang kênh đất chưa có lớp bảo vệ, chống thấm

7.4.1 Yêu cầu chung

7.4.1.1 Hệ số mái dốc của kênh và chiều sâu nước trong kênh phải thỏa mãn các điều kiện về ổn định, điều kiện thi công và khai thác. Trường hợp kênh được thi công bằng cơ giới, chiều rộng đáy kênh phải thỏa mãn điều kiện công tác của máy thi công.

7.4.1.2 Ngoài các yêu cầu về kỹ thuật, về mặt kinh tế cần xác định hệ số β hợp lý sao cho khối lượng đất đào, đắp và diện tích chiếm đất của kênh ít nhất.

β =	b	(47)
	h

trong đó:

β là tỷ số giữa chiều rộng đáy kênh và chiều sâu nước trong kênh;

b là chiều rộng đáy kênh, m;

h là chiều sâu nước trong kênh, m.

7.4.1.3 Hệ số β phụ thuộc vào lưu lượng thiết kế kênh (Q_tk). Căn cứ vào điều kiện cụ thể của công trình như trạng thái thủy lực, điều kiện về địa hình và địa chất nơi tuyến kênh đi qua, điều kiện thi công xây dựng kênh để lựa chọn hệ số p phù hợp. Khi tính toán sơ bộ có thể chọn β như sau:

Q_tk < 1,0 m³/s:	β từ 1 đến 2;
Q_tk từ 1,0 m³/s đến 3,0 m³/s:	β từ 1 đến 3;
Q_tk từ 3,0 m³/s đến 5,0 m³/s:	β từ 2 đến 5;
Q_tk ≥ 5,0 m³/s:	β ≤10.

CHÚ THÍCH:

1) Kênh trên sườn dốc nên chọn hệ số β nhỏ để giảm khối lượng đào đắp và tăng mức độ ổn định của kênh;

2) Kênh đi qua vùng đất dễ sạt lở nên thiết kế kênh nông và chọn hệ số β lớn;

3) Kênh đi qua vùng đất quá cứng hoặc có đá gốc cũng nên chọn hệ số β lớn.

7.4.1.4 Sơ bộ xác định h theo công thức (48). Dựa vào công thức (47) xác định sơ bộ bề rộng đáy kênh b[9]. Sau đó thông qua tính toán thủy lực để xác định chính xác các thông số mặt cắt kênh.

trong đó:

V_kx là vận tốc không xói cho phép, m/s, xác định theo phụ lục D;

Q_tk là lưu lượng thiết kế kênh, m³/s.

7.4.1.5 Kênh có độ dốc đáy lớn hơn độ dốc phân giới nên thiết kế mặt cắt kênh hình đa giác hoặc hình chữ U. Chỉ thiết kế mặt cắt đa giác đối với những kênh lớn có chiều sâu từ trên 4,5 m trở lên. Để hạn chế khả năng hình thành sóng đối với kênh có chiều dài lớn và độ dốc đáy lớn hơn độ dốc phân giới, nên thiết kế mặt cắt kênh có chiều sâu tăng dần về phía trục (tim) kênh, thể hiện trên hình 11.

CHÚ THÍCH: m là hệ số mái dốc của kênh hình thang, xem 3.7. Hệ số m phụ thuộc vào độ dốc (dọc) đáy kênh _i. có thể chọn _m theo quy định sau:

i <0,1:	m lấy từ 4 đến 5;
i từ 0,1 đến 0,2:	m lấy từ 3 đến 4.

Hình 11 - Sơ đồ mặt cắt kênh hình đa giác

7.4.1.6 Hệ số mái dốc của kênh hình thang phụ thuộc điều kiện địa chất, địa chất thủy văn, chiều sâu của kênh (ký hiệu là H[10]), chiều sâu nước trong kênh (ký hiệu là h), cấu tạo mặt cắt ngang của kênh (kênh có lớp phủ bảo vệ bề mặt hay không có lớp phủ bảo vệ) và điều kiện thi công:

a) Kênh có chiều sâu H từ 5,0 m trở xuống và chiều sâu h của nước trong kênh từ 3,0 m trở xuống, lựa chọn hệ số mái dốc của kênh có thể lấy theo bảng 11 cho kênh đào hoặc bằng 12 cho kênh đắp:

b) Khi chiều sâu H của kênh lớn hơn 5,0 m, chiều sâu h của nước trong kênh lớn hơn 3,0 m, phải tính toán ổn định để xác định hệ số mái dốc của kênh.

Bảng 11 - Hệ số mái dốc của kênh đào

Loại đất	Hệ số mái dốc của kênh đào có chiều sâu nước trong kênh (h)
Loại đất	h ≤ 1,0 m	h > 1,0 m đến 2,0 m	h > 2,0 m đến 3,0 m
Đá cuội liên kết vừa	1,00	1,00	1,00
Đá cuội sỏi lẫn cát	1,25	1,50	1,50
Đất sét	1,00	1,00	1,25
Đất sét pha	1,25	1,25	1,50
Đất cát pha	1,50	1,50	1,75
Đất cát	1,75	2,00	2,25

Bảng 12 - Hệ số mái dốc của kênh đắp

Loại đất	*Hệ số mái dốc của kênh đắp có lưu lượng thiết kế (Q_tk)* m³/s
	*Q_tk* > 10,0		*Q_tk* < 10,0 đến 2,0		*Q_tk* < 2,0 đến 0,5		*Q_tk* < 0,5
	Mái trong	Mái ngoài	Mái trong	Mái ngoài	Mái trong	Mái ngoài	Mái trong	Mái ngoài
Đất sét	1,25	1,00	1,00	1,00	1,00	0,75	1,00	0,75
Đất sét pha	1,50	1,25	1,25	1,00	1,25	1,00	1,00	1,00
Đất cát pha	1,75	1,50	1,50	1,25	1,50	1,25	1,25	1,00
Đất cát	2,25	2,00	2,00	1,75	1,75	1,50	1,50	1,25

7.4.1.7 Kênh có chiều sâu H lớn hơn 5,0 m cần làm thêm cơ ở cả hai mái (mái trong và mái ngoài) để tăng hệ số an toàn ổn định chống trượt. Thông qua tính toán ổn định mái dốc của kênh để lựa chọn số lượng cơ, cao trình bố trí cơ và thông số thiết kế cơ phù hợp. Độ dốc của mái cơ lấy bằng độ dốc của mái kênh. Chiều rộng của mặt cơ không nhỏ hơn 1,0 m. Khi có yêu cầu kết hợp giao thông trên cơ ở mái ngoài kênh thì chiều rộng của mặt cơ phụ thuộc vào yêu cầu của giao thông. Mặt cơ phải có độ dốc về phía rãnh thoát nước từ 0,01 đến 0,02. Trên chiều dài rãnh từ 100 m đến 200 m phải thiết kế đường tháo nước. Rãnh thoát nước và đường tháo nước phải được gia cố chống xói.

7.4.1.8 Khi bờ kênh đắp không kết hợp làm đường giao thông, chiều rộng bờ kênh phụ thuộc vào thiết bị thi công, nhu cầu đi lại trong quản lý vận hành và cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp nhưng không nhỏ hơn trị số quy định trong bảng 13. Trường hợp bờ kênh kết hợp đường giao thông nông thôn, chiều rộng đỉnh bờ kênh xác định theo TCVN 10380.

Bảng 13 - Chiều rộng tối thiểu của đình bờ kênh không kết hợp làm đường giao thông

Lưu lượng của kênh m³/s	Chiều rộng bờ kênh, không nhỏ hơn m
Nhỏ hơn 0,5	0,80
Từ 0,5 đến 1,0	1,00
Từ 1,0 đến 5,0	1,25
Từ 5,0 đến 10,0	1,50
Từ 10,0 đến 30,0	2,00
Từ 30,0 đến 50,0	2,50
Từ 50,0 đến 100,0	3,00

7.4.1.9 Trường hợp kênh phải bố trí lượn cong thì bán kính cong của kênh phải thỏa mãn quy định tại 6.4.2.8, đồng thời phải kiểm tra vận tốc tại đoạn tuyến kênh cong để thỏa mãn các điều kiện sau đây:

V_max < V_kx (49)

V_min > V_kl (50)

trong đó:

V_kxlà vận tốc không xói cho phép, m/s. V_kx phụ thuộc vào loại đất lòng kênh, hàm lượng phù sa có trong nước và loại vật liệu bảo vệ kênh quy định tại phụ lục D, hoặc tính theo công thức (72);

V_max là vận tốc lớn nhất tại đoạn cong, m/s, xác định theo công thức (51);

V_min là vận tốc nhỏ nhất tại đoạn cong, m/s, xác định theo công thức (52);

V_kl là vận tốc không lắng cho phép, m/s, xác định theo công thức (73);

Q_max là lưu lượng lớn nhất của kênh, m³/s;

Q_min là lưu lượng nhỏ nhất của kênh, m³/s;

ω_max là diện tích mặt cắt ướt của kênh khi dẫn với lưu lượng Q_max, m²;

ω_min là diện tích mặt cắt ướt của kênh khi dẫn với lưu lượng Q_m_i_n, m²;

B_t_b là chiều rộng trung bình của mặt cắt ướt, m. Đối với kênh hình thang, B_t_b xác định theo công thức (53);

B_tb = b + m x h (53)

b là chiều rộng đáy kênh, m;

m là hệ số mái dốc của kênh hình thang;

h là chiều sâu nước trong kênh, m;

R₁ là bán kính cong của tuyến kênh ở bờ lồi, m;

R₂ là bán kính cong của tuyến kênh ở bờ lõm, m.

7.4.1.10 Đối với tuyến kênh cong, tại một mặt cắt ngang, mực nước ở bờ lõm cao hơn mực nước ở bờ lồi một đại lượng Δh, xác định theo công thức (54).

Δh =	V² x B	(54)
	g x R

trong đó:

V là vận tốc trung bình của dòng chảy ở chỗ tuyến kênh cong, m/s;

R là bán kính cong của tim tuyến kênh, m;

B là chiều rộng mặt cắt ướt, m;

g là gia tốc trọng trường, m/s².

7.4.1.11 Căn cứ vào đặc điểm của đối tượng sử dụng nước, điều kiện địa hình khu tưới và đặc điểm nguồn nước để lựa chọn độ dốc dọc đáy kênh phù hợp. Cần có luận chứng về kinh tế và kỹ thuật khi lựa chọn độ dốc dọc đáy kênh trên cơ sở xem xét các điều kiện sau đây:

- Tổn thất cột nước theo chiều dài kênh không lớn;

- Không xảy ra hiện tượng bồi lắng hoặc xói lở lòng kênh;

- Khối lượng đào đắp kênh và các công trình trên kênh nhỏ nhất.

7.4.1.12 Có thể tham khảo các quy định sau đây để lựa chọn độ dốc dọc đáy kênh:

- Khi tuyến kênh đi qua vùng địa hình có độ dốc lớn và dòng chảy trong kênh có lượng phù sa lớn thì độ dốc đáy kênh có thể chọn từ 1/2 000 đến 1/3 000;

- Đối với kênh dẫn nước từ hồ chứa, nếu địa hình không quá dốc, độ dốc đáy kênh có thể chọn trong khoảng từ 1/3 000 đến 1/5 000;

- Đối với tuyến kênh đi qua vùng đồng bằng, địa hình tương đối bằng phẳng, độ dốc đáy kênh nên chọn từ 1/5 000 đến 1/15 000.

CHÚ THÍCH: Đối với kênh tưới bằng động lực, trong trường hợp đặc biệt có thể chọn độc dốc dọc đáy kênh bằng không (0) nhưng phải có luận chứng thỏa đáng theo quy định tại 7.4.1.11.

7.4.1.13 Hệ số nhám lòng kênh được xác định theo các tài liệu đo đạc thủy văn hoặc theo phương pháp so sánh với lòng kênh tương tự. Trường hợp không có tài liệu, có thể xác định theo phụ lục E.

7.4.2 Xác định kích thước mặt cắt ngang kênh

7.4.2.1 Với chế độ dòng chảy trong kênh là ổn định đều, kích thước mặt cắt kênh được xác định theo công thức (55).

trong đó:

Q_tk là lưu lượng thiết kế kênh, m³/s;

ω là diện tích mặt cắt ướt của kênh, m². Đối với kênh hình thang ω được xác định theo công thức (56);

ω = (b + m x h) x h (56)

h là chiều sâu nước trong kênh, m;

b là bề rộng kênh, m;

m là hệ số mái dốc của kênh hình thang;

R là bán kính thủy lực, m, xác định theo công thức (57);

R	ω	(57)
	χ

χ là chu vi ướt của kênh, m. Đối với kênh hình thang, χ xác định theo công thức (58);

i là độ dốc đáy kênh;

C là hệ số Sezy, m^0,5/s;

n là hệ số nhám của lòng kênh, xác định theo phụ lục E;

y là chỉ số phụ thuộc vào hệ số nhám của lòng kênh và bán kính thủy lực R, xác định theo công thức (60).

7.4.2.2 Trong thiết kế sơ bộ có thể chọn y từ 1/5 đến 1/6, hoặc sử dụng các công thức (61) và (62) để xác định y.

7.4.2.3 Vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh, ký hiệu là V_tb, m/s, xác định theo công thức (63).

trong đó các ký hiệu C, R và i đã giải thích tại 7.4.2.1.

7.4.2.4 Khi chế độ dòng chảy là không đều trong lòng kênh lăng trụ mà theo điều kiện làm việc của kênh không thể bỏ qua các sự sai khác so với chế độ chảy đều thì việc tính toán thủy lực sẽ tiến hành theo công thức chuyển động không đều.

7.4.2.5 Khi nước chuyển động không đều, có thể xuất hiện đường cong nước dâng trong trường hợp độ dốc đường mặt nước nhỏ hơn độ dốc đáy kênh, hoặc đường cong nước hạ trong trường hợp độ dốc đường mặt nước lớn hơn độ dốc đáy kênh. Chế độ dòng chảy quyết định dạng của đường cong, chế độ này phụ thuộc vào mối tương quan giữa chiều sâu bình thường của dòng chảy và chiều sâu phân giới (ký hiệu là h_k).

7.4.2.6 Chiều sâu phân giới của dòng chảy trong kênh xác định bằng phương pháp thử dần theo phương trình (64).

trong đó:

ω_k là diện tích mặt cắt ướt ở chiều sâu phân giới, m²;

B_k là chiều rộng mặt cắt ướt ở chiều sâu phân giới, m;

α là hệ số động năng của dòng chảy, thông thường lấy α = 1,1;

Q_tk là lưu lượng thiết kế kênh, m³/s;

g là gia tốc trọng trường, m/s².

7.4.2.7 Đối với kênh hình thang có thể xác định chiều sâu phân giới theo công thức (65).

h_kt = K_k x h_kc (65)

trong đó:

h_kt là chiều sâu phân giới của kênh hình thang, m;

K_k là hàm của tỷ số , được xác định theo bảng 14;

Bảng 14 - Xác định trị số K_k trong công thức (65)

	K_k		K_k		K_k		K_k
0,005	0,998	0,20	0,937	0,40	0,884	0,70	0,820
0,01	0,997	0,21	0,934	0,41	0,881	0,72	0,816
0,02	0,993	0,22	0,931	0,42	0,878	0,74	0,812
0,03	0,990	0,23	0,928	0,43	0,876	0,76	0,809
0,04	0,987	0,24	0,925	0,44	0,874	0,78	0,806
0,05	0,983	0,25	0,922	0,45	0,872	0,80	0,802
0,06	0,980	0,26	0,919	0,46	0,869	0,82	0,799
0,07	0,976	0,27	0,917	0,47	0,867	0,84	0,796
0,08	0,973	0,28	0,914	0,48	0,865	0,86	0,793
0,09	0,970	0,29	0,911	0,49	0,862	0,88	0,789
0,10	0,967	0,30	0,909	0,50	0,860	0,90	0,786
0,11	0,964	0,31	0,906	0,52	0,856	0,92	0,783
0,12	0,961	0,32	0,903	0,54	0,852	0,94	0,780
0,13	0,958	0,33	0,900	0,56	0,848	0,96	0,777
0,14	0,955	0,34	0,898	0,58	0,844	0,98	0,774
0,15	0,952	0,35	0,895	0,60	0,839	1,00	0,771
0,16	0,949	0,36	0,893	0,62	0,835	1,10	0,757
0,17	0.946	0,37	0,890	0,64	0,831	1,20	0,744
0,18	0,943	0,38	0,888	0,66	0,827	1,30	0,731
0,19	0,940	0,39	0,886	0,68	0,823	1,40	0,719

m là hệ số mái dốc của kênh hình thang;

b là bề rộng đáy của kênh hình thang, m;

h_kc là chiều sâu phân giới của kênh hình chữ nhật có cùng lưu lượng và chiều rộng đáy với kênh hình thang, m, xác định theo công thức (66);

hoặc :

q là lưu lượng đơn vị (lưu lượng trên một đơn vị chiều rộng mặt cắt kênh chữ nhật), m³/m;

q =	Q_tk	(68)
	b

Các ký hiệu Q_tk và g đã giải thích trong công thức (64).

7.4.2.8 Xác định độ dốc phân giới i_k theo công thức (69).

trong đó:

χ_k là chu vi ướt của dòng chảy khi chiều sâu phân giới h_k bằng chiều sâu dòng chảy đều h_o, m;

C_k là hệ số Sezy của dòng chảy khi chiều sâu phân giới h_k bằng chiều sâu dòng chảy đều h_o, m^0,⁵/s;

Các ký hiệu B_k, g và α đã giải thích trong công thức (64).

7.4.2.9 Ở chế độ phân giới của dòng chảy, sự thay đổi không đáng kể về tỷ năng của dòng chảy liên quan tới sự thay đổi đáng kể của chiều sâu dòng chảy. Do đó cần phải tránh thiết kế kênh có chế độ gần với chế độ phân giới: Trong trường hợp đặc biệt cho phép chế độ dòng chảy trong kênh gần với chế độ phân giới với điều kiện phải tuân theo những yêu cầu quy định tại 7.4.1.4.

7.4.2.10 Việc tính toán thủy lực cho những lòng dẫn tự nhiên sử dụng làm kênh dẫn nước được tiến hành theo những công thức dòng chảy chuyển động không đều. Khi mặt cắt ngang và độ dốc của lòng dẫn không thay đổi, cho phép tính toán theo công thức dòng chảy chuyển động đều.

7.4.2.11 Để tránh bồi lắng và xói lở lòng kênh, trong tất cả các chế độ làm việc từ Q_min đến Q_max, vận tốc dòng chảy trong kênh phải thỏa mãn điều kiện quy định tại công thức (70) và (71). Trường hợp đặc biệt không thể giảm nhỏ vận tốc dòng chảy, cần có biện pháp gia cố kênh.

V_max < V_kx (70)

V_m_in > V_kl (71)

trong đó:

V_kx là vận tốc không xói cho phép, m/s, xác định theo công thức (72);

R là bán kính thủy lực, m;

n là hệ số nhám của lòng kênh;

δ là tỷ lệ phần trăm tính theo khối lượng của các hạt phù sa lơ lửng trong nước có đường kính, xấp xỉ 0,25 mm.

Bảng 16 - Xác định độ thô thủy lực theo đường kính trung bình của hạt

*d_tb* mm	W mm/s	*d_tb* mm	W mm/s	*d_tb* mm	W mm/s
0,005	0,017	0,060	2,490	0,150	15,600
0,010	0,069	0,070	3,390	0.175	18,900
0,020	0,277	0,080	4,430	0,200	21,600
0,030	0,623	0,090	5,610	0,225	-24,300
0,040	1,110	0,100	6,920	0,250	27,000
0,050	1,730	0,125	10,810	0,275	29,700

7.4.2.15 Khi hàm lượng phù sa lơ lửng có đường kính hạt lớn hơn 0,10 mm không vượt quá 0,01 % tính theo khối lượng thì vận tốc không lắng cho phép trong kênh có bán kính thủy lực R bằng 1,0 m, có thể xác định gần đúng theo bảng 17.

7.4.2.16 Trường hợp hàm lượng phù sa có trong dòng chảy rất ít (ví dụ trường hợp nước lấy từ hồ chứa) và lưu lượng nước trong kênh nhỏ hơn hoặc bằng 1,0 m³/s, có thể lấy V_k_l = 0,2 m/s.

7.4.2.17 Để tránh sự phát triển của cỏ dại trong lòng kênh, vận tốc nhỏ nhất trong kênh không được nhỏ hơn 0,3 m/s.

Bảng 17 - Xác định vận tốc không lắng cho phép (V_k_l) trong kênh có bán kính thủy lực R bằng 1,0 m theo đường kính trung bình của các hạt phù sa lơ lửng (d_tb)

*d_tb* mm	V_kl m/s	*d_tb* mm	V_kl m/s	*d_tb* mm	V_kl m/s
0,10	0,22	1,00	0,95	2,00	1,10
0,20	0,45	1,20	1,00	2,40	1,10
0,40	0,67	1,40	1,02	2,50	1,11
0,60	0,82	1,60	1,05	2,60	1,11
0,80	0,90	1,80	1,07	3,00	1,11
CHÚ THÍCH: Đối với kênh có bán kính thủy lực R khác 1,0 m thì trị số V_kl tra ở bảng này phải nhân với .

V_kl là vận tốc không lắng cho phép, m/s, xác định theo công thức (73);

V_max là vận tốc dòng chảy, m/s, tương ứng với Q_m_ax;

V_min là vận tốc dòng chảy, m/s, tương ứng với Q_m_i_n.

7.4.2.12 Vận tốc không xói cho phép phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

a) Tính chất cơ lý của đất lòng kênh hoặc làm vật liệu gia cố bảo vệ lòng kênh;

b) Lượng ngậm phù sa và tính chất phù sa của dòng chảy trong kênh;

c) Lưu lượng của kênh, kích thước mặt cắt ngang của kênh và các yếu tố thủy lực của dòng chảy.

7.4.2.13 Kênh dẫn lưu lượng nhỏ hơn 100 m³/s, vận tốc không xói cho phép xác định theo phụ lục D. Nếu lưu lượng của kênh từ 100 m³/s trở lên bắt buộc phải thí nghiệm xác định vận tốc không xói cho phép. Trường hợp không biết bán kính thủy lực, vận tốc không xói cho phép xác định theo công thức (72).

trong đó:

Q_tk là lưu lượng thiết kế kênh, m³/s;

K_d là hệ số phụ thuộc vào loại đất lòng kênh, được xác định theo bằng 15.

Bảng 15 - Hệ số K_d trong công thức (72)

Loại đất	Hệ số K_d
1. Đất thịt pha cát	0,53
2. Đất thịt pha sét nhẹ	0,57
3. Đất thịt pha sét vừa	0,62
4. Đất thịt pha sét nặng	0,68
5. Đất sét	0,75

7.4.2.14 Vận tốc không lắng cho phép phụ thuộc vào kích thước mặt cắt kênh, lượng ngậm phù sa, độ thô thủy lực của bùn cát và các yếu tố thủy lực của dòng chảy trong kênh. Vận tốc không lắng cho phép xác định theo công thức (73).

trong đó:

W là độ thô thủy lực của hạt có đường kính trung bình d_t_b, mm/s. Khi thiếu tài liệu đo đạc trực tiếp về W có thể căn cứ vào đường kính trung bình của hạt để xác định độ thô thủy lực theo bảng 16;

d_t_b là đường kính trung bình của đại bộ phận các hạt phù sa lơ lửng, mm;

7.4.3 Xác định cao trình đáy kênh và cao trình bờ kênh

7.4.3.1 Cao trình đáy kênh[11] xác định theo công thức (74).

Z_đk = MNTK - h_tk (74)

trong đó:

Z_đk là cao trình đáy kênh, m;

MNTK là mực nước thiết kế kênh, m, xác định theo khoản 4 của 7.1.2;

h_t_k là chiều sâu nước trong kênh khi dẫn với lưu lượng thiết kế, m.

7.4.3.2 Cao trình đỉnh bờ kênh xác định theo công thức (75).

Z_bk = Z_đ_k + h_max + a (75)

trong đó:

Z_bk là cao trình đỉnh bờ kênh thiết kế, m;

Z_đk là cao trình đáy kênh, m, xác định theo công thức (74);

h_max là chiều sâu nước trong kênh khi dẫn với lưu lượng Q_max, m. Phương pháp tính toán xác định Q_m_ax quy định tại 7.3.5;

a là chiều cao an toàn, m, quy định tại 7.4.3.3.

7.4.3.3 Chiều cao an toàn tính từ mực nước lớn nhất thiết kế tới đình bờ kênh xác định theo bảng 18.

Khi kênh có chiều rộng đủ lớn và có chức năng kết hợp giao thông thủy, ngoài mực nước lớn nhất thiết kế còn phải kể đến chiều cao sóng do gió và tàu thuyền gây ra.

Bảng 18 - Chiều cao an toàn của kênh

Lưu lượng của kênh m³/s	Chiều cao an toàn m
Lưu lượng của kênh m³/s	Kênh đất	Kênh được bọc bằng bê tông, bê tông cốt thép, atphan và các vật liệu kiên cố khác
< 1,0	0,20	0,15
Từ 1,0 đến 10,0	0,30	0,20
Lớn hơn 10,0 đến 30,0	0,40	0,30
Lớn hơn 30,0 đến 50,0	0,50	0,35
Lớn hơn 50,0 đến 100,0	0,60	0,40

7.4.4 Kiểm tra điều kiện khống chế tưới tự chảy

7.4.4.1 Tại vị trí lấy nước của kênh cấp dưới, tính toán kiểm tra điều kiện khống chế tưới tự chảy khi dẫn với lưu lượng nhỏ nhất thiết kế theo công thức (76).

Z_min = Z_đ_k + h_min (76)

trong đó:

Z_min là mực nước thấp nhất trong kênh khi dẫn với lưu lượng Q_min thiết kế, m. Lưu lượng Q_m_in xác định theo 7.3.4;

Z_đ_k là cao trình đáy kênh, m, xác định theo công thức (74);

h_min là chiều sâu nước trong kênh khi dẫn với lưu lượng Q_m_in, m.

7.4.4.2 So sánh kết quả tính toán Z_min nêu tại 7.4.4.1 với mực nước yêu cầu tưới tự chảy của kênh cấp dưới. Nếu kết quả tính toán kiểm tra cho thấy Z_min ≥ Z_yc có thể kết luận tại vị trí kiểm tra mực nước trong kênh luôn đáp ứng được yêu cầu tưới tự chảy cho kênh cấp dưới khi dẫn với lưu lượng nhỏ nhất thiết kế. Ngược lại, nếu Z_min < Z_yc cần nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật xử lý phù hợp, xem quy định tại khoản 2 của chú thích điều 7.1.2.

7.5 Chống thấm và bảo vệ kênh đất

7.5.1 Các biện pháp chống thấm

7.5.1.1 Căn cứ vào tính chất của đất ở lòng kênh, các điều kiện địa chất thủy văn, kích thước của kênh và vật liệu hiện có để chọn biện pháp chống thấm và bảo vệ kênh phù hợp. Các biện pháp chống thấm và bảo vệ thông thường là bố trí lớp áo bọc mặt ngoài mái kênh và đáy kênh bằng bê tông, bê tông cốt thép, tường nghiêng bằng đất sét và lớp đất tự bồi lắng (làm tắc các mạch thấm). Có thể sử dụng các loại vật liệu mới có tính năng chống thấm và bảo vệ kênh như các loại màng chất dẻo thuộc họ polyme hoặc nhựa PVC. Đề xuất biện pháp chống thấm và bảo vệ lòng kênh cần được lựa chọn trên cơ sở luận chứng kinh tế kỹ thuật.

7.5.1.2 Khi sử dụng các tấm bê tông hoặc bê tông cốt thép lắp ghép làm lớp áo chống thấm cần có giải pháp liên kết chống thấm ở mặt tiếp giáp giữa các tấm phù hợp. Cho phép áp dụng công nghệ mới, vật liệu mới có tính năng chống thấm và độ bền phù hợp để chống thấm và bảo vệ kênh. Hiệu quả chống thấm, tuổi thọ của vật liệu cùng các tính năng kỹ thuật khác, yêu cầu về thiết kế, biện pháp thi công, duy tư, bảo dưỡng của những loại vật liệu chống thấm mới tuân theo quy định của nhà sản xuất.

7.5.1.3 Đối với kênh đắp và kênh nửa đào nửa đắp, các lớp áo chống thấm cần bố trí trên toàn bộ lòng kênh (từ mặt đáy kênh đến đỉnh bờ kênh). Đối với những kênh đào sâu thì lớp áo chống thấm cần làm trong phạm vi lòng kênh tới trên mực nước lớn nhất một đoạn bằng chiều cao an toàn quy định tại bằng 18. Trong trường hợp này, tại mép trên của lớp áo chống thấm có thể làm cơ có chiều rộng đủ để thi công và sửa chữa kênh khi cần thiết.

7.5.1.4 Vận tốc không xói cho phép của kênh có lớp áo chống thấm thông dụng quy định tại bảng D.5 của phụ lục D.

7.5.2 Yêu cầu về nền đối với các lớp áo chống thấm

7.5.2.1 Nền của các lớp áo chống thấm phải đảm bảo chặt và ổn định. Tùy theo kiểu áo chống thấm và loại vật liệu làm áo chống thấm, điều kiện địa chất thủy văn, kích thước mặt cắt ướt và chế độ dòng chảy trong kênh mà có biện pháp xử lý nền trước khi lắp đặt áo chống thấm phù hợp. Thông thường bước đầu tiên là phải diệt trừ mối và các ẩn họa khác, tiếp theo làm chặt đất bằng các biện pháp phù hợp, san phẳng mái và đáy kênh, trừ cỏ dại sau đó mới lắp đất lớp áo chống thấm theo quy định của thiết kế.

7.5.2.2 Đối với lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép đổ tại chỗ, có thể láng một lớp mỏng vữa xi măng M5 có bề dầy từ 3 cm đến 5 cm trên bề mặt đất đá của mái và đáy kênh đã được san phẳng, sau đó tiến hành đổ bê tông theo thiết kế.

7.5.2.3 Để đảm bảo tắm bê tông lắp ghép tiếp xúc tốt với nền đất dính, cần có lớp đệm bằng sạn, sỏi đã được san phẳng dày từ 5 cm đến 10 cm. Có thể dùng vải địa kỹ thuật có tính năng chống thấm làm lớp lót, hoặc dùng vữa xi măng M5 láng một lớp mỏng dày khoảng 5 cm để tạo mặt phẳng trước khi lắp ghép các tấm bê tông theo thiết kế.

7.5.2.4 Khi kênh đi ven sườn đồi núi cần bố trí các lỗ thoát nước, lọc nước ở mái kênh để đảm bảo sự ổn định của mái tại những nơi cần thiết.

7.5.3 Lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép

7.5.3.1 Khi áp dụng biện pháp chống thấm cho kênh đất bằng lớp áo bê tông hoặc bê tông cốt thép nên sử dụng khớp nối kín nước có tính năng đàn hồi. Tư vấn thiết kế lựa chọn mác bê tông phù hợp với từng công trình cụ thể. Yêu cầu thiết kế lớp áo bê tông theo quy định tại TCVN 4116.

7.5.3.2 Hệ số mái dốc m của kênh đất có lớp áo bê tông hoặc bê tông cốt thép được xác định thông qua tính toán ổn định, nhưng không nhỏ hơn các quy định sau:

- Khi lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối: m ≥ 1,5;

- Khi lớp áo bằng bê tông cốt thép lắp ghép: m ≥ 1,0.

7.5.3.3 Đối với lớp áo bảo vệ và chống thấm bằng bê tông cốt thép đổ liền khối, chiều dày lớp áo xác định thông qua tính toán ổn định và độ bền nhưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn quy định tại bảng 19. Đối với kênh có lưu lượng lớn hơn 50 m³/s phải xét đến tải trọng tác động của sóng do gió và của tầu thuyền lên mái kênh theo TCVN 8421.

7.5.3.4 Các khe lún và khe nhiệt độ trong các lớp áo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối quy định như sau:

a) Khe lún ngang: từ 3,0 m đến 4,0 m làm một khe;

b) Khe nhiệt độ:

- Chiều ngang: từ 12,0 m đến 16,0 m làm một khe;

- Chiều dọc: theo đường tiếp giáp giữa đáy và mái kênh.

Bảng 19 - Chiều dày của lớp áo bằng bê tông liền khối

Chiều sâu nước trong kênh (h) m	Chiều dày của lớp áo bê tông liền khối cm
< 1,0	Từ 8 đến 10
Từ 1,0 đến 2,0	Từ 10 đến 12
≥ 2,0	Từ 12 đến 15

7.5.3.5 Các mối nối thi công của lớp áo bê tông hoặc bê tông cốt thép liền khối cần kết hợp với khe lún và khe nhiệt độ. Nên có biện pháp phù hợp để hạn chế nước thấm qua các khe lún, khe thi công và khe nhiệt độ.

7.5.3.6 Khi thiết kế các tấm bê tông hoặc bê tông cốt thép lắp ghép làm áo kênh phải tính toán lựa chọn phương án tối ưu về kích thước của tấm (ứng với những kích thước nào có giá thành 1,0 m² lớp áo là nhỏ nhất). Khi tính toán giá thành của 1,0 m² lớp áo bằng bê tông cốt thép lắp ghép cần xét đến chi phí về bê tông, cốt thép, khoảng cách giữa các mối nối, chi phí nhân công, điều kiện chuyên chờ và thi công lắp ráp tấm.

7.5.3.7 Có thể thiết kế kết hợp giữa bê tông đổ tại chỗ liền khối với bê tông lắp ghép trong cùng một đoạn kênh như đáy kênh là các khối bê tông đổ liền khối, còn mái kênh là các tấm bê tông lắp ghép.

7.5.3.8 Để bảo đảm cho mặt trên của tấm bê tông được phẳng khi đầm bằng máy, các vòng móc cần bố trí vào thành của tấm và theo chiều dài của tấm.

7.5.3.9 Khi sử dụng tấm bê tông cốt thép đúc sẵn gia cố mái kênh theo TCVN 10798 cần có biện pháp kỹ thuật hạn chế nước thấm qua khe hở giữa các mối nối lắp ghép. Có thể nghiên cứu sử dụng loại vải địa kỹ thuật có khả năng chống thấm để làm lớp lót khi lắp đặt các tấm bê tông này.

7.5.4 Lớp áo bằng đất có hệ số thấm nhỏ

7.5.4.1 Đất có hệ số thấm nhỏ hơn hoặc bằng 1 x 10^-⁵ cm/s đều có thể sử dụng làm lớp áo chống thấm cho kênh đất. Lớp áo này chỉ có tác dụng chống thấm, không có tác dụng bảo vệ đáy và mái kênh dưới tác động của sóng và các tác động cơ học khác.

7.5.4.2 Trường hợp đáy và mái kênh là đất sét hoặc sét pha có độ xốp lớn và hệ số thấm lớn, có thể xử lý bằng cách làm tơi lớp đất mặt dày khoảng 40 cm của đáy và mái kênh (nếu hệ số mái dốc của kênh từ 4,0 trở lên (m ≥ 4), sau đó đầm chặt lại để đạt độ chặt theo quy định. Khi hệ số mái dốc của kênh nhỏ hơn 2,0, việc làm tơi đất và đầm chặt đất phải được tiến hành đồng thời.

7.5.4.3 Trường hợp đất lòng kênh có tính thấm nước mạnh (đất cát pha, hoặc đất cát) có thể dùng các biện pháp chống thấm sau đây:

a) Thay lớp đất ở đáy kênh và mái kênh bằng các loại đất có hệ số thấm không lớn hơn 1 x 10^-⁵ cm/s:

- Chiều dày lớp đất thay thế ở đáy kênh từ 0,4 m đến 0,6 m và ở mái từ 0,6 m đến 1,0 m. Bề mặt lớp áo đất kể từ mép đỉnh bờ kênh tới dưới mực nước thấp nhất trong kênh khoảng 0,5 m nên được gia cố bằng đá dăm (hoặc đất cấp phối) dày khoảng 20 cm;

- Không được hạ nhanh mực nước trong kênh xuống thấp hơn mực nước ngầm ở sau áo kênh (tốc độ nước rút cho phép không quá 0,5 m/d). Trong trường hợp không thực hiện được quy định này, trên mái kênh bắt buộc phải bố trí hệ thống lọc ngược và các lỗ tiêu thoát nước ngầm sau áo kênh. Căn cứ vào đặc điểm của nước ngầm và kết quả tính toán ổn định thấm để quyết định kích thước lỗ thoát nước và khoảng cách giữa các lỗ thoát nước trên mái kênh phù hợp;

- Khi tháo cạn nước trong kênh để sửa chữa, phải tính toán tốc độ hạ thấp nước trong kênh và khi cần thiết phải có biện pháp hạ thấp mực nước ngầm xuống tới mức đảm bảo an toàn;

b) Gây bồi chống thấm:

Gây bồi chống thấm được sử dụng đối với các kênh đi qua vùng đất cát hoặc đất thịt pha cát. Có thể sử dụng dòng chảy tự nhiên có hàm lượng phù sa lơ lửng lớn, hoặc bằng phương pháp nhân tạo như đưa một dung dịch sét có cỡ hạt từ 0,10 mm đến 0,05 mm vào dòng chảy trong kênh để gây bồi. Khi gây bồi nhân tạo, các hạt sét có trong nước theo dòng thấm trôi sâu vào trong đất từ 5 cm đến 20 cm tùy theo đường kính trung bình của hạt đất trong lòng kênh được bồi (D) và đường kính của hạt sét gây bồi (d). Phương pháp này chỉ có hiệu quả khi tỷ số d/D nằm trong khoảng từ 0,15 đến 0,20 và quá trình gây bồi được tiến hành liên tục (không ngắt quãng) với khoảng thời gian đủ dài.

7.5.4.4 Thời gian liên tục cần tiến hành gây bồi chống thấm xác định theo công thức (77). Để bảo đảm lắng được nhiều hạt sét trên bề mặt kênh, vận tốc dòng chảy trong kênh ở thời kỳ gây bồi không vượt quá 0,2 m/s, còn tốc độ sau đó ở các kênh đã được gây bồi không lớn hơn 0,7 m/s.

t =	W_s x S	(77)
	ρ x Q

trong đó:

t là thời gian liên tục cần tiến hành gây bồi, s;

W_s là lượng sét khô yêu cầu để gây bồi, kg/m²;

S là diện tích bề mặt lòng kênh cần gây bồi, m²;

ρ là độ đục (hay hàm lượng bùn sét) của dòng chảy trong kênh để gây bồi, kg/m³;

Q là lưu lượng nước đưa vào kênh để gây bồi, m³/s.

7.6 Thiết kế kênh xây, kênh bê tông và kênh làm bằng các loại vật liệu kiên cố

7.6.1 Kênh xây, kênh bê tông và kênh làm bằng các loại vật liệu kiên cố khác, gọi chung là kênh kiên cố, áp dụng phù hợp với nhiều loại địa hình, địa chất khác nhau như địa hình có độ dốc lớn, đất có hệ số thấm nước lớn hoặc hay bị sạt lở. Trình tự và nội dung các bước thiết kế kênh thực hiện theo 7.1.2.

7.6.2 Mặt cắt ngang của kênh kiên cố có thể là hình thang, chữ U, chữ nhật, thậm chí có thể là hình bán nguyệt hoặc parabol. Lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang nào và sử dụng loại vật liệu nào để thiết kế kênh phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng như đặc điểm địa hình và địa chất nơi tuyến kênh đi qua, khả năng cung cấp vật liệu và điều kiện thi công xây dựng:

a) Gạch xây, đá xây hoặc bê tông thường được áp dụng cho kênh có mặt cắt hình thang, hình chữ U (có nắp hoặc không có nắp đậy);

b) Bê tông cốt thép, bê tông cốt sợi pp (sợi polypropylene), xi măng lưới thép, composite, hoặc bằng các loại vật liệu bền vững khác được áp dụng cho tất cả các loại kênh nêu tại 4.2. Kênh có thể được thi công tại chỗ hoặc lắp ghép từ các khối chế tạo sẵn.

7.6.3 Ngoài yêu cầu tuân thủ các quy định có liên quan tại 6.3 và 6.4, khi tính toán thiết kế kênh kiên cố còn phải chú ý một số vấn đề sau đây:

a) Đảm bảo kênh làm việc an toàn, ổn định dưới tác động của dòng chảy trong kênh và sự phá hoại của các yếu tố tự nhiên như sạt lở đất, lún không đều, áp lực đẩy nổi của nước trong đất;

b) Phải đảm bảo sự hài hòa về kiến trúc thẩm mỹ và sự hòa nhập của chúng với cảnh quan khu vực;

c) Kênh ở vùng trung du, miền núi thường đi men theo sườn dốc, sườn núi nên cần chú ý đến việc thoát lũ sườn dốc đặc biệt ở những chỗ giao tiếp giữa kênh với các khe núi và eo núi. Kênh mặt cắt hình chữ nhật khi đi qua đoạn này cần có nắp và các giằng chống phù hợp để tránh đất đá bồi lấp và phá vỡ kênh;

d) Cần bố trí hệ thống các lỗ thoát nước ở bờ kênh và đáy kênh cùng với kết cấu lớp lọc ngược ở những khu vực kênh đi theo sườn núi, bờ kênh có địa hình sườn dốc hoặc kênh đi qua vùng có mực nước ngầm cao. Căn cứ vào kết quả tính toán ổn định thấm để quyết định kích thước lỗ thoát nước và khoảng cách giữa các lỗ thoát nước cho phù hợp;

e) Kênh đi qua những vùng có địa chất mềm yếu cần tính toán kiểm tra ổn định và có biện pháp xử lý nền phù hợp;

f) Kênh có lưu lượng từ 10 m³/s trở lên cần tính toán kết cấu bản đáy và bờ kênh;

g) Dọc theo chiều dài tuyến kênh phải bố trí các khe lún cùng biện pháp chống thấm phù hợp cho các khe lún này. Khoảng cách giữa hai khe lún liên tiếp tùy thuộc vào kích thước lòng kênh và đặc điểm địa chất nền kênh, thông thường nằm trong khoảng từ 10 m đến 15 m. Trừ kênh hình chữ nhật (hình hộp), hai bờ của tất cả các kênh kiên cố khác đều phải bố trí thanh giằng. Khoảng cách giữa hai thanh giằng liên kết hai bờ kênh từ 5 m đến 10 m tùy vào kích thước kênh;

h) Cao trình đỉnh tường của các kênh kiên cố kiểu hở (kể cả kênh có nắp đậy) phải cao hơn cao trình đỉnh phần đất ở hai bên bờ kênh từ 15 cm đến 20 cm để hạn chế bùn cát chảy vào lòng kênh.

7.6.4 Kênh kiên cố bố trí nổi (trên nền đất tự nhiên hoặc trên nền đất đắp) phải đắp đất bảo vệ mặt ngoài của kênh. Hệ số mái dốc ngoài của phần đất đắp phụ thuộc vào điều kiện ổn định của công trình nhưng không nhỏ hơn quy định trong bảng 12. Bề rộng đỉnh của phần đất đắp ở hai bên bờ kênh lấy theo quy định sau:

- Nếu không có yêu cầu giao thông: không nhỏ hơn bề rộng lòng kênh và không lớn hơn 3,0 m;

- Nếu có kết hợp làm đường giao thông nông thôn: phải theo các yêu cầu kỹ thuật có liên quan quy định tại TCVN 10380. Khoảng cách từ mặt ngoài của thành kênh kiên cố tới mép ngoài của lề đường không nhỏ hơn 0,5 m.

7.6.5 Kênh nội đồng và các loại kênh nhỏ có bề rộng dưới 1,0 m có thể sử dụng các loại kênh bê tông đúc sẵn theo TCVN 6394 hoặc TCVN 11362 nhưng phải thiết kế xử lý nền trước khi lắp đặt kênh và thiết kế xử lý khớp nối giữa các đoạn kênh đảm bảo không bị lún, rò rỉ, thấm mất nước.

7.7 Yêu cầu về cấu tạo mặt cắt kênh tưới kết hợp vận tải thủy

7.7.1 Ngoài yêu cầu tuân thủ các quy định tại 7.4, thiết kế kênh tưới kết hợp vận tải thủy còn phải tuân thủ các quy định có liên quan tại 6.8.12. cần căn cứ vào loại tàu, thuyền và phương tiện vận tải thủy được phép di chuyển trong kênh, đặc điểm hoạt động của phương tiện và điều kiện kinh tế để thiết kế mặt cắt kênh phù hợp.

7.7.2 Mặt cắt ướt tối thiểu của kênh xác định theo công thức (78).

ω_k = n_t x ω_Φ (78)

trong đó:

ω_k là diện tích mặt cắt ướt của kênh tương ứng với mực nước thấp nhất cho loại tàu, thuyền được phép qua lại, m2;

ω_Φ là diện tích mặt cắt ngang của phần tàu, thuyền chìm trong nước ứng với tải trọng tính toán;

n_t là hệ số phụ thuộc vào cấp đường vận tải thủy nội địa [12]:

- Đường vận tải thủy cấp I:	n_t lấy bằng 4,0;
- Đường vận tải thủy cấp II:	n_t lấy bằng 3,5;
- Đường vận tải thủy cấp III và IV:	n_t lấy bằng 3,0;
- Đường vận tải thủy cấp V và VI:	n_t lấy bằng 2,5.

7.7.3 Chiều rộng mặt nước của kênh tại ngay mức nước khi tàu, thuyền chở đầy tải trọng xác định như sau:

- Khi tàu, thuyền chạy một chiều, ký hiệu B₁, m:

B₁ ≥ từ 1,3 x B_t đến 1,5 x B_t (79)

- Khi tàu, thuyền chạy hai chiều, ký hiệu B₂, m:

B₂ = 2 x B₁ (80)

trong đó:

B_t là chiều rộng tối đa của tàu, thuyền, m;

1,3 là hệ số áp dụng đối với kênh có lượng hàng hóa vận chuyển trung bình từ 15 000 t/d trở xuống;

1,5 là hệ số áp dụng đối với kênh có lượng hàng hóa vận chuyển trung bình lớn hơn 15 000 t/d.

7.7.4 Chiều rộng của kênh ở chỗ tuyến kênh lượn cong khi tàu, thuyền chạy hai chiều phải mở rộng thêm về phía bờ lồi một đoạn ΔB, m.

trong đó:

L_t là chiều dài tính toán lớn nhất của tàu, thuyền, m;

r là bán kính cong của tuyến kênh, m.

7.7.5 Khi bán kính cong r của tuyến kênh nhỏ hơn hay bằng 6 x L_t và vận tốc dòng chảy trong kênh lớn hơn 0,3 m/s thì phải nhân trị số ΔB tính theo công thức (81) với hệ số an toàn K_at. Khi r > 20 x L_t lòng kênh không phải mở rộng thêm.

K_at = 1+	V_t - V	(82)
	V_t

trong đó:

V_t là vận tốc của tàu, thuyền được phép chạy trên kênh, m/s;

V là vận tốc dòng chảy trong kênh, m/s.

7.7.6 Để đảm bảo cho tàu, thuyền có thể di chuyển trong kênh trong mọi trường hợp, cần thỏa mãn các điều kiện sau đây:

h_min ≥ 1,2 x T (83)

r ≥ K_t x L_t (84)

trong đó:

h_min là chiều sâu nước nhỏ nhất trong kênh, m;

T là mớn nước tính toán toàn phần của tàu, thuyền trong khi chạy, m;

K_t là hệ số phụ thuộc vào chiều dài L_t của tàu, thuyền được phép di chuyển trong kênh, xác định theo bảng 20;

Các ký hiệu khác đã giải thích tại công thức (81).

Bảng 20 - Xác định hệ số K_t và L_t ứng với loại tàu, thuyền qua lại trên kênh

Loại tàu thuyền	L_t	K_t
1. Tàu tự hành	Lấy bằng chiều dài của tàu, thuyền	3,0
2. Tàu kéo	Lấy bằng chiều dài của chiếc xà lan lớn nhất trong đoàn tàu kéo	5,0
3. Tàu đầy	Lấy bằng chiều dài của cả đoàn tàu đẩy	3,5
4. Bè	Lấy bằng chiều dài bè dài nhất	5,0

7.7.7 Độ cao an toàn của đỉnh bờ kênh có phương tiện vận tải thủy lớn cần xác định theo kết quả tính sóng do gió và do tàu, thuyền gây ra. Nếu dùng phương tiện đi trên bờ kênh để kéo tàu, thuyền thì chiều rộng của đỉnh bờ kênh được xác định theo yêu cầu của phương tiện dùng để kéo.

7.7.8 Để bảo vệ mái kênh không bị phá hoại do sóng gây ra, phải gia cố mái kênh trong phạm vi tác dụng của sóng. Tính toán tải trọng và lực tác dụng lên mái kênh do sóng và tàu, thuyền gây ra theo TCVN 8421.

8 Thiết kế kênh tiêu

8.1 Nguyên tắc thiết kế

8.1.1 Thiết kế mặt cắt dọc và mặt cắt ngang kênh tiêu phải tiến hành đồng thời với nhau để điều chỉnh các chỉ tiêu thiết kế kênh cho phù hợp như độ dốc đáy kênh (i), bề rộng đáy kênh (b) và độ sâu nước trong kênh (h), thỏa mãn các yêu cầu có liên quan quy định tại 6.5.

8.1.2 Tính toán và thiết kế kênh tiêu theo trình tự các bước sau đây:

1) Dựa vào tài liệu địa hình đã cho vẽ mặt cắt dọc địa hình mặt đất tự nhiên nơi tuyến kênh đi qua. Trên sơ đồ tuyến kênh (bố trí ở phía dưới mặt cắt dọc địa hình) và trên mặt cắt dọc địa hình, đánh dấu vị trí của tất cả các công trình trên tuyến kênh như: cửa nhận nước tiêu từ kênh cấp dưới đổ vào, các công trình điều tiết hoặc phân chia lưu vực tiêu, âu thuyền, cầu giao thông và các công trình vượt qua kênh tiêu;

2) Xác định các cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy ở vị trí cửa xả của kênh cấp dưới đổ vào (Z_YC) xem 8.2. Ghi cao độ yêu cầu tiêu đã xác định được vào đúng vị trí của chúng trên mặt cắt dọc kênh thiết kế và trên mặt cắt dọc địa hình;

3) Dựa vào đặc điểm địa hình, địa chất dọc theo tuyến kênh đi qua và lưu lượng chảy trong kênh để lựa chọn độ dốc đáy kênh i cho phù hợp.

Thông thường độ dốc dọc đáy kênh không nhỏ hơn độ dốc địa hình khu tiêu[13];

4) Dựa vào hình dạng đường mặt đất tự nhiên nơi tuyến kênh đi qua, lấy cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy của kênh cấp dưới làm cơ sở, sơ bộ vẽ một số đường mặt nước thiết kế của kênh cấp trên thoả mãn các điều kiện sau đây:

- Nằm dưới cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy của các kênh cấp dưới đổ vào;

- Tương đối phù hợp với hình dạng và cao độ của mặt đất tự nhiên (để khối lượng đào đắp là ít);

- Có độ dốc đường mặt nước tương đương với độ dốc dọc đáy kênh i đã lựa chọn;

- Nghiên cứu, phân tích và so sánh kỹ các phương án về đường mặt nước thiết kế (so sánh giữa khả năng phục vụ tiêu tự chảy của kênh với khối lượng xây dựng kênh và công trình trên kênh) để quyết định lựa chọn vị trí của đường mực nước thiết kế thỏa mãn các điều kiện về kinh tế và kỹ thuật;

5) Tính toán xác định lưu lượng yêu cầu tiêu của các kênh cấp dưới đổ vào theo 8.3. Căn cứ vào vị trí của các công trình trên tuyến kênh và lưu lượng yêu cầu tiêu tại các vị trí điển hình theo chiều dọc kênh, tiến hành chia tuyến kênh thành nhiều đoạn. Trên mỗi đoạn kênh đã chia coi lưu lượng thiết kế không đổi (lấy bằng lưu lượng yêu cầu tiêu ở đầu đoạn kênh) và độ dốc đáy kênh song song với độ dốc đường mặt nước thiết kế;

6) Dựa vào lưu lượng thiết kế , độ dốc đáy kênh i, hệ số mái dốc m, hệ số độ nhám n đã chọn [14], dùng công thức thủy lực phù hợp để tính toán xác định các kích thước cơ bản và độ sâu nước thiết kế tại các mặt cắt ngang của từng đoạn kênh. Phương pháp tính toán xác định kích thước mặt cắt kênh thiết kế quy định tại 8.4;

7) Kiểm tra tốc độ dòng chảy trong kênh tương ứng với các trường hợp làm việc để đánh giá khả năng xói lở hoặc các yêu cầu khác như giao thông thủy để có biện pháp điều chỉnh các thông số thiết kế và tính toán xác định lại các kích thước cơ bản đã nêu ở bước 6 nếu thấy cần thiết;

8) Xác định cao trình đáy kênh theo 8.4.1.3;

9) Xác định cao trình bờ kênh theo 8.4.1.4;

10) Kiểm tra điều kiện khống chế tiêu tự chảy khi dẫn với lưu lượng tiêu lớn nhất theo 8.4.1.7;

12) Tính khối lượng đất đào, đắp và các khối lượng xây dựng khác;

13) Thống kê vị trí, hình thức và kích thước cơ bản của các công trình trên kênh.

8.2 Mực nước thiết kế

8.2.1 Mực nước trên kênh tiêu cấp trên bao giờ cũng thấp hơn mực nước của kênh tiêu cấp thấp hơn. Mực nước tại vị trí cửa ra của một kênh cấp dưới đổ vào kênh cấp trên đảm bảo yêu cầu tiêu tự chảy cho lưu vực do kênh cấp dưới phụ trách, xác định theo công thức (85).

trong đó:

A₀ là cao trình khống chế tiêu đại diện trong lưu vực do tuyến kênh phụ trách, m;

h₀ là khoảng cách từ cao trình A₀ đến cao trình mặt nước cao nhất cho phép duy trì ở trong đồng tại vị trí có điểm A₀, m. Trị số h₀ xác định như sau:

- Nếu A₀ là cao độ mặt ruộng trồng lúa nước thì h₀ là độ sâu nước lớn nhất cho phép duy trì trên ruộng lúa trong thời gian tiêu (lấy theo kết quả tính toán hệ số tiêu cho ruộng lúa). Trong trường hợp này, trị số h₀ được sử dụng dấu cộng “+”;

- Nếu A₀ là cao độ đỉnh bờ các ao nuôi trồng thủy sản thì h₀ là khoảng cách an toàn tính từ đỉnh bờ ao đến cao trình mặt nước được phép duy trì bên ngoài ao. Thông thường trong trường hợp này h₀ lấy bằng 0,30 m và trị số h₀ sử dụng dấu trừ “-”;

- Nếu A₀ là cao độ thấp nhất của khu dân cư, khu công nghiệp, đô thị và các khu vực không được phép ngập, thì h₀ ≤ 0. Trị số tuyệt đối của h₀ tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng trường hợp. Thông thường trong tính toán tiêu lấy h₀ bằng - 0,30 m;

l_j là chiều dài của đoạn kênh tiêu thứ j trong số n đoạn kênh, m, tính từ vị trí đầu kênh cấp dưới về đến điểm A₀;

i_j là độ dốc đáy của đoạn kênh tiêu thứ j có chiều dài l_j;

Ψ_k là tổn thất cục bộ khi chảy qua công trình thứ k trong số m công trình trên kênh mà nước tiêu phải đi qua. Tổn thất cột nước qua các loại công, trình trên hệ thống xác định theo phụ lục B.

8.2.2 Mỗi tuyến kênh cấp dưới cần chọn một số vị trí có điểm A₀ đại diện. Nếu lưu vực có nhiều đối tượng tiêu nước thì mỗi đối tượng tiêu cũng phải chọn các A₀ đại diện. Tương ứng với mỗi giá trị A₀ đại diện sẽ tính toán xác định được một trị số Z_YC tại vị trí cửa ra của kênh cấp dưới đổ vào theo công thức (85). Tổng hợp và phân nhóm các trị số Z_YC tìm được thành từng cấp với các bước số chênh lệch về cao độ phù hợp. Tương ứng với mỗi cấp Z_YC xác định được tổng diện tích có thể tiêu tự chảy, đối tượng bị úng và tổng diện tích bị úng của từng đối tượng, sau đó phân tích các điều kiện về kinh tế và kỹ thuật để quyết định lựa chọn một giá trị Z_YC phù hợp.

8.2.3 Phụ lục G giới thiệu phương pháp tính toán lựa chọn mực nước thiết kế tiêu tự chảy tại vị trí đầu mối của một hệ thống tiêu. Có thể áp dụng phương pháp tính toán này thể xác định mực nước yêu cầu tiêu tự chảy của các tuyến kênh cấp dưới.

8.3 Lưu lượng thiết kế

8.3.1 Lưu lượng tiêu thiết kế của tuyến kênh có nhiều kênh nhánh đổ vào thay đổi theo chiều dọc kênh, phụ thuộc vào vị trí nhập vào và lưu lượng tiêu của từng kênh tiêu nhánh. Lưu lượng tiêu thiết kế tại một mặt cắt bất kỳ bằng tổng lưu lượng tiêu của các kênh nhánh đổ vào chảy đến mặt cắt đó.

8.3.2 Lưu lượng tiêu thiết kế của kênh nhánh đổ vào kênh cấp trên (tuyến kênh tiêu thiết kế) xác định theo công thức (86).

trong đó:

là lưu lượng tiêu thiết kế của kênh, m³/s;

là hệ số tiêu thiết kế của lưu vực do tuyến kênh nhánh phụ trách, l/s/ha, xác định theo TCVN 10406;

Ω_tiêu là diện tích lưu vực tiêu do kênh nhánh phụ trách, ha.

8.3.3 Lưu lượng tiêu lớn nhất dùng để kiểm tra khả năng xói lở lòng kênh và xác định cao trình đỉnh bờ kênh, là lưu lượng tiêu tương ứng với tần suất kiểm tra p = 5 % (trên lưu vực tiêu của kênh xuất hiện trận mưa gây úng có tần suất 5 %).

trong đó:

là lưu lượng tiêu lớn nhất, m³/s;

là hệ số tiêu lớn nhất, l/s/ha, trong giản đồ hệ số tiêu đã được hiệu chỉnh trong trường hợp trên lưu vực do tuyến kênh phụ trách xuất hiện trận mưa gây úng có tần suất 5 %, xác định theo TCVN 10406 (hiệu chính theo cùng phương pháp đã áp dụng khi tính toán lập giản đồ hệ số tiêu thiết kế và có cùng Δq_tru);

Các ký hiệu và đã giải thích tại công thức (86).

CHÚ THÍCH:

1) Bồi lắng trong lòng kênh tiêu là hiện tượng khách quan. Trong thiết kế kênh tiêu không sử dụng thông số lưu lượng nhỏ nhất kiểm tra bồi lắng:

2) Lưu lượng tiêu thiết kế của kênh xác định theo công thức (84) bỏ qua hiện tượng chậm tới do thời gian chuyển nước từ các ô ruộng trên lưu vực đến nơi nhận nước tiêu không giống nhau và cũng bỏ qua tổn thất trong quá trình chuyển nước trên kênh;

3) Khi xác định các yếu tố thủy lực của kênh tiêu, lưu lượng tính toán được phép lấy tròn về phía có trị số lớn hơn theo quy định tại 7.3.6.

8.4 Thiết kế mặt cắt ngang kênh

8.4.1 Kênh đất

8.4.1.1 Với kênh đất có mặt cắt hình thang và lưu lượng tiêu thiết kế đã biết, giả thiết chế độ dòng chảy trong kênh là ổn định đều [15], sơ bộ tính toán xác định độ sâu h theo công thức (48) và chọn hệ số β theo 7.4.1.3. Có bề rộng đáy kênh b và áp dụng công thức (55) để tính toán xác định các kích thước cơ bản của mặt cắt kênh tiêu, trong đó:

- Lựa chọn hệ số mái dốc m tuân thủ quy định tại 7.4.1.6;

- Xác định hệ số nhám n của lòng kênh theo phụ lục E;

- Độ dốc đáy kênh lấy bằng độ dốc đường mực nước thiết kế.

8.4.1.2 Sau khi tính toán xác định các thông số thiết kế kênh, tiến hành tính toán kiểm tra vận tốc trong kênh theo công thức (49). Nếu kết quả kiểm tra cho thấy tốc độ lớn nhất lớn hơn vận tốc không xói cho phép bắt buộc phải lựa chọn lại một số thông số thiết kế kênh, trong đó biện pháp phổ biến nhất là giảm độ dốc đáy kênh sau đó tính toán xác định lại các kích thước cơ bản của mặt cắt kênh.

8.4.1.3 Cao trình đáy kênh xác định theo công thức (74).

8.4.1.4 Cao trình đỉnh bờ kênh xác định theo công thức (75), trong đó phương pháp tính toán quy định tại 8.3.3.

8.4.1.5 Bố trí cơ cho các kênh có chiều sâu H lớn hơn 5,0 m và yêu cầu kỹ thuật thiết kế cơ quy định tại 7.4.1.7.

8.4.1.6 Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đỉnh bờ kênh tuân thủ quy định tại 7.4.1.8.

7.4.1.7 Kiểm tra điều kiện khống chế tiêu tự chảy khi tiêu với lưu lượng theo công thức (89). So sánh, kết quả tính toán với mực nước yêu cầu tiêu tự chảy của kênh cấp dưới. Nếu kết quả tính toán cho thấy Z_max ≤ Z_YC có thể kết luận tại vị trí kiểm tra mực nước trong kênh đáp ứng được yêu cầu tiêu tự chảy cho kênh cấp dưới khi dẫn với lưu lượng lớn nhất thiết kế. Ngược lại, nếu Z_max > Z_YC cần đánh giá mức độ úng ngập bao gồm loại đối tượng có thể bị úng, tổng diện tích bị úng của từng đối tượng và nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý phù hợp [16].

Z_max = Z_đk + h_max(89)

trong đó:

Z_max là mực nước cao nhất trong kênh khi dẫn với lưu lượng thiết kế, m. Lưu lượng xác định theo 8.3.3;

Z_đk là cao trình đáy kênh, m, xác định theo công thức (74);

h_max là chiều sâu nước trong kênh khi dẫn với lưu lượng , m.

8.4.2 Kênh kiên cố

8.4.2.1 Trường hợp tuyến kênh tiêu đi qua khu vực đông dân cư, đô thị mà điều kiện mặt bằng chật hẹp không cho phép làm kênh hình thang, bắt buộc phải làm kênh kiên cố có mặt cắt hình chữ U, chữ nhật (hình hộp), hình tròn, hoặc hỗn hợp giữa hình chữ U và hình thang. Tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng như đặc điểm địa hình và địa chất nơi tuyến kênh đi qua, điều kiện mặt bằng thi công và lưu lượng yêu cầu tiêu mà lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang phù hợp. Trong mọi trường hợp, thiết kế kênh kiên cố phải đảm bảo sự hài hòa về kiến trúc thẩm mỹ và sự hòa nhập của chúng với cảnh quan khu vực.

8.4.2.2 Trình tự các bước tính toán thiết kế kênh tuân thủ quy định tại 8.1.2.

8.4.2.3 Phương pháp tính toán xác định các thông số kích thước cơ bản của kênh kiên cố cũng tương tự như đối với kênh đất được quy định tại 8.4.1.

8.4.2.4 Tất cả các kênh kiên cố đều phải tính toán ổn định và có biện pháp xử lý nền phù hợp. Phương pháp tính toán ổn định theo các quy định liên quan tại TCVN 4253.

8.4.2.6 Sau khi tính toán xác định được các kích thước và cao trình mặt cắt kênh thiết kế, với những kênh có lưu lượng thiết kế từ 10,0 m³/s trở lên phải tính toán kết cấu bản đáy, kết cấu bờ kênh.

8.4.2.6 Tính toán thiết kế kết cấu kênh bê tông cốt thép mặt cắt hình tròn (hình trụ đúc sẵn) theo quy định tại TCVN 9113.

8.4.2.7 Tính toán thiết kế kết cấu kênh có mặt cắt hình chữ U nên vận dụng các quy định có liên quan tại TCVN 9152.

8.4.2.8 Tính toán thiết kế kết cấu kênh có mặt cắt hỗn hợp giữa hình chữ U và hình thang: Phần dưới của kênh có mặt cắt hình chữ U thực hiện theo 8.4.2.7, phần trên là mái nghiêng hình thang tuân thủ các quy định có liên quan tại 7.5.3.

8.4.2.9 Tuyến kênh đi qua các khu vực có địa hình sườn dốc hoặc vùng có mực nước ngầm cao cần bố trí các lỗ thoát nước ở bờ kênh và đáy kênh cùng kết cấu lớp lọc ngược. Căn cứ vào kết quả tính toán ổn định thấm để quyết định kích thước lỗ thoát nước và khoảng cách giữa các lỗ thoát nước cho phù hợp.

8.4.3 Kênh tiêu kết hợp giao thông thủy

Ngoài đáp ứng yêu cầu thiết kế kênh đất quy định tại 8.4.1, thiết kế kênh tiêu kết hợp giao thông thủy còn phải tuân thủ các quy định có liên quan tại 7.7 và 6.8.12.

8.5 Bảo vệ kênh

8.5.1 Kênh đất khi đi qua các khu vực đông dân cư, khu công nghiệp, đô thị và du lịch nên thiết kế bảo vệ mái. Vật liệu dùng để chế tạo kết cấu bảo vệ mái kênh được sử dụng phổ biến gồm gạch xây, đá xây, đá lát, bê tông hoặc bê tông cốt thép. Cho phép nghiên cứu sử dụng các loại vật liệu mới có tính năng bền vững dưới tác động thay đổi của môi trường nước, không khí và các yếu tố phá hoại khác để chế tạo ra các loại kết cấu bảo vệ mái kênh phù hợp. Yêu cầu thiết kế kết cấu bảo vệ bằng các loại vật liệu mới này tuân thủ quy định của nhà sản xuất và các tài liệu kỹ thuật có liên quan.

8.5.2 Thiết kế bảo vệ kênh phải đảm bảo sự hài hòa về kiến trúc thẩm mỹ và sự hòa nhập của chúng với cảnh quan khu vực.

8.5.3 Thiết kế kết cấu bảo vệ mái kênh bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép tuân thủ các quy định có liên quan tại 7.5.3 [17].

8.5.4 Căn cứ vào tình hình cụ thể nơi tuyến kênh đi qua, những đoạn kênh được bảo vệ bằng các loại kết cấu bền vững có thể nghiên cứu bố trí thêm một số bến dân sinh phục vụ nhu cầu sinh hoạt của người dân hoặc bến cảng vận tải thủy ở những vị trí phù hợp.

9 Thiết kế kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp

9.1 Nguyên tắc thiết kế

9.1.1 Đáp ứng các yêu cầu quy định tại 6.6.1.

9.1.2 Phải tính toán xác định các chỉ tiêu thiết kế kênh theo yêu cầu tiêu nước sau đó mới tính toán kiểm tra khả năng đáp ứng yêu cầu cấp nước tự chảy.

9.1.3 Trình tự các bước tính toán thiết kế như sau:

1) Dựa vào tài liệu địa hình đã cho vẽ mặt cắt dọc mặt đất tự nhiên nơi tuyến kênh đi qua. Trên sơ đồ tuyến kênh bố trí ở phía dưới mặt cắt dọc địa hình và trên mặt cắt dọc địa hình, đánh dấu vị trí của tất cả các công trình trên tuyến kênh như cổng tiếp nhận nước tiêu từ kênh cấp dưới đổ vào khi làm nhiệm vụ tiêu và cấp nước cho kênh cấp dưới khi làm nhiệm vụ cấp nước tưới, các công trình điều tiết hoặc phân chia lưu vực tưới tiêu, âu thuyền, cầu giao thông và các công trình vượt qua kênh;

2) Xác định cao trình mực nước yêu cầu cấp nước tưới và yêu cầu tiêu cho các kênh cấp dưới:

- Cao trình mực nước yêu cầu tưới tự chảy xác định theo 7.2;

- Cao trình mực nước yêu cầu tiêu tự chảy xác định theo 8.2;

- Ghi các cao độ yêu cầu tưới tự chảy và tiêu tự chảy đã xác định được [18] vào đúng vị trí của chúng trên mặt cắt dọc kênh thiết kế và trên mặt cắt dọc địa hình;

3) Lựa chọn độ dốc đáy kênh. Nên chọn độ dốc đáy kênh theo yêu cầu tiêu. Trường hợp đặc biệt như địa hình lưu vực tưới tiêu do tuyến kênh phụ trách bằng phẳng và có độ dốc bề mặt không đáng kể, có thể chọn độ dốc đáy kênh bằng không (0):

4) Vẽ các đường mực nước thiết kế theo phương pháp quy định tại khoản 4 của 7.1.2 đối với yêu cầu cấp nước tưới và tại khoản 4 của 8.1.2 đối với yêu cầu tiêu;

5) Tính toán xác định lưu lượng yêu cầu tiêu của các kênh cấp dưới đổ vào theo 8.3 [19]. Căn cứ vào vị trí của các công trình trên tuyến kênh và lưu lượng yêu cầu tiêu tại các vị trí điển hình theo chiều dọc kênh, tiến hành chia tuyến kênh thành nhiều đoạn. Trên mỗi đoạn kênh đã chia coi lưu lượng thiết kế tiêu không đổi (lấy bằng lưu lượng yêu cầu tiêu ở đầu đoạn kênh);

6) Dựa vào lưu lượng thiết kế độ dốc đáy kênh i, hệ số mái dốc m, hệ số độ nhám n đã chọn [20], dùng công thức thủy lực phù hợp để tính toán xác định các kích thước cơ bản và độ sâu nước thiết kế tại các mặt cắt ngang của từng đoạn kênh. Phương pháp tính toán xác định kích thước mặt cắt kênh thiết kế quy định tại 9.2 ;

8) Xác định cao trình đáy kênh theo 8.4.1.3;

9) Kiểm tra điều kiện khống chế tiêu tự chảy khi dẫn với lưu lượng tiêu lớn nhất theo 8.4.1.7;

10) Xác định cao trình bờ kênh theo 9.2.4;

11) Tính toán, kiểm tra khả năng cấp nước tưới theo 9.3;

12) Vẽ (thiết kế) mặt cắt dọc và các mặt cắt ngang kênh. Khoảng cách giữa các mặt cắt ngang tùy thuộc vào sự thay đổi của địa hình và giai đoạn đầu tư;

13) Tính khối lượng đất đào, đắp và các khối lượng xây dựng khác;

14) Thống kê vị trí, hình thức và kích thước cơ bản của các công trình trên kênh.

CHÚ THÍCH: Có thể tham khảo phương pháp tính toán xác định các thông số thiết kế cải tạo nâng cấp kênh tưới tiêu kết hợp bằng phương pháp nạo vét kênh đáp ứng yêu cầu tưới, tiêu tại Phụ lục H.

9.2 Thiết kế mặt cắt ngang kênh theo yêu cầu tiêu

9.2.1 Với kênh đất có mặt cắt hình thang, lưu lượng yêu cầu tiêu [21] và đường mực nước thiết kế tiêu đã biết, độ dốc đáy kênh i đã chọn [22], tiến hành tính toán xác định các thông số mặt cắt thiết kế kênh theo các quy định từ 8.4.1.1 đến 8.4.1.3.

9.2.2 Với kênh kiên cố có mặt cắt không phải là hình thang, phương pháp tính toán xác định các thông số kích thước cơ bản của kênh tương tự kênh đất được quy định tại 9.2.1. Yêu cầu kỹ thuật đảm bảo điều kiện an toàn, ổn định của kênh tuân thủ các quy định có liên quan tại 8.4.2.

9.2.3 Kiểm tra điều kiện khống chế tiêu tự chảy khi tiêu với lưu lượng và các giải pháp kỹ thuật xử lý quy định tại 8.4.1.7.

9.2.4 Cao trình đỉnh bờ kênh tại mặt cắt tính toán xác định theo công thức (90). Yêu cầu kỹ thuật thiết kế đỉnh bờ kênh thực hiện theo quy định tại 7.4.1.8.

Z_b_k = Z_tuoi+ a (90)

trong đó:

Z_bk là cao trình đỉnh bờ kênh thiết kế, m;

Z_tuoi là cao trình mực nước thiết kế khi tưới, m, xác định từ đường mực nước thiết kế tưới (xem khoản 4 của 7.1.2);

a là chiều cao an toàn, m, quy định tại 7.4.3.3.

9.2.5 Bố trí cơ cho các kênh có chiều sâu H lớn hơn 5,0 m và yêu cầu kỹ thuật thiết kế cơ quy định tại 7.4.1.7.

9.3 Kiểm tra khả năng cấp nước tưới

9.3.1 Tại một mặt cắt bất kỳ trên tuyến kênh thiết kế, lưu lượng yêu cầu lấy vào kênh trong mùa cấp nước tưới, ký hiệu là Q_YC, m³/s, xác định theo công thức (91).

trong đó:

là lưu lượng thiết kế tưới tại mặt cắt tính toán, m³/s, phụ thuộc vào biện pháp tưới:

- Tưới tự chảy bằng trọng lực:

- Tưới tự chảy bằng động lực:

q_tk là hệ số tưới thiết kế của vùng, l/s/ha. Với biện pháp tưới tự chảy bằng trọng lực, q_tk là hệ số tưới chưa xét đến thời gian cống đầu mối không thể lấy được nước tự chảy do mực nước ngoài sông thấp hơn mực nước ở trong đồng;

Ω là diện tích tưới do tuyến kênh phụ trách tinh đến mặt cắt tính toán, ha;

η_ht là hệ số sử dụng nước của hệ thống tính đến mặt cắt kênh tính toán khi cấp nước với hệ số tưới thiết kế, xem 7.3.8;

T_TC là số giờ trung bình trong một ngày cống đầu mối có thể lấy được nước tự chảy vào kênh tương ứng với tần suất thiết kế.

9.3.2 Với đường mực nước thiết kế tưới đã xác định theo khoản 4 điều 7.1.2 và các thông số mặt cắt thiết kế kênh theo yêu cầu tiêu đã biết, có thể sử dụng mô hình thủy lực dòng chảy không ổn định không đều để tính toán khả năng lấy nước và dẫn nước của kênh trong mùa tưới. Theo phương pháp gần đúng, có thể sử dụng công thức (94) để tính toán.

trong đó:

Q_KN là lưu lượng mà kênh có khả năng chuyển dẫn trong mùa tưới tại mặt cắt tính toán, m³/s;

i là độ dốc đường mực nước thiết kế tưới;

Các thông số còn lại và phương pháp tính toán xác định các thông số này đã có trong công thức (55).

9.3.3 So sánh kết quả tính toán Q_YC với Q_KN [23]:

- Nếu Q_KN ≥ Q_YC : Mặt cắt thiết kế kênh theo yêu cầu tiêu đáp ứng được yêu cầu lấy nước tưới;

- Nếu Q_KN < Q_YC : Mặt cắt thiết kế kênh theo yêu cầu tiêu không đáp ứng được yêu cầu lấy nước tưới, bắt buộc phải tăng bề rộng đáy kênh b và tính toán xác định lại các thông số kích thước cơ bản mặt cắt kênh theo quy định tại 9.2 khi dẫn bằng Q_YC.

9.4 Chống thấm và bảo vệ kênh

9.4.1 Thông thường kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp không cần chống thấm. Trường hợp tuyến kênh nào có yêu cầu chống thấm, tùy từng trường hợp cụ thể của tuyến kênh đó mà nghiên cứu lựa chọn biện pháp chống thấm phù hợp quy định tại 7.5.

9.4.2 Thiết kế đoạn kênh có yêu cầu bảo vệ phải tuân thủ các quy định liên quan tại 8.5.

9.5 Kênh kết hợp giao thông thủy

Ngoài đáp ứng yêu cầu thiết kế quy định tại 9.2, thiết kế kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp có kết hợp giao thông thủy còn phải tuân thủ các quy định liên quan tại 7.7 và 6.8.12.

10 Thiết kế hệ thống cấp nước bằng đường ống

10.1 Tài liệu tính toán

10.1.1 Tuân thủ các yêu cầu về tài liệu có liên quan đến hệ thống cấp nước bằng đường ống quy định tại điều 5.

10.1.2 Bản đồ địa hình vùng cấp nước và bản đồ quy hoạch chi tiết mặt bằng bố trí mạng lưới đường ống bao gồm các tuyến đường ống chính, các điểm nút chia nước (đường ống nhánh), lưu lượng yêu cầu (lưu lượng thiết kế) tại các vị trí điểm nút trên hệ thống, cao trình đặt ống tại từng điểm nút, các công trình điều tiết và đảm bảo an toàn cho hệ thống, chiều dài từng đoạn ống. Nếu có nhiều tuyến đường ống chính hoặc tuyến đường ống dài và có nhiều đường ống nhánh, nhiều điểm nút phân phối nước, nên kèm theo bản đồ quy hoạch chi tiết bố trí mặt bằng là bảng mô tả các thông số kỹ thuật yêu cầu nêu trên.

10.1.3 Nguồn nước cấp cho hệ thống đường ống:

a) Nếu nguồn cấp lấy từ hồ chứa, cần có các tài liệu về mực nước đặc trưng của hồ như mực nước chết, mực nước dâng bình thường và mực nước siêu cao;

b) Nếu nguồn cấp lấy từ các bể chứa bố trí ở khu vực có địa hình cao, cần có các tài liệu về mực nước thấp nhất và lớn nhất được phép duy trì trong các bể.

10.1.4 Loại vật liệu làm đường ống và các tài liệu có liên quan khác phục vụ tính toán, thiết kế.

10.2 Nguyên tắc thiết kế

10.2.1 Vẽ sơ đồ mạng lưới đường ống

10.2.1.1 Dựa vào bản đồ bố trí tổng thể hệ thống cấp nước để vẽ sơ đồ mạng lưới đường ống. Trên sơ đồ phải thể hiện đầy đủ các điểm nút của mạng lưới và cao trình mặt đất tự nhiên tại các điểm nút, bao gồm các điểm chia nước từ đường ống cấp trên vào đường ống cấp dưới, các công trình nối tiếp đường ống khi vượt qua chướng ngại vật, các công trình điều tiết cột nước và lưu lượng, công trình đảm bảo an toàn trong quản lý khai thác. Nếu trên tuyến đường ống cấp dưới có nhiều điểm lấy nước quy mô không lớn (ví dụ quy mô vùng tưới của các điểm lấy nước chỉ một vài ha), để thuận tiện trong tính toán thủy lực có thể quy đổi các điểm lấy nước nhỏ này này tương đương với một điểm lấy nước tập trung bố trí ở điểm xa nhất trong số các điểm lấy nước được quy đổi.

10.2.1.2 Lập bảng thống kê các điểm nút và chiều dài các đoạn ống tính toán. Đoạn ống tính toán là đoạn ống nằm giữa hai điểm nút, trên đoạn ống đó có đường kính bên trong và lưu lượng nước không thay đổi.

10.2.2 Xác định các thông số thiết kế

Phương pháp tính toán xác định các thông số thiết kế quy định từ 10.3 đến 10.9, bao gồm các nội dung chính sau đây:

- Lưu lượng yêu cầu của từng đoạn ống trong mạng lưới đường ống;

- Loại ống được sử dụng và kích thước từng đoạn ống (gồm đường kính và chiều dài);

- Tổn thất cột nước cho tất cả các đoạn ống;

- Cột nước yêu cầu và cột nước khả năng của nguồn cấp xét tại đầu mối cấp nước và tại các điểm chia nước của mạng lưới đường ống;

- Kiểm tra áp lực nước va và giải pháp đảm bảo an toàn cho hệ thống đường ống trong quản lý khai thác.

10.2.3 Lập đồ án thiết kế công trình

10.2.3.1 Vẽ (thiết kế) chi tiết hệ thống đường ống và các công trình trên đường ống, đáp ứng yêu cầu cho thi công xây dựng.

10.2.3.2 Tính toán khối lượng thi công xây dựng.

10.2.3.3 Thống kê vị trí, hình thức kết cấu, thông số kỹ thuật và kích thước cơ bản của các đoạn đường ống, của các loại công trình và thiết bị lắp đặt trên hệ thống cấp nước bằng đường ống.

10.3 Lưu lượng thiết kế đường ống

10.3.1 Lưu lượng nước lấy từ đường ống cấp trên để cấp cho đường ống nhánh cấp dưới cuối cùng trước khi nước được lấy ra khỏi đường ống để cấp cho các đối tượng sử dụng, xác định theo công thức (95).

Q_ôn-brut= K_ô x Q_ôn-net(95)

trong đó:

Q_ôn-brut là lưu lượng lấy vào đầu đường ống nhánh cấp dưới, m³/s;

Q_ôn-net là lưu lượng yêu cầu cấp trực tiếp cho các đối tượng sử dụng nước hoặc tại nơi tiêu thụ nước, m³/s;

K_ô là hệ số sử dụng nước. Trị số K_ô dao động trong phạm vi từ 1,05 đến 1,10, phụ thuộc vào loại đối tượng sử dụng nước, cách thức sử dụng nước và hình thức lấy nước ra khỏi đường ống.

Tùy từng trường hợp cụ thể của công trình cấp nước và nơi tiêu thụ nước mà lựa chọn hệ số K_ô phù hợp.

CHÚ THÍCH: Hệ số K_ô áp dụng cho một số trường hợp cấp nước sau đây:

- Cấp nước trực tiếp cho khu công nghiệp và chăn nuôi tập trung: K_ô = 1,10;

- Cấp nước trực tiếp vào mặt ruộng thông qua hệ thống kênh mương: K_ô = 1,10;

- Cấp nước trực tiếp cho hệ thống tưới tiết kiệm như tưới phun, tưới nhỏ giọt: K_ô = 1,05.

10.3.2 Không xét đến tổn thất lưu lượng trong quá trình chuyển nước trong đường ống. Lưu lượng tại mặt cắt đầu và mặt cắt cuối của đoạn đường ống kín không phân nhánh không thay đổi.

10.3.3 Lưu lượng tại một mặt cắt bất kỳ của đường ống bằng tổng lưu lượng nước cấp cho các đường ống nhánh ở phía hạ lưu chảy qua mặt cắt đó.

trong đó:

Q_mci là lưu lượng tại mặt cắt thứ i của đường ống cấp nước, m³/s;

Q_n_j là lưu lượng lấy từ đường ống ở phía hạ lưu mặt cắt tính toán để cấp cho đường ống nhánh thứ j, m³/s;

n là số đường ống nhánh ở phía hạ lưu mặt cắt tính toán.

10.3.4 Dựa vào đường quá trình hệ số tưới tại mặt ruộng hoặc hệ số cấp nước cấp tại nơi tiêu thụ nước cho các đối tượng phi nông nghiệp (như cấp nước cho khu đô thị và khu công nghiệp, nước cho nhu cầu sinh hoạt, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản) để xác định hệ số cấp nước thiết kế. Từ hệ số cấp nước thiết kế đã chọn tính toán xác định lưu lượng thiết kế tại tất cả các điểm lấy nước ra khỏi đường ống và lưu lượng thiết kế của tất cả các đoạn ống trong hệ thống cấp nước.

10.3.5 Lưu lượng thiết kế của các đoạn đường ống trong hệ thống cấp nước được xác định theo nguyên tắc sau:

- Tính từ điềm lấy nước ra khỏi đường ống đến nơi tiếp nhận nước từ nguồn cấp;

- Tính từ xa đến gần;

- Tính từ hạ lưu lên thượng lưu đường ống;

- Tính từ các đường ống nhánh cấp dưới lên đường ống nhánh cấp trên.

10.3.6 Lưu lượng thiết kế được sử dụng trong các trường hợp sau đây:

- Tính toán xác định các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới đường ống từ đầu mối đến nơi sử dụng nước khi mực nước hồ ở mức mực nước chết hoặc khi bể chứa nước ở mức thấp nhất;

- Kiểm tra áp lực nước va khi mực nước hồ ở mực nước dâng bình thường hoặc khi mực nước trong bể chứa ở mức cao nhất cho phép duy trì.

10.3.7 Chọn lưu lượng lớn nhất cần cấp cho các đối tượng sử dụng nước phi nông nghiệp trong thời kỳ không có nhu cầu tưới hoặc trong mùa mưa. Sử dụng lưu lượng này để kiểm tra áp lực nước va khi mực nước hồ đang ở mức siêu cao hoặc mực nước trong bể chứa ở mức cao nhất cho phép.

10.4 Tính toán xác định kích thước đường kính ống

10.4.1 Đường kính của đường ống sơ bộ được xác định theo công thức (97).

trong đó:

d là đường kính của ống, m;

Q_tk là lưu lượng thiết kế, m³/s.

10.4.2 Căn cứ vào kết quả tính toán theo công thức (97) và khả năng cung cấp trên thị trường để sơ bộ lựa chọn loại đường ống và kích thước đường kính ống cho phù hợp.

10.5 Tổn thất cột nước trên đường ống

Tổn thất cột nước trên đường ống dài [24] có đường kính không đổi khi dẫn lưu lượng thiết kế được xác định theo công thức (98).

trong đó:

ΔH là chênh lệch cột nước (hay tổn thất cột nước) tại mặt cắt đầu và mặt cắt cuối của đường ống tính toán, m;

Q_tk là lưu lượng thiết kế, m³/s;

L là chiều dài đường ống tính toán, m;

K_Q là mô đuyn lưu lượng, m³/s, phụ thuộc vào đường kính và hệ số nhám n của đường ống, xác định theo công thức (99). Có thể dùng bảng 21 để xác định K_Q cho một số trường hợp thông dụng;

ω là diện tích mặt cắt ngang đường ống, m²;

ω = π x	d²	(100)
	4

π là số pi, một hằng số toán học có giá trị xấp xỉ bằng 3,1416;

d là đường kính trong của ống, m;

C là hệ số Sezy, m^0,5/s:	C =	1	x R^1/6	(101)
		n

Bảng 21 - Quan hệ giữa đường kính ống với mô đuyn lưu lượng K_Q của một số loại ống. Trong đó hệ số C tính theo công thức (101)

Đường kính d mm	Mô đuyn K_Q tương ứng với hệ số nhám n m³/s
Đường kính d mm	n ≈ 0,009	n ≈ 0,010	n ≈ 0,011	n ≈ 0,012
100	0,075	0,067	0,061	0,056
125	0,135	0,122	0,111	0,101
150	0,220	0,198	0,180	0,165
175	0,332	0,299	0,271	0,249
200	0,474	0,426	0,388	0,355
225	0,649	0,584	0,531	0,486
250	0,859	0,773	0,703	0,644
300	1,397	1,257	1,143	1,048
350	2,107	1,896	1,724	1,580
400	3,008	2,707	2,461	2,256
450	4,118	3,706	3,369	3,089
500	5,454	4,909	4,462	4,091
600	8,869	7,982	7,256	6,652
700	13,378	12,041	10,946	10,034
750	16,081	14,473	13,157	12,060
800	19,101	17,191	15,628	14,325
900	26,149	23,534	21,395	19,612
1 000	34,632	31,169	28,335	25,974
1 200	56,315	50,683	46,076	42,236
1 400	84,947	76,452	69,502	63,710
1 600	121,281	109,153	99,230	90,961
1 800	166,035	149,432	135,847	124,527
2 000	219,898	197,908	179,916	164,923

R là bán kính thủy lực, m. Với ống hình tròn đường kính d và dòng chảy có áp, R xác định theo công thức (102):

R =	d	(102)
	4

n là hệ số nhám đặc trưng cho độ gồ ghề của lòng ống dẫn, lấy theo quy định sau:

- Ống có bề mặt nhẵn bóng, trơn trượt:	n từ 0,009 đến 0,010;
- Ống kẽm, ống thép:	n từ 0,011 đến 0,012.

10.6 Cột nước áp lực yêu cầu

10.6.1 Để tính được cột nước áp lực yêu cầu tại một mặt cắt đường ống bất kỳ trong hệ thống cấp nước phải xác định rõ tuyến đường ống tính toán. Tuyến đường ống tính toán là tuyến dòng chảy tính từ vị trí cửa ra của nguồn cấp (từ vị trí đầu mối lấy nước) chảy qua mặt cắt tính toán để đưa nước đến nơi tiêu thụ.

10.6.2 Trên tuyến đường ống tính toán, cột nước yêu cầu tại mặt cắt bất kỳ bằng tổng tổn thất cột nước của tất cả các đoạn ống nằm ở phía thượng lưu mặt cắt đó. Cột nước yêu cầu tại điểm lấy nước ra khỏi đường ống ký hiệu là H_yc, m, bằng tổng tổn thất cột nước của tất cả các đoạn ống nằm ở phía thượng lưu điểm lấy nước cộng với cột nước áp lực nước yêu cầu tại nơi tiêu thụ nước, xác định theo công thức (103).

trong đó:

ΔH_i là tổn thất cột nước trong đoạn ống thứ i nằm ở phía thượng lưu điểm lấy nước ra khỏi đường ống để cấp cho đối tượng sử dụng nước, m, xác định theo công thức (98);

m là số đoạn đường ống nằm ở phía thượng lưu điểm lấy nước;

s_yc là áp lực nước yêu cầu tại nơi tiêu thụ nước, thông thường là điểm cuối cùng của tuyến đường ống tính toán, m. s_yc ≥ 0, phụ thuộc vào đối tượng sử dụng nước và biện pháp lấy nước ra khỏi đường ống.

10.6.3 Tuyến đường ống được lựa chọn để tính toán cột nước áp lực yêu cầu gọi là tuyến đường ống chính. Các đường ống lấy nước trực tiếp từ tuyến đường ống chính để cấp cho các đối tượng sử dụng gọi là tuyến đường ống nhánh. Trong một hệ thống cấp nước, số lượng tuyến đường ống tính toán bao gồm tuyến đường ống chính và các tuyến đường ống nhánh bằng tổng số điểm lấy nước ra khỏi đường ống để cấp cho đối tượng sử dụng.

10.7 Cột nước khả năng của nguồn cấp

Cột nước khả năng của nguồn cấp (cũng là cột nước địa hình) tại mặt cắt thứ i bất kỳ trên tuyến đường ống tính toán, ký hiệu là H_kni, m, xác định theo công thức (104).

H_kni = MN_tt - Z_đhi (104)

trong đó:

Z_đ_hi là cao độ địa hình tại mặt cắt thứ i trên tuyến đường ống tính toán, m;

MN_tt là cao trình mực nước tại nguồn cấp, m. Với nguồn cấp là hồ chứa, MN_t_t tương ứng với mực nước chết. Với nguồn cấp là bể chứa, MN_tt tương ứng với mực nước thấp nhất được phép duy trì trong bể.

10.8 Tính toán thủy lực mạng đường ống cấp nước

10.8.1 Tính toán lưu lượng yêu cầu của từng đoạn ống theo 10.3.

10.8.2 Sơ bộ tính toán xác định loại vật liệu làm đường ống và kích thước đường kính các đoạn ống theo 10.4 phù hợp với khả năng cung cấp của thị trường.

10.8.3 Tính toán tổn thất cột nước cho tất cả các đoạn ống theo 10.5.

10.8.4 Tính toán cột nước yêu cầu H_yci theo 10.6, cột nước khả năng của nguồn cấp H_k_ni theo 10.7 cho tất cả các điểm nút trong hệ thống và các điểm lấy nước ra khỏi hệ thống.

10.8.5 So sánh kết quả tính toán H_yci với H_kni:

- Nếu H_y_ci của các điểm nút đều nhỏ hơn hoặc bằng H_kni thì việc xác định kích thước đường kính ống theo tại 10.4 là phù hợp;

- Ngược lại, điểm nút nào cho H_yci lớn hơn H_kni có thể kết luận tổn thất cột nước trên tuyến đó là quá lớn, không đáp ứng được yêu cầu cấp nước tự chảy, bắt buộc phải tăng kích thước đường kính các đoạn ống trên tuyến đó, tính toán xác định lại tổn thất cột nước cho các đoạn ống và tính lại H_y_ci cho đến khi H_y_ci nhỏ hơn hoặc bằng H_kni là được.

10.8.6 Phụ lục I giới thiệu trình tự và phương pháp tính toán xác định kích thước đường kính hợp lý của hệ thống cấp nước bằng đường ống. Khi vận dụng các quy định tại phụ lục này để tính toán thiết kế cho một công trình cụ thể nên lập bảng tính Excel kết nối các dữ liệu với nhau cho phù hợp với đặc thù riêng của từng hệ thống.

10.9 Tính toán kiểm tra nước va

10.9.1 Các trường hợp tính toán

10.9.1.1 Hệ thống đang vận hành cấp nước cho các đối tượng sử dụng theo hệ số cấp nước thiết kế, nước hồ đang trữ ở mực nước dâng bình thường hoặc mực nước chứa trong bể đang ở mức cao nhất cho phép duy trì. Có hai trường hợp sau đây cần tính toán kiểm tra nước va:

a) Trên tuyến tính toán [25] chỉ còn van lấy nước bố trí ở cuối đường ống đột ngột ngừng lấy nước (đóng van đột ngột). Tất cả các điểm lấy nước từ tuyến đường ống chính để cấp cho các tuyến đường ống nhánh khác trước đó đều không hoạt động (các van điều tiết ở những điểm này đều đã đóng kín, không lấy nước);

b) Toàn bộ hệ thống đang vận hành cấp nước đồng thời cho tất cả các đối tượng sử dụng nước, van điều tiết lưu lượng trên tuyến đường ống chính đột ngột ngừng cấp nước (đóng van đột ngột) [26];

10.9.1.2 Hệ thống đang vận hành cấp nước cho các đối tượng sử dụng nước phi nông nghiệp trong thời kỳ không có nhu cầu tưới trong mùa mưa theo hệ số cấp nước thiết kế, mực nước hồ đang ở mức siêu cao hoặc mực nước trong bể chứa ở mức cao nhất cho phép duy trì. Trường hợp tính toán kiểm tra nước va lấy theo quy định tại 10.9.1.1.

10.9.2 Phương pháp tính toán

10.9.2.1 Áp suất nước va lớn nhất có thể xảy ra tại vị trí van điều tiết khi lưu lượng đột ngột giảm từ Q_tk trở về 0 do đóng van đột ngột, thời gian đóng van nhỏ hơn pha nước va, còn gọi là nước va trực tiếp, xác định theo công thức (105).

Δp = ү x c x V₀ (105)

trong đó:

Δp là áp suất nước va trực tiếp, Pa;

ү là khối lượng riêng của nước dưới áp suất khí trời, kg/m³, lấy theo bảng 22;

Bằng 22 - Khối lượng riêng của nước dưới áp suất khí trời theo nhiệt độ

Nhiệt độ, °C	0	4	10	20	30	40	60	100
ү, kg/m³	999,9	1 000,0	999,4	998,2	995,6	992,2	983,2	958,4

c là tốc độ truyền sóng nước va, m/s, xác định theo công thức (106);

E_n là mô đuyn đàn hồi của nước: E_n = 1,962 x 10⁹ Pa;

là đường kính trung bình của tuyến tính toán, m, xác định theo công thức (107);

d_i là kích thước đường kính của đoạn ống thứ i trên tuyến tính toán có chiều dài L_i, m;

L_i là chiều dài của đoạn ống thứ i trên tuyến tính toán, m;

δ là bề dày thành ống, m;

E là mô đuyn đàn hồi của vật liệu thành ống, 10⁹ Pa, lấy theo quy định của nhà sản xuất. Có thể tham khảo trị số E cho một số loại vật liệu thông dụng như sau:

Gang:	E = 98,1 x 10⁹ Pa;
Thép:	E = 210,0 x 10⁹ Pa;
Nhựa PVC:	E = 3,0 x 10⁹ Pa;
Nhựa HDPE:	E = 1,0 x 10⁹Pa;

V₀ là vận tốc dòng nước chảy qua van điều tiết (hoặc qua vòi lấy nước) khi van điều tiết (hoặc vòi lấy nước) mở hoàn toàn tương ứng với lưu lượng thiết kế, m/s, xác định theo 10.9.2.3.

10.9.2.2 Thời gian từ khi hiện tượng nước va xảy ra tại vị trí đóng (mở) van điều tiết truyền tới hồ (hoặc tới bể chứa) rồi phản xạ về tới vị trí xuất phát được gọi là pha nước va, ký hiệu là τ_L, s, xác định theo công thức (108). Nếu thời gian đóng mở van điều tiết nhỏ hơn hoặc bằng pha nước va sẽ xảy ra nước va trực tiếp. Ngược lại, nếu thời gian đóng mở cửa van lớn hơn pha nước va sẽ xảy ra nước va gián tiếp. Trong tiêu chuẩn này chỉ kiểm tra cho trường hợp xảy ra nước va trực tiếp vì nó gây ra áp suất lớn hơn và nguy hiểm hơn cho đường ống và các thiết bị bố trí trên đường ống.

trong đó:

L_v là khoảng cách từ vị trí xảy ra hiện tượng nước va đến hồ (hoặc bể chứa), m;

c là tốc độ truyền sóng nước va, m/s, tính theo công thức (106).

10.9.2.3 Vận tốc lớn nhất của dòng nước, ký hiệu là V₀, m/s, khi chảy qua van điều tiết trên đường ống xác định theo công thức (109) hoặc (110):

- Van điều tiết bố trí ở cuối đường ống là vòi lấy nước:

- Van điều tiết bổ trí trên đường ống chính:

trong đó:

φ_v là hệ số vận tốc qua vòi, phụ thuộc vào tổn thất cục bộ qua vòi và tổn thất dọc đường trên chiều dài của vòi. Với vòi tiêu chuẩn hình trụ tròn có chiều dài vòi lớn gấp từ 3 lần đến 4 lần đường kính, φ_v lấy bằng 0,82;

g là gia tốc trọng trường, m/s²;

H₀ là cột nước áp lực tại vị trí tâm của van điều tiết hoặc tâm cửa ra của vòi lấy nước. Trong tiêu chuẩn này có thể coi H₀ bằng cột nước khả năng của nguồn cấp (H_k_n) tại vị trí tâm của van điều tiết hoặc tâm cửa ra của vòi lấy nước, xác định theo công thức (104);

Q_t_k là lưu lượng thiết kế tại vị trí van điều tiết, m³/s;

ω_v là diện tích lỗ thoát nước của van, m².

10.9.2.4 Kết quả tính toán kiểm tra nước va tại tất cả các vị trí trên hệ thống đường ống được lập thành bảng tổng hợp.

10.9.3 Xử lý hiện tượng nước va

10.9.3.1 Để đảm bảo an toàn cho đường ống và thiết bị lắp đặt trên đường ống không bị phá hoại do nước va, ngoài van xả áp bố trí ở hạ lưu cửa van lấy nước trực tiếp từ nguồn cấp vào đường ống, tất cả các van điều tiết trên hệ thống đều phải bố trí van xả áp chống nước va (gọi tắt là van xả áp). Các van xả áp nói trên bố trí ở phía thượng lưu của van điều tiết gây ra nước va.

10.9.3.2 Căn cứ vào kích thước đường kính ống tại khu vực bố trí van điều tiết và kết quả tính toán kiểm tra nước va quy định tại 10.9.2 để lựa chọn loại van xả áp và điều chỉnh áp lực xả nước va của từng van cho phù hợp.

10.9.3.3 Nếu kết quả tính toán áp suất nước va tại van điều tiết lưu lượng trên đường ống chính nhỏ hơn áp suất nước va tại vị trí van lấy nước bố trí ở cuối tuyến đường ống thì phải sử dụng kết quả tính toán áp suất nước va ở vị trí cuối tuyến đường ống để chọn loại van xả áp và điều chỉnh áp lực xả nước va áp dụng cho vị trí đó.

10.10 Mố đỡ và mố cố định hệ thống đường ống

10.10.1 Tại những vị trí trục tim của đường ống thay đổi bất kỳ theo một hoặc hai phương phải được giữ cố định bằng mố néo. Thiết kế mố néo phải đảm bảo cố định đường ống tại chỗ, không phát sinh chuyển vị (nghiêng, lật và xoắn). Tùy điều kiện cụ thể của từng công trình mà xem xét lựa chọn một trong hai phương án kết cấu mố néo sau đây:

a) Gắn chặt đường ống vào khối bê tông cốt thép theo toàn bộ chu vi ống (nối kín);

b) Néo chặt ống bằng các vành đai liên kết với khung neo, phần dưới chôn trong khối bê tông cốt thép (nối hở).

10.10.2 Đoạn đường ống giữa hai mố néo liên tiếp, nếu không thể đặt trực tiếp trên nền đất nguyên thổ thì phải đặt trên các mố đỡ trung gian. Các mố đỡ trung gian phải đảm bảo đường ống có khả năng xê dịch khi điều kiện nhiệt độ môi trường thay đổi.

10.10.3 Các khớp bù co giãn phải đảm bảo độ kín khít và sự co giãn dễ dàng của đường ống theo đường trục ống. Trong trường hợp đường ống nằm trên vùng đất yếu, các khớp bù co giãn phải đảm bảo co giãn theo đường trục và góc xoay.

10.10.4 Phải đảm bảo tháo hết nước trong đường ống khi không vận hành cấp nước. Phải có đường đi lại thuận tiện cho việc quan sát, bảo trì sửa chữa đường ống khi cần thiết.

10.10.5 Các mố néo, mố đỡ trung gian phải đảm bảo ổn định về trượt và ổn định về lún trong mọi trường hợp thiết kế. Nếu các mố là chung cho một số đường ống, phải được tính toán kiểm tra trường hợp làm việc không đồng thời của các đường ống.

10.10.6 Khoảng cách giữa các mố đỡ trung gian L_k, m, được chọn từ kết quả tính toán công suất và độ võng của đường ống, kết hợp với điều kiện địa hình, địa chất của tuyến đường ống. Có thể chọn khoảng cách giữa các mố đỡ trung gian theo công thức (111).

trong đó:

R’ là cường độ chịu kéo cho phép của vật liệu giảm đi, MPa, R’ lấy từ 15 % đến 20 %. Cường độ chịu kéo của vật liệu thiết kế đường ống lấy theo quy định của nhà sản xuất;

q’ là tải trọng phân bố đều, bao gồm trọng lượng của đường ống và tải trọng nước chứa đầy trong ống, MPa;

d là bán kính trong của ống, m;

δ là chiều dầy thành ống, m.

10.11 Công trình giúp tuyến đường ống vượt qua chướng ngại vật

10.11.1 Khi tuyến đường ống gặp thung lũng, sông, suối, đường giao thông, kênh tưới hoặc các chướng ngại vật khác, nếu không thể chuyển dịch tuyến theo hướng khác bắt buộc phải thiết kế xây dựng công trình vượt qua các chướng ngại vật này. Tùy đặc điểm địa hình nơi tuyến đường ống đi qua để lựa chọn loại công trình cho phù hợp.

10.11.2 Trường hợp khu vực phải vượt qua là khe núi, sông suối hoặc ao hồ, cần căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa chất và chế độ thủy văn của khu vực mà phân tích lựa chọn một trong hai giải pháp công trình sau đây:

a) Làm cầu máng đỡ đường ống:

Nếu bề rộng của khu vực cần vượt qua không lớn, điều kiện địa chất tốt nên làm cầu máng đỡ đường ống. Thiết kế cầu máng đỡ ống phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

- Cao độ mặt dưới của đáy cầu máng phải cao hơn mực nước lũ lớn nhất đã từng xảy ra của sông suối, ao hồ. Cần có biện pháp thích hợp phòng tránh tác động cơ học của các vật trôi nổi và lực xô ngang của dòng chảy lũ vào cầu máng;

- Kích thước và kết cấu của cầu máng đỡ đường ống phụ thuộc vào kích thước đường ống, được xác định thông qua tính toán kết cấu và tính toán ổn định;

- Bề rộng mặt cầu và kết cấu cầu máng đảm bảo điều kiện an toàn cho người quản lý qua lại;

- Có thể kết hợp cầu máng đỡ đường ống với làm cầu giao thông nông thôn nếu vị trí xây dựng phù hợp với quy hoạch phát triển nông thôn nhưng phải đảm bảo các phương tiện giao thông qua lại trên cầu không làm ảnh hưởng đến kết cấu đường ống;

b) Làm xi phông:

Nếu bề rộng của khu vực đường ống cần vượt qua là lớn hoặc nền địa chất yếu nên làm xi phông. Thông thường nên sử dụng ống xi phông kết cấu thép. Thiết kế chế tạo ống xi phông kết cấu thép theo quy định tại TCVN 8635. Thi công hạ chìm ống xi phông kết cấu thép xuống đáy sông, hồ theo các quy định có liên quan tại TCVN 8642.

10.11.3 Trường hợp khu vực đường ống phải vượt qua là đường giao thông hoặc kênh mương, nên thiết kế bố trí đường ống luồn qua các công trình này. Độ sâu luồn đường ống tính từ mặt đường hoặc đáy kênh mương phải đảm bảo đường ống vận hành an toàn ổn định dưới tác động của môi trường và mọi ngoại lực có thể tác động lên nó phù hợp với mức đảm bảo thiết kế.

10.11.4 Tại những vị trí tuyến đường ống thay đổi độ dốc từ độ dốc thuận sang độ dốc ngược phải bố trí van xả cát.

Phụ lục A

(Quy định)

Phương pháp tính toán yêu cầu cấp nước cho một số đối tượng không phải là cây trồng

A.1 Yêu cầu chung

A.1.1 Xác định được đường quá trình lưu lượng nước cần cấp theo thời gian và tổng lượng nước cần cấp hàng ngày cho các đối tượng sử dụng nước phi nông nghiệp bao gồm sản xuất công nghiệp, sinh hoạt và chăn nuôi, phù hợp với yêu cầu dùng nước của từng đối tượng.

A.1.2 Kết quả tính toán là căn cứ để xác định quy mô công trình cấp nước cho các đối tượng sử dụng nước phi nông nghiệp hợp lý, phù hợp với yêu cầu dùng nước của từng loại đối tượng.

A.1.3 Khi các đối tượng sử dụng nước phi nông nghiệp lấy nước từ hệ thống thủy lợi thì kết quả tính toán yêu cầu cấp nước cho những đối tượng này là một trong các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hệ số cấp nước và hiệu chỉnh giản đồ hệ số cấp nước của hệ thống kênh.

A.2 Yêu cầu cấp nước cho chăn nuôi

A.2.1 Nước cấp cho chăn nuôi gồm nước cho vật nuôi uống hoặc chế biến thành thức ăn, vệ sinh con vật và chuồng trại.

A.2.2 Yêu cầu nước cho chăn nuôi gia súc, gia cầm được nuôi trong các trang trại tập trung theo quy mô công nghiệp, được tính theo số lượng vật nuôi và định mức tiêu thụ nước cho mỗi con vật được nuôi trong một ngày đêm.

A.2.3 Lưu lượng thực tế cần lấy từ hệ thống thủy lợi để cấp cho nhu cầu chăn nuôi, ký hiệu là , m³/s, xác định theo công thức (A.1).

trong đó:

SL_ChN là số lượng vật nuôi cùng loại được cấp nước;

DM_ChN là định mức cấp nước cho một con vật được nuôi cùng loại trong một ngày đêm, lit, lấy theo TCVN 4454.

A.3 Yêu cầu cấp nước cho sinh hoạt

A.3.1 Yêu cầu nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt được tính theo số lượng người được cấp và định mức tiêu thụ nước cho mỗi người dân trong một ngày.

A.3.2 Lưu lượng thực tế cần lấy từ hệ thống thủy lợi để cấp cho nhu cầu sinh hoạt của người dân, ký hiệu là , m³/s, xác định theo công thức (A.2).

trong đó:

SN là số người dân được cấp nước;

DM_SH là định mức cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của một người dân trong một ngày đêm, lit, quy định trong bảng A.1.

CHÚ THÍCH:

1) Định mức cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của người dân phụ thuộc vào khu vực người dân sinh sống ở nông thôn hay thành thị. Đối với người dân sống ở đô thị thì định mức cấp nước cho người dân còn phụ thuộc vào loại đô thị mà người dân ở:

2) Định mức cấp nước sinh hoạt cho người dân DM_SH trong công thức (A.2) bao gồm nước dùng để ăn uống tắm giặt cho người dân và nước dùng cho các công trình công cộng có mặt trong khu đô thị như tưới cây, rửa đường, cứu hỏa, nước dịch vụ, nước tổn thất trong quá trình xử lý và sản xuất nước sạch.

A.4 Yêu cầu cấp nước cho sản xuất công nghiệp

A.4.1 Yêu cầu nước cho sản xuất tại các khu công nghiệp tính theo diện tích mặt bằng khu công nghiệp, loại hình công nghiệp sản xuất trong khu công nghiệp và định mức tiêu thụ nước cho mỗi ha khu công nghiệp trong một ngày đêm.

A.4.2 Lưu lượng thực tế cần lấy từ hệ thống thủy lợi để cấp cho nhu cầu sản xuất tại các khu công nghiệp, ký hiệu là , m³/s, xác định theo công thức (A.3).

trong đó:

DT là diện tích mặt bằng khu công nghiệp được cấp nước, ha;

DM_CN là định mức cấp nước cho 01 ha khu công nghiệp trong một ngày đêm, m³, quy định trong bằng A.1.

CHÚ THÍCH: Định mức cấp nước cho khu công nghiệp DM_CN trong công thức (A.3) bao gồm nước dùng để sản xuất, chế biến ra sản phẩm công nghiệp và nước dùng cho các công trình công cộng có mặt trong khu công nghiệp như tưới cây, rửa đường, cứu hỏa, nước tổn thất trong quá trình xử lý và sản xuất nước.

Bảng A.1 - Định mức cấp nước hàng ngày cho nhu cầu sinh hoạt của người dân và cho sản xuất tại các khu công nghiệp, đô thị[27]

Đối tượng dùng nước và thành phần cấp nước			Định mức
1. Đô thị loại đặc biệt, đô thị loại I, khu du lịch, nghỉ mát
1.1. Nước sinh hoạt (ký hiệu A), l/người:	- Nội thành		200
	- Ngoại thành		150
1.2. Nước phục vụ công cộng như tưới cây, rửa đường, cứu hỏa (ký hiệu B), % A			10
1.3. Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị (ký hiệu C), % A			10
1.4. Nước khu công nghiệp (ký hiệu D), m³/ha			Từ 22 đến 45
1.5. Nước thất thoát (ký hiệu E), % (A+B+C+D), nhỏ hơn			20
1.6.: Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước, % (A+B+C+D+E)			Từ 5 đến 8
2. Đô thị loại II và đô thị loại III
2.1. Nước sinh hoạt (ký hiệu A), l/người:		- Nội thành	150
		- Ngoại thành	100
2.2. Nước phục vụ công cộng như tưới cây, rửa đường, cứu hỏa (ký hiệu B), % A			10
2.3. Nước cho công nghiệp dịch vụ trong đô thị (ký hiệu C), % A			10
2.4. Nước khu công nghiệp (ký hiệu D), m/ha			Từ 22 đến 45
2.5. Nước thất thoát (ký hiệu E), % (A+B+C+D), nhỏ hơn			20
2.6. Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước, % (A+B+C+D+E)			Từ 7 đến 8
3. Đô thị loại IV, loại V và điểm dân cư nông thôn
3.1. Nước sinh hoạt (ký hiệu A), l/người/d			100
3.2. Nước dịch vụ (ký hiệu B), % A			10
3.3. Nước thất thoát (ký hiệu C), % (A+B), nhỏ hơn			15
3.4. Nước cho yêu cầu riêng của nhà máy xử lý nước, % (A+B+C)			10
CHÚ THÍCH: Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sản xuất công nghiệp phải xác định trên cơ sở những tài liệu thiết kế đã có, hoặc so sánh với các điều kiện sản xuất tương tự. Khi không có số liệu cụ thể, có thể lấy trung bình định mức cấp nước hàng ngày như sau: 1) Đối với công nghiệp sản xuất rượu bia, sữa, đồ hộp, Chế biến thực phẩm, giấy, dệt 45 m³/ha; 2) Đối với các ngành công nghiệp khác: 22 m³/ha.

Phụ lục B

(Quy định)

Tổn thất cột nước qua một số công trình trên hệ thống kênh mương

B.1 Tổn thất cột nước qua cầu giao thông

B.1.1 Tổn thất cột nước qua cầu giao thông phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy trong kênh và hệ số co hẹp ε_c, quy định trong bảng B.1.

Bảng B.1 - Tổn thất cột nước qua cầu giao thông

Đơn vị tính bằng mét

V m/s	Tổn thất cột nước qua cầu giao thông
	Hệ số co hẹp dòng chảy khi qua cầu ε_c
	0,40	0,60	0,80	0,90	0,95	0,99
0,4	0,052	0,019	0,007	0,004	0,003	0,002
0,5	0,080	0,030	0,010	0,005	0,004	0,002
0,6	0,115	0,041	0,014	0,008	0,005	0,003
0,7	0,157	0,055	0,021	0,011	0,007	0,005
0,8	0,210	0,070	0,030	0,015	0,009	0,006
CHÚ THÍCH: V là vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh ứng với lưu lượng thiết kế, m/s.

B.1.2 Hệ số co hẹp dòng chảy khi qua cầu giao thông xác định theo công thức (B.1).

trong đó:

ω_c là diện tích mặt cắt ướt của kênh bị thu hẹp do trụ cầu, m²;

ω là diện tích mặt cắt ướt của kênh trước khi bị co hẹp, m².

B.1.3 Trong tính toán sơ bộ có thể xác định hệ số co hẹp theo công thức (B.2).

trong đó:

∑d là tổng chiều dầy cản nước của các trụ cầu, m;

B_tb là chiều rộng trung bình của dòng chảy trong kênh, xác định theo công thức (B.3);

B_tb = b + m x h (B.3)

b là bề rộng đáy kênh, m;

m là hệ số mái dốc của kênh hình thang, m;

h là chiều sâu nước trong kênh, m.

B.2 Tổn thất cột nước qua cầu máng

B.2.1 Tổn thất cột nước qua máng trong trường hợp có phần vào, phần ra, thu hẹp và mở rộng đột ngột lấy theo bảng B.2; trường hợp mở rộng dần và thu hẹp dần lấy theo bảng B.3.

Bảng B.2 - Tổn thất cột nước qua cầu máng có phần vào, phần ra, thu hẹp và mở rộng đột ngột

Đơn vị tính bằng mét

V m/s	Tổn thất cột nước qua cầu máng
	Hệ số co hẹp dòng chảy khi qua cầu máng ε_m
	0,40	0,60	0,80	0,90
0,4	0,076	0,023	0,007	0,003
0,5	0,120	0,037	0,010	0,004
0,6	0,172	0,051	0,014	0,006
0,7	0,234	0,068	0,020	0,008
0,8	0,307	0,090	0,025	0,010
CHÚ THÍCH: V là vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh ứng với lưu lượng thiết kế, m/s.

Bảng B.3 - Tổn thất cột nước qua cầu máng có phần vào, phần ra, thu hẹp và mở rộng dần

Đơn vị tinh bằng mét

V m/s	Tổn thất cột nước qua cầu máng
	Hệ số co hẹp dòng chảy khi qua cầu máng ε_m
	0,40	0,60	0,80	0,90
0,4	0,066	0,021	0,007	0,003
0,5	0,104	0,033	0,010	0,004
0,6	0,149	0,045	0,014	0,006
0,7	0,203	0,061	0,020	0,008
0,8	0,266	0,081	0,025	0,010
CHÚ THÍCH: V là vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh ứng với lưu lượng thiết kế, m/s.

B.2.2 Hệ số co hẹp dòng chảy khi qua cầu máng xác định theo công thức (B.4).

trong đó:

ω_m là diện tích mặt cắt ướt của cầu máng, m²;

ω là diện tích mặt cắt ướt của kênh trước khi nối tiếp với cầu máng, m².

B.3 Tổn thất cột nước qua cống luồn và xi phông

B.3.1 Tổn thất cột nước qua cống luồn, ký hiệu là h_w, m, xác định theo công thức (B.5).

h_w = h_w1 + h_w2 + h_w3 (B.5)

trong đó:

h_w1 là tổn thất cột nước ở cửa vào và cửa ra, m. Trị số h_w1 phụ thuộc vào hình dạng và mức độ thu hẹp, mở rộng của dòng chảy khi vào trong cống và ra khỏi cống là đột ngột hay từ từ, được xác định theo bảng B.4 hoặc B.5;

h_w2 là tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống luồn, m, xác định theo bảng B.6;

h_w3 là tổn thất cột nước qua các đoạn cong (nếu có), m, xác định theo bảng B.7.

Bảng B.4 - Tổn thất cột nước ở chỗ cửa vào, chỗ cửa ra của cống luồn trong trường hợp dòng chảy bị thu hẹp và mở rộng đột ngột

Đơn vị tính bằng mét

V_c m/s	Tổn thất cột nước
	Hệ số K
	0,20	0,40	0,60	0,80
1,0	0,103	0,076	0,051	0,025
1,5	0,230	0,172	0,115	0,058
2,0	0,409	0,306	0,204	0,102

Bảng B.5 - Tổn thất cột nước ở chỗ cửa vào, chỗ cửa ra của cống luồn trong trường hợp dòng chảy bị thu hẹp và mở rộng dần

Đơn vị tính bằng mét

V_c m/s	Tổn thất cột nước
	Hệ số K
	0,20	0,40	0,60	0,80
1,0	0,087	0,066	0,046	0,025
1,5	0,195	0,149	0,104	0,058
2,0	0,347	0,265	0,184	0,102

B.3.2 Hệ số thay đổi tốc độ dòng chảy từ kênh vào trong cống luồn, ký hiệu là K xác định theo công thức (B.6).

K =	V	(B.6)
	V_c

V là vận tốc trung bình của dòng chảy trong kênh ứng với lưu lượng thiết kế, m/s;

V_c là vận tốc trung bình của dòng chảy trong cống luồn ứng với lưu lượng thiết kế, m/s.

Bảng B.6 - Tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống luồn

Đơn vị tính bằng mét

L m	Tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống tương ứng với các trường hợp
	d = 0,50 m			d = 1,0 m			d = 1,50 m			d = 2,0 m
	V_c, m/s			V_c, m/s			V_c, m/s			V_c, m/s
	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0	1,0	1,5	2,0
5	0,03	0,05	0,10	0,01	0,02	0,03	0,00	0,01	0,02	0,00	0,01	0,01
10	0,05	0,11	0,20	0,02	0,04	0,06	0,01	0,02	0,04	0,00	0,01	0,02
15	0,08	0,17	0,30	0,02	0,05	0,10	0,01	0,03	0,05	0,00	0,02	0,04
20	0,10	0,22	0,39	0,03	0,07	0,13	0,02	0,04	0,07	0,01	0,03	0,05
25	0,13	0,28	0,49	0,04	0,09	0,15	0,02	0,05	0,09	0,02	0,03	0.06
30	0,15	0,33	0,59	0,05	0,11	0,19	0,03	0,06	0,11	0,02	0,04	0,07
35	0,18	0,39	0,69	0,06	0,13	0,22	0,03	0,07	0,12	0,02	0,05	0,08
40	0,20	0,44	0,78	0,06	0,14	0,25	0,04	0,08	0,14	0,02	0,06	0,10
45	0,23	0,50	0,88	0,07	0,16	0,28	0,04	0,09	0,16	0,03	0,06	0,11
50	0,25	0,55	0,98	0,08	0,18	0,32	0,05	0,10	0,18	0,03	0,07	0,12
60	0,30	0,66	1,20	0,10	0,24	0,36	0,05	0,12	0,24	0,04	0,08	0,12
70	0,35	0,77	1,40	0,11	0,28	0,42	0,06	0,14	0,28	0,04	0,10	0,14
80	0,40	0,88	1,60	0,13	0,32	0,48	0,07	0,16	0,32	0,05	0,11	0,16
90	0,45	0,99	1,80	0,14	0,36	0,54	0,08	0,18	0,36	0,05	0,12	0,18
100	0,50	1,10	2,00	0,16	0,40	0,60	0,09	0,20	0,40	0,06	0,14	0,20
CHÚ THÍCH: Cống luồn có đường kính trong (ký hiệu là d, m) từ 0,5 m đến 2,0 m, chiều dài thân cống (ký hiệu là L, m) từ 5,0 m đến 100,0 m và vận tốc trung bình của dòng chảy trong cống ứng với lưu lượng thiết kế (ký hiệu là V_c, m/s) từ 1,0 m/s đến 2,0 m/s nhưng không trùng với các trị số quy định trong bằng có thể dùng phương pháp nội suy tuyến tính để tính toán xác định tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống.

Bảng B.7 - Tổn thất cột nước tại các chỗ uốn cong của cống luồn

Đơn vị tính bằng mét

V_c m/s	Tổn thất cột nước tương ứng với tỷ số uốn cong r_o/d
V_c m/s	2	4	6	8	10	15	20
1,0	0,002	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001	0,001
1,5	0,005	0,004	0,003	0,003	0,003	0,002	0,002
2,0	0,007	0,006	0,006	0,009	0,005	0,004	0,003
CHÚ THÍCH: r_o là bán kính cong tính đến tâm trục cống tại đoạn cong của cống luồn, m d là đường kính cống luồn, m; V_c là vận tốc trung bình của dòng chảy trong cống luồn ứng với lưu lượng thiết kế, m/s.

B.4 Tổn thất cột nước qua cống điều tiết

B.4.1 Tổn thất cột nước qua cống điều tiết phụ thuộc vào chế độ vận hành của cống:

a) Trường hợp cống vận hành theo sơ đồ đập tràn đỉnh rộng, lấy theo bảng B.1;

b) Trường hợp cống vận hành theo sơ đồ chảy qua lỗ, lấy theo bảng B.8.

Bảng B.8 - Tổn thất cột nước qua cống điều tiết theo sơ đồ dòng chảy qua lỗ

Đơn vị tính bằng mét

V_c m/s	Tổn thất cột nước tương ứng với hệ số dòng chảy qua lỗ K₁
V_c m/s	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
1,0	0,154	0,149	0,145	0,142	0,139	0,131	0,121	0,111
1,5	0,346	0,336	0,326	0,320	0,314	0,296	0,271	0,250
2,0	0,616	0,600	0,580	0,591	0,558	0,529	0,483	0,445
CHÚ THÍCH: V_c là vận tốc trung bình của dòng chảy qua lỗ (cửa cống) tương ứng với lưu lượng thiết kế, m/s.

B.4.2 Hệ số dòng chảy qua lỗ, ký hiệu là K xác định theo công thức (B.7).

K₁=	a	(B.7)
	h

trong đó:

h là chiều sâu nước trước cổng, m;

a là chiều cao của lỗ, m.

B.5 Tổn thất cột nước qua cống lấy nước

B.5.1 Trường hợp cống lấy nước là cống có áp, tổn thất cột nước xác định theo cống luồn và xi phông, quy định tại B.3.

B.5.2 Trường hợp cống lấy nước là cống không áp, chế độ chảy tự do, tổn thất cột nước xác định theo cống điều tiết, quy định tại B.4.

Phụ lục C

(Tham khảo)

Bảng tính sẵn lưu lượng thấm trên kênh đất

Bảng C.1 - Bảng tính sẵn lưu lượng thấm Q_t trên 1 km chiều dài kênh đất

Lưu lượng Q của kênh m³/s	Lưu lượng tổn thất do thấm *Q_t* l/s/km
	Thấm rất nhỏ	Thấm nhỏ	Thấm vừa	Thấm nhiều	Thấm rất lớn
	A¹ = 0,70	A¹ = 1,30	A¹ = 1,90	A¹ = 2,65	A¹ = 3,40
	m¹ = 0,30	m¹ = 0,35	m¹ = 0,40	m¹ = 0,40	m¹ = 0,50
0,051 - 0,060	0,90	2,00	3,30	5,40	8,00
0,061 - 0,070	1,00	2,20	3,70	5,90	8,70
0,071 - 0,080	1,10	2,50	4,00	6,40	9,30
0,081 - 0,090	1,20	2,60	4,30	6,80	9,80
0,091 - 0,100	1,30	2,80	4,60	7,30	10,30
0,101 - 0,120	1,50	3,10	5,00	7,90	11,00
0,121 - 0,140	1,70	3,40	5,60	8,60	12,00
0,141 - 0,170	1,90	3,80	6,20	9,70	13,00
0,171 - 0,200	2,10	4,30	6,90	10,60	15,00
0,201 - 0,230	2,40	4,70	7,60	11,60	16,00
0,231 - 0,260	2,60	5,10	8,20	12,2*0	17,00
0,261 - 0,300	2,90	5,60	8,80	13,10	18,00
0,301 - 0,350	3,20	6,00	9,40	14,20	19,00
0,351 - 0,400	3,50	6,60	10,00	15,40	21,00
0,401 - 0,450	3,80	7,30	11,00	16,40	22,00
0,451 - 0,500	4,20	7,90	12,00	17,50	23,00
0,501 - 0,600	4,60	8,70	13,00	19,00	25,00
0,601 - 0,700	5,20	9,70	15,00	20,80	27,00
0,701 - 0,850	5,80	10,90	16,00	22,80	30,00

Bảng C.1 (kết thúc) - Bảng tính sẵn lưu lượng thấm Q_t trên 1 km chiều dài kênh đất

Lưu lượng Q của kênh m³/s	Lưu lượng tổn thất do thấm *Q_t* l/s/km
	Thấm rất nhỏ	Thấm nhỏ	Thấm vừa	Thấm nhiều	Thấm rất lớn
	A¹ = 0,70	A¹ = 1,30	A¹ = 1,90	A¹ = 2,65	A¹ = 3,40
	m¹ = 0,30	m¹ = 0,35	m¹ = 0,40	m¹ = 0,40	m¹ = 0,50
0,851 - 1,000	6,50	12,30	18,00	25,00	33,00
1,001 -1,250	7,10	13,90	20,00	28,20	36,00
1,251 - 1,500	8,70	15,70	23,00	31,20	40,00
1,501 - 1,750	9,90	18,30	26,00	34,80	43,00
1,751 - 2,000	11,00	20,00	28,00	37,00	46,00
2,001 - 2,500	12,00	22,00	31,00	41,00	51,00
2,501 - 3,000	14,00	24,30	35,00	46,00	57,00
3,001 - 3,500	16,00	27,10	39,00	50,00	62,00
3,501 - 4 000	18,00	30,00	43,00	54,00	66,00
4,001 - 5,000	20,00	34,00	47,00	60,00	72,00
5,001 - 6,000	23,00	39,10	53,00	68,00	80,00
6,001 - 7,000	26,00	43,00	58,00	74,00	87,00
7,001 - 8,000	29,00	47,00	64,00	80,00	93,00
8,001 - 9,000	31,00	51,00	69,00	86,00	99,00
9,001 - 10,000	34,00	55,00	74,00	91,00	105,00
10,001 - 12,000	37,00	61,00	81,00	98,00	112,00
12,001 - 14,000	42,00	68,00	89,00	107,00	122,00
14,001 - 17,000	48,00	76,00	98,00	120,00	134,00
17,001 - 20,000	54,00	86,00	109,00	132,00	147,00
20,001 - 23,000	60,00	94,00	120,00	144,00	158,00
23,001 - 26,000	66,00	102,00	130,00	152,00	168,00
26,001 - 30,000	72,00	110,00	139,00	162,00	180,00

Phụ lục D

(Quy định)

Vận tốc không xói cho phép của một số loại đất

Bảng D.1 - Vận tốc không xói cho phép đối với đất dính khi bán kính thủy lực R = 1 và hàm lượng phù sa trong nước không quá 0,10 kg/m³

Đơn vị tính: m/s

Loại đất	Tỷ lệ hạt có đường kính dưới 0,005 mm %	Vận tốc không xói cho phép
		Theo khối lượng riêng của đất dính, t/m³
		Từ 1,1 đến 1,3	Từ 1,3 đến 1,7	Từ 1,7 đến 2,0
1. Đất thịt pha sét nhẹ	Từ 12 đến 18	Từ 0,10 đến 0,60	Từ 0,60 đến 0,80	Từ 0,80 đến 0,90
2. Đất thịt pha sét vừa	Tử 18 đến 25	Từ 0,45 đến 0,65	Từ 0,65 đến 0,85	Từ 0,85 đến 1,00
3. Đất thịt pha sét nặng	Từ 25 đến 33	Từ 0,55 đến 0,70	Từ 0,70 đến 0,90	Từ 0,95 đến 1,20
4. Đất sét	>33	Từ 0,65 đến 0,75	Từ 0,75 đến 0,95	Từ 0,95 đến 1,25
CHÚ THÍCH: Nếu hàm lượng phù sa trong nước lớn hơn 0,10 kg/m³ thì trị số vận tốc không xói trong bảng có thể cộng thêm một số gia % quy định trong bảng D.2. Khi bán kính thủy lực R khác 1,0, các trị số trong bảng cần nhân thêm trị số R^1/3.

Bảng D.2 - số gia của vận tốc không xói cho phép khi hàm lượng phù sa dòng chảy trong kênh lớn hơn 0,10 kg/m³

Đơn vị tính: %

Loại đất	Số gia
1, Cát hạt nhỏ và cát hạt vừa	Từ 15 đến 30
2. Cát hạt to	Từ 25 đến 35
3. Sỏi nhỏ	Từ 25 đến 35
4. Sỏi vừa	Từ 20 đến 25
5. Sỏi to	Từ 10 đến 20
6. Cuội	Từ 5 đến 10
7. Đất thịt pha sét nhẹ và pha cát	Từ 10 đến 15
8. Đất thịt pha sét vừa	Từ 15 đến 20
9. Đất thịt pha sét nặng	Từ 20 đến 25
10. Đất sét	Từ 20 đến 25
CHÚ THÍCH: Căn cứ vào đặc điểm cụ thể của khu vực làm kênh như tính chất đất làm kênh và hàm lượng phù sa dòng chảy trong kênh, tư vấn thiết kế phân tích, lựa chọn số gia vận tốc không xói cho phép phù hợp.

Bảng D.3 - Vận tốc không xói cho phép của kênh đào trong đá, m/s

Đơn vị tính: m/s

Loại đá	Vận tốc không xói cho phép
	Theo lưu lượng của kênh, m³/s
	<1,0	Từ 1,0 đến 10,0	>10,0
1. Đá trầm tích phong hóa mềm yếu như sét kết, bột kết, cát kết, phong hóa	2,50	3,00	3,50
2. Đá trầm tích phong hóa vừa như đá dăm kết, đá vôi nứt nẻ, đá cát kết nứt nẻ	3,50	4,25	5,00
3. Đá trầm tích rắn chắc như cát kết, đá vôi, đá vôi silic	5,00	6,00	7,00
4. Đá kết tinh, đá phún xuất	8,00	9,00	10,00

Bảng D.4 - Vận tốc không xói cho phép đối với đất không dính

Đơn vị tính: m/s

Loại đất	Kích thước hạt mm	V_kx ứng với chiều sâu nước trung bình
Loại đất	Kích thước hạt mm	h_tb = 0,4 m	h_tb = 1,0 m	h_tb = 2,0 m	h_tb ≥ 3,0 m
1. Bụi và bùn	<0,05	Từ 0,12 đến 0,17	Từ 0,15 đến 0,21	Từ 0,17 đến 0,24	Từ 0,19 đến 0,26
2. Cát nhỏ	Từ 0,05 đến 0,25	Từ 0,17 đến 0,27	Từ 0,21 đến 0,32	Từ 0,24 đến 0,37	Từ 0,26 đến 0,40
3. Cát vừa	Từ 0,25 đến 1,00	Từ 0,27 đến 0,47	Từ 0,32 đến 0,57	Từ 0,37 đến 0,65	Từ 0,40 đến 0,70
4. Cát thô	Từ 1,00 đến 2,50	Từ 0,47 đến 0,53	Từ 0,57 đến 0,65	Từ 0,65 đến 0,75	Từ 0,70 đến 0,80
5. Sỏi nhỏ	Từ 2,50 đến 5,00	Từ 0,53 đến 0,65	Từ 0,65 đến 0,80	Từ 0,75 đến 0,90	Từ 0,80 đến 0,95
6. Sỏi vừa	Từ 5,00 đến 10,00	Từ 0,65 đến 0,80	Từ 0,80 đến 1,00	Từ 0,90 đến 1,10	Từ 0,95 đến 1,20
7. Sỏi lớn	Từ 10,00 đến 15,00	Từ 0,80 đến 0,95	Từ 1,00 đến 1,20	Từ 1,10 đến 1,30	Từ 1,20 đến 1,40
8. Đá dăm nhỏ	Từ 15,00 đến 25,00	Từ 0,95 đến 1,20	Từ 1,20 đến 1,40	Từ 1,30 đến 1,60	Từ 1,40 đến 1,80
9. Đá dăm vừa	Từ 25,00 đến 40,00	Từ 1,20 đến 1,50	Từ 1,40 đến 1,80	Từ 1,60 đến 2,10	Từ 1,80 đến 2,20
10. Đá dăm lớn	Từ 40,00 đến 75,00	Từ 1,50 đến 2,00	Từ 1,80 đến 2,40	Từ 2,10 đến 2,80	Từ 2,20 đến 3,00
11. Đá cuội nhỏ	Từ 75,00 đến 100,00	Từ 2,00 đến 2,30	Từ 2,40 đến 2,80	Từ 2,80 đến 3,40	Từ 3,00 đến 3,40
12. Đá cuội vừa	Từ 100,00 đến 150,00	Từ 2,30 đến 2,80	Từ 2,80 đến 3,40	Từ 3,40 đến 3,90	Từ 3,40 đến 4,20
13. Đá cuội lớn	Từ 150,00 đến 200,00	Từ 2,80 đến 3,20	Từ 3,40 đến 3,90	Từ 3,90 đến 4,50	Từ 4,20 đến 4,90
14. Đá tảng	> 200,00	>3,20	> 3,90	> 4,500	> 4,90

Bảng D.5 - Vận tốc không xói cho phép của kênh có lớp áo bọc chống thấm

Đơn vị tính: m/s

Loại gia cố	Mac bê tông hoặc vữa xây MPa	Vận tốc không xói cho phép
		Theo chiều sâu nước trong kênh
		0,5 m	1,0 m	3,0 m	5,0 m
1. Lớp áo bằng bê tông trong dòng chảy không có cát và cuội sỏi	5,0	9,6	10,6	12,3	13,0
	7,5	11,2	12,4	14,3	15,2
	10,0	12,5	13,8	16,0	17,0
	15,0	14,0	15,6	18,0	19,1
	20,0	15,6	17,3	20,0	21,2
	30,0	192	21,2	24,6	25,1
2. Lớp áo bằng đá xây trong dòng chảy không có cát và cuội sỏi	Từ 5 đến 15	7,4	8,7	10,7	11,6
	2,5	6,3	7,4	9,1	9,8
	1,0	4,3	5,0	6,2	6,7
3. Rọ đá (0,5 x 0,5 x 1,0) m và lớn hơn	-	4,7	5,5	6,8	7,3
4. Áo bằng một lớp đá hộc đặt trên lớp đá dăm hoặc đất sét: a) Nền là đất đắp mới đàm nện, khi cỡ đá hộc:
- Từ 15 cm đến 20 cm	-	2,4	2,8	3,5	3,8
- Từ 20 cm đến 30 cm	-	2,8	3,3	4,1	4,4
b) Nền đã lún ổn định hoặc được đầm nện chặt, khi cỡ đá hộc:
- Từ 15 cm đến 20 cm	-	2,6	3,0	3,7	4,0
- Từ 20 cm đến 30 cm	-	3,0	3,6	4,5	4,9
5. Áo gồm 2 lớp đá hộc đặt trên lớp đá dăm, khi cỡ đá hộc:
- Từ 15 cm đến 20 cm	-	3,0	3,5	4,3	4,7
- Từ 20 cm đến 30 cm	-	3,1	3,7	4,7	5,1

Phụ lục E

(Quy định)

Hệ số nhám của kênh và sông suối

Bảng E.1 - hệ số nhám của kênh đất

Đặc điểm của kênh	Hệ số nhám (n) của lòng kênh
Đặc điểm của kênh	Kênh tưới	Kênh tiêu
1. Lưu lượng của kênh lớn hơn 25,0 m³/s:
- Tuyến kênh đi qua đất dính và các loại đất cát	0,0200	0,0250
- Tuyến kênh đi qua đất lẫn sỏi cuội	0,0225	0,0275
2. Lưu lượng của kênh từ 1,0 m³/s đến 25,0 m³/s:
- Tuyến kênh đi qua đất dính và các loại đất cát	0,0225	0,0300
- Tuyến kênh đi qua đất lẫn sỏi cuội	0,0250	0,0325
3. Lưu lượng của kênh nhỏ hơn 1,0 m³/s	0,0250	0,0350
4. Kênh sử dụng theo định kỳ	0,0275	-

Bảng E.2 - Hệ số nhám của kênh có lớp áo bọc

Loại gia cố	Đặc điểm trên bề mặt	Hệ số nhám (n)
1. Tráng vữa xi măng trên mặt bằng phẳng	- Nhẵn	0,0120
	- Không nhẵn	0,0140
2. Mặt bê tông	- Dùng ván khuôn	0,0150
	- Mặt nhám	0,0170
3. Mặt phun vữa xi măng	- Mặt đã sửa chữa bằng phẳng	0,0150
4. Mặt lát bằng đá tròn cạnh	-	0,0225
5. Mặt xây lát bằng đá đã gia công	-	0,0150
6. Mặt xây lát bằng gạch	-	0,0130
7. Mặt xây lát đá hộc trát vữa xi măng	-	Từ 0,011 đến 0,012

Bảng E.3 - Hệ số nhám của kênh đào trong đá

Đặc điểm của bề mặt lòng kênh	Hệ số nhám (n)
1. Mặt được sửa sang tốt	Từ 0,020 đến 0,025
2. Mặt được sửa sang vừa và không có chỗ lồi lõm	Từ 0,030 đến 0,035
3. Mặt được sửa sang vừa, có chỗ lồi lõm	Từ 0,040 đến 0,045

Bảng E.4 - Hệ số nhám của sông suối thiên nhiên

Đặc trưng của lòng dẫn	Hệ số nhám (n)
1. Lòng dẫn là đất trong điều kiện thuận lợi (sạch, thẳng)	Từ 0,025 đến 0,030
2. Lòng dẫn có lẫn đá trong điều kiện thuận lợi	Từ 0,030 đến 0,040
3. Lòng dẫn là đất cứng trong các điều kiện rất thuận lợi	0,040
4. Lòng dẫn có dòng chảy quẩn, nhiều bồi tích hoặc thực vật che phủ, nhiều tạp chất và rất cong	0,050
5. Lòng dẫn cong đều với số lượng bãi bồi và hổ xói không lớn	Từ 0,033 đến 0,045
6. Lòng dẫn cong đều với số lượng bãi bồi và hố xói không lớn, nhưng dòng chảy có nhiều tạp chất và đá lăn	Từ 0,035 đến 0,050
7. Những đoạn sông có nhiều tạp chất, dòng chảy rất chậm và có các hố xói sâu	Từ 0,050 đến 0,080
8. Những đoạn sông có rất nhiều tạp chất kiểu đầm lầy (rác rưởi, nhiều chỗ nước bị ứ đọng)	Từ 0,075 đến 0,150
9. Các bãi bồi của sông lớn và trung bình có các lớp phủ bằng thực vật (có bụi cây)	0,050
10. Các bãi bồi có nhiều tạp chất, dòng chảy yếu, hố xói sâu và lớn	0,080
11. Các bãi bồi có rất nhiều tạp chất, dòng chảy xiết	0,100
12. Các bãi bồi khô, các lùm cây rậm	0,200

Phụ lục F

(Tham khảo)

Ví dụ vẽ đường mực nước thiết kế kênh tưới

F.1 Tài liệu cho trước

F.1.1 Hình F.1 giới thiệu sơ đồ tuyến kênh chuyển nước từ A đến H (gọi tắt là kênh A - H) để cấp nước tưới cho 7 tuyến kênh nhánh có tổng diện tích đất canh tác là 1 300 ha với hệ số tưới thiết kế 1,15 l/s/ha.

Hình F.1 - Sơ đồ tuyến kênh thiết kế A - H

F.1.2 Cao trình mặt đất tự nhiên tại vị trí đầu kênh và tại các vị trí cống lấy nước đầu kênh, cao trình mực nước yêu cầu tưới tự chảy của từng kênh nhánh cấp dưới, diện tích tưới của từng kênh nhánh và của hệ thống kênh được thống kê trong bằng F.1.

Bảng F.1 - Cao trình mặt đất tự nhiên tại vị trí cổng lấy nước đầu kênh, diện tích tưới và cao trình mực nước yêu cầu tưới tự chảy của từng kênh nhánh cấp dưới

Thông số kỹ thuật	Đầu kênh (vị trí A)	Kênh nhánh cấp dưới (tương ứng vị trí mặt cắt)
Thông số kỹ thuật	Đầu kênh (vị trí A)	N1 (B)	N2 (C)	N3 (D)	N4 (E)	N5 (F)	N6 (G)	N7 (H)
1. Cao trình mặt đất tự nhiên, m	6,30	6,25	6,00	5,75	6,10	5,50	5,70	5,70
2. Diện tích tưới, ha	1 300	150	250	55	90	320	230	205
3. Mực nước yêu cầu tưới tự chảy, m	-	6,50	6,35	6,70	6,55	6,10	6,00	5,60

F.1.3 Kênh A - H dài 5 000 m, trong đó:

- Đoạn AB:	500 m;
- Đoạn BC:	900 m;
- Đoạn CD:	500 m;
- Đoạn DE:	1 100 m;
- Đoạn EF:	500 m;
- Đoạn FG:	800 m;
- Đoạn GH:	700 m.

F.2 Yêu cầu thiết kế

Tính toán xác định đường mực nước thiết kế kênh chính A - H đáp ứng yêu cầu cấp nước tưới tự chảy.

F.3 Kết quả tính toán vẽ đường mực nước thiết kế

F.3.1 Căn cứ vào sơ đồ tuyến kênh thiết kế tại hình F.1, số liệu ghi ở bảng F.1 và chiều dài các đoạn kênh đã cho ở F.1.3, vẽ mặt cắt dọc địa hình mặt đất tự nhiên nơi tuyến kênh đi qua. Trên sơ đồ tuyến kênh (bố trí ở phía dưới mặt cắt dọc địa hình) và trên mặt cắt dọc địa hình, đánh dấu vị trí của các cửa lấy nước vào kênh cấp dưới. Điền cao độ mực nước yêu cầu tưới tự chảy của kênh cấp dưới vào đúng vị trí của nó trên mặt cắt dọc địa hình, xem sơ đồ hình F.2.

F.3.2 Tuyến kênh thiết kế thuộc vùng đồng bằng có địa hình tương đối bằng phẳng, theo 7.4.1.12 độ dốc dọc đáy kênh nên chọn nằm trong khoảng từ 1/5 000 đến 1/15 000 (từ 2,0 x 10^-4 đến 6,7 x 10^-⁵). Trong trường hợp thiết kế, chế độ thủy lực trong kênh được coi là dòng ổn định đều, tính toán xác định kích thước mặt cắt kênh theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy lực nên đường mực nước thiết kế song song với đường đáy kênh thiết kế.

F.3.3 Căn cứ vào hình dạng mặt cắt dọc địa hình nơi tuyến kênh đi qua và cao trình mực nước yêu cầu tưới tự chảy của 07 tuyến kênh cấp dưới, sơ bộ đề xuất các phương án sau đây về đường mực nước thiết kế kênh:

a) Phương án 1: Lấy mực nước yêu cầu tưới tự chảy của kênh nhánh N1 làm cơ sở, vẽ đoạn thẳng bao trùm lên mực nước yêu cầu của các kênh nhánh N2, N5, N6 và N7 với độ dốc đường mực nước xấp xỉ bằng 1,0 x 10^-⁴. Theo phương án này, mực nước thiết kế tại mặt cắt A đầu kênh là 6,55 m, tại mặt cắt H ở cuối kênh là 6,05 m. Mực nước thiết kế tại vị trí đầu các kênh nhánh N3 và N4 đều thấp hơn mực nước yêu cầu tưới tự chảy, xem sơ đồ hình F.2;

b) Phương án 2: Lấy mực nước yêu cầu tưới tự chảy của kênh nhánh N4 làm cơ sở, vẽ đoạn thẳng bao trùm lên mực nước yêu cầu của các kênh nhánh còn lại (N1, N2, N3, N5, N6 và N7) với độ dốc đường mực nước xấp xỉ bằng 1,4 x 10^-4. Theo phương án này, mực nước thiết kế tại mặt cắt A đầu kênh là 6,97 m, tại mặt cắt H ở cuối kênh là 6,27 m. Đường mực nước thiết kế này thỏa mãn yêu cầu tưới tự chảy của tất cả các kênh nhánh cấp dưới, xem sơ đồ hình F.2;

c) Phương án 3: Lấy mực nước yêu cầu tưới tự chảy của kênh nhánh N6 làm cơ sở, vẽ đoạn thẳng bao trùm lên mực nước yêu cầu của các kênh N1, N2, N5 và N7 với độ dốc đường mực nước xấp xỉ bằng 1,3 x 10^-4. Theo phương án này, mực nước thiết kế tại mặt cắt A đầu kênh là 6,56 m, tại mặt cắt H ở cuối kênh là 5,91 m. Mực nước thiết kế tại vị trí đầu các kênh nhánh N3 và N4 đều thấp hơn mực nước yêu cầu tưới tự chảy, xem sơ đồ hình F.2.

Hình F.2 - Sơ đồ mặt cắt dọc địa hình và các phương án đường mực nước thiết kế

F.3.4 Kết quả vẽ đường mực nước thiết kế theo các phương án đã nêu tại F.3.3 được tóm tắt trong bảng F.2.

Bảng F.2 - Tổng hợp các phương án vẽ đường mực nước thiết kế

Chỉ tiêu so sánh	Phương án 1	Phương án 2	Phương án 3
1. Mực nước đầu kênh (mặt cắt A), m	6,55	6,97	6,56
2. Mực nước cuối kênh (mặt cắt H), m	6,05	6,27	5,91
3. Độ dốc đường mặt nước, 10^-4	1,00	1,40	1,30
4. Diện tích tưới tự chảy, ha	1 155	1 300	1 155
5. Diện tích tạo nguồn, ha	145 (kênh N3 và kênh N4)	0	145 (kênh N3 và kênh N4)

F.3.5 Phân tích kết quả vẽ đường mực nước theo các phương án đã nêu ở trên cho thấy:

a) Đường mực nước của cả ba phương án đều phù hợp với quy định tại 7.2.2;

b) So với phương án 1 và phương án 3 thì đường mực nước thiết kế của phương án 2 cao hơn:

- Tại vị trí cuối kênh mực nước cao hơn lần lượt là 22 cm và 36 cm;

- Tại vị trí đầu kênh mực nước cao hơn lần lượt là 42 cm và 41 cm;

c) Theo phương án 2, toàn bộ diện tích canh tác đều thỏa mãn yêu cầu tưới tự chảy trong khi các phương án 1 và phương án 3 chỉ đáp ứng được yêu cầu tưới tự chảy được 1 155 ha (bằng 88,85 % diện tích cần tưới), tạo nguồn để tưới bằng các biện pháp khác cho 145 ha còn lại;

d) Do mực nước yêu cầu tưới tự chảy cao hơn nên khối lượng và kinh phí đầu tư xây dựng kênh, công trình trên kênh và công trình đầu mối của phương án 2 chắc chắn cao hơn hai phương án còn lại;

e) Mặc dù có diện tích tưới tự chảy là như nhau nhưng độ dốc đường mặt nước (cũng là độ dốc đáy kênh) của phương án 3 cao hơn phương án 1 nên kích thước mặt cắt kênh thiết kế nhỏ hơn, khả năng chuyển nước tốt hơn.

F.3.6 Từ những phân tích và so sánh nêu trên, căn cứ vào điều kiện cụ thể của vùng, phương án 3 với độ dốc đường mặt nước 1,30 x 10^-⁴ được chọn làm phương án thiết kế, xem bảng F.3.

Bảng F.3 - Mực nước thiết kế tại các vị trí mặt cắt ngang kênh

Vị trí mặt cắt ngang	A	B	C	D	E	F	G	H
Mực nước thiết kế, m	6,56	6,50	6,38	6,31	6,17	6,10	6,00	5,91

Phụ lục G

(Tham khảo)

Ví dụ tính toán xác định mực nước yêu cầu tiêu tại vị trí đầu mối của hệ thống tiêu

G.1 Tài liệu cho trước

G.1.1 Hình G.1 giới thiệu sơ đồ cấu trúc của một hệ thống tiêu gồm kênh chính A - G và 7 tuyến kênh nhánh ký hiệu từ T1 đến T7. Hệ thống có nhiệm vụ tiêu cho lưu vực 2 300 ha trong đó có 1 855 ha đất nông nghiệp gồm 885 ha đất trồng lúa nước và 970 ha đất ao chuyên nuôi trồng thủy sản, 445 ha còn lại là đất vườn, đất thổ cư và đất khác. Cơ cấu sử dụng đất trên hệ thống tiêu được tóm tắt trong bảng G.1.

G.1.2 Tại đầu các tuyến kênh T2, T6 và T7 mỗi kênh bố trí một cống điều tiết đưa nước xuống kênh chính. Trên tuyến kênh chính A - G có 2 cầu giao thông tại vị trí A và D. Các cấp kênh có chung độ dốc đáy là 1 x 10^-⁴.

Hình G.1 - Sơ đồ cấu trúc hệ thống tiêu A - G

G.1.3 Trên cùng một lưu vực tiêu của tất cả các cấp kênh trong hệ thống thì đất thổ cư, đường xá và đất vườn luôn có địa thế cao hơn các đối tượng tiêu nước khác như đất trồng lúa và đất ao chuyên nuôi trồng thủy sản. Do vậy khi mực nước trên kênh chính tại vị trí G đáp ứng được yêu cầu tiêu cho đất trồng lúa và đất ao nuôi trồng thủy sản thì cũng thỏa mãn yêu cầu tiêu cho đất vườn và đất thổ cư, đường xá có mặt trong lưu vực tiêu của tuyến kênh đó.

Bảng G.1 - Cơ cấu sử dụng đất trên hệ thống tiêu

Đơn vị tính bằng ha

Kênh Ti	Đất trồng lúa nước	Đất nuôi trồng thủy sản	Đất vườn, thổ cư và đất khác	Tổng cộng
T1	30	160	60	250
T2	290	25	55	370
T3	43	130	67	240
T4	80	375	85	540
T5	27	250	53	330
T6	170	20	60	250
T7	245	10	65	320
Toàn hệ thống	885	970	445	2 300

G.1.4 Kết quả nghiên cứu, điều tra, đo đạc trên bản đồ địa hình khu vực đã lựa chọn và xác định được cao độ khống chế tiêu tự chảy A_0i-j đại diện cho đất ruộng trồng lúa và đất chuyên canh nuôi trồng thủy sản của các kênh cấp dưới cũng như chiều dài chuyển nước từ điểm A_0i-j đến nơi nhận nước tiêu trên kênh chính, thống kê trong bằng G.2[28].

G.1.5 Kênh chính A - G dài 12 400 m, trong đó:

- Đoạn AB:	1 500 m;
- Đoạn BC:	2 950 m;
- Đoạn CD:	1 300 m;
- Đoạn DE:	2 100 m;
- Đoạn EF:	2 050 m;
- Đoạn FG:	2 500 m.

G.2 Yêu cầu tính toán

Yêu cầu tính toán của ví dụ này là xác định mực nước tiêu thiết kế tại vị trí đầu mối của hệ thống (vị trí G) đáp ứng được yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật.

Bảng G.2 - Cao độ khống chế tiêu tự chảy (A₀_i-j) và chiều dài chuyển nước từ A₀_i-j đến nơi nhận

Kênh Ti	F_i-j ha	A₀_i-j m	I_i-_j m	L_i-_j m	Số công trình	Vị trí chọn điểm A₀_i-j
T1	30	5,03	1 100	1 900	0	Mặt ruộng trồng lúa
T1	160	5,44	1 350	2 400	0	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản
T2	290	4,95	1 700	3 500	1	Mặt ruộng trồng lúa
T2	25	5,37	1 100	4 150	1	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản
T3	43	4,68	1 000	2 900	0	Mặt ruộng trồng lúa
T3	130	5,01	1 800	2 000	0	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản
T4	80	4,01	1 600	3 950	0	Mặt ruộng trồng lúa
T4	375	4,40	1 000	4 100	0	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản
T5	27	3,91	1 000	3 350	0	Mặt ruộng trồng lúa
T5	250	4,01	1 250	1 400	0	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản
T6	170	3,65	1 000	4 200	1	Mặt ruộng trồng lúa
T6	15	3,91	1 350	3 250	1	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản
T7	245	3,68	2 100	3 250	1	Mặt ruộng trồng lúa
T7	10	3,74	1 300	4 400	1	Đỉnh bờ ao nuôi thủy sản

G.3 Kết quả tính toán

G.3.1 Theo tài liệu cho trước tại G.1.3, đối với hệ thống tiêu trong ví dụ này chỉ cần tính toán mực nước yêu cầu tiêu cho hai đối tượng là đất ruộng trồng lúa và ao chuyên canh nuôi trồng thủy sản, không tính toán cho đối tượng tiêu nước là đất vườn, đất thổ cư và đất khác.

G.3.2 Áp dụng công thức (G.1)[29] để tính toán mực nước yêu cầu tiêu tại cửa ra của hệ thống tương ứng với các cao trình khống chế tiêu tự chảy đại diện trong lưu vực do tuyến kênh cấp dưới phụ trách.

trong đó:

A₀_i-_j là cao trình khống chế đại diện cho đối tượng tiêu nước j trong lưu vực kênh Ti phụ trách;

h₀_i-_j là khoảng cách từ cao trình khống chế A₀_i-_j đến cao trình mặt nước cao nhất cho phép duy trì ở trong đồng tại vị trí có điểm A₀_i-_j. Trị số h₀_i-_j lấy như sau:

- Đối với các bờ ao nuôi trồng thủy sản: h₀_i-_j = - 0,30 m;

- Đối với ruộng trồng lúa lấy bằng độ sâu nước lớn nhất cho phép duy trì trên mặt ruộng sau chu kỳ tiêu : h₀_i-_j = + 0,10 m;

là tổng tổn thất cột nước dọc đường trên chiều dài chuyển nước từ điểm A₀_i-_j đến vị trí đầu mối G, m. Theo tài liệu, các cấp kênh trong hệ thống có cùng độ dốc i_i-_j =1 x 10^-⁴:

là tổng chiều dài chuyển nước từ điểm A₀_i-j đến vị trí đầu mối G, m;

là tổng tổn thất cục bộ khi chảy qua các công trình có mặt trên tuyến chuyển nước từ điểm A_0i-j đến vị trí đầu mối G, m. Tổn thất cột nước chảy qua mỗi công trình trên kênh gồm cống điều tiết ở đầu các kênh cấp dưới và cầu giao thông trên kênh chính lấy bằng 0,05 m.

Bảng G.3 - Kết quả tính toán mực nước yêu cầu tiêu tại đầu mối tiêu của hệ thống (vị trí G) theo công thức (G.1)

Kênh Ti	Đối tượng tiêu i-j	F_i-_j ha	A₀_i-j m	h₀_i-j m	i_i-j m	L_i-j m	L_ci-j[30] m	Số công trình			Z_Yci-j m
T1	1-1	30	5,03	+ 0,10	1 100	1 900	12 400	2	1,54	0,10	3,49
T1	1-2	160	5,44	- 0,30	1 350	2 400	12 400	2	1,62	0,10	3,38
T2	2-1	290	4,95	+ 0,10	1 700	3 500	12 400	3	1,76	0,15	3,14
T2	2-2	25	5,37	- 0,30	1 100	4 150	12 400	3	1,77	0,15	3,26
T3	3-1	43	4,68	+ 0,10	1 000	2 900	10 900	1	1,48	0,05	3,25
T3	3-2	130	5,01	- 0,30	1 800	2 000	10 900	1	1,47	0,05	3,19
T4	4-1	80	4,01	+ 0,10	1 600	3 950	7 950	1	1,35	0,05	2,71
T4	4-2	375	4,40	- 0,30	1 000	4 100	7 950	1	1,31	0,05	2,75
T5	5-1	27	3,91	+ 0,10	1 000	3 350	6 650	1	1,10	0,05	2,86
T5	5-2	250	4,01	- 0,30	1 250	1 400	6 650	1	0,93	0,05	2,73
T6	6-1	170	3,65	+ 0,10	1 000	4 200	2 500	1	0,77	0,05	2,93
T6	6-2	15	3,91	- 0,30	1 350	3 250	2 500	1	0,71	0,05	2,90
T7	7-1	245	3,68	+ 0,10	2100	3 250	4 550	0	0,99	0,00	2,79
T7	7-2	10	3,74	- 0,30	1 300	4 400	4 550	0	1,03	0,00	2,42

G.3.3 Kết quả tính toán mực nước yêu cầu tiêu Z_YCi-j tại vị trí đầu mối tiêu của hệ thống được thống kê trong bảng G.3.

G.3.4 Phân nhóm và sắp xếp các trị số Z_Yci-j tìm được trong bảng G.3 thành từng cấp. Tương ứng với mỗi cấp Z_Yc xác định được tổng diện tích có thể tiêu tự chảy, đối tượng bị úng và tổng diện tích bị úng của từng đối tượng. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bằng G.4.

Bảng G.4 - Quan hệ giữa mực nước yêu cầu tiêu (Z_Yc) của hệ thống với diện tích đất của hai đối tượng tiêu chính trên lưu vực bị úng ngập và được tiêu chủ động

Z_YC m	Diện tích đất nông nghiệp bị úng ha			Diện tích đất nông nghiệp tiêu chủ động ha
Z_YC m	Trồng lúa	Ao thủy sản	Tổng cộng	Trồng lúa	Ao thủy sản	Tổng cộng
2,42	0	0	0	885	970	1 855
2,71	0	10	10	885	960	1 845
2,73	80	10	90	805	960	1 765
2,75	80	260	340	805	710	1 515
2,79	80	635	715	805	335	1 140
2,86	325	635	960	560	335	895
2,90	352	635	987	533	335	868
2,93	352	655	1 007	533	315	848
3,14	522	655	1 177	363	315	678
3,19	812	655	1 467	73	315	388
3,25	812	785	1 597	73	185	258
3,26	855	785	1 640	30	185	215
3,38	855	810	1 665	30	160	190
3,49	855	970	1 825	30	0	30

G.3.5 Từ số liệu ghi trong bảng G.4 có thể đề xuất 4 phương án sau đây về mực nước tiêu thiết kế Z_YC tại vị trí đầu mối G của hệ thống tiêu:

1) Khi Z_YC ≤ 2,42 m thì toàn bộ 1 855 ha đất sản xuất nông nghiệp có trong hệ thống được tiêu chủ động. Phương án 1 chọn Z_YC = 2,42 m;

2) Khi 2,42 m < Z_YC ≤ 2,71 m thì toàn bộ hệ thống có 1 845 ha đất nông nghiệp (chiếm tỷ lệ 99,5 %) được tiêu chủ động. Chỉ có 10 ha đất ao chuyên canh nuôi thủy sản là bị úng ngập. Phương án 2 chọn Z_YC = 2,71 m (tăng thêm 29 cm so với phương án 1);

3) Khi 2,71 m < Z_YC ≤ 2,73 m thì toàn bộ hệ thống có 1 765 ha đất nông nghiệp (chiếm tỷ lệ 95,15 %) được tiêu chủ động. Diện tích bị úng ngập là 90 ha trong đó có 10 ha ao nuôi thủy sản và 80 ha đất trồng lúa. Phương án 3 chọn Z_YC = 2,73 m. So với phương án 2 thì Z_YC của phương án 3 chỉ tăng thêm 2 cm nhưng diện tích bị úng ngập lại tăng thêm 80 ha;

4) Khi 2,73 m < Z_YC ≤ 2,75 m thì toàn bộ hệ thống có 1 515 ha đất nông nghiệp (chiếm tỷ lệ 81,67 %) được tiêu chủ động. Diện tích bị úng ngập là 340 ha trong đó có 260 ha ao nuôi thủy sản và 80 ha đất trồng lúa. Phương án 4 chọn Z_YC = 2,75 m. So với phương án 3 thì Z_YC của phương án 4 cũng chỉ tăng thêm 2 cm nhưng diện tích bị úng ngập lại tăng thêm tới 250 ha.

G.3.6 Như vậy trong 4 phương án về mực nước tiêu thiết kế tại vị trí đầu mối G của hệ thống đã đề xuất và phân tích tại G.3.5 thì phương án 2 với Z_YC bằng 2,71 m được chọn vì những lý do sau đây:

1) Mặc dù mực nước tiêu thiết kế theo phương án 1 (Z_YC = 2,42 m) sẽ đảm bảo tiêu chủ động cho toàn bộ diện tích đất cần tiêu trên lưu vực nhưng so với phương án 2 thì khối lượng xây dựng công trình tiêu sẽ lớn hơn nhiều so với phương án 2 do hệ thống kênh dẫn và các hạng mục công trình đầu mối phải hạ thấp xuống một độ sâu ít nhất 29 cm;

2) So với phương án 1 thì mực nước tiêu thiết kế ở phương án 2 cao hơn 29 cm nhưng diện tích bị úng ngập lại ở mức rất thấp (chỉ có 10 ha ao nuôi thủy sản bị tràn bờ), số diện tích bị úng ngập này có thể khắc phục bằng cách tôn cao các bờ ao nuôi thêm ít nhất 29 cm nữa, hoặc cải tạo thành ao nuôi thủy sản tự nhiên, hoặc cải tạo thành ao nuôi thủy sản bán thâm canh;

3) Mực nước tiêu thiết kế ở phương án 3 chỉ tăng thêm 2 cm so với phương án 2 còn ở phương án 4 tăng thêm 2 cm so với phương án 3. Với mức tăng mực nước thiết kế như đã nêu thì khối lượng xây dựng các hạng mục công trình tiêu có giảm bớt nhưng không đáng kể trong khi diện tích bị úng ngập lại tăng thêm hàng chục, thậm chí hàng trăm ha.

Phụ lục H

(Tham khảo)

Ví dụ tính toán xác định chỉ tiêu thiết kế mặt cắt nạo vét kênh tưới tiêu kết hợp

H.1 Tài liệu cho trước

H.1.1 Hình H.1 giới thiệu sơ đồ hệ thống kênh A - F có nhiệm vụ tiêu nước tự chảy cho 1 800 ha trong mùa mưa với hệ số tiêu trung bình ngày 10,50 l/s/ha và cấp nước tưới tự chảy cho 1 175 ha đất canh tác trong mùa khô với hệ số tưới trung bình ngày 1,15 l/s/ha. Các kênh trong hệ thống đều là kênh đất. Hệ số sử dụng nước trung bình của hệ thống khi lấy nước tưới là 0,75. Tài liệu đo đạc khảo sát hiện trạng lòng kênh chính và kết quả tính toán xác định mực nước thiết kế tiêu, mực nước thiết kế tưới được tóm tắt trong bảng H.1.

Hình H.1 - Sơ đồ hệ thống kênh tưới tiêu kết hợp

H.1.2 Tương ứng với trường hợp thiết kế, kết quả tính toán đã xác định được thời gian tiêu tự chảy của cống đầu mối F trung bình 11,0 h/d và thời gian lấy nước tưới tự chảy trung bình 8,0 h/d. Năng lực hoạt động của các cống A và F đáp ứng yêu cầu tưới, tiêu. Cao trình ngưỡng các cống như sau:

- Cống qua đường A: -1,10m;

- Cống đầu mối tưới tiêu F: - 2,00 m.

H.1.3 Đoạn kênh cần nạo vét tính từ hạ lưu cống A đến thượng lưu cống F dài 9 900 m, trong đó:

- Đoạn AB:	1 650 m;
- Đoạn BC:	2 410m;
- Đoạn CD:	1 750 m;
- Đoạn DE:	1 250 m;
- Đoạn EF:	2 840 m.

Bảng H.1 - Thông số cho trước của tuyến kênh thiết kế nạo vét

Thông số kỹ thuật	Kênh nhánh cấp dưới (tương ứng vị trí mặt cắt)					Đầu kênh chính (F)
Thông số kỹ thuật	T1 (A)	T2 (B)	T3 (C)	T4 (D)	T5 (E)	Đầu kênh chính (F)
1. Diện tích tiêu, ha	350	210	330	540	370	1 800
2. Diện tích tưới, ha	245	166	205	294	265	1 175
3. Mực nước thiết kế tiêu, m	1,25	1,09	0,84	0,67	0,54	0,26
4. Mực nước thiết kế tưới, m	1,45	1,62	1,86	2,03	2,16	2,44
5. Cao độ tim đáy kênh hiện trạng, m	-1,05	-0,90	-1,00	-1,10	-1,25	-1,90
6. Bề rộng đáy kênh hiện trạng (b_ht), m	8,0	10,0	18,0	24,0	28,0	28,0

H.2 Yêu cầu thiết kế

Tính toán xác định các thông số thiết kế nạo nét kênh chính A - F đáp ứng yêu cầu tiêu nước tự chảy và lấy nước tưới tự chảy.

H.3 Kiểm tra khả năng cấp nước và tiêu nước của kênh theo hiện trạng

H.3.1 Kiểm tra khả năng tiêu tự chảy

H.3.1.1 Lưu lượng yêu cầu tiêu (hay lưu lượng tiêu thiết kế) từ các kênh nhánh T1, T2, T3, T4 và T5 đổ vào kênh chính A - F được xác định theo công thức (H.1).

trong đó:

là lưu lượng yêu cầu tiêu từ kênh nhánh Ti (i = 1, 2, 3, 4, 5) đổ vào kênh chính, m³/s;

là hệ số tiêu trung bình ngày, = 10,5 l/s/ha;

Ω_tiêu là diện tích tiêu do kênh nhánh Ti phụ trách, ha, xem bảng H.1;

là thời gian tiêu tự chảy trung bình ngày trong thời gian tiêu, = 11,0 h.

H.3.1.2 Không xét đến lưu lượng tổn thất trong quá trình chuyển nước trên kênh. Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu tiêu (Q_yc) tại từng mặt cắt kênh được thống kê trong bảng H.2.

Bảng H.2 - Kết quả tính toán lưu lượng yêu cầu tiêu

Chỉ tiêu tính toán	Vị trí mặt cắt
Chỉ tiêu tính toán	A	B	C	D	E	F
1. Lưu lượng từ kênh nhánh đổ vào, m³/s	8,018	4,811	7,560	12,371	8,476	-
2. Lưu lượng yêu cầu (Q_yc) tại mặt cắt, m³/s	8,018	12,829	20,389	32,760	41,236	41,236
3. Tương ứng với diện tích tiêu tính đến vị trí mặt cắt, ha	350	560	890	1 430	1 800	1 800

H.3.1.3 Khả năng vận chuyển nước tiêu tại một mặt cắt bất kỳ của kênh A - F theo hiện trạng được xác định theo công thức (H.2).

trong đó:

Q_tt là lưu lượng có thể tiêu được theo hiện trạng mặt cắt kênh, m³/s;

ω_ht là diện tích mặt cắt ướt của kênh theo hiện trạng, m². Để đơn giản trong tính toán, có thể quy đổi tương đương diện tích mặt cắt ướt của kênh từ hình dạng phức tạp sang hình thang có hệ số mái dốc m = 1,5;

ω_ht = (b_ht + m x h_ht) x h_ht (H.3)

b_ht là bề rộng đáy kênh theo hiện trạng, m, xem bảng H.1;

h_ht là chiều sâu nước trong kênh theo hiện trạng, m;

h_ht = MNTK_ti_eu - Z_đk (H.4)

MNTK_ti_eu là mực nước thiết kế tiêu, m, xem bảng H.1;

Z_đk là cao trình đáy kênh theo hiện trạng, m, xem bảng H1;

R_ht là bán kính thủy lực của mặt cắt kênh theo hiện trạng, m, xác định theo công thức (H.5);

R_ht =	ω_ht	(H.5)
	χ_ht

χ_ht là chu vi ướt của mặt cắt kênh theo hiện trạng, m, xác định theo công thức (H.6);

C là hệ số Sezy, m^0,⁵/s:

n là hệ số nhám của lòng kênh, theo phụ lục E lấy n = 0,025;

y là chỉ số phụ thuộc vào hệ số nhám của lòng kênh và bán kính thủy lực R_ht. Trong tính toán thiết kế lấy y = 1/6;

i_ht là độ dốc đáy kênh theo hiện trạng [31]. Theo hiện trạng, kênh bị bồi lắng làm độ dốc đáy kênh ở các đoạn khác nhau. Do đáy kênh chưa được nạo vét nên i_ht có thể lấy bằng độ dốc đường mực nước thiết kế. Theo số liệu ghi trong bảng H.1 xác định được i_ht = 0,0001.

H.3.1.4 Kết quả tính toán khả năng chuyển nước của kênh A - F tại các mặt cắt chính được thống kê trong bằng H.3.

Bảng H.3 - Kết quả tính toán kiểm tra khả năng chuyển nước tiêu theo hiện trạng kênh A - F

Mặt cắt tính toán	Các thông số tính toán mặt cắt kênh theo hiện trạng								Lưu lượng
	b_h_t	h_ht	χ_ht	ω_ht	R_ht	C	MNTK	Z_d_k	Q_yc	Q_tt	∆Q[32]
	m	m	m	m²	m	m^0,5/s	m	m	m³/s	m³/s	m³/s
A	8,0	2,30	16,293	26,335	1,616	43,333	1,25	-1,05	8,018	14,508	6,490
B	10,0	1,99	17,157	25,760	1,501	42,803	1,09	-0,90	12,829	13,511	0,682
C	17,0	1,84	23,649	36,499	1,541	42,990	0,84	-1,00	20,389	19,543	-0,936
D	24,0	1,77	30,378	47,150	1,552	43,041	0,67	-1,10	32,760	25,283	-7,477
E	28,0	1,79	34,468	55,060	1,597	43,248	0,54	-1,25	41,236	30,096	-11,140
F	28,0	2,16	35,788	67,478	1,886	44,459	0,26	-1,90	41,236	41,195	-0,041

H.3.1.5 Kết quả tính toán ở bảng H.3 cho thấy chỉ có đoạn kênh A - C dài 4 060 m là đáp ứng được yêu cầu tiêu. Năng lực chuyển nước của đoạn kênh từ mặt cắt C đến cống đầu mối F dài 5 840 m không đáp ứng được yêu cầu tiêu. Để nâng cao năng lực dẫn nước của kênh chính A - F đáp ứng yêu cầu tiêu nước trong hệ thống cần phải nạo vét lòng kênh.

H.3.2 Kiểm tra khả năng cấp nước tự chảy

H.3.2.1 Lưu lượng cần lấy vào đầu kênh chính qua cống F để đáp ứng yêu cầu cấp nước cho hệ thống xác định theo công thức (H.8).

trong đó:

là lưu lượng yêu cầu lấy qua cống đầu mối F để cấp nước cho hệ thống, m³/s;

là hệ số tưới trung bình ngày, =1,15 l/s/ha;

Ω_tuoi là tổng diện tích tưới của hệ thống, Ω_tuoi = 1 175 ha;

là thời gian lấy nước tự chảy trung bình trong thời gian tưới, = 8,0 h/d;

η_ht là hệ số sử dụng nước trung bình của của hệ thống trong thời gian tưới, η_ht = 0,75.

Thay các số liệu đã biết vào công thức (H.8) xác định được = 5,405 m³/s.

H.3.2.2 Số liệu trong bảng H.1 cho thấy tại tất cả các mặt cắt đều có mực nước yêu cầu tưới cao hơn mực nước yêu cầu tiêu. Kết quả tính toán ở bảng H.3 cho thấy khả năng dẫn nước tiêu tại các mặt cắt kênh chính của hệ thống theo hiện trạng đều lớn hơn nhiều lần lưu lượng yêu cầu tưới. Như vậy kích thước mặt cắt kênh theo hiện trạng đáp ứng được yêu cầu lấy nước tưới.

H.4 Tính toán kích thước mặt cắt kênh nạo vét

H.4.1 Xác định cao độ đáy kênh nạo vét và độ dốc dọc đáy kênh

H.4.1.1 Độ dốc đáy kênh tưới tiêu kết hợp ưu tiên chọn theo yêu cầu tiêu. Tại vị trí mặt cắt đầu và cuối tuyến kênh chính A - F có cống qua đường A và cống đầu mối tưới tiêu F. Chọn cao độ đáy kênh nạo vét không cao hơn cao độ đáy hai cống nói trên, cụ thể như sau:

- Tại mặt cắt A lấy bằng cao độ ngưỡng cống A: -1,10 m;

- Tại mặt cắt F lấy bằng cao độ ngưỡng cống F: - 2,00 m.

H.4.1.2 Độ dốc đáy kênh nạo vét i_tieu xác định theo công thức (H.9).

trong đó:

s_A là cao độ ngưỡng cống A:	s_A = -1,10 m;
s_F là cao độ ngưỡng cống F:	s_F = - 2,00 m;
L_A_-_F là chiều dài tuyến kênh nạo vét:	L_A_-_F = 9 900 m.

Kết quả tính toán xác định được i_t_ie_u = 0,000091.

H.4.1.3 Biết được cao độ đáy kênh nạo vét tại các mặt cắt A, F và độ dốc đáy kênh thiết kế, khoảng cách giữa các mặt cắt sẽ xác định được cao độ đáy kênh thiết kế tại các mặt cắt tính toán theo phương pháp nội suy tuyến tính.

H.4.2 Tính toán xác định bề rộng đáy kênh nạo vét

H.4.2.1 Khả năng vận chuyển nước tiêu tại một mặt cắt bất kỳ của kênh A - F sau khi nạo vét hạ thấp cao độ đáy, xác định theo công thức (H.10).

trong đó:

Q_tk là lưu lượng có thể tiêu được sau khi nạo vét kênh theo mặt cắt thiết kế, m³/s;

ω_tk là diện tích mặt cắt ướt của kênh sau khi nạo vét, m². Do chỉ nạo vét hạ thấp cao độ đáy kênh tới cao độ thiết kế, không mở rộng và không làm thay đổi mặt thoáng lòng kênh nên diện tích mặt cắt ướt của kênh sau nạo vét xác định theo công thức (H.11).

ω_tk = ω_ht + ω_nv (H.11)

ω_ht là diện tích mặt cắt ướt của kênh theo hiện trạng (lúc chưa nạo vét), m², xác định theo công thức (H.3);

ω_nv là diện tích mặt cắt ướt của phần đáy kênh được nạo vét, m²;

ω_nv = (b_tk+ m x Δh) x Δh (H.12)

∆h là độ sâu nạo vét, m;

Δh =h_t_k- h_ht (H.13)

b_tk là bề rộng đáy kênh thiết kế nạo vét, m;

b_tk ≤ b_ht - 2x m x Δh (H.14)

b_ht là bề rộng đáy kênh chưa nạo vét, m;

h_t_k là chiều sâu nước trong kênh sau nạo vét, m;

h_tk = MNTK_tieu - Z_đtk (H.15)

MNTK_tieu là mực nước thiết kế tiêu, m, xem bảng G.1;

Z_đtk là cao độ đáy kênh thiết kế nạo vét tại mặt cắt tính toán, xem H.4.1.3;

h_ht là chiều sâu nước trong kênh chưa nạo vét, m, xác định theo công thức (H.4);

m là hệ số mái dốc của mái kênh nạo vét dùng trong tính toán : m = 1,5;

χ_tk là chu vi ướt của mặt cắt kênh sau nạo vét, m;

Χ_ht là chu vi ướt của mặt cắt kênh chưa nạo vét, m, xác định theo công thức (H.6);

R_tk là bán kính thủy lực của mặt cắt kênh sau nạo vét, m, xác định theo công thức (H.17);

C_tk là hệ số Sezy sau nạo vét, m^0,⁵/s ;

n là hệ số nhám của lòng kênh sau nạo vét, n = 0,025;

y là chỉ số phụ thuộc vào hệ số n và R_tk: y = 1/6 ;

i_tk là độ dốc đáy kênh nạo vét: i_tk = 0,000091.

Hình H.2 - Sơ họa mặt cắt thiết kế nạo vét kênh

H.4.2.2 Giả thiết bề rộng đáy kênh thiết kế nạo vét (b_t_k) và sử dụng công thức (H.10) để tính toán Q_t_k. Nếu kết quả tính toán cho Q_t_k lớn hơn hoặc bằng lưu lượng yêu cầu tiêu (Q_yc) thì việc giả thiết b_t_k là phù hợp. Nếu đã tính với (b_t_k = b_ht - 2 x m x Δh) mà Q_t_k vẫn nhỏ hơn Q_yc thì phải hạ thấp cao độ đáy kênh, tăng chiều sâu nạo vét và tính toán lại.

H.4.2.3 Kết quả tính toán khả năng chuyển nước tại các mặt cắt của kênh A - F sau khi nạo vét được thống kê trong bảng H.4 cho thấy với các thông số kích thước mặt cắt kênh như đã nêu ở trên, tất cả các mặt cắt tính toán sau khi nạo vét đều cho Q_tk> Q_yc. Sử dụng kết quả tính toán trong bảng H.4 để thiết kế nạo vét kênh chính A - F của hệ thống tiêu.

Bảng H.4 - Kết quả tính toán kiểm tra khả năng chuyển nước tiêu sau khi đã nạo vét

Mặt cắt tính toán	Các thông số tính toán thiết kế mặt cắt kênh								Lưu lượng
	*b_tk*	*h_tk*	*χ_tk*	*ω_tk*	*R_tk*	*C_tk*	MNTK	*Z_đt*_k	*Q_yc*	*Q_tk*
	m	m	m	m²	m	m^0,⁵/s	m	m	m³/s	m³/s
A	5,0	2,35	16,323	26,589	1,629	43,389	1,25	-1,10	8,018	14,724
B	5,0	2,34	17,369	27,694	1,594	43,234	1,09	-1,25	12,829	15,119
C	5,0	2,31	23,933	39,124	1,635	43,415	0,84	-1,47	20,389	21,717
D	16,0	2,30	30,698	56,019	1,825	44,218	0,67	-1,63	32,760	33,462
E	24,0	2,29	34,766	67,226	1,934	44,647	0,54	-1,74	41,236	41,737
F	24,0	2,26	35,849	69,893	1,950	44,708	0,26	-2,00	41,236	43,632

Phụ lục I

(Tham khảo)

Ví dụ tính toán xác định đường kính hợp lý của hệ thống cấp nước bằng đường ống

I.1 Tài liệu cho trước

I.1.1 Hình I.1 giới thiệu sơ đồ cấu trúc của một hệ thống đường ống lấy nước từ hồ chứa để cấp nước tưới cho 1 500 ha cây công nghiệp với hệ số tưới 0,85 l/s/ha và cấp trực tiếp cho nhà máy xử lý nước sinh hoạt quy mô 30 000 dân vùng nông thôn theo định mức mỗi người 100 l/d. Nước tưới ruộng lấy từ các đường ống cấp trực tiếp vào hệ thống tưới phun mưa. Ngoài tuyến đường ống chính A - G, hệ thống còn có 7 tuyến đường ống nhánh cấp I ký hiệu từ T1 đến T7. Một số đường ống nhánh cấp I có đường ống nhánh cấp II[33].

I.1.2 Quy mô các đối tượng phục vụ của từng tuyến đường ống nhánh và cả hệ thống được thống kê trong bảng I.1.

Hình I.1 - Sơ đồ bố trí hệ thống đường ống cấp nước từ hồ chứa

Bảng I.1 - Diện tích được tưới và số dân được sử dụng nước từ các tuyến đường ống

Tên tuyến đường ống cấp dưới		Diện tích được tưới (Ω) ha	Số dân được sử dụng nước	Tên tuyến đường ống cấp dưới		Diện tích được tưới (Ω) ha	Số dân được sử dụng nước
T1		145	-	T5		431	-
T2		275	-	Trong đó:	T5-1	100	-
Trong đó:	T2-1	105	-		T5-2	114	-
	T2-2	170	-		T5-3	92	-
T3		294	-		T5-4	125	-
Trong đó:	T3-1	158	-	T6		170	-
	T3-2	136	-	T7		-	30 000
T4		185	-	Tổng cộng		1 500	30 000

I.1.3 Chiều dài từng đoạn đường ống trong hệ thống được thống kê trong bảng I.2.

Bảng I.2 - Chiều dài từng đoạn đường ống trên hệ thống cấp nước

Đoạn ống	Chiều dài m	Thuộc tuyến đường ống	Đoạn ống	Chiều dài m	Thuộc tuyến đường ống
A - B	3 300	Tuyến chính	D1 - D1-2	2 300	T3-2
B - C	1 900	Tuyến chính	E - E1	3 200	T4
C - D	2 300	Tuyến chính	F - F1	1 600	T5
D - E	3 300	Tuyến chính	F1 - F2	1 400	T5
E - F	1 700	Tuyến chính	F2 - F3	1 100	T5
F - G	2 800	Tuyến chính	F1 -F1-1	1 300	T5-1
B - B1	2 200	T1	F2 - F2-2	2 300	T5-2
C - C1	2 100	T2	F3 - F3-1	2 500	T5-3
C1 - C1-1	1 900	T2-1	F3 - F3-2	1 500	T5-4
C1 - C1-2	1 200	T2-2	G - G1	2 300	T7
D - D1	2 900	T3	G - G2	3 300	T6
D1 - D1-1	2 000	T3-1	Cả hệ thống	50 400	-

I.1.4 Cao độ địa hình nơi bố trí tuyến đường ống tại vị trí các điểm lấy nước và điểm nút phân nhánh được thống kê trong bảng I.3.

Bảng 1.3 - Cao độ địa hình nơi bố trí tuyến đường ống tại các điểm nút trên hệ thống

Điểm nút	Cao độ địa hình m	Điểm nút	Cao độ địa hình m	Điểm nút	Cao độ địa hình m
A	126,54	C1	118,20	F2	109,63
B	120,70	C1-1	117,85	F3	111,70
C	118,75	C1-2	116,50	F1-1	112,85
D	117,14	D1	115,56	F2-2	108,50
E	113,65	D1-1	116,73	F3-1	112,80
F	111,70	D1-2	114,37	F3-2	113,40
G	108,84	E1	110,77	G1	103,10
B1	121,50	F1	110,54	G2	107,20

I.1.5 Hệ thống có 12 điểm lấy nước ra khỏi đường ống để cấp cho các đối tượng sử dụng với cột nước áp lực yêu cầu syc như sau:

- Cấp trực tiếp cho hệ thống tưới phun mưa: s_yc = 2,0 m;

- Cấp trực tiếp cho nhà máy xử lý nước sinh hoạt: s_yc = 0,0 m.

I.1.6 Toàn bộ đường ống lắp đặt trong hệ thống thuộc loại HDPE tiêu chuẩn có bề mặt phía trong nhẵn bóng, trơn trượt (n = 0,010).

I.1.7 Nguồn nước cấp cho hệ thống được lấy từ hồ chứa có mực nước dâng bình thường (MNDBT) 142,50 m, mực nước siêu cao (MNSC) 143,7 m và mực nước chết (MNC) 131,20 m.

I.2 Yêu cầu thiết kế

Tính toán xác định đường kính kinh tế của hệ thống đường ống lấy nước từ hồ chứa để cấp cho các đối tượng sử dụng.

I.3 Kết quả tính toán

I.3.1 Lưu lượng thiết kế

I.3.1.1 Lưu lượng lấy ra khỏi đường ống, ký hiệu là Q_ra m³/s, để cấp cho các đối tượng sử dụng nước xác định theo công thức (I.1). Kết quả tính toán được thống kê trong bảng I.4;

Q_ra = K_ô x Q_net (I.1)

trong đó:

K_ô là hệ số tổn thất khi lấy nước ra khỏi đường ống để cấp cho các đối tượng sử dụng:

- Cấp trực tiếp cho nhà máy xử lý nước sinh hoạt: K_ô = 1,00;

- Đưa nước tới mặt ruộng thông qua hệ thống tưới phun mưa: K_ô = 1,05;

- Q_ne_t là lưu lượng yêu cầu cấp tại nơi tiêu thụ nước, m³/s, được xác định như sau:

- Cấp trực tiếp tại mặt ruộng tính theo công thức (I.2):

Q_net = 10^-³ x Ω x q_t_k (I.2)

- Cấp trực tiếp cho nhà máy xử lý nước sinh hoạt tính theo công thức (I.3):

Ω là diện tích tưới, ha;

q_tk là hệ số tưới thiết kế: q_tk = 0,85 l/s/ha;

SN là số người dân được cấp nước. Theo tài liệu SN = 30 000 người;

DM_SH là định mức cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt của một người dân trong một ngày đêm. Theo tài liệu DM_SH = 100 l/người/d;

K_SH là hệ số phụ thêm trong quá trình xử lý nước sinh hoạt tại nhà máy, bao gồm nước dịch vụ, nước thất thoát và nước yêu cầu riêng cho nhà máy xử lý nước. Dựa theo khoản 3 của bảng A.1 phụ lục A tính được K_SH = 1,392.

Bảng I.4 - Lưu lượng yêu cầu lấy ra khỏi các đường ống nhánh để cấp cho các đối tượng sử dụng nước trong hệ thống

Điểm lấy nước ra khỏi đường ống	Lưu lượng yêu cầu Q_net m³/s	Thuộc đường ống nhánh	Điểm lấy nước ra khỏi đường ống	Lưu lượng yêu cầu Q_net m³/s	Thuộc dường ống nhánh
B1	0,129	T1	F1-1	0,089	T5-1
C1-1	0,094	T2-1	F2-2	0,102	T5-2
C1-2	0,152	T2-2	F3-1	0,082	T5-3
D1-1	0,141	T3-1	F3-2	0,112	T5-4
D1-2	0,121	T3-2	G2	0,152	T6
E1	0,165	T4	G1	0,048	T7
CHÚ THÍCH: Tổng lưu lượng lấy ra khỏi hệ thống thông qua 12 điểm lấy nước ở cuối các đường ống nhánh là 1,387 m³/s.

I.3.1.2 Lưu lượng thiết kế tại một vị trí bất kỳ của đường ống xác định theo công thức (I.4). Kết quả tính toán được thống kê trong bảng I.5.

trong đó:

Q_mci là lưu lượng tại mặt cắt thứ i của đường ống, m³/s;

Q_n_j là lưu lượng lấy từ đường ống ở phía hạ lưu mặt cắt tính toán để cấp cho đường ống nhánh thứ j, m³/s;

n là số đường ống nhánh ở phía hạ lưu mặt cắt tính toán.

Bảng I.5 - Lưu lượng yêu cầu (Q_tk) tại các điểm nút và các đoạn đường ống

Nút	Đoạn ống	*Q_tk* m³/s	Nút	Đoạn ống	*Q_tk* m³/s	Nút	Đoạn ống	*Q_tk* m³/s
A	Đầu mối	1,387	D1	D - D1	0,262	F2	F1 - F2	0,295
B	A - B	1,387	-	D1 - D1-1	0,141	-	F2 - F2-2	0,102
-	B - B1	0,129	-	D1 - D1-2	0,121	F3	F2 - F3	0,194
C	B - C	1,258	E	D -E	0,750	-	F3 - F3-1	0,082
C1	C - C1	0,245	-	E - E1	0,165	-	F3 - F3-2	0,112
-	C1-C1-1	0,094	F	E - F	0,585	G	F - G	0,200
-	C1-C1-2	0,152	F1	F - F1	0,385	-	G - G2	0,152
D	C - D	1,012	-	F1 - F1-1	0,089	-	G - G1	0,048

I.3.2 Cột nước khả năng của nguồn cấp

Cột nước khả năng của nguồn cấp tại điểm nút bất kỳ trên hệ thống ký hiệu là H_kn, m, xác định theo công thức (I.5). Kết quả tính toán được thống kê trong bảng I.6.

H_kn = MNC - Z_đh (I.5)

Bảng I.6 - Cột nước khả năng của nguồn cấp tại các điểm nút trong hệ thống

Điểm nút	Z_đh m	H_kn m	Điểm nút	Z_đh m	H_kn m	Điểm nút	Z_đh m	H_kn m
A	126,54	4,66	C1	118,20	12,45	F2	109,63	21,57
B	120,70	10,50	C1-1	117,85	13,35	F3	111,70	19,50
C	118,75	12,45	C1-2	116,50	14,70	F1-1	112,85	18,35
D	117,14	14,06	D1	115,56	15,64	F2-2	108,50	22,70
E	113,65	17,55	D1-1	116,73	14,47	F3-1	112,80	18,40
F	111,70	19,50	D1-2	114,37	16,83	F3-2	113,40	17,80
G	108,84	22,36	E1	110,77	20,43	G1	103,10	28,10
B1	121,50	9,70	F1	110,54	20,66	G2	107,20	24,00

trong đó:

Z_đh là cao độ địa hình tại vị trí điểm nút trên tuyến tính toán, m;

MNC là cao trình mực nước chết của hồ chứa. Theo tài liệu MNC = 131,20 m.

I.3.3 Sơ bộ lựa chọn đường kính ống

I.3.3.1 Đường kính của từng đoạn đường ống sơ bộ xác định theo công thức (I.6).

d = Q_tk^0,542 (I-6)

trong đó:

d là đường kính của ống, m;

Q_tk là lưu lượng thiết kế, m³/s.

I.3.3.2 Căn cứ vào kết quả tính toán đường kính d theo công thức (I.6) và khả năng cung cấp đường ống trên thị trường, sơ bộ lựa chọn kích thước đường kính cho các đoạn ống lắp đặt trong hệ thống, được thống kê trong bảng I.7. Số liệu chính xác về kích thước đường kính của các đoạn ống lắp đặt trong hệ thống sẽ được hiệu chỉnh trong quá trình tính toán thủy lực thỏa mãn các điều kiện về kinh tế và kỹ thuật.

Bảng I.7 - Sơ bộ lựa chọn kích thước đường kính các đoạn đường ống trong hệ thống

Đoạn ống	*L_i* m	*Q_tki* m³/s	Đường kính d_i mm		Đoạn ống	*L_i* m	*Q_tki* m³/s	Đường kính d_i mm
Đoạn ống	*L_i* m	*Q_tki* m³/s	Tính toán	Lựa chọn	Đoạn ống	*L_i* m	*Q_tki* m³/s	Tính toán	Lựa chọn
A - B	3 300	1,387	1 194	1 200	E - F	1 700	0,585	748	800
B - B1	2 200	0,129	330	350	F - F1	1 600	0,385	596	600
B - C	1 900	1,258	1 132	1 200	F1 - F1-1	1 300	0,089	270	300
C - C1	2100	0,245	467	500	F1 - F2	1 400	0,295	516	500
C1 - C1-1	1 900	0,094	277	300	F2 - F2-2	2 300	0,102	290	300
C1 - C1-2	1 200	0,152	360	400	F2 - F3	1 100	0,194	411	450
C - D	2 300	1,012	1 007	1 000	F3 - F3-1	2 500	0,082	258	300
D - D1	2 900	0,262	484	500	F3 - F3-2	1 500	0,112	305	350
D1 -D1-1	2 000	0,141	346	350	F - G	2 800	0,200	418	450
D1 - D1-2	2 300	0,121	319	350	G - G2	3 300	0,152	360	400
D - E	3 300	0,750	856	900	G - G1	2 300	0,048	194	200
E - E1	3 200	0,165	377	400

I.3.4 Tính toán tổn thất cột nước cho các đoạn đường ống

Tổn thất cột nước trong đoạn ống thứ i có đường kính không đổi nằm trên tuyến tính toán khi dẫn lưu lượng thiết kế, ký hiệu là ΔH_i, m, được xác định theo công thức (I.7). Kết quả tính toán tổn thất cột nước theo kích thước đường kính lựa chọn sơ bộ cho các đoạn ống được thống kê trong bảng I.8.

trong đó:

Q_tki là lưu lượng thiết kế của đoạn ống thứ i, m3/s;

L_i là chiều dài của đoạn ống thứ i, m;

K_Qi là mô đuyn lưu lượng của đoạn ống thứ i, m³/s, lấy theo bảng 22 tương ứng với n = 0,010. Nếu lập bảng Excel để tính toán thủy lực thì K_Qi tính theo công thức (98) trong tiêu chuẩn này.

Bảng I.8 - Tổn thất cột nước trong các đoạn đường ống theo đường kính lựa chọn sơ bộ

Đoạn ống	*Q_tki* m³/s	*d_i* mm	*L_i* m	K_Qi m³/s	ΔH_i m	Đoạn ống	*Q_tki* m³/s	*d_i* mm	*L_i* m	K_Qi m³/s	ΔH_i m
A - B	1,387	1 200	3 300	50,68	2,47	E - F	0,585	800	1 700	17,19	1,97
B - B1	0,129	350	2 200	1,90	10,25	F - F1	0,385	600	1 600	7,98	3,72
B - C	1,258	1 200	1 900	50,68	1,17	F1 - F1-1	0,089	300	1 300	1,26	6,55
C-C1	0,245	500	2 100	4,91	5,25	F1 - F2	0,295	500	1 400	4,91	5,07
C1 - C1-1	0,094	300	1 900	1,26	10,56	F2 - F2-2	0,102	300	2 300	1,26	15,07
C1 - C1-2	0,152	400	1 200	2,71	3,77	F2 - F3	0,194	450	1 100	3,71	3,00
C - D	1,012	1 000	2 300	31,17	2,43	F3 - F3-1	0,082	300	2 500	1,26	10,67
D - D1	0,262	500	2 900	4,91	8,29	F3 - F3-2	0,112	350	1 500	1,90	5,19
D1 - D1-1	0,141	350	2 000	1,90	11,06	F- G	0,200	450	2 800	3,71	8,16
D1 - D1-2	0,121	350	2 300	1,90	9,42	G - G2	0,152	400	3 300	2,71	10,36
D - E	0,750	900	3 300	23,53	3,35	G - G1	0,048	200	2 300	0,43	29,55
E - E1	0,165	400	3 200	2,71	11,90

I.3.5 Tính toán cột nước áp lực yêu cầu và xác định kích thước đường kính ống phù hợp

I.3.5.1 Công thức tính toán cột nước áp lực yêu cầu

I.3.5.1.1 Trên tuyến đường ống tính toán, cột nước yêu cầu tại mặt cắt bất kỳ bằng tổng tổn thất cột nước của các đoạn ống nằm ở phía thượng lưu mặt cắt đó.

I.3.5.6.2 Cột nước yêu cầu tại điểm lấy nước ra khỏi đường ống ký hiệu là H_yc, m, xác định theo công thức (I.8).

trong đó:

ΔH_i là tổn thất cột nước trong đoạn ống thứ i thuộc tuyến tính toán nằm ở phía thượng lưu điểm lấy nước ra khỏi đường ống, m, lấy theo bằng I.8;

m là số đoạn đường ống thuộc tuyến tính toán nằm ở phía thượng lưu điểm lấy nước;

s_yc là áp lực nước yêu cầu tại nơi tiêu thụ nước:

- Tại điểm lấy nước G1: s_yc = 0,0m;

- Tại 11 điểm lấy nước còn lại: s_yc = 2,0m.

I.3.5.2 Tính toán cho tuyến đường ống chính

I.3.5.2.1 Theo sơ đồ hình I.1, tuyến đường ống chính cấp nước cho tuyến ống nhánh T6 được chọn làm tuyến đường ống chính tính toán. Với kích thước đường kính các đoạn ống đã chọn sơ bộ trong bảng I.6, kết quả tính toán cột nước áp lực yêu cầu theo công thức (I.8) được thống kê trong bảng I.9.

Bảng I.9 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại các điểm nút của tuyến đường ống chính theo kích thước đường kính lựa chọn sơ bộ

Nút	Z_đhi m	H_kni m	*d_i* mm	H_y_ci m	ΔH_i m	Nút	Z_đhi m	H_kni m	*d_i* mm	H_y_ci m	ΔH_i m
A	126,54	4,66	1 200	0,00	4,66	E	113,65	17,55	900	9,42	8,13
B	120,70	10,50	1 200	2,47	8,03	F	111,70	19,50	800	11,38	8,12
C	118,75	12,45	1 200	3,64	8,81	G	108,84	22,36	450	19,54	2,82
D	117,14	14,06	1 000	6,07	7,99	G2	107,20	24,00	4'00	31,91	-7,91
CHÚ THÍCH: ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_kni của nguồn cấp (ΔH_i = H_yci - H_kni).

I.3.5.2.2 Kết quả tính toán trong bảng I.9 cho thấy tại nút G2 có cột nước yêu cầu H_yc lớn hơn rất nhiều so với cột nước khả năng H_kn của nguồn cấp mà nguyên nhân chính là tổn thất cột nước trên đoạn ống G - G2 quá lớn. Do vậy cần phải nghiên cứu tăng kích thước đường kính đoạn ống G - G2 và một số đoạn đường ống khác có tổn thất cột nước lớn. Kết quả tính toán thử dần toàn hệ thống (bao gồm cả các tuyến đường ống nhánh) cho thấy sau khi tăng đường kính đoạn ống F - G từ 450 mm lên 500 mm và đoạn ống nhánh G - G2 từ 400 mm lên 450 mm là thỏa mãn, xem bảng I.10.

I.3.5.2.3 Cột nước áp lực yêu cầu tại các điểm nút trên tuyến đường ống chính đã xác định được theo kết quả tính toán ở bằng I.10 là điều kiện biên để tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút khác cho tất cả các cấp các tuyến đường ống nhánh cũng như hiệu chỉnh kích thước đường kính ống của một số đoạn đường ống nhánh khi thấy cần thiết.

Bảng I.10 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại các điểm nút của tuyến đường ống chính sau khi đã hiệu chỉnh tăng kích thước đường kính đoạn ống G - F và G - G2

Nút	Z_đhi m	H_kni m	*d_i* mm	H_y_ci m	ΔH_i m	Nút	Z_đhi m	H_kni m	*d_i* mm	H_y_ci m	ΔH_i m
A	126,54	4,66	1 200	0,00	4,66	E	113,65	17,55	900	9,42	8,13
B	120,70	10,50	1 200	2,47	8,03	F	111,70	19,50	800	11,38	8,12
C	118,75	12,45	1 200	3,64	8,81	G	108,84	22,36	500	16,04	6,32
D	117,14	14,06	1 000	6,07	7,99	G2	107,20	24,00	450	23,57	0,43
CHÚ THÍCH: ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_kni của nguồn cấp (ΔH_i = H_kni - H_yci).

I.3.5.3 Tính toán cho các tuyến đường ống nhánh T1, T4 và T7

l.3.5.3.1 Cột nước áp lực yêu cầu tại các điểm lấy nước B1, E1 và G1, ký hiệu là H_ycB₁, H_ycE₁ và H_ycG₁, m, lần lượt thuộc các tuyến đường ống nhánh T1, T4 và T7 (tương ứng với các đường ống B - B1, E - E1 và G - G1) được xác định theo công thức (I.9). Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng I.11.

trong đó:

H_ycB là cột nước áp lực yêu cầu tại điểm nút B trên tuyến đường ống chính: H_ycB = 2,47 m;

H_ycE là cột nước áp lực yêu cầu tại điểm nút E trên tuyến đường ống chính: H_ycE = 9,42 m;

Bảng I.11 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại các điểm lấy nước B1, E1 và G1 theo kích thước đường kính lựa chọn sơ bộ

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	ΔH_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
B1	121,50	9,70	2,47	400	10,25	14,72	-5,02
E1	110,77	20,43	9,42	450	11,90	23,32	-2,89
G1	103,10	28,10	16,04	250	29,55	45,59	-17,49
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh; 2) ∆H_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống nhánh đưa nước từ đường ống chính đến các điểm lấy và tiêu thụ nước; 3) ∆H_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (∆H_i = H_k_ni - H_yc_i).

H_ycG là cột nước áp lực yêu cầu tại điểm nút G trên tuyến đường ống chỉnh: H_ycG = 16,04 m;

∆H_B-B1, ∆H_E-E1 và ∆H_G-G1 lần lượt là tổn thất cột nước trong các đường ống B - B1, E - E1 và G - G1, m. Với kích thước đường kính sơ bộ đã chọn cho các đoạn đường ống nói trên, tổn thất cột nước tính toán được ghi trong bảng I.8 như sau: ∆H_B-B1 là 10,25 m; ∆H_E-E1 là 11,90 m và ∆H_G-G10 là 29,55 m;

s_yc_B1, s_yc_E1 và s_yc_G1 lần lượt là áp lực nước yêu cầu tại nơi tiêu thụ nước tương ứng với các vị trí B1, E1 và G1, trong đó s_yc_B1 và s_yc_E1, là 2,0 m còn s_yc_G1 là 0,0 m.

I.3.5.3.2 Kết quả tính toán sơ bộ cột nước yêu cầu tại các điểm lấy nước B1, E1 và G1 cho thấy cột nước yêu cầu tại các vị trí này đều lớn hơn nhiều so với cột nước khả năng của nguồn cấp. Do vậy cần nghiên cứu tăng kích thước đường kính các đường ống B - B1, E - E1 và G - G1. Kết quả tính toán thử dần cho toàn bộ hệ thống sau khi tăng đường kính các đường ống B - B1 từ 350 mm lên 400 mm, E - E1 từ 400 mm lên 450 mm và G - G1 từ 200 mm lên 250 mm là thỏa mãn, xem bảng 1.12.

Bảng I.12 – Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại các điểm lấy nước B1, E1 và G1 sau khi đã hiệu chỉnh tăng kích thước đường kính các đường ống B - B1, E - E1 và G - G1

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	∆H_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
B1	121,50	9,70	2,47	400	5,03	9,50	0,20
E1	110,77	20,43	9,42	450	6,35	17,77	2,66
G1	103,10	28,10	16,04	250	8,99	25,03	3,07
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống nhánh đưa nước từ đường ống chính đến các điểm lấy và tiêu thụ nước; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.4 Tính toán cho tuyến đường ống nhánh T2

I.3.5.4.1 Tuyến đường ống nhánh T2 có hai đường ống nhánh cấp II là T2-1 và T2-2. Theo sơ đồ bố trí hệ thống đường ống, tuyến này có ba điểm nút là C1, C1-1 và C1-2. Dựa vào công thức tổng quát tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút quy định tại I.3.5.1, cột nước áp lực yêu cầu tại các điểm nút này xác định theo công thức (1.10). Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng 1.13.

trong đó:

H_yc_C là cột nước áp lực yêu cầu tại nút C trên tuyến đường ống chính: H_yc_C = 3,64 m;

Ñ_y_cC1_-1 và Ñ_y_cC1_-₂ là áp lực nước yêu cầu tại nơi tiêu thụ nước: Ñ_y_cC1_-1 và Ñ_y_cC1_-₂ là 2,0 m;

ΔH_C-C1, và ΔH_C1-C1-1 và ΔH_C1-C1-2 lần lượt là tổn thất cột nước trong các đoạn ống C - C1, C1 - C1-1 và C1 - C1-2, m. Với kích thước đường kính sơ bộ đã chọn cho các đoạn đường ống nói trên, tổn thất cột nước tính toán được như sau: ΔH_C-C1 là 5,25 m; ΔH_C1-C1-1 là 10,56 m và ΔH_C1-C1-2 là 3,77 m.

Bảng I.13 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại nút C1 và các điểm lấy nước C1-1, C1-2 theo kích thước đường kính ống lựa chọn sơ bộ

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	ΔH_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
C1	118,20	13,00	3,64	500	5,25	8,89	4,11
C1-1	117,85	13,35	8,89	300	10,56	21,45	-8,10
C1-2	116,50	14,70	8,89	400	3,77	14,66	0,04
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh cấp dưới; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống nhánh cấp dưới; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.4.2 Kết quả tính toán ở bảng I.13 cho thấy cột nước yêu cầu tại điểm lấy nước C1-1 lớn hơn nhiều so với cột nước khả năng của nguồn cấp nên phải tăng kích thước đường kính ống C1 - C1-1. Kết quả tính toán thử dần cho toàn bộ hệ thống cho thấy sau khi tăng đường kính ống C1 - C1-1 từ 300 mm lên 400 mm là thỏa mãn yêu cầu lấy nước, xem bảng I.14.

Bảng I.14 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại nút C1 và các điểm lấy nước C1-1, C1-2 sau khi đã hiệu chỉnh tăng kích thước đường kính cho đường ống C1 - C1-1

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	∆H_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
C1	118,20	13,00	3,64	500	5,25	8,89	4,11
C1-1	117,85	13,35	8,89	400	2,28	13,17	0,18
C1-2	116,50	14,70	8,89	400	3,77	14,66	0,04
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh cấp dưới; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống cấp dưới; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.5 Tính toán cho tuyến đường ống nhánh T3

I.3.5.5.1 Tuyến đường ống nhánh T3 có hai đường ống nhánh cấp II là T3-1 và T3-2 với ba điểm nút cần tính toán cột nước áp lực là D1, D1-1 và D1-2. Phương pháp tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút này cũng tương tự như tính toán cho tuyến đường ống nhánh T2 (xem I.3.5.4).

I.3.5.5.2 Kết quả tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút theo kích thước đường kính lựa chọn sơ bộ (xem bảng I.7) được tóm tắt trong bảng I.15.

Bảng I.15 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại nút D1 và các điểm lấy nước D1-1, D1-2 theo kích thước đường kính ống lựa chọn sơ bộ

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	ΔH_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
D1	115,56	15,64	6,07	500	8,29	14,35	1,29
D1-1	116,73	14,47	14,35	350	11,06	27,41	-12,94
D1-2	114,37	16,83	14,35	350	9,42	25,78	-8,95
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh cấp dưới; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống cấp dưới; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.5.3 Kết quả tính toán ở bảng I.15 cho thấy cột nước yêu cầu tại điểm lấy nước D1-1 và D1-2 lớn hơn nhiều so với cột nước khả năng của nguồn cấp nên phải tăng kích thước đường kính các đoạn ống nói trên. Kết quả tính toán thử dần cho toàn bộ hệ thống cho thấy sau khi tăng đường kính đường ống cấp I D - D1 từ 500 mm lên 600 mm và tăng đường kính các đường ống cấp II là D1 - D1-1 và D1 - D1-2 từ 350 mm lên 450 mm mới thỏa mãn yêu cầu lấy nước, xem bảng 1.16.

Bảng 1.16 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại nút D1 và các điểm lấy nước D1-1, D1-2 sau khi đã tăng kích thước đường kính các đoạn ống D - D1, D1 - D1-1 và D1 - D1-2

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	ΔH_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
D1	115,56	15,64	6,07	600	3,13	9,20	6,44
D1-1	116,73	14,47	9,20	450	2,90	14,10	0,37
D1-2	114,37	16,83	9,20	450	2,47	13,67	3,16
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh cấp dưới; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống cấp dưới; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.6 Tính toán cho tuyến đường ống nhánh T5

I.3.5.6.1 Tuyến đường ống nhánh T5 có bốn đường ống nhánh cấp II là T5-1, T5-2, T5-3 và T5-4 với bẩy điểm nút cần tính toán cột nước áp lực là F1, F2, F3, F1-1, F2-2, F3-1 và F3-2. Phương pháp tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút này như sau:

- Chọn tuyến đường ống đi qua các điểm nút F - F1 - F2 - F3 và F3-1 làm tuyến tính toán (tuyến có chiều dài chuyển nước lớn nhất). Phương pháp tính toán tương tự như tính toán cho tuyến đường ống chính nêu tại I.3.5.2 với cột nước áp lực yêu cầu tại F đã biết làm điều kiện biên;

- Sau khi đã hiệu chỉnh kích thước đường kính các đoạn ống đáp ứng được yêu cầu cấp nước cho điểm nút lấy nước F3-1, tiến hành tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút lấy nước còn lại là F1-1, F2-2 và F3-2. Phương pháp tính toán tương tự như tính toán cho các tuyến đường ống nhánh nêu tại I.3.5.4.

I.3.5.6.2 Kết quả tính toán cột nước áp lực yêu cầu cho các điểm nút theo kích thước đường kính các đoạn đường ống đã chọn sơ bộ được tóm tắt trong bảng I.17.

Bảng I.17 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại các điểm nút F1, F2, F3 cùng các điểm lấy nước F1-1, F2-2, F3-1 và F3-2 theo kích thước đường kính ống lựa chọn sơ bộ

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	ΔH_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
F1	110,54	20,66	11,38	600	3,72	15,10	5,56
F2	109,63	21,57	15,10	500	5,07	20,17	1,40
F3	111,70	19,50	20,17	450	3,00	23,17	-3,67
F3-1	112,80	18,40	23,17	300	10,67	35,84	-17,44
F3-2	113,40	17,80	23,17	350	5,19	30,37	-12,57
F2-2	108,50	22,70	20,17	300	15,07	37,24	-14,54
F1-1	112,85	18,35	15,10	300	6,55	23,65	-5,30
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh cấp dưới; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống cấp dưới; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.6.3 Kết quả tính toán ở bảng I.17 cho thấy cột nước yêu cầu tại nút F3 và tất cả bốn điểm lấy nước F1-1, F2-2, F3-1 và F3-2 của tuyến đường ống nhánh T5 đều lớn hơn nhiều so với cột nước khả năng của nguồn cấp, không đáp ứng yêu cầu lấy nước tưới. Biện pháp xử lý là nghiên cứu tăng kích thước đường kính các đoạn ống có liên quan. Kết quả tính toán thử dần cho tuyến ống nhánh T5 và toàn bộ hệ thống cho thấy sau khi tăng đường kính các đoạn đường ống nhánh cấp I lên 700 mm và tăng đường kính các đường ống cấp II gồm F3 - F3-1 và F3 - F3-2 lên 450 mm, F2 - F2-2 và F1 - F1-1 lên 350 mm thì thỏa mãn yêu cầu lấy nước, xem bảng I.18.

Bảng 1.18 - Kết quả tính toán cột nước yêu cầu tại các điểm nút F1, F2, F3 cùng các điểm lấy nước F1-1, F2-2, F3-1 và F3-2 sau khi đã tăng kích thước đường kính các đoạn ống

Nút	Z_đhi m	H_kn_i m	H_ycoc_i m	*d_i* mm	ΔH_ố_ngi m	H_yc_i m	ΔH_i m
F1	110,54	20,66	11,38	700	1,63	13,02	7,64
F2	109,63	21,57	13,02	700	0,84	13,86	7,71
F3	111,70	19,50	13,86	700	0,28	14,14	5,36
F3-1	412,80	18,40	14,14	450	1,23	17,37	1,03
F3-2	113,40	17,80	14,14	450	1,36	17,50	0,30
F2-2	108,50	22,70	13,86	350	6,62	22,48	0,22
F1-1	112,85	18,35	13,02	350	2,88	17,90	0,45
CHÚ THÍCH: 1) H_ycoc_i là cột nước áp lực yêu cầu trên tuyến đường ống chính trước khi chảy vào tuyến đường ống nhánh cấp dưới; 2) ΔH_ố_ngi là tổn thất cột nước trên đường ống cấp dưới; 3) ΔH_i là chênh lệch giữa cột nước yêu cầu H_yci với cột nước khả năng H_k_ni của nguồn cấp (ΔH_i = H_k_ni - H_yc_i).

I.3.5.7 Tổng hợp kết quả tính toán

Sau khi hoàn thành các bước tính toán đã nêu từ I.3.5.2 đến I.3.5.6, kết quả tính thủy lực xác định kích thước đường kính hợp lý các đoạn đường ống trong hệ thống được tổng hợp lại trong bảng I.19. Các số liệu ghi trong bảng I.19 được sử dụng để tính toán kiểm tra nước va và thiết kế hệ thống cấp nước bằng đường ống [34].

Bằng I.19 - Tổng hợp kết quả tính toán thủy lực xác định kích thước đường kính hợp lý các đoạn đường ống trong hệ thống

Đoạn ống	*Q_tki* m³/s	d_i mm	*L_i* m³/s	*K_Qi* m³/s	ΔH_i m	Đoạn ống	*Q_tki* m³/s	d_i mm	*L_i* m³/s	*K_Qi* m³/s	ΔH_i m
A - B	1,387	1 200	3 300	50,68	2,47	E - F	0,585	800	1 700	17,19	1,97
B - B1	0,129	400	2 200	2,71	5,03	F - F1	0,385	700	1 600	12,04	1,63
B - C	1,258	1 200	1 900	50,68	1,17	F1 - F1-1	0,089	350	1 300	1,90	2,88
C - C1	0,245	500	2 100	4,91	5,25	F1 - F2	0,295	700	1 400	12,04	0,84
C1 - C1-2	0,094	400	1 900	2,71	2,28	F2 - F2-2	0,102	350	2 300	1,90	6,62
C1 - C1-2	0,152	400	1 200	2,71	3,77	F2 - F3	0,194	700	1 100	12,04	0,28
C - D	1,012	1 000	2 300	31,17	2,43	F3 - F3-1	0,082	450	2 500	3,71	1,23
D - D1	0,262	600	2 900	7,98	3,13	F3 - F3-2	0,112	450	1 500	3,71	1,36
D1 - D1-1	0,141	450	2 000	3,71	2,90	F - G	0,200	500	2 800	4,91	4,65
D1 - D1-2	0,121	450	2 300	3,71	2,47	G - G2	0,152	450	3 300	3,71	5,53
D - E	0,750	900	3 300	23,53	3,35	G - G1	0,048	250	2 300	0,77	8,99
E - E1	0,165	450	3 200	3,71	6,35

Phụ lục J

(Quy định)

Ký hiệu dùng trong các bản vẽ thiết kế hệ thống dẫn, chuyển nước

Bảng J.1 - Các ký hiệu vùng tưới tiêu bằng màu trên bản đồ

Tên vùng	Ký hiệu màu
1. Làng xóm, khu dân cư.	Màu xanh lá mạ.
2. Vùng tưới:
- Đã có công trình tưới	- Màu vàng, gạch chéo bằng màu xanh lá cây, nét mành thưa
- Sẽ xây dựng công trình tưới	- Màu vàng
- Còn bị hạn chưa có công trình tưới	- Vùng bị khô hết nước: nâu nhạt - Vùng bị nứt nẻ: nâu đậm
3. Vùng tiêu:
- Đã có công trình tiêu	- Màu hồng nhạt, gạch chéo bằng màu xanh lá cây, nét mành và thưa
- Sẽ xây dựng công trình tiêu	- Màu hồng nhạt
- Còn bị ủng chưa có biện pháp tiêu	- Vùng bị ngập nhẹ: màu xanh nước biển, nhạt - Vùng bị ngập nặng: màu xanh nước biển, đậm

Bảng J.2 - Các ký hiệu quy ước dùng trong bản vẽ thiết kế hệ thống dẫn, chuyển nước

Hạng mục công trình	Dự kiến xây dựng	Đã có	Đã có cần sửa chữa nâng cấp	Bỏ đi
1. Trạm bơm
Tưới (màu đỏ)
Tiêu (màu xanh)
Tưới tiêu kết hợp (nửa màu xanh nửa màu đỏ)

Bảng J.2 (tiếp theo) - Các ký hiệu quy ước dùng trong bản vẽ thiết kế hệ thống dẫn, chuyển nước

Hạng mục công trình	Dự kiến xây dựng	Đã có	Đã có cần sửa chữa nâng cấp	Bỏ đi
2. Cống đầu mối
Tưới (màu đỏ)
Tiêu (màu xanh)
Tưới tiêu kết hợp (nửa màu xanh nửa màu đỏ)
3. Kênh dẫn
- Kênh tưới (màu đỏ)			- Sạt lở một phía, từng đoạn :
- Kênh tiêu (màu xanh)			- Sạt lở hai phía, từng đoạn :
- Kênh tưới tiêu kết hợp (màu xanh và màu đỏ xen kẽ)			- Cần sửa chữa cả tuyến kênh:
Bờ vùng
Đê
Đoạn kênh gia cố bằng đá, bê tông
4. Công trình trên hệ thống
Cống lấy nước trên kênh tưới
Cống tiêu dưới kênh tưới

Bảng J.2 (kết thúc) - Các ký hiệu quy ước dùng trong bản vẽ thiết kế hệ thống dẫn, chuyển nước

Hạng mục công trình	Dự kiến xây dựng	Đã có	Đã có cần sửa chữa nâng cấp	Bỏ đi
Cống luồn dưới đường
Cống luồn qua kênh (khi 2 kênh giao nhau)
Cầu ô tô qua kênh
Cầu thô sơ qua kênh
Cầu máng trên - kênh
Tràn vào kênh
Tràn từ kênh ra
Cống điều tiết trên kênh
Công trình dâng nước trên kênh
Bậc nước, dốc nước trên kênh
Công trình đo nước trên kênh
Trạm thủy điện trên kênh
Bậc nước kết hợp cống lấy nước và thủy điện

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 4118 - 85: Hệ thống kênh tưới - Tiêu chuẩn thiết kế;

[2] TCVN 4118: 2012: Công trình thủy lợi - Hệ thống tưới tiêu - Yêu cầu thiết kế;

[3] TCVN 8636 : 2011: Công trình thủy lợi - Đường ống áp lực bằng thép - Yêu cầu kỹ thuật trong thiết kế, chế tạo và lắp đặt;

[4] TCVN 9845 : 2013: Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ;

[5] TCXDVN 33:2006: Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế;

[6] Sổ tay Kỹ thuật thủy lợi - Phần 1: Cơ sở kỹ thuật thủy lợi - Tập 4: Thủy lực cơ sở. NXB Nông nghiệp, Hà Nội 2005;

[7] Sổ tay Kỹ thuật thủy lợi - Phần 2: Công trình thủy lợi - Tập 3: Hệ thống tưới tiêu. NXB Nông nghiệp, Hà Nội 2005;

[8] Giáo trình Quy hoạch và Thiết kế hệ thống thủy lợi - Tập 1. NXB Xây dựng, Hà Nội 2007.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Phân loại

5 Yêu cầu tài liệu dùng để tính toán

6 Yêu cầu chung

7 Thiết kế kênh cấp nước

8 Thiết kế kênh tiêu

9 Thiết kế kênh cấp nước và tiêu nước kết hợp

10 Thiết kế hệ thống cấp nước bằng đường ống

Phụ lục A (Quy định) Phương pháp tính toán yêu cầu cấp nước cho một số đối tượng không phải là cây trồng

Phụ lục B (Quy định) Tổn thất cột nước qua một số công trình trên hệ thống kênh mương

Phụ lục C (Tham khảo) Bảng tính sẵn lưu lượng thấm trên kênh đất

Phụ lục D (Quy định) Vận tốc không xói cho phép của một số loại đất

Phụ lục E (Quy định) Hệ số nhám của kênh và sông suối

Phụ lục F (Tham khảo) Ví dụ vẽ đường mực nước thiết kế kênh tưới

Phụ lục G (Tham khảo) Ví dụ tính toán xác định mực nước yêu cầu tiêu tại vị trí đầu mối của hệ thống tiêu

Phụ lục H (Tham khảo) Ví dụ tính toán xác định chỉ tiêu thiết kế mặt cắt nạo vét kênh tưới tiêu kết hợp

Phụ lục I (Tham khảo) Ví dụ tính toán xác định đường kính hợp lý của hệ thống cấp nước bằng đường ống

Phụ lục J (Quy định) Ký hiệu dùng trong các bản vẽ thiết kế hệ thống dẫn, chuyển nước

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Mức đảm bảo cấp nước và mức đảm bảo tiêu nước trong cùng một hệ thống thủy lợi cần được xác định riêng biệt;

[2] Không xét đến lượng nước dùng để duy trì dòng chảy môi trường trong tính toán mức đảm bảo thiết kế của hệ thống;

[3] Khi thiết kế cải tạo nâng cáp các hệ thống đã có cần căn cứ điều kiện thực tế để lựa chọn vị trí chứa bùn thải cho phù hợp;

[4] Có thể tham khảo phụ lục F để vẽ đường mực nước thiết kế kênh tưới;

[5] Khi xác định hệ số sử dụng nước của kênh phải xét lưu lượng tổn thất kể từ đầu kênh đến mặt ruộng. Hệ số sử dụng nước của kênh ảnh hưởng trực tiếp tới quy mô cùng giá thành xây dựng công trình đầu mối và hệ thống kênh, ảnh hưởng tới hệ số chiếm đất của kênh, do đó cần tìm mọi biện pháp để nâng cao hệ số sử dụng nước của kênh;

[6] Có thể tham khảo phương pháp tính toán tổn thất nước trong kênh kiên cố tại 7.3.11

[7] Bề rộng trung bình của các khe hở giữa các tấm bê tông lát bảo vệ kênh tùy thuộc vào kỹ thuật thi công lắp đặt, trong tính toán lấy trung bình từ 1 cm đến 2 cm;

[8] Nếu tại vị trí này có nhiều kênh nhánh cấp dưới thì Q_net-1bằng tổng lưu lượng cần cấp cho các kênh nhánh cấp dưới;

[9] Trị số b tìm được nên lấy tròn số và phù hợp với điều kiện thi công;

[10] H là chiều sâu hình học của kênh tính từ đình bờ kênh đến đáy kênh;

[11] Khi tính toán thiết kế có thể chia tuyến kênh thành từng đoạn phù hợp với sự thay đổi của điều kiện địa hình và lưu lượng thiết kế, quy định tại khoản 5 của 7.1.2. Mỗi đoạn kênh chỉ cần tính toán xác định chính xác cao trình đáy cho mặt cắt đầu và mặt cắt cuối. Các mặt cắt khác sẽ được xác định theo phương pháp nội suy tuyến tính;

[12] Cấp đường vận tải thủy nội địa xác định theo TCVN 5664;

[13] Trong trường hợp bắt buộc phải bố trí công trình tiêu nước ngược với hướng dốc địa hình, có thể chọn độ dốc đáy kênh bằng không (i = 0);

[14] Có thể tham khảo các quy định liên quan đến chọn các thông số: hệ số mái dốc m, hệ số độ nhám n trong thiết kế kênh tưới để áp dụng cho kênh tiêu;

[15] Do trong quá trình chuyển nước ra nơi nhận nước tiêu, kênh thường tiếp nhận thêm lượng nước từ hai bờ và từ các kênh nhánh đổ vào nên cả mực nước và lưu lượng thường thay đổi theo chiều dài kênh. Nếu sự ảnh hưởng này là lớn thì nên tính toán theo trạng thái chảy không đều hoặc chảy không ổn định trong kênh hở. Để tính toán kích thước cơ bản của kênh trong trường hợp này phải giả thiết kích thước của kênh sau đó mới tính toán thủy lực để kết luận tính hợp lý của các kích thước kênh đã giả thiết;

[16] Có thể nghiên cứu vận dụng các biện pháp hiệu chỉnh giản đồ hệ số tiêu và giảm nhẹ yêu cầu tiêu nước cho lưu vực quy định tại 7.2 của TCVN 10406;

[17] Chỉ lựa chọn áp dụng các quy định có liên quan đến điều kiện an toàn ổn định của mái kênh được bảo vệ, không áp dụng các biện pháp hạn chế nước thấm qua chỗ tiếp giáp giữa các tấm lát mái (với bê tông tấm lát) hoặc qua các khe lún, khe thi công và khe nhiệt độ (đối với bê tông đổ tại chỗ);

[18] Trên cùng một mặt cắt kênh thiết kế, mực nước yêu cầu tiêu tự chảy luôn thấp hơn mực nước yêu cầu tưới tự chảy;

[19] Do lưu lượng yêu cầu tiêu thường lớn hơn rất nhiều so với lưu lượng yêu cầu tưới và độ sâu nước khi tiêu nhỏ hơn khi cấp nước tưới nên trong thiết kế kênh tưới tiêu hỗn hợp cần tính toán thiết kế theo yêu cầu tiêu sau đó dùng mặt cắt thiết kế này để kiểm tra yêu cầu tưới;

[20] Tham khảo các quy định liên quan đến chọn các thông số về hệ số mái dốc m, hệ số độ nhám n trong thiết kế kênh tưới;

[21] Lưu lượng tiêu thiết kế cho vùng tiêu tự chảy với công trình đầu mối là cống tưới tiêu tự chảy (cống làm việc hai chiều) phụ thuộc vào hệ số tiêu và thời gian tiêu tự chảy, xác định theo TCVN 10406;

[22] Trường hợp độ dốc đáy kênh bằng không (0), đối với kênh có lưu lượng lớn hơn 50 m³/s nên tính toán thủy lực theo trạng thái dòng chảy ổn định không đều, còn các trường hợp khác có thể coi độ dốc đáy kênh bằng độ dốc đường mực nước thiết kế tiêu và áp dụng công thức (55) để tính toán xác định các kích thước cơ bản của mặt cắt kênh;

[23] Trừ một số trường hợp đặc biệt có lưu lượng yêu cầu lấy nước tưới lớn hơn lưu lượng yêu cầu tiêu, thông thường lưu lượng yêu cầu tiêu của hệ thống tưới tiêu kết hợp thường lớn hơn gấp nhiều lần lưu lượng yêu cầu tưới nên khả năng lấy nước và dẫn nước tưới của kênh tưới tiêu kết hợp thường lớn hơn rất nhiều so với yêu cầu lấy nước vào kênh trong mùa cấp nước tưới;

[24] Các đoạn đường ống trong hệ thống cấp nước bằng đường ống áp dụng trong tiêu chuẩn này đều là đường ống dài, trong tính toán thủy lực có thể bỏ qua tổn thất cục bộ và cột nước lưu tốc;

[25] Chọn tuyến dài nhất và có cột nước áp lực yêu cầu tại điểm lấy nước ra là lớn nhất để tính toán kiểm tra nước va;

[26] Hiện tượng nước va xảy ra khi lưu lượng tại một vị trí nào đó trong đường ống chảy có áp đột ngột giảm hoặc đột ngột tăng (do đột ngột đóng van hoặc đột ngột mở van). Trường hợp đóng van đột ngột sẽ làm tăng áp suất trong đường ống (nước va dương) nguy hiểm hơn trường hợp mở van đột ngột làm giảm áp suất trong đường ống (nước va âm). Do vậy trong tính toán thiết kế hệ thống đường ống cấp nước chỉ đề cập đến trường hợp đóng van đột ngột;

[27] Lấy theo TCXDVN 33 : 2006 Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình - Tiêu chuẩn thiết kế;

[28] Số liệu ghi trong bảng bảng G.2 phù hợp với sơ đồ cấu trúc hệ thống tiêu đã cho ở hình G.1. Chỉ số i chỉ thứ tự kênh cấp dưới (từ kênh T1 đến kênh T7). Chỉ số j chỉ loại đối tượng tiêu: j = 1 là đất trồng lúa nước, j = 2 là đất nuôi trồng thủy sản;

[29] Công thức (G.1) được biên soạn lại dựa trên công thức (84) cho phù hợp với yêu cầu của ví dụ này;

[30] L_c_i-J là chiều dài quảng đường chuyển nước trên kênh chính A - G của đối tượng tiêu i-j;

[31] Có thể tham khảo công thức (4) độ dốc trung bình của dòng chính trong TCVN 9845 : 2013 - Tính toán các đặc trưng dòng chảy lũ để tính toán xác định độ dốc dọc trung bình hiện trạng đáy tuyến kênh cần nạo vét;

[32] ΔQ = Q_tt – Q_yc ;

[33] Trong ví dụ này các điểm lấy nước tập trung có quy mô vùng tưới nhỏ thuộc tuyến đường ống cấp dưới đều đã được quy đổi thành 12 điểm lấy nước tập trung có quy mô vùng tưới lớn bố trí ở cuối các tuyến;

[34] Khi tính toán thiết kế cho một công trình cấp nước cụ thể cần căn cứ vào các quy định tại điều 10.8 của tiêu chuẩn và trình tự các bước tính toán nêu tại phụ lục này để lập bảng tính Excel tính toán thủy lực xác định kích thước đường kính ống hợp lý cho phù hợp với đặc thù riêng của từng hệ thống. Các bảng kết quả tính toán trong phụ lục này được trích từ bảng tính Excel.

Từ khóa: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN4118:2021, Tiêu chuẩn Việt Nam số TCVN4118:2021, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN4118:2021 của Đã xác định, Tiêu chuẩn Việt Nam số TCVN4118:2021 của Đã xác định, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN4118:2021 của Đã xác định, TCVN4118:2021

File gốc của Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4118:2021 về Công trình thủy lợi Hệ thống dẫn, chuyển nước – Yêu cầu thiết kế đang được cập nhật.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4118:2021 về Công trình thủy lợi Hệ thống dẫn, chuyển nước – Yêu cầu thiết kế

- File PDF đang được cập nhật

- File Word Tiếng Việt đang được cập nhật

Cơ quan ban hành	Đã xác định
Số hiệu	TCVN4118:2021
Loại văn bản	Tiêu chuẩn Việt Nam
Người ký	Đã xác định
Ngày ban hành	2021-01-01
Ngày hiệu lực
Lĩnh vực	Nông nghiệp
Tình trạng	Còn hiệu lực

Nông nghiệp

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4118:2021 về Công trình thủy lợi Hệ thống dẫn, chuyển nước – Yêu cầu thiết kế

Chính sách mới

Tin văn bản

Tóm tắt

NỘI DUNG

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Chọn gói sản phẩm

TT	Tên sản phẩm	Giá tiền	Đăng ký
1	Gói cơ bản – 1 năm	350.000 ₫	Đăng nhập
2	Gói cơ bản – 2 năm	700.000 ₫	Đăng nhập
3	Gói cơ bản – 3 năm	1.000.000 ₫	Đăng nhập
4	Gói cơ bản – 6 tháng	180.000 ₫	Đăng nhập
5	Gói cơ bản – 5 năm	1.600.000 ₫	Đăng nhập
6	Gói nâng cao – 1 năm	1.100.000 ₫	Đăng nhập
7	Gói nâng cao – 2 năm	2.300.000 ₫	Đăng nhập
8	Gói nâng cao – 3 năm	3.400.000 ₫	Đăng nhập
9	Gói nâng cao – 6 tháng	594.000 ₫	Đăng nhập
10	Gói nâng cao – 5 năm	5.800.000 ₫	Đăng nhập

Nông nghiệp

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 4118:2021 về Công trình thủy lợi Hệ thống dẫn, chuyển nước – Yêu cầu thiết kế

Chính sách mới

Tin văn bản

Tóm tắt

NỘI DUNG

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Đăng nhập

Đăng ký

Chọn gói sản phẩm