HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
1
Chương 2
CƠ SỞ KỸ THUẬT
THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH THỦY LI
2.1 Giới thiệu
Phần 1 CƠ SỞ DỮ LIỆU
2.2 Đòa lý – Đòa hình
2.3 Đòa chất
2.4 Khí hậu – Thủy văn
2.5 Môi trường
Phần 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN
2.6 Loại và cấp CTTL
2.7 Nội dung tính toán
2.8 Tải trọng, lực và tổ hợp tải t rọng
2.9 Tính toán áp lực nước
2.10 Tính toán áp lực sóng
2.11 Tính toán áp lực bùn cát
2.12 Tính toán thấm
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
2
2.1 Quá trình thiết kế, xây dựng và khai thác CTTL
* Qui hoạch dự án: đề ra các biện pháp để khai thác tổng
hợp, bảo vệ và quản lý tối ưu, bền vững tài nguyên nước trong
lưu vực.
* Thiết kế:
x Báo cáo đầu tư (Nghiên cứu tiền khả thi):
- Đối với các CT nhóm A có vốn đầu tư > 400 tỉ đồng.
- Lập hồ sơ xin chủ trương xây dựng CT để cấp có thẩm quyền
xem xét cho phép đầu tư.
x Dự án đầu tư (Nghiên cứu khả thi):

- Đề xuất một số phương án tuyến, bố trí CT, kết cấu CT chính,
để có thể phân tích, so sánh và chọn phương án tốt nhất.
- Đề xuất các chương trình khảo sát và nghiên cứu tiếp theo.
x Thiết kế kỹ thuật – Tổng dự toán:
Thiết kế chi tiết các hạng mục CT của phương án đã chọn.
x Thiết kế thi công – Dự toán:
Phân tích, lựa chọn phương án tổ chức và kỹ thuật thi công CT.
* Thi công.
* Vận hành và Quản lý.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
3
Phần 1 CƠ SỞ DỮ LIỆU
2.2 Đòa lý - Đòa hình
* Vò trí đòa lý của khu vực xây dựng.
* Diện tích lưu vực.
* Diện tích lòng hồ (nếu là hồ chứa).
2.3 Đòa chất
2.3.1 Đòa chất kiến tạo: xác đònh nguồn gốc và quá trình hình
thành đất đá, các chuyển động kiến t ạo trong khu vực xây
dựng.
2.3.2 Đòa chất công trình - Đòa chất thủy văn:
* Đo vẽ các bản đồ ĐCCT và ĐCTV.
* Xác đònh (ở hiện trường và trong phòng thí nghiệm) các
đặc tính cơ-lý của đất đá để làm nền CT và vật liệu xây dựng.
2.3.3 Thổ nhưỡng
* Các loại đất thổ nhưỡng cho c ác loại cây trồng dự kiến
(nếu công trình được xây dựng để phục vụ tưới)
2.4 Khí tượng - Thủy văn
* Khí tượng: nhiệt độ, độ ẩm không khí, nắng, gió, bốc hơi,
mưa.

* Thủy văn: lưu l ượng dòng chảy (mặt, ngầm), bùn cát.
2.5 Môi trường
* Môi trường tự nhiên: các hệ sinh thái dưới nước, trên cạn.
* Môi trường xã hội:tình hình dân cư, nông nghiệp, thủy lợi,
lâm nghiệp, công nghiệp, giao thông, ……
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
4
Phần 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN
2.6 Phân cấp CTTL
* Theo thời gian sử dụng:
- CT lâu dài: được sử dụng thường xuyên.
(đập dâng, CT tháo lũ, CT lấy nước, nhà máy TĐ, trạm bơm, ……)
- CT tạm thời: chỉ được sử dụng trong thời gian thi công
hoặc sửa chữa các CT lâu dài
(đê quai, các CT dẫn dòng thi công, …).
* Theo mục đích và tầm quan trọng:
- CT chủ yếu:khi bò hư hỏng sẽ ảnh hưởng đến sự làm
việc bình thường của nhà máy TĐ, hệ thống tưới/tiêu/giao
thông thủy, …
(đập dâng, CT tháo lũ, CT lấy nước, trạm bơm, âu tàu, …)
- CT thứ yếu: khi bò hư hỏng sẽ ảnh hưởng đến sự làm
việc bình thường của các CT chủ yếu
(cửa van sửa chữa, tường hướng dòng, …).
** Phân cấp CTTL:
x Có tầm quan trọng hàng đầu vì nó quyết đònh các chỉ
tiêu thiết kế (tần suất tính toán, hệ số an toàn) o ảnh hưởng
đến khối lượng và giá thành CT.
x Các CTTL được phân thành 5 cấp, có tầm quan trọng
giảm dần từ I đến V.
x Sự phân cấp CTTL phụ thuộc 2 điều kiện:

- Bản thân CT (VLXD, chiều cao) và nền CT (đất, đá).
- Qui mô phục vụ của CT (công suất nhà máy TĐ; diện
tích tưới, tiêu, …).
Cấp CT sẽ là cấp quan trọng hơn khisosánh2cấpxácđònh
theo2điềukiệntrên.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
5
TCXD VN 285: 2002
Bảng 2.1 Cấp thiết kế của công trình theo năng lực phục vụ
Cấp thiết kếLoại CTTL
I II III IV V
1. Hệ thống thủy nông có diện
tích được tưới hoặc diện tích tự
nhiên khu tiêu, 10
3
ha
2. Nhà máy thủy điện có công
suất, 10
3
kW
3. Công trình cấp nguồn nước
(chưa xử lý) cho các ngành sản
xuất khác có lưu lượng, m
3
/s
t 50
t 300
t 20
<50y10
<300y50

<20y10
<10y2
<50y5
<10y2
<2y0,2
<5y0,2
<2
< 0,2
< 0,2
Bảng 2.2 Cấp thiết kế của công trình theo đặc tính kỹ thuật
của các hạng mục CTT
Cấp thiết kếLoại CTT Loại
đất
nền
I II III IV V
1. Đập vật liệu
đất, đất-đá có
chiều cao lớn
nhất, m
A
B
C
>100
>75
>50
>70
y100
>35y75
>25y50
>25y70

>15y35
>15y25
>10y25
>8y15
>8y15
d10
d8
d8
2. Đập bê tông,
bê tông cốt thép
các loại và các
CTT chòu áp khác
có chiều cao, m
A
B
C
>100
>50
>25
>60y100
>25y50
>20y25
>25y60
>10y25
>10y20
>10y25
>5y10
>5y10
d10
d5

d5
3. Tường chắn có
chiều cao, m
A
B
C
>40
>30
>25
>25y40
>20y30
>18y25
>15y25
>12y20
>10y18
>8y15
>5y12
>4y8
d8
d5
d4
4. Hồ chứa có
dung tích, 10
6
m
3
>1000 >200y1000 >20y200 >1y20 d1
A: nền đá;
B: nền đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa cứng;
C: nền đất sét bão hòa nước ở trạng thái dẻo

HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
6
2.7 Nội dung tính toán
2.7.1 Tính toán thủy văn
* Tính toán dòng chảy năm, dòng chảy kiệt, dòng chảy lũ,
dòng chảy bùn cát.
* Tính toán điều tiết hồ chứa (để xác đònh mực nước dâng
bình thường, MNDBT), điều tiết lũ ( để xác đònh các mực nước
lũ thiết kế, MNLTK và lũ kiểm tra, MNLKT).
2.7.2 Tính toán thủy năng (đối với hồ chứa thủy điện)
* Xác đònh công suất thiết kế của NMTĐ, loại và s ố tổ máy
(tua-bin và máy phát), ……
2.7.3 Tính toán thủy lực
* Xác đònh kích thước và chế độ thủy l ực của dòng chảy qua
các loại CT tháo nước, lấy nước, ……
2.7.4 Tính toán lực tác dụng lên các CTTL
* Xác đònh áp lực do nước, sóng, gió, bùn c át và các loại tải
trọng khác tác dụng lên CT.
2.7.5 Tính toán thấm
* Xác đònh gradient thấm, lưu lượng thấm, áp lực thấm, ……
tác dụng lên CT.
2.7.6 Tính toán ổn đònh và biến dạng
* Tính toán ổn đònh của CT và nền theo trạng thái giới hạn
thứ nhất.
* Tính toán b iến dạng của CT và nền theo trạng thái giới hạn
thứ hai.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
7
2.7.7 Tính toán kết cấu
* Tính toán kết cấu các CTTL theo 3 trạng t hái giới hạn:

- Trạng thái giới hạn thứ nhất: tính khả năng chòu lực.
- Trạng thái giới hạn thứ hai: tính biến dạng và chuyển vò.
- Trạng thái giới hạn thứ ba: tính ổn đònh về nứt.
2.7.8 Tính toán dự báo tác động đối với môi trường
* Dự báo các tác động tích cực và tiêu cực do CTTL gây ra
đối với môi trường tự nhiên và xã hội.
2.7.9 Tính toán kinh tế
* Tính toán giá thành CT và đánh giá hiệu quả kinh tế của
CT.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
8
2.8 Tải trọng và lực - Tổ hợp TT và lực tác dụng lên CTTL
2.8.1 Tải trọng (TT) và lực tác dụng (LTD)
a) TT và LTD thường xuyên
- Trọng lượng bản thân CT và các thiết bò cố đònh đ ặt trên nó.
- Áp lực nước tónh và động, áp lực nước đẩy nổi và thấm, áp lực
nước lỗ rỗng, …… ứng với MNDBT khi các bộ phận chống thấm và thoát
nước làm việc bình thường.
- Áp lực đất có kể TT đặt trên mặt.
- Ứng suất trước của các kết cấu.
b) TT và LTD tạm thời dài hạn
- Áp lực đất bổ sung do biến dạng của nền và kết cấu, do thay đổi
nhiệt độ.
- Áplựcbùncát.
- Lực sinh ra do co ngót hoặc từ biến.
c) TT và LTD tạm thời ngắn hạn
- TT do các thiết bò nâng, bốc dỡ, vận chuyển.
- Áp lực do tàu thuyền và vật trôi nổi gây ra.
- Áp lực do sóng.
- Áplựcdogió.

- Áp lực do nước va trong giai đoạn khai thác bình thường.
- Áp lực mạch động trong các đường ống dẫn nước.
d) TT và LTD tạm thời đặc biệt
- Áp lực do động đất và nổ mìn.
- Các loại áp lực nước tương ứng với mực nước lũ tính toán
- Áp lực thấm khi các bộ phận chống thấm và thoát nước làm việc
không bình thường.
- Áp lực do gió khi có bão.
- Áp lực nước va khi cắt tải hoàn toàn.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
9
2.8.2 Tổ hợp TT và LTD
a) Tổ hợp TT và LTD cơ bản = TT và LTD thường xuyên
+ TT và LTD tạm thời dài hạn
+ TT và LTD tạm thời ngắn hạn
b) Tổ hợp TT và LTD đặc biệt = Tổ hợp TT và LTD cơ bản
+ Một trong số các TT và LTD tạm thời
đặc biệt
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
10
2.9 Tính toán áp lực nước
2.9.1 Áp lực nước tónh
W
1
=
J
H
1
2
.b / 2 o ; W

2
=
J
H
2
2
.b / 2 m
W
3
=
J
.S
ABC
.b p ; W
4
=
J
.S
A’B’C’
.b p
b: chiều rộng công trình (A tờ giấy)
2.9.2 Áp lực thủy động
W
đ
=k
v
U
QV(1 - cos
D
đ

)
Q: lưu lượng, V: vận tốc trung bình dòng chảy
U: KLR của nước
D
đ
: góc giữa hướng dòng chảy và mặt tác dụng
k
v
: hệ số chảy vòng, f(hình dạng của mặt tác dụng)
k
v
=1,0 k
v
=0,7 k
v
=0,4
Dạng bằng Dạng tròn Dạng tam giác
W
3
CB
W
4
C’
H
1
B’
W
1
AA’W
2

H
2
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
11
2.10 Tính toán áp lực sóng (do gió)
* Sóng được tạo nên do chuyển động xoáy và tònh tiến của
các phần tử nước khi gió tác dụng trên mặt nước.
h
s
: chiều cao sóng ; O
s
: chiều dài sóng ;
h’
s
: độ dâng cao của trục sóng trên mực nước tónh.
* Tần suất gió tính toán: f(cấp CT)
2.10.1 Các yếu tố gây ra sóng
a) Vận tốc gió
* Vận tốc gió Z
g
ở chiều cao t hực đo: được xác đònh t heo tần
suất gió tính toán (phụ thuộc cấp CT).
* Vận tốc gió qui đổi Z
10
ở chiều cao 10 m trên mực nước
tónh:
Z
10
=k
Z

.Z
g
k
Z
: hệ số hiệu chỉnh
Cấp CT Tần suất gió tính toán
(%)
MNDBT MNGC
I 220
II 2 20
III 4 30
IV 4 50
Chiều cao
thực đo (m)
26,5810121720
k
Z
1,25 1,05 1,03 1,00 0,98 0,94 0,89
Mực nước tónh
Đường trục của sóng
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
12
* Chiều dài truyền sóng (đà gió) D: phụ thuộc vào hình dạng
hồ chứa.
* Thời gian gió thổi T
g
: khi không có tài liệu, lấy T
g
= 6 giờ.
2.10.2 Các thông số của sóng

* Các khu sóng:
H
pg
: chiều sâu phân giới ư ùng với hiện tượng đỉnh sóng bò
đổ và hình thành sóng xô
2
2
1
0,47 0,023 .
m
s
Hh
pg s
h
m
s
O
§·


¨¸
©¹
với m = cotgE
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
13
* Công thức kinh nghiệm tính các thông số sóng của
Lapzovski:
- Cho khu nước sâu:
H
10

h = 0,073k w D
os s
;
10
0,073
OZ
H

D
os
k
s
: hệ số xét mức độ tăng của sóng dọc theo đà gió
H : độ dốc sóng
10
0,4
1 exp( )
D
k
s
Z


;
10
1
14
9 19exp( )
h
os

os
H
O
Z



- Cho khu nước cạn: h
s
=k
1
h
os
; O
s
=k
2
O
os
Ghi chú:
x
Khi tính toán, trước tiên giả sử sóng ở khu nước sâu để
xác đònh h
os
và O
os
, sau đó kiểm tra lại điều kiện H > O
os
/2.
Nếu không thỏa, sóng sẽ ở khu nước cạn, lúc đó phải xác

đònh các hệ số hiệu chỉnh k
1
và k
2
 h
s
và O
s
.
x
Đơn vò: Z
10
(m/s), D(km),h
os
(m), O
os
(m)
* Công thức kinh nghiệm tính các t hông số sóng của
Andreianov:
5/ 4 1/ 3
10
0,0208
s
hD
Z

;
1/2
10
0,304

s
D
OZ

H/O
os
0,01 0,1 0,2 0,4 0,6 1,0
k
1
0,119 0,435 0,652 0,823 0,904 1,0
k
2
0,251 0,564 0,703 0,832 0,904 1,0
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
14
2.10.3 Áp lực sóng
* Thành CT thẳng đứng trong khu nước sâu:
2
()()
2
H
WHhhHpH
sss
J
ªº
c
#
¬¼
với:
2

2
h
H
s
hcth
s
ss
S
S
OO
c

H
h
s
p=
2H
ch
s
O
S
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
15
2.11 Áp lực bùn cát
* Trong quá trình khai t hác, các loại bùn cát hạt thô (cát, sỏi,
cuội, …) hoặc bùn cát hạt mòn (bùn, sét, á sét, ……) thường lắng
đọng trước CT o áp lực bùn cát tác dụng lên CT.
* Áp lực bùn cát gồm 2 thphần nằm ngang và thẳng đứng.
** Thphần áp l ực nằm ngang:
bc

h
ngbc
p
ngbc
W
,
2
1
,

p
bc, ng
= J
bc, đn
h
bc
[
bc
: áp suất ở đáy lớp bùn cát
h
bc
: chiều dày lớp bùn cát
J
bc, đn
: dung trọng đẩy nổi của bùn cát.
[
bc
: hệ số áp lực chủ động của bùn cát,
f(loại bùn cát, khả năng chuyển vò của CT).
x Bùn cát hạt thô:

- Trên nền đá: chuyển v ò của CT # 0 o[
bc
= hệ số áp
lực chủ động ở trạng thái tónh [
o
.
[
o
= 0,64 đ/v cát không chặt,
[
o
= 0,52 đ/v cát chặt vừa,
[
o
= 0,49 đ/v cát chặt.
- Trên nền không phải là đá:
¸
¸
¹
·
¨
¨
©
§
¸
¸
¹
·
¨
¨

©
§


2
2
cos/
2
2
cos
D
E
D
E
[
bc
với D: góc ma sát trong của bùn cát,
E: góc nghiêng của mặt CT so với phương ngang.
x Bùn cát hạt mòn: D rất bé
o[
bc
# 1,  loại nền.
** Thphần áp lực thẳng đứng = trọng lượng khối bùn cát nằm
trong thể tích giới hạn bởi mặt trên của lớp bùn cát và mặt
nghiêng của CT.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
16
2.12 Tính toán thấm
2.12.1 Khái niệm chung
* Thấm l à sự c huyển động của nước trong môi trường đất, đá

nứt nẻ (MTR).
* Phân loại thấm đ/v các CTTL:
- Thấm có áp dưới các CTTL bằng bê tông (a).
- Thấm không áp qua các CTTL bằng vật liệu đòa phương
(đất, đá) (b), vòng quanh các CT bằng bê tông (c), từ kênh dẫn
nước (d), đến các hố móng (e), …
* Nội dung tính thấm: xác đònh cột nước thấm, áp lực thấm,
gradient thấm, vận tốc thấm, vò trí đường bão hòa, lưu lượng
thấm.
* Mục đích tính thấm: kiểm tra các hiện tượng xói ngầm,
đùn đất, ổn đònh chống trượt của CT; xác đònh kích thước hợp lý
của các bộ phận chống thấm, thoát nước và tầng lọc ngược;
đánh giá tổn thất nước do t hấm.
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
17
2.12.2 Lý thuyết cơ bản về thấm
a. Dòng thҩP tѭӧQJWUѭng – CӝWQѭӟFÿốp
* Dòng thấm thực trong lỗ rỗng và khe nứt của đất đá rất
phức tạp.
o Trong nghiên cứu lý thuyết, dùng khái niệm dòng
thấm tượng trưng: nước được xem như chứa đầy toàn bộ thể
tích của môi trường và chảy theo một phương chính.
o Các đặc trưng trung bình thực của dòng thấm được
thay thế bằng các đặc trưng trung bình tượng trưng.
* Cột nước toàn phần H =z+p/J +V
2
/2g
c.n c.n c.n
v͓WUt áp sṷW v̵QW͙F


v

cột nước đo áp
#
z+p/
J
(do V rất bé  V
2
/2g được bỏ qua)
b. Đònh luật thấm Darcy cѫ bҧQ (1D)
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
18
* Kết luận từ thí nghiệm (1856):
x Lưu lượng thấm Q
- v (A) (A:dtíchmặtcắtướtcӫDGòng thҩP
- v ('H) ('H=H
2
–H
1
: cột nước thấm)
- v
-1
('s) ('s: chiӅXGài dòng thҩP)
 Q = - KA
'
H/
'
s = KAJ
tb
3.10

vӟL J
tb
=-
'
H/
'
s:gradientthҩPWUXQJnh
K: độ dẫn suất thủy l ực
x V̵QW͙FWK̭P'DUF\:
V=Q/A=- K
'
H/
'
s=KJ
tb
3.11
Dạng vi phân:
Q = KAJ
V=KJ
vӟL J=-dH/ds:gradientthҩP
x Vận tốc thấm thực: V
c
=V/n
n: độ rỗng của MTR.
1
p
J
2
p
J

s’
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
19
* Giá trò tham khảo K của một số loҥLMTR:
Loại MTR K (cm/s)
Cuội, đá nứt nẻ
Sỏi
Cát thô
Cát mòn
Á cát
Á sét
1 y 10
10
-1
y 1
10
-2
y 10
-1
10
-5
y 10
-2
10
-7
y 10
-5
10
-9
y 10

-7
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
20
c. Đònh luật thấm Darcy tәQJTXát (3D):
GG
V=KJ
* Gradient thҩP
J
G
=- H
G
:
w
w

x
H
J
x
;
w
w

y
H
J
y
;
w
w


z
H
J
z
H(x,y,z): cột nước đo áp tại vò trí (x,y,z) trong MTR.
* ĈDSTL K = f(MTR, chất lӓQJ)
x Theo vӏWUt MTR đồng chất / khơng đồng chất
x Theo hѭӟQJ MTR ÿҷQJKѭӟQJ /dӏKѭӟQJ
Ma tr̵QĈ'67/075G͓K˱ͣQJ
K=
¬
«
«
ª
¼
»
»
º
K
xx
K
xy
K
xz
K
yx
K
yy
K

yz
K
zx
K
zy
K
zz
với K
xy
=K
yx
,K
xz
=K
zx
,K
yz
=K
zy
=
¬
«
«
ª
¼
»
»
º
K
x’

00
0K
y’
0
00K
z’
vӟL x’,y’,z’ là 3 phѭѫng chính
MTR khơng đồng chất & dӏ hѭӟQJ:
K>K
x’
(x,y,z), K
y’
(x,y,z), K
z’
(x,y,z)@
MTR đồng chất & dӏ hѭӟQJ:K(K
x’
,K
y’
,K
z’
)
MTR khơng đồng chất & ÿҷQJKѭӟQJ: K = K(x,y,z)
MTR đồng chất & ÿҷQJKѭӟQJ:K=const.
z
z’
y’
y
x’
O

x
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
21
* VұQWӕFWKҩP'DUF\
x MTR dӏ hѭӟQJ:
'' '
'''
'''
00
00.
00
xx x
yyy
z
zz
VK J
VKJ
VKJ
ªºª ºªº
«»« »«»
«»« »«»
«»« »«»
«»« »«»
¬¼¬ ¼¬¼

''' '
''' '
''' '
'
'

'
xxx x
yyy y
zzz z
H
x
H
y
H
z
VKJ K
VKJ K
VKJ K

w

°
w
°
w
°

®
w
°
°
w

°
w

¯



x MTR ÿҷQJhѭӟQJ:
V
x
=KJ
x
=-K
H
x
w
w
V
y
=KJ
y
=-K
H
y
w
w
V
z
=KJ
z
=-K
H
z

w
w
Ghi chú: Trong trѭӡQJKӧSWKҩP'EӓEӟWPӝWWKành phҫQ
theo x hay y hay z.
d. PhҥPYLiSGөQJÿӏQKOXұW'DUF\
V
OJ
V=KJ
J=aV+bV
2
Re =
>
1
y
10
@
Chҧ\WҫQJ
Sӕ5H\QROGV
Vd
Re =
Ȟ
d: ÿkính hҥWtbình
Chҧ\UӕL
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
22
e. PT liên tục của dòng thấm
()
.( ) 0
n
V

t
U
U
w

w
G
G
n: ÿӝ rӛQJFӫD075 ; U:KLRcӫDFKҩWOӓQJ
f. PT mơ tҧGòng thҩP trong MTR khơng biӃQGҥQJQ 
const.) & ChҩWOӓQJNK{QJQpQÿѭӧF
U
=const.)
- PT liên tөF V
G
G
 
- PT Darcy: 
GG
G
V=KJ=-K H
 ()0KH
GG

x MTR khơng đồng chất & dӏ hѭӟQJ:
0
xyz
HHH
KKK
xxyyzz

§·
§· §·
¨¸
¨¸ ¨¸
¨¸ ¨¸
¨¸
©¹ ©¹
©¹
ww ww ww

wwwwww
,K
i
(x,y,z)
x MTR đồng chất & dӏ hѭӟQJ:
222
222
0
xyz
HHH
KKK
xyz

www

www
x MTR khơng ÿӗQJ chất & ÿҷQJ hѭӟQJ:
0
HHH
KKK

xxyyzz
§·
§· §·
¨¸
¨¸ ¨¸
¨¸ ¨¸
¨¸
©¹ ©¹
©¹
ww ww ww

wwwwww
, K(x,y,z)
x MTR ÿӗQJ chất & ÿҷQJ hѭӟQJ:
222
222
0
HHH
xyz

www

www
: PT Laplace (3D) ÿ/v H(x,y,z)
hay
22
22
0
HH
x

z
ww

ww
: PT Laplace (2D) òÿ/v H(x,z)
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
23
* M (x,z) = - kH (x,z): thế vận tốc thấm

22
22
0
x
z
wM wM
ww
 : PT Laplace (2D) òÿ/v M (x,z)
* \(x,z): hàm dòng, với
x
V
z
w\
w
,
z
V
x
w\
w



22
22
0
x
z
w\ w\
ww
 : PT Laplace (2D) òÿ/v \ (x,z)
 Việc giải bài toán thấm được quy về việc giải PT
Laplace với các điều kiện biên thích hợp để tìm H(x,z),
M
(x,z)
hoặc
\
(x,z) tại mọi vò trí (x,z) trong MTR.
o Xác đònh được các đường đẳng cột nước đo áp H =
const., đường đẳng thế
M
= const. và đường dòng
\
= const.
* M và \ là hai hàm số liên hiệp điều hòa có quan hệ trực
giao:
0
x
xzz
wM w\ wM w\
ww ww


 Hai họ đường đẳng thế và đường dòng trực giao
với nhau, tạo thành lưới thấm.
* Hiệu số trò số hai đường dòng gần nhau bằng lưu l ượng
thấm giữa hai đường dòng ấy:
12 2 1
q
\
\

Đdòng
Đđẳng
thế
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
24
* Trường hợp MTR không đồng chất &ø đẳng hướng:
* Trường hợp MTR đồng chất & dò hướng:
222
222
0
xyz
HHH
KKK
xyz

www

www
Phép biến đổi tọa độ:
1
/

xo
x
x
KK
;
1
/
yo
y
y
KK
;
1
/
z
o
z
z
KK


111
222
222
0
HHH
xyz

www


www
: PT Laplace trong hệ tọa độ
(x
1
,y
1
,z
1
)
Mặt phân cách
K
1
K
2
D
1
D
2
x
11
2
2
tg K
tg
K
D
D

Dòng thấm bò đổi hướng
khi ngang qua mặt phân cách

giữa 2 MTR có ĐDSTL khác
nhau.
x
211
221
.
ds K ds
dl K dl

Trong MTR 1 có lưới
vuông (ds
1
= dl
1
)
o Trong MTR 2 có lưới chữ
nhật (ds
2
z
dl
2
)
HTS. Thủy công 1. Chương 2: Cơ sở kỹ thuật thiết kế CTTL
25
* Trường hợp MTR gồm nhiều lớp song song có chiều dày
và ĐDSTL khác nhau:
h
1
h
2

h
3
K
1
K
2
K
3
h
1
h
2
h
3
K
1
K
2
K
3
Dòng thấm // các lớp:
1
1
n
ii
i
n
tb
i
i

Kh
K
h



¦
¦
Dòng thấm
A
các lớp:
1
1
i
i
n
i
i
n
tb
i
h
K
h
K



¦
¦