Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12196:2018 về Công trình thủy lợi - Thí nghiệm mô hình vật lý sông

• Số hiệu: TCVN12196:2018
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2018

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12196:2018

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ SÔNG

Hydraulic structures - Physical model test of rivers

Lời nói đầu

TCVN 12196:2018 do Phòng Thí nghiệm trọng điểm quốc gia về động lực học sông biển - Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam 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 - THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH VẬT LÝ SÔNG

Hydraulic structures - Physical model test of rivers

...

...

...

1.1  Tiêu chuẩn này quy định nội dung về thiết kế, xây dựng và thí nghiệm mô hình sông để nghiên cứu chế độ thủy động lực, biến động lòng dẫn sông trong điều kiện tự nhiên hoặc ảnh hưởng của các công trình xây dựng (không bao gồm các công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện).

1.2  Tiêu chuẩn này áp dụng cho mô hình sông không ảnh hưởng của thủy triều và chỉ thí nghiệm mô hình lòng động trường hợp dòng chảy mô hình với bùn cát đáy.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây 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 các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả sửa đổi, bổ sung (nếu có):

TCVN 8214 : 2009 Thí nghiệm mô hình thủy lực công trình thủy lợi, thủy điện;

TCVN 8226 : 2009 Công trình thủy lợi - Các quy định chủ yếu về khảo sát mặt cắt và bình đồ địa hình các tỷ lệ từ 1/200 đến 1/5000;

TCVN 8419 : 2010 Công trình thủy lợi - Thiết kế công trình bảo vệ bờ sông để chống lũ.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

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

...

...

...

Mô hình (Model)

Một vật thể được thu nhỏ hoặc phóng to từ một vật thể khác (nguyên hình) dựa theo các tiêu chuẩn tương tự sao cho phản ánh được cơ chế vật lý trong hoạt động của vật thể gốc.

3.2

Nguyên hình (Prototype)

Hình thể nguyên gốc của vật được chọn để từ đó chế tạo ra mô hình. Nguyên hình trong thí nghiệm mô hình sông được hiểu là sông tự nhiên với mọi yếu tố của dòng chảy, lòng dẫn thực tế của nó.

3.3

Mô hình vật lý sông (River physical model)

Mô hình của đoạn sông, hệ thống sông được thu nhỏ từ đoạn sông, hệ thống sông thực tế (nguyên hình), trong đó mô phỏng hình dạng lòng sông, các quá trình thủy văn, thủy lực, bùn cát của dòng chảy và các công trình xây dựng trên sông theo các tiêu chuẩn tương tự. Thông thường người ta dùng thuật ngữ rút gọn là mô hình sông thay cho thuật ngữ mô hình vật lý sông.

3.4

...

...

...

Mô hình mà dòng chảy trong mô hình là dòng nước trong không mang bùn cát, lòng dẫn mô hình không biến đổi dưới tác động của dòng chảy. Mô hình lòng cứng còn gọi là mô hình dòng chảy.

3.6

Mô hình lòng động (Mobile-bed model)

Mô hình mà dòng chảy trong mô hình có mang bùn cát, lòng dẫn mô hình biến đổi dưới tác động của dòng chảy (lòng dẫn có thể xói, bồi, làm cho hình dạng lòng dẫn thay đổi). Mô hình lòng động còn được gọi là mô hình bùn cát hay mô hình mềm.

3.6  Mô hình chính thái (Undistorted model)

Mô hình có hằng số tỷ lệ mặt bằng và hằng số tỷ lệ chiều thẳng đứng bằng nhau. λ_l = λ_h

3.7

Mô hình biến thái (Distorted model)

Mô hình có hằng số tỷ lệ mặt bằng và hằng số tỷ lệ chiều thẳng đứng không bằng nhau. λ_l ≠ λ_h.

...

...

...

Độ biến thái của mô hình (Distortion of model)

Tỷ số giữa hằng số tỷ lệ mặt bằng và hằng số tỷ lệ chiều thẳng đứng, ký hiệu là r, r = λ_l / λ_h.

3.9

Suất tải cát đáy (Transport rate of sediment)

Lượng bùn cát đáy chuyển qua một đơn vị chiều rộng lòng sông trong một đơn vị thời gian. Ký hiệu là g_s, đơn vị thường dùng là T/m.s, Kg/m.s.

3.10

Vận tốc khởi động của bùn cát (Critical velocity)

Vận tốc của dòng chảy tác động vào hạt cát làm cho nó bắt đầu chuyển động. Ký hiệu là U₀, đơn vị là m/s.

3.11

...

...

...

Những biến đổi về hình dạng, kích thước trên mặt bằng, trên mặt cắt dọc, mặt cắt ngang của lòng dẫn dưới tác động của dòng chảy trong điều kiện tự nhiên hoặc khi có tác động của các yếu tố nhân tạo.

4  Nội dung và các trường hợp thí nghiệm mô hình sông

4.1  Nội dung thí nghiệm mô hình sông

Nội dung thí nghiệm mô hình sông bao gồm:

- Xác định mực nước, lưu lượng, trường lưu tốc, lưu hướng của dòng chảy và các biến động của chúng.

- Xác định chiều sâu, phạm vi xói lở, bồi lắng, biến động lòng dẫn.

- Đánh giá hiệu quả của các giải pháp công trình, các tác động của công trình đến lòng sông và bãi sông;

- Xác định nguyên nhân gây hư hỏng của các công trình trên sông và giải pháp sửa chữa khắc phục;

- Thí nghiệm phục vụ lựa chọn, kiểm tra các thông số kỹ thuật, giải pháp thiết kế, bố trí không gian các công trình trên sông.

...

...

...

- Nghiên cứu quy hoạch chỉnh trị sông.

- Nghiên cứu chế độ thủy động lực, diễn biến lòng dẫn sông hạ du do ảnh hưởng điều tiết của các hồ chứa thượng nguồn, công trình thủy điện.

- Các công trình xây dựng trên sông trong giai đoạn lập dự án đầu tư xây dựng nên áp dụng tiêu chuẩn này để thí nghiệm mô hình làm rõ cơ sở khoa học, xác định các thông số kỹ thuật tối ưu làm cơ sở cho thiết kế xây dựng gồm:

• Công trình chỉnh trị cấp III (hệ thống mỏ hàn bảo vệ bờ, công trình hướng dòng), cấp công trình thực hiện theo quy định trong TCVN 8419 : 2010;

• Công trình làm thay đổi cơ bản chế độ thủy lực dòng chảy sông như: công trình cắt dòng, công trình nhằm khôi phục hoặc lấp lạch phụ, đắp đập hạ lưu để dâng mực nước;

• Các công trình hạ tầng và dân dụng xây dựng trên sông làm ảnh hưởng lớn đến dòng chảy và thoát lũ.

5  Quy định chung

5.1  Ứng dụng của các loại mô hình sông

5.1.1  Mô hình lòng cứng được sử dụng trong trường hợp lòng dẫn không có biến hình lớn hoặc có biến hình nhưng sự biến hình đó không ảnh hưởng nhiều đến đối tượng nghiên cứu hoặc chỉ với mục đích nghiên cứu chế độ thủy lực của dòng chảy và biến động của chúng.

...

...

...

5.1.3  Mô hình chính thái là loại mô hình cơ bản thỏa mãn điều kiện tương tự về hình học nên được sử dụng trong nghiên cứu thủy lực công trình, nghiên cứu kết cấu dòng chảy, nghiên cứu xói cục bộ vùng công trình.

5.1.4  Do hạn chế của một số điều kiện, mô hình không thể đảm bảo điều kiện tương tự về hình học được thì phải sử dụng mô hình biến thái. Mô hình biến thái thích hợp khi mô hình hóa lòng sông có địa hình bằng phẳng, chiều rộng lòng sông lớn hơn chiều sâu rất nhiều. Mô hình sông thường là mô hình biến thái.

5.1.5  Mô hình lòng cứng hay mô hình lòng động đều có thể làm chính thái hoặc biến thái tùy thuộc vào mục đích, đối tượng nghiên cứu, phạm vi, kích thước đoạn sông nghiên cứu, điều kiện sân bãi, điều kiện trang thiết bị thí nghiệm và yêu cầu kỹ thuật mô hình.

5.2  Yêu cầu về tài liệu cơ bản

5.2.1  Tài liệu địa hình

- Tài liệu địa hình sử dụng để chế tạo, kiểm chứng mô hình sông gồm:

• Bản đồ địa hình tỷ lệ từ 1/1000 đến 1/10.000, tùy theo kích thước của đoạn sông nghiên cứu;

• Mặt cắt ngang lòng sông tỷ lệ từ 1/100 đến 1/1000;

• Tài liệu địa hình lòng dẫn của nguyên hình ở thời điểm đầu và thời điểm cuối của thời đoạn dùng để kiểm chứng diễn biến xói bồi.

...

...

...

1) Tỷ lệ bản đồ địa hình và mặt cắt ngang sông càng lớn thì việc mô phỏng mô hình sông càng chính xác.

2) Nếu thí nghiệm mô hình phục vụ thiết kế công trình thì tài liệu địa hình để chế tạo mô hình phải là tài liệu dùng để thiết kế công trình.

- Tài liệu địa hình bao gồm lòng sông và bãi sông giữa hai đê hoặc bờ cao (đối với đoạn sông không có đê), yêu cầu kỹ thuật của tài liệu địa hình tuân thủ theo quy định trong TCVN 8226 : 2009.

- Cần căn cứ vào tính chất của vấn đề nghiên cứu để quyết định chọn thời gian đo của tài liệu địa hình cho phù hợp. Thời gian đo đạc địa hình lòng sông và bãi sông cần gần nhau, thông thường trong cùng một năm thủy văn. Nếu phạm vi của đoạn sông nghiên cứu quá dài, thời gian đo địa hình cách nhau khá xa thì cần đảm bảo điều kiện thủy văn, lòng dẫn trong khoảng thời gian đó không có thay đổi lớn, đồng thời cần nói rõ và phân tích trong báo cáo thí nghiệm.

5.2.2  Tài liệu thủy văn, bùn cát

Cần thu thập đầy đủ các tài liệu quan trắc nhiều năm (bao gồm cả thời đoạn dùng để kiểm chứng mô hình lòng động) về mực nước, lưu lượng và dòng chảy bùn cát tại các trạm thủy văn cơ bản và các trạm đo chuyên dùng trong hoặc gần phạm vi nghiên cứu, bao gồm:

- Tài liệu mực nước: Tài liệu quan trắc mực nước đồng bộ tại tối thiểu 3 trạm mực nước trong hoặc gần đoạn sông nghiên cứu, tương ứng với các cấp lưu lượng (lũ, trung, kiệt) để xác định được mực nước ở cửa vào, cửa ra và đoạn giữa của đoạn sông nghiên cứu. Nếu là hệ thống sông thì cần phải có tài liệu mực nước của các sông nhánh hợp và phân lưu.

- Tài liệu lưu lượng: Tài liệu quan trắc lưu lượng (lũ, trung, kiệt) tại trạm đo lưu lượng trong hoặc gần đoạn sông nghiên cứu. Nếu là hệ thống sông thì cần phải có tài liệu đo lưu lượng đồng bộ của các sông nhánh hợp và phân lưu để xác định lưu lượng ở cửa vào, cửa ra của hệ thống sông nghiên cứu.

- Tài liệu bùn cát (phục vụ mô hình lòng động): Tài liệu quan trắc bùn cát lơ lửng và bùn cát đáy ứng với các cấp lưu lượng (lũ, trung, kiệt) đồng bộ tại tối thiểu 2 trạm đo trong hoặc gần đoạn sông nghiên cứu (thường trùng với trạm đo lưu lượng) để xác định được bùn cát ở cửa vào và cửa ra của đoạn sông nghiên cứu. Nếu là hệ thống sông thì cần phải có tài liệu bùn cát của các sông nhánh hợp và phân lưu để xác định bùn cát ở cửa vào, cửa ra của hệ thống sông nghiên cứu.

...

...

...

- Trường hợp thiếu tài liệu thủy văn có thể bố trí đo đạc bổ sung tại một số tuyến đo tạm thời trong đoạn sông nghiên cứu hoặc sử dụng mô hình toán để tính toán, nội suy nhưng phải đánh giá được độ chính xác của phương pháp sử dụng và có thuyết minh nói rõ trong báo cáo thí nghiệm.

- Tài liệu thủy văn, bùn cát sử dụng để kiểm chứng mô hình, cần đo đạc đồng thời với tài liệu địa hình lòng sông, nếu thời gian đo đạc thủy văn và đo đạc địa hình cách xa nhau, thì phải nói rõ và phân tích trong báo cáo thí nghiệm.

5.2.3  Tài liệu địa chất

Cần thu thập tài liệu mặt cắt ngang địa chất bờ sông, lòng sông, phân tích các chỉ tiêu cơ lý của mẫu địa chất lòng sông, bờ sông trong phạm vi nghiên cứu để phục vụ tính toán mô phỏng lòng sông, bờ sông trong mô hình lòng động

5.2.4  Tài liệu bản vẽ thiết kế công trình trên sông

Cần thu thập đầy đủ các bản vẽ thiết kế các công trình trên sông như: kè, mỏ hàn, cầu giao thông, bến cảng trong phạm vi nghiên cứu; bản vẽ bố trí tổng thể công trình; bản vẽ thiết kế công trình.

5.2.5  Ảnh, băng ghi hình thực địa

Để đảm bảo việc chế tạo mô hình được chính xác, mô phỏng được đầy đủ địa hình, địa vật trên mô hình, cần ghi hình, chụp ảnh tình hình thực địa các khu vực có địa hình biến đổi đặc biệt, các khu vực dân cư đông đúc, các công trình xây dựng trên lòng sông, bãi sông dọc hai bên bờ sông.

5.3  Yêu cầu về sự tương tự của mô hình sông

...

...

...

Chọn độ biến thái mô hình (r) cần căn cứ vào mục đích của nghiên cứu thí nghiệm mô hình; điều kiện sân bãi thí nghiệm; điều kiện cấp nước thí nghiệm,.

- Giai đoạn lập dự án khả thi, thiết kế cơ sở và bản vẽ thi công công trình sông thường chọn độ biến thái mô hình r ≤ 5;

- Giai đoạn qui hoạch độ biến thái mô hình có thể chọn r ≤ 8;

- Nếu chỉ nghiên cứu mực nước và sự biến động lưu lượng dòng chảy thì độ biến thái mô hình có thể chọn r ≤ 10;

- Trường hợp thí nghiệm mô hình phục vụ thiết kế công trình:

• Nếu nghiên cứu mô hình tổng thể đoạn sông có công trình, yêu cầu tỷ lệ mặt bằng mô hình λ_l ≤ 1/500; độ biến thái r ≤ 5;

• Nếu nghiên cứu mô hình cục bộ khu vực công trình, yêu cầu tỷ lệ mặt bằng mô hình λ_l ≤ 1/250; độ biến thái r ≤ 2;

• Để nghiên cứu sự biến đổi cục bộ của kết cấu dòng chảy, nghiên cứu xói cục bộ sau công trình thì phải dùng mô hình chính thái.

5.3.2  Quy định về điều kiện tương tự mô hình sông

...

...

...

a) Mô hình chính thái

Các điều kiện tương tự mà mô hình lòng cứng chính thái phải tuân thủ bao gồm:

- Tương tự hình học: (1)

trong đó:

L_N là chiều dài nguyên hình;

L_M là chiều dài mô hình;

h_N là độ sâu nước nguyên hình;

h_M là độ sâu nước mô hình;

λ_l là hằng số tỷ lệ mặt bằng;

...

...

...

- Tương tự về tính liên tục của dòng chảy:

 (2)

hoặc:

 (3)

trong đó:

λ_l là hằng số tỷ lệ thời gian dòng chảy;

λ_u là hằng số tỷ lệ vận tốc;

λ_Q là hằng số tỷ lệ lưu lượng.

- Tương tự về tỷ số giữa lực quán tính và trọng lực (hay tương tự Froude)

...

...

...

- Tương tự về tỷ số giữa lực quán tính và sức cản:

 (5)

Trong đó: λ_n là hằng số tỷ lệ hệ số nhám.

Ngoài ra, còn có 2 điều kiện cần đồng thời thỏa mãn là:

• Dòng chảy trong mô hình phải là dòng chảy rối:

Re_M > từ 1000 đến 2000

• Để chuyển động dòng chảy trong mô hình không chịu ảnh hưởng của sức căng bề mặt, yêu cầu độ sâu dòng chảy mô hình h_M > 1,5cm.

b) Mô hình biến thái

Các điều kiện tương tự mà mô hình lòng cứng biến thái phải tuân thủ bao gồm:

...

...

...

λ_l = L_N / L_M; λ_h = h_N / h_M (6)

- Tương tự về tính liên tục của dòng chảy:

 (7)

hoặc: (8)

- Tương tự về tỷ số giữa lực quán tính và trọng lực (hay tương tự Froude):

 (9)

- Tương tự về tỷ số giữa lực quán tính và sức cản:

 ;  (10)

trong đó:

...

...

...

 là hằng số tỷ lệ hệ số nhám bờ sông;

r là độ biến thái của mô hình.

Ngoài ra, cũng như mô hình chính thái còn đồng thời phải thỏa mãn 2 điều kiện sau:

- Điều kiện hạn chế dòng chảy rối: Re_M > 1000 ÷ 2000

- Điều kiện hạn chế sức căng bề mặt: h_M > 1,5 cm

5.3.2.2  Mô hình lòng động

Các điều kiện tương tự mà mô hình lòng động phải tuân thủ bao gồm (áp dụng khi thiết kế mô hình sông lòng động với bùn cát đáy không dính)

- Tương tự hình học:

 λ_l = L_N / L_M; λ_h = h_N / h_M (11)

...

...

...

 (12)

hoặc: (13)

- Tương tự tỷ số giữa lực quán tính và trọng lực (hay tương tự Froude):

 (14)

- Tương tự về sức cản:

 (15)

- Tương tự về suất tải cát đáy:

 (16)

...

...

...

 (17)

- Tương tự về biến hình lòng dẫn:

 (18)

Trong đó

 là hằng số tỷ lệ thời gian xói bồi do bùn cát đáy;

 là hằng số tỷ lệ trọng lượng;

 là hằng số tỷ lệ suất tải cát đáy đơn vị;

 là hằng số tỷ lệ suất tải cát đáy trên toàn bộ mặt cắt;

...

...

...

 là hằng số tỷ lệ đường kính hạt;

 là hằng số tỷ lệ tỷ khối tương đối của bùn cát đáy trong nước;

là tỷ khối tương đối của bùn cát lòng sông nguyên hình;

 là tỷ khối tương đối của vật liệu lòng mô hình;

ρ_w là khối lượng đơn vị của nước;

ρ_N là khối lượng đơn vị của bùn cát lòng sông nguyên hình;

ρ_M là khối lượng đơn vị của vật liệu lòng mô hình.

5.4  Trang thiết bị cơ bản của thí nghiệm mô hình sông

5.4.1  Hệ thống hạ tầng khu thí nghiệm mô hình sông

...

...

...

- Hệ thống thiết bị thí nghiệm phụ trợ như: máng kính, máng độ dốc thay đổi, hệ thống chiếu sáng, thiết bị chụp ảnh, ghi hình hoạt động thí nghiệm.

5.4.2  Thiết bị đo đạc thí nghiệm mô hình sông

5.4.2.1  Thiết bị đo mực nước

- Kim đo mực nước dùng để đo mực nước khi dòng chảy trong mô hình có lưu lượng không đổi;

- Thiết bị đo mực nước tự động dùng để đo mực nước khi dòng chảy trong mô hình có lưu lượng biến đổi.

- Yêu cầu về khoảng đo và độ chính xác:

• Với kim đo mực nước: khoảng chia trên thân kim đo không được lớn hơn 1mm, kết hợp với du xích để đảm bảo độ chính xác số đọc mực nước đến 0,1 mm;

• Với thiết bị đo mực nước tự động: Khi phạm vi đo của máy đo mực nước là 20cm thì độ chia không được lớn hơn 0,1mm; khi phạm vi đo là 40cm thì độ chia không được lớn hơn 0,2mm.

- Hệ thống thiết bị đo mực nước gồm: Kim đo, giếng kim đo và ống dẫn nước (theo nguyên tắc bình thông nhau giữa mực nước trong mô hình và mực nước trong giếng để đảm bảo việc đo mực nước mô hình chính xác)

...

...

...

- Thiết bị đo lưu lượng tự động điều chỉnh van bằng điện;

- Dùng đập tràn để đo lưu lượng không đổi

• Khi lưu lượng Q ≤ 10 l/s, dùng đập tràn tam giác vuông cân, lưu lượng được tính toán theo công thức:

Hình 1- Đập tràn tam giác vuông

Q=1,343 H^2,47(m^3/s) (19)

trong đó: H là chiều cao cột nước tràn (m)

• Khi lưu lượng Q >10 l/s, dùng đập tràn hình chữ nhật, lưu lượng được tính toán theo công thức Rebhock,

...

...

...

Q = (1,782 + 0,24 h_c/ P) L h_c^3/2(20)

trong đó:

h_c = h + 0,0011 m

h là cột nước trên đỉnh đập (m);

P là chiều cao thân đập (m);

L là chiều rộng tràn nước của đỉnh đập.

- Yêu cầu của việc lắp đặt đập tràn đo lưu lượng: Thực hiện theo quy định tại 3.2.2. c TCVN 8214 : 2009

- Khi đo lưu lượng qua đập tràn phải đảm bảo 2 điều kiện sau:

• Dòng chảy qua đập tràn phải là chảy tự do;

...

...

...

5.4.2.3  Thiết bị đo lưu tốc

- Thường sử dụng các thiết bị sau:

• Máy đo lưu tốc điện từ.

• Máy đo lưu tốc dòng chảy không tiếp xúc (đo bằng tia laze)

- Yêu cầu về thiết bị đo lưu tốc:

• Phải có độ chính xác thích hợp và phù hợp với từng trường hợp thí nghiệm.

• Phải được lau chùi, bảo dưỡng sau mỗi lần thí nghiệm.

5.4.2.4  Thiết bị đo khoảng cách và cao độ

- Đo khoảng cách (độ dài) trên mô hình: sử dụng thước thép cuốn đạt tiêu chuẩn;

...

...

...

5.4.2.5  Kiểm định thiết bị đo đạc

Trước khi thí nghiệm nhất thiết phải kiểm định thiết bị đo theo quy định hiện hành

6  Thiết kế mô hình

6.1  Tỷ lệ và chọn loại mô hình

6.1.1  Tỷ lệ hình học và phạm vi mô hình được chọn theo: mục đích, yêu cầu của đối tượng nghiên cứu thí nghiệm, yêu cầu độ chính xác của công trình, điều kiện sân bãi thí nghiệm, thiết bị đo đạc, lưu lượng cấp nước, điều kiện giới hạn kỹ thuật mô hình và điều kiện kinh tế.

6.1.2  Chọn loại mô hình: tùy thuộc vào mục đích, yêu cầu của nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu thí nghiệm mà chọn loại mô hình thí nghiệm thích hợp: thực hiện theo 5.1

6.2  Phạm vi mô hình

6.2.1  Chiều dài hướng dọc của mô hình được chia làm 3 đoạn: đoạn đầu vào, đoạn nghiên cứu và đoạn đầu ra. Đoạn đầu vào và đầu ra có tính chất quá độ để điều tiết dòng chảy đảm bảo cho trạng thái dòng chảy trong đoạn nghiên cứu đạt tương tự với dòng chảy nguyên hình.

- Chiều dài đoạn đầu vào: được xác định theo đặc điểm hình thái lòng sông và trạng thái chảy, nếu là sông cong thì nên bao gồm một đơn nguyên hình thái (một khúc cong); nếu là sông thẳng thì lấy bằng từ 6 đến 10 lần chiều rộng sông ở mức tạo lòng (B). Nếu điều kiện sân bãi bị hạn chế thì chiều dài đoạn đầu vào tối thiểu cũng phải bằng 4 lần B và cần kết hợp biện pháp phụ trợ để điều chỉnh dòng chảy (lái dòng, hướng dòng), đảm bảo trường lưu tốc ở mặt cắt vào đoạn nghiên cứu phù hợp với tình hình thực tế.

...

...

...

6.2.2  Chiều ngang mô hình: với đoạn sông có đê, phải bao hết 2 đê; với đoạn sông không có đê phải bao tới đường đồng mức của mực nước cao nhất cộng với độ cao an toàn thích hợp.

6.3  Tính toán các thông số mô hình

Căn cứ vào các điều kiện tương tự của mô hình quy định tại 5.3.2 và các số liệu cơ bản của nguyên hình, tính toán các thông số mô hình.

7  Chế tạo mô hình

7.1  Quy định về tài liệu chế tạo mô hình: thực hiện theo 5.2.1, 5.2.3, 5.2.4

7.2  Các vật liệu làm mô hình

Các vật liệu thường dùng để chế tạo mô hình sông ngòi bao gồm: gạch, cát vàng, cát đen, xi măng, đá dăm, sỏi, vôi, đất sét, tre, gỗ, gỗ dán, thép tấm, thép hình, tôn. Các loại vật liệu thường dùng làm vật liệu xói trong mô hình lòng động như: cát thiên nhiên, mùn cưa, mùn than đá, Kê ram zit,...

7.3  Chế tạo địa hình mô hình

- Cát nền mô hình phải được ngâm nước, đầm chặt trước khi chế tạo địa hình để tránh bị sụt lún.

...

...

...

- Việc tạo địa hình mô hình có thể dùng phương pháp mặt cắt hoặc phương pháp điểm cọc, khoảng cách giữa hai mặt cắt khống chế trong mô hình dao động từ 50cm đến 80cm, với mô hình có quy mô lớn, địa hình ít phức tạp có thể tăng khoảng cách giữa các mặt cắt lên đến 100cm; đối với đoạn sông có địa hình cục bộ thay đổi phức tạp thì số mặt cắt khống chế có thể tăng dày thêm.

- Điểm gốc thủy chuẩn và cao trình mô hình được khống chế bằng máy thủy chuẩn có độ chính xác cao, sai số cho phép về địa hình thực hiện theo 8.5.1

7.4  Kiểm tra nghiệm thu

- Xây lắp mô hình xong cần tiến hành kiểm tra toàn diện hệ thống mô hình, mở nước vận hành thử mô hình, nếu phát hiện có vấn đề gì thì kịp thời có biện pháp hiệu chỉnh.

- Sau khi kiểm tra, lập biên bản nghiệm thu thiết kế, xây dựng và chế tạo mô hình có xác nhận của cơ quan đặt thí nghiệm mô hình.

8  Thí nghiệm mô hình

8.1  Công tác chuẩn bị và kiểm tra trước thí nghiệm

8.1.1  Lập kế hoạch thí nghiệm

- Thời gian, tiến độ thí nghiệm;

...

...

...

- Bố trí nhân lực, phân công trách nhiệm cá nhân;

- Vật tư, thiết bị phục vụ thí nghiệm.

8.1.2  Chuẩn bị và kiểm tra các thiết bị đo

Các thiết bị cần thiết trong thí nghiệm bao gồm: máy đo vận tốc, thiết bị đo lưu hướng, thiết bị bổ sung cát mô hình, máy đo chiều sâu bồi lắng, thiết bị đo mực nước, thiết bị đo lưu lượng, máy tính, máy ảnh, máy quay video cần sẵn sàng và vận hành thử. Phải nắm vững tính năng, thao tác thuần thục và độ chính xác của từng thiết bị. Cần xây dựng trước các đường cong kiểm định, xác định cao trình “0” của các kim đo mực nước, xác định vị trí của các mặt cắt, thủy trực đo đạc, các thiết bị phụ trợ cho quan trắc (cầu đo, giá kim đo, nguồn điện, hệ thống chiếu sáng) đều phải hoàn tất và kiểm tra đầy đủ.

8.1.3  Chuẩn bị và kiểm tra hệ thống cấp nước

Hệ thống cấp nước cho mô hình bao gồm: trạm động lực, tháp nước, van, đường ống phân phối nước, máng đo lưu lượng, máng hồi nước cần được kiểm tra và sẵn sàng cho hoạt động. Mọi hiện tượng dò rỉ nước trên hệ thống và mô hình đều phải có biện pháp khắc phục triệt để.

8.1.4  Thí nghiệm chuẩn bị

Gồm các thí nghiệm sau:

a) Thí nghiệm kiểm định thiết bị (đo U, Q,H);

...

...

...

1) Phân tích thành phần hạt;

2) Phân tích tỷ trọng, góc ma sát, góc nghỉ của vật liệu mô hình;

3) Xác định lưu tốc khởi động, lực di đẩy tới hạn.

8.2  Thí nghiệm kiểm chứng (hiệu chỉnh) mô hình

8.2.1  Tất cả các mô hình sông được sử dụng trong phạm vi quy định của tiêu chuẩn này đều phải tiến hành thí nghiệm kiểm chứng.

8.2.2  Thí nghiệm kiểm chứng mô hình chỉ được tiến hành sau khi đã hoàn thành việc kiểm tra toàn bộ mô hình, xác định mô hình đạt yêu cầu kỹ thuật và cho phép thí nghiệm.

8.2.3  Yêu cầu về tài liệu địa hình và thủy văn, bùn cát để kiểm chứng mô hình: thực hiện theo 5.2.1 và 5.2.2

8.2.4  Thí nghiệm kiểm chứng với mô hình lòng cứng: thực hiện theo A.3.1 Phụ lục A

8.2.5  Thí nghiệm kiểm chứng với mô hình lòng động: thực hiện theo A.3.2 Phụ lục A

...

...

...

8.3.1  Chỉ khi nào thí nghiệm kiểm chứng đạt yêu cầu, thì mới được tiến hành thí nghiệm chính thức, thu thập số liệu.

8.3.2  Thí nghiệm chính thức bao gồm:

- Thí nghiệm lòng sông ở trạng thái hiện trạng, thí nghiệm phương án thiết kế công trình, thí nghiệm phương án sửa đổi và thí nghiệm phương án tối ưu;

- Khi thí nghiệm phương án sửa đổi phải mời cơ quan tư vấn thiết kế, quan sát mô hình và thống nhất nội dung thí nghiệm sửa đổi;

- Trong quá trình thí nghiệm các phương án, cần kịp thời chỉnh lý, phân tích số liệu, đối chiếu so sánh, phát hiện các điểm bất hợp lý để thí nghiệm bổ sung kiểm tra;

- Lập báo cáo kết quả thí nghiệm.

8.4  Nội dung đo đạc và phương pháp thí nghiệm

8.4.1  Quy định chung

8.4.1.1  Chỉ bắt đầu quan trắc, đo đạc, thu thập số liệu khi dòng chảy mô hình đã ổn định, các thông số đầu vào mô hình như mực nước, lưu lượng, bùn cát đã đảm bảo theo yêu cầu.

...

...

...

8.4.1.3  Trong quá trình thí nghiệm, đo đạc phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra sự ổn định của các thông số đầu vào mô hình. Nếu phát hiện thấy mất ổn định thì phải dừng đo đạc, điều chỉnh ngay về sự ổn định rồi mới tiếp tục thu thập số liệu. Trường hợp trong vòng 10 phút mà không thể điều chỉnh được về thông số yêu cầu thì phải làm lại thí nghiệm. Trường hợp đang thí nghiệm mà xảy ra sự cố phải ngừng thí nghiệm thì khi khắc phục xong sự cố phải làm lại thí nghiệm từ đầu (với mô hình lòng động thì phải chế tạo lại mô hình rồi mới tiến hành thí nghiệm).

8.4.2  Đo mực nước

- Căn cứ vào hệ thống giếng kim đo mực nước được bố trí dọc mô hình, xác định mực nước tại các giếng ứng với các cấp lưu lượng mô hình khác nhau (mỗi giếng kim đo tương ứng với một vị trí cố định trên mô hình) từ đó xác định đường mực nước hướng dọc hoặc hướng ngang của dòng chảy ứng với từng cấp lưu lượng mô hình.

- Dùng bảng biểu để ghi số liệu quan trắc (ghi rõ điều kiện thí nghiệm, thời gian thí nghiệm, phương án, lưu lượng thí nghiệm, số lần đo, người đo).

8.4.3  Đo lưu lượng

Mô hình sông ngòi thường thí nghiệm với lưu lượng không đổi (thí nghiệm với từng cấp Q), thường dùng đập lường (đập tràn) để đo lưu lượng vào hoặc ra khỏi mô hình. Căn cứ vào cột nước tràn tính ra lưu lượng.

8.4.4  Đo lưu tốc

8.4.4.1  Căn cứ vào khoảng đo vận tốc để chọn máy đo lưu tốc thích hợp, đối với mô hình lòng động cần lưu ý chọn máy đo lưu tốc sao cho đầu đo không gây xáo trộn lớn đến vật liệu lòng dẫn trong quá trình đo đạc.

8.4.4.2  Lưu tốc được đo theo các mặt cắt và các thủy trực cố định trên mô hình, số thủy trực trên mỗi mặt cắt tùy thuộc vào chiều rộng mặt cắt và yêu cầu nghiên cứu thí nghiệm. Tại mỗi thủy trực có thể đo theo phương pháp 1 điểm, 3 điểm hay 5 điểm tùy thuộc vào độ sâu nước trong mô hình (h), thiết bị đo lưu tốc và yêu cầu kỹ thuật thí nghiệm mô hình

...

...

...

• Nếu 5 cm < h ≤ 15 cm, đo 3 điểm (0,2h; 0,6h; 0,8h);

• Nếu h > 15 cm, đo 5 điểm (Mặt; 0,2h; 0,6h; 0,8h; Đáy).

8.4.4.3  Tính lưu tốc trung bình thủy trực

• Khi đo theo phương pháp 1 điểm:

U_tb = U_0,6h

• Khi đo theo phương pháp 3 điểm:

• Khi đo theo phương pháp 5 điểm:

...

...

...

- Đo lưu hướng mặt của dòng chảy: thả phao giấy, phao có ánh sáng hay mạt cưa lên mặt nước rồi dùng máy quay phim quay chậm hình ảnh quỹ đạo chuyển động của chúng, hoặc thả phao giấy tại từng điểm theo tọa độ định sẵn, theo dõi ghi lại vị trí các điểm phao chuyển động qua, nối các điểm đó lại với nhau sẽ được quỹ đạo chuyển động của phao

- Đo lưu hướng trong nước, lưu hướng đáy: dùng chất chỉ thị, sợi chỉ xác định lưu hướng của từng điểm ở đáy dòng chảy, sau đó dùng đường tiếp tuyến nối lại với nhau.

8.4.6  Đo xói lở, diễn biến lòng dẫn mô hình

8.4.6.1  Thí nghiệm mô hình lòng động phải tiến hành theo quy trình thao tác nghiêm ngặt, đặc biệt là khi mở nước vào mô hình và rút nước khi kết thúc thí nghiệm, không được làm xáo động mặt vật liệu lòng mô hình ban đầu và địa hình xói sau thí nghiệm (xem phụ lục B: B.1.1 và B.1.2)

8.4.6.2  Sau khi kết thúc thí nghiệm, nước trong mô hình đã rút hết, tiến hành đo xói lở, diễn biến lòng dẫn mô hình

- Đo địa hình theo các mặt cắt ngang để đánh giá diễn biến địa hình lòng dẫn cả đoạn sông nghiên cứu;

- Đo bình đồ địa hình chi tiết: các bãi bồi, các hố xói cục bộ, các hố xói đầu mỏ hàn, các hố xói gần công trình và gần bờ để đánh giá ảnh hưởng của công trình.

- Cự ly giữa các mặt cắt không được lớn hơn 60cm, cự ly giữa các điểm đo không được lớn hơn 20cm. Đối với mô hình có chiều rộng mặt cắt lớn hơn 15m thì cự ly giữa các mặt cắt có thể rộng tới 80cm, cự ly giữa các điểm đo có thể rộng tới 30cm.

Chú ý: Với các hố xói thì việc đo đạc cần thực hiện chi tiết hơn.

...

...

...

8.5  Độ chính xác của thí nghiệm mô hình sông ngòi

8.5.1  Địa hình

- Dung sai cho phép trong khống chế mặt bằng địa hình là ± 1cm, dung sai cho phép trong khống chế cao trình là ± 1mm;

- Sai số cho phép của điểm gốc thủy chuẩn và điểm không “0” của kim đo là ± 0,3mm.

8.5.2  Lưu lượng

Dung sai lớn nhất của lưu lượng trên mô hình so với lưu lượng yêu cầu trong thiết kế của cùng một cấp không được vượt quá ± 2%.

8.5.3  Vận tốc

Sai số theo độ chính xác của loại máy đo lưu tốc sử dụng trong thí nghiệm mô hình.

8.5.4  Mực nước

...

...

...

8.6.5  Bùn cát

Dung sai giữa tổng lượng vận chuyển bùn cát đáy thực cấp của mô hình và tổng lượng bùn cát tính toán thiết kế phải nhỏ hơn ± 10%.

8.6  Chỉnh lý và phân tích số liệu

8.6.1  Tài liệu thí nghiệm

- Tài liệu thí nghiệm được ghi chép đầy đủ, cẩn thận vào sổ chuyên dùng, đầu trang cần nghi đầy đủ các thông tin: ngày thí nghiệm, thời tiết, phương án thí nghiệm, cấp lưu lượng, mực nước thí nghiệm, người đo đạc, ghi chép;

- Khi viết sai số liệu không được chỉnh sửa, viết đè mà phải gạch đi rồi viết lại;

- Số liệu thí nghiệm cần được chỉnh lý ngay để đánh giá sơ bộ trong quá trình thí nghiệm xem có cần thí nghiệm lại hoặc thí nghiệm bổ sung không, tài liệu chỉnh lý phải có chữ ký của người tính toán và người kiểm tra;

- Số liệu thí nghiệm cần thống nhất với độ chính xác quy định cho từng thông số;

- Sau khi thí nghiệm xong, tài liệu cần được chỉnh lý, sắp xếp lưu trữ.

...

...

...

Kết quả thí nghiệm có thể được biểu thị bằng hình thức các bảng biểu, biểu đồ, đồ thị hoặc các công thức kinh nghiệm. Thực hiện theo 3.8.2 TCVN 8214 : 2009.

8.6.3  Phân tích kết quả

- Mực nước và đường mặt nước cần theo lần nhóm của thí nghiệm mà vẽ thành các biểu đồ tương ứng;

- Sự phân bố lưu tốc được vẽ thành biểu đồ tương ứng theo lần nhóm thí nghiệm bao gồm: biểu đồ phân bố lưu tốc theo độ sâu thủy trực, phân bố lưu tốc trên mặt cắt ngang, phân bố lưu tốc trên mặt bằng;

- Cần thể hiện trên bình đồ: trạng thái chảy, hướng chảy, biểu thị rõ đường mép nước vùng nước tĩnh, phạm vi nước vật và hướng chủ lưu;

- Với xói cục bộ, cần căn cứ vào kết quả thí nghiệm để vẽ bình đồ hố xói và cắt dọc, cắt ngang hố xói;

- Với diễn biến lòng dẫn và sạt lở bờ, cần căn cứ vào kết quả thí nghiệm để vẽ bình đồ diễn biến bờ, bãi, lòng sông, cắt dọc, cắt ngang lòng sông và khu vực xói lở.

9  Lập hồ sơ báo cáo thí nghiệm

9.1  Các yêu cầu chung

...

...

...

- Mặt bìa của báo cáo thí nghiệm:

• Phía trên ở giữa là tên của cơ quan thí nghiệm, phía dưới là tháng năm thực hiện thí nghiệm, địa chỉ, số điện thoại, số Fax, E-mail của cơ quan thí nghiệm;

• Tên đầy đủ của công trình, dự án để thể hiện thí nghiệm phục vụ cho công trình, dự án nào và giai đoạn thiết kế nào;

• Tên thí nghiệm

- Trang đầu: trang đầu của báo cáo thể hiện các nội dung gồm: tên đơn vị chủ đầu tư, đơn vị chủ trì thí nghiệm, những người tham gia chính, người viết báo cáo, người chủ trì hạng mục, tên, chức vụ người có trách nhiệm pháp lý của cơ quan chủ trì thí nghiệm, cơ quan chủ đầu tư.

9.1.2  Nội dung

Trình bày ngắn gọn nhưng rõ ràng và đầy đủ nội dung thí nghiệm, kết quả và kết luận. Báo cáo chính cần phải lưu ý những vấn đề sau đây:

- Chữ trong báo cáo cần rõ ràng, dùng thống nhất một phông chữ, hạn chế dùng chữ viết tắt, nếu cần viết tắt thì phải có ghi chú cụ thể ở lần viết tắt đầu tiên, dấu chấm, phẩy phải rõ ràng, chính xác;

- Các ký hiệu chuyên môn, các đơn vị đo lường dùng trong các công thức, bảng biểu, bản vẽ và trong báo cáo phải thống nhất và sử dụng đơn vị đo lường hợp pháp theo quy định;

...

...

...

- Nội dung của báo cáo gồm: Khái quát tình hình chung của đoạn sông nghiên cứu; mục đích, nhiệm vụ và phương án nghiên cứu thí nghiệm mô hình; thiết kế, chế tạo mô hình; thí nghiệm kiểm chứng, thí nghiệm chính thức; phương pháp đo đạc thí nghiệm, kết quả thí nghiệm, kết luận và kiến nghị;

- Kết luận phải rõ ràng, kiến nghị phải cụ thể;

- Nếu trong báo cáo có sử dụng các tài liệu, sách tham khảo thì cuối báo cáo phải lập bảng kê danh mục các tài liệu, sách tham khảo, ghi rõ tên tác giả, tên tài liệu, sách, năm xuất bản.

9.2  Nội dung hồ sơ

Ngoài các sản phẩm chính giao nộp theo đề cương được duyệt, tất cả các hạng mục đã thực hiện trong quá trình thí nghiệm mô hình cũng cần phải thể hiện đầy đủ trong hồ sơ.

Hồ sơ gồm những tài liệu sau:

- Các tài liệu cơ bản phục vụ nghiên cứu thí nghiệm mô hình, bao gồm: Tài liệu địa hình, tài liệu thủy văn, tài liệu địa chất, tài liệu bản vẽ thiết kế công trình, ảnh, băng ghi hình thực địa;

- Báo cáo thiết kế, chế tạo và xây lắp mô hình theo đề cương được phê duyệt;

- Báo cáo kết quả thí nghiệm mô hình bao gồm: Thí nghiệm kiểm chứng mô hình, thí nghiệm phương án hiện trạng; thí nghiệm phương án thiết kế; thí nghiệm phương án sửa đổi (nếu có); thí nghiệm phương án tối ưu;

...

...

...

- Phụ lục tất cả các tài liệu, số liệu thô, số liệu tính toán, ghi chép trong quá trình thí nghiệm, phải có đầy đủ chữ ký của những người có liên quan theo quy định hiện hành về thực hiện đo đạc quan trắc thí nghiệm, kể cả chữ ký xác nhận của đơn vị tư vấn nếu được bên chủ đầu tư hoặc bên tư vấn thiết kế công trình đề nghị giám sát quá trình thí nghiệm mô hình;

- Ảnh chụp, video quay trong quá trình thí nghiệm theo yêu cầu của đề cương, được ghi trên đĩa CD, VCD hoặc DVD;

- Các văn bản, biên bản, Quyết định liên quan đến công tác thí nghiệm mô hình gồm: Quyết định phê duyệt đề cương, dự toán thí nghiệm mô hình; các văn bản nghiệm thu giai đoạn và nghiệm thu chính thức quá trình thí nghiệm mô hình; các văn bản thỏa thuận, thống nhất về việc điều chỉnh, bổ sung các nội dung thí nghiệm (không nằm trong đề cương đã được phê duyệt) giữa chủ đầu tư hoặc đơn vị tư vấn thiết kế với cơ quan thực hiện thí nghiệm (nếu có).

9.3  Thẩm tra phê duyệt báo cáo

Thực hiện theo quy định tại 3.9.3 TCVN 8214 : 2009

Phụ lục A

(Quy định)

Thí nghiệm kiểm chứng mô hình

...

...

...

A.1.1  Thí nghiệm kiểm chứng mô hình luôn luôn là yêu cầu bắt buộc phải tiến hành trước khi thí nghiệm chính thức. Thí nghiệm kiểm chứng mô hình chỉ được tiến hành sau khi đã hoàn thành việc kiểm tra toàn bộ mô hình, xác định mô hình đạt yêu cầu kỹ thuật và cho phép thí nghiệm.

A.1.2  Mục đích của thí nghiệm kiểm chứng mô hình là nhằm đạt được sự tương tự giữa nguyên hình và mô hình. Trong mô hình lòng cứng ta chỉ cần đảm bảo tương tự về thủy lực. Trong mô hình lòng động thì ngoài việc đảm bảo tương tự về thủy lực còn cần phải đạt được sự tương tự về biến hình lòng dẫn (diễn biến xói bồi).

A.2  Yêu cầu về tài liệu kiểm chứng mô hình: thực hiện theo 5.2.1 và 5.2.2

A.3.  Nội dung thí nghiệm kiểm chứng mô hình

A.3.1  Thí nghiệm kiểm chứng đối với mô hình sông lòng cứng

A.3.1.1  Kiểm chứng tương tự về đường mặt nước

- Đường mặt nước mô hình cần được kiểm chứng với 3 cấp mực nước (tương ứng với 3 cấp lưu lượng) theo thứ tự là: mực nước kiệt, mực nước trung và mực nước lũ

- Khi tiến hành thí nghiệm kiểm chứng, đối với mỗi cấp lưu lượng, mực nước cuối mô hình được khống chế bằng số liệu thực đo tương ứng của nguyên hình, đợi sau khi dòng chảy mô hình ổn định mới tiến hành quan trắc mực nước tại các vị trí có số liệu thực đo tương ứng trên mô hình. So sánh số liệu nguyên hình với kết quả thí nghiệm trong mô hình, nếu đường mặt nước phù hợp, biểu thị sự tương tự về độ nhám tổng thể đã được thực hiện, yêu cầu về tỷ lệ độ nhám đã được thỏa mãn. Nếu mặt nước mô hình cao hơn so với nguyên hình, chứng tỏ độ nhám của mô hình thiên lớn, cần làm giảm độ nhám. Nếu mặt nước mô hình thấp hơn so với nguyên hình, chứng tỏ độ nhám của mô hình thiên nhỏ, cần phải tăng thêm độ nhám.

- Đường mặt nước không phù hợp không chỉ thể hiện không tương tự về độ nhám mà đồng thời cũng ảnh hưởng đến tính tương tự của lưu tốc.

...

...

...

1) Trình tự thí nghiệm kiểm chứng phải tiến hành từ mực nước thấp đến mực nước cao. Ở mỗi cấp mực nước, khi đường mực nước mô hình và nguyên hình đã đạt được sự phù hợp thì có nghĩa là đã đảm bảo sự tương tự về độ nhám ứng với cấp lưu lượng đó. Khi kiểm chứng ở cấp mực nước lớn hơn sẽ chỉ điều chỉnh độ nhám lòng dẫn nằm giữa 2 cấp mực nước.

2) Dung sai lớn nhất của cao trình mặt nước của cùng một trạm mực nước trên mô hình không được vượt quá ± 1mm. Nếu chưa phù hợp thì tiến hành hiệu chỉnh nhám mô hình (làm tăng độ nhám hoặc giảm độ nhám) hoặc điều chỉnh tỷ lệ lưu lượng hay dùng cả hai biện pháp kết hợp.

A.3.1.2  Kiểm chứng về trường lưu tốc và trạng thái chảy

- Lưu lượng kiểm chứng gồm 3 cấp là: lưu lượng kiệt Q_K; lưu lượng trung bình Q_TB, lưu lượng lũ Q_LŨ. Đối với mỗi cấp lưu lượng, sau khi khống chế mực nước và dòng chảy mô hình đã ổn định thì tiến hành đo đạc phân bố lưu tốc điểm trên thủy trực tại một số mặt cắt điển hình của đoạn sông nghiên cứu.

- So sánh kết quả thí nghiệm trong mô hình với số liệu nguyên hình, nếu lưu tốc, trạng thái chảy phù hợp, chứng tỏ tính tương tự hình học của địa hình lòng sông và tương tự về phân bố hệ số nhám tương đối tốt, nếu không phù hợp chứng tỏ tính tương tự của hai yếu tố trên chưa được thỏa mãn. Trong trường hợp đó, cần phải kiểm tra xác định nguyên nhân sai lệch để tiến hành chỉnh sửa.

- Một số yêu cầu phải thỏa mãn khi kiểm chứng về trường lưu tốc và trạng thái chảy:

• Tốc độ dòng chảy bình quân của bất kỳ mặt cắt mô hình nào đều phải đảm bảo điều kiện số Reynolds của nó lớn hơn từ 1000 đến 2000;

• Dung sai tương đối của vận tốc dòng chảy không được vượt quá ± 10%;

• Trạng thái chảy trong mô hình phải tương tự với nguyên hình: cùng là chảy êm (Fr < 1), hoặc cùng là chảy xiết (Fr > 1).

...

...

...

Để làm tăng độ nhám của mô hình, thông thường lấy các hạt cát, sỏi, dăm, cuội, đã chọn theo kích thước quy định, đem gắn lên lòng dẫn mô hình. Nếu mức độ cần tăng nhám rất nhỏ, có thể làm nhám bề mặt bằng việc quét xi măng lên mặt mô hình là được. Nếu yêu cầu mức độ tăng nhám rất lớn, có thể tạo ra các rãnh lõm trên mặt mô hình, hoặc gắn các thanh kim loại, thanh cao su cố định lên mặt mô hình.

Có 2 phương pháp tăng nhám mô hình thường dùng:

a)Tăng nhám dạng phủ kín

Sắp xếp dày kín lên mặt mô hình các vật liệu được chọn, không trừ khe hở. Đường kính hạt được chọn theo công thức sau:

- Với vật liệu có d = (0,23 + 8) mm, sử dụng công thức n = 0,0166d^1/6

- Với vật liệu có d = (4,3 + 26,4) mm, sử dụng công thức n = 0,0138d^1/6

trong đó:

d là đường kính hạt (mm);

n là hệ số nhám mô hình, xác định từ hệ số nhám nguyên hình và hằng số tỷ lệ.

...

...

...

- Gắn các hạt cuội, sỏi lên mặt mô hình theo dạng hoa mai, quan hệ giữa hệ số nhám mô hình với đường kính hạt thể hiện theo công thức: n = K d^1/6

- Khác với trị số K ở tăng nhám theo kiểu phủ kín (K là hằng số 0,0166 hoặc 0,0138), ở đây K là một biến số, trị số K chủ yếu phụ thuộc vào L/d, không phụ thuộc nhiều vào trị số tuyệt đối của d, (L là khoảng cách các hạt ở 4 góc hoa mai).

- Tăng nhám dạng hoa mai tuy có hiệu quả tăng nhám lớn hơn (khoảng 1,3 lần) so với tăng nhám dạng phủ kín, nhưng nó lại làm thay đổi trạng thái phân bố độ nhám của lòng dẫn. Đặc biệt là khi hạt tăng nhám tương đối thô có thể gây ra những ảnh hưởng đến tính tương tự trong phân bố lưu tốc và kết cấu rối. Vì vậy, cách tăng nhám dạng hoa mai chỉ thích hợp cho trường hợp nghiên cứu các vấn đề của dòng chảy 1D và dòng chảy 2D nằm ngang. Khi sử dụng tăng nhám dạng hoa mai, hạt không nên quá lớn, tỷ số giữa đường kính hạt và độ sâu nên khống chế trong khoảng 5%, lớn nhất không nên vượt quá 10%.

A.3.2  Thí nghiệm kiểm chứng đối với mô hình lòng động

- Thí nghiệm kiểm chứng đối với mô hình sông lòng động là yêu cầu tất yếu và vô cùng quan trọng. Thí nghiệm kiểm chứng đối với mô hình sông lòng động không những bao gồm các nội dung như kiểm chứng đối với mô hình lòng cứng mà còn cần phải kiểm chứng tương tự về chuyển động bùn cát, đặc biệt là thí nghiệm kiểm chứng về biến hình lòng dẫn (xói, bồi).

- Các số liệu mà thí nghiệm kiểm chứng lấy làm căn cứ chủ yếu là số liệu địa hình lòng dẫn của nguyên hình ở đầu và cuối thời đoạn. Những số liệu đó là cơ sở để xác định các vị trí và khối lượng xói bồi trong thời gian kiểm chứng. Nếu dựa vào điều kiện dòng chảy và bùn cát của nguyên hình trong thời đoạn kiểm chứng để tiến hành thí nghiệm mô hình mà có thể tái diễn được sự thay đổi đó của lòng dẫn thì chứng tỏ các hằng số tỷ lệ đã lựa chọn để thiết kế mô hình là phù hợp. Nếu không đạt cần điều chỉnh hằng số tỷ lệ cho đến lúc tái diễn được sự biến đổi đó mới thôi.

- Cần lưu ý rằng đối với mô hình lòng động, sau khi đã chọn vật liệu chế tạo mô hình, coi như hệ số nhám đã xác định, không thể thông qua sửa nhám để đảm bảo tương tự đường mặt nước. Vì vậy trước khi chọn vật liệu làm mô hình cần tiến hành thí nghiệm trên máng kính để xác định độ nhám của vật liệu mô hình ứng với các cấp lưu lượng và các độ sâu khác nhau để làm căn cứ thiết kế.

- Sau khi chế tạo mô hình, thông qua thí nghiệm kiểm chứng nếu vẫn chưa đạt được sự phù hợp về thủy lực với nguyên hình thì có thể điều chỉnh nhám thành bên (nếu thành bên cố định), trường hợp thành bên không cố định thì chỉ còn cách thay đổi tỷ lệ lưu lượng hoặc thay đổi vật liệu làm mô hình.

- Để thí nghiệm kiểm chứng đạt kết quả tốt cần lưu ý 2 vấn đề sau:

...

...

...

• Thứ hai là điều chỉnh hằng số tỷ lệ. Hằng số tỷ lệ cần thông qua thí nghiệm kiểm chứng để điều chỉnh thường là 2 hằng số sau: một là hằng số tỷ lệ suất chuyển cát đáy (suy ra từ công thức tính suất chuyển cát đáy), hai là hằng số tỷ lệ thời gian (suy ra từ phương trình biến hình lòng dẫn).

A.3.3  Vấn đề điều chỉnh tỷ lệ mô hình thiết kế

a) Điều chỉnh tỷ lệ lưu lượng: để đạt yêu cầu về tương tự độ nhám thì ngoài biện pháp hiệu chỉnh nhám mô hình còn có thể thay đổi tỷ lệ lưu lượng. Việc thay đổi tỷ lệ lưu lượng phải nằm trong giới hạn cho phép: Δλ_Fr ≤ ± 0,2;

b) Điều chỉnh tỷ lệ về suất chuyển cát đáy và tỷ lệ thời gian: để đảm bảo tương tự về bồi xói cần căn cứ vào phương trình hằng số tỷ lệ về biến hình lòng dẫn (phương trình 18) để điều chỉnh tỷ lệ về suất chuyển cát đáy và tỷ lệ thời gian bồi xói một cách hài hòa sao cho sai số về vị trí bồi xói và tổng lượng bồi xói giữa mô hình và nguyên hình không được vượt quá ± 25%. Khi mục đích của thí nghiệm là nghiên cứu các vấn đề về bồi lắng thí lấy giá trị chênh lệch dương, nếu mục đích chính là nghiên cứu xói lở thì lấy giá trị âm.

Phụ lục B

(Quy định)

Quy trình thí nghiệm mô hình sông

B.1. Quy trình thí nghiệm mô hình lòng động

...

...

...

Bước 1: Đóng kín cửa cuối mô hình:

Cửa cuối mô hình có chức năng điều chỉnh mực nước tại hạ lưu mô hình. Trước khi mở nước vào mô hình, cửa cuối phải đóng hoàn toàn. Khi mô hình được cấp nước, nước không thoát qua cửa cuối được sẽ dâng cao dần và chảy ngược từ hạ lưu lên thượng lưu mô hình.

Bước 2: Mở nước vào hệ thống cấp nước ngược:

Mở van hệ thống cấp nước ngược cho nước chảy từ từ và dâng dần từ hạ lưu mô hình lên thượng lưu mô hình và đợi đến khi mực nước cuối mô hình dâng gần đến cấp mực nước thí nghiệm.

Bước 3:

Mở van hệ thống cấp nước thuận và điều khiển cho nước chảy vào mô hình với lưu lượng ban đầu nhỏ bằng khoảng 20% lưu lượng của cấp thí nghiệm, sau đó tăng dần dần cho đến khi đạt xấp xỉ 100% lưu lượng của cấp thí nghiệm và duy trì ổn định. Đồng thời từ từ mở cửa cuối mô hình cho nước thoát qua và điều chỉnh sao cho mực nước hạ lưu luồn cao hơn mực nước của cấp thí nghiệm.

Sau bước 3 lưu lượng đã đạt gần với cấp lưu lượng thí nghiệm mô hình nhưng mực nước cửa đuôi vẫn cao hơn cấp mực nước thí nghiệm.

Bước 4: Đóng van cấp nước ngược và khống chế cửa đuôi sao cho lưu lượng thoát ra từ từ và hạ thấp dần mực nước về mực nước cần điều chỉnh.

Bước 5: Vi chỉnh lưu lượng vào mô hình cho bằng với cấp lưu lượng thí nghiệm.

...

...

...

Bước 7: Cung cấp lượng cát vào mô hình theo số liệu đã tính toán.

- Để đảm bảo sự cân bằng bùn cát, cần phải cấp cho mô hình một lượng bùn cát:

- Cát được cấp cho mô hình bằng máy cấp cát hoặc bằng thủ công. Nếu cấp cát cho mô hình bằng hình thức thủ công thì nên tính toán chọn hộp đong có kích thước tương đương với lượng vận chuyển bùn cát trong một đơn vị thời gian (ví dụ 6 phút, 10 phút...), phải tính toán chuẩn bị một lượng cát đủ cho cả quá trình mở nước và thời gian thí nghiệm.

B.1.2  Quy trình cắt (đóng) nước thí nghiệm mô hình

Việc cất nước mô hình cũng quan trọng như khi mở nước vào mô hình, cần phải tuân thủ các bước trong quy trình để tránh phá hỏng địa hình mô hình.

Bước 1: Đóng dần van cấp nước để giảm dần lưu lượng cấp cho mô hình;

Bước 2: Đóng từ từ cửa điều khiển cuối mô hình để cho mực nước cuối mô hình dâng cao làm giảm độ dốc và vận tốc dòng chảy trong mô hình.

Trong bước này cần chú ý điều khiển nhịp nhàng giữa van cấp nước và cửa cuối để tránh không cho mực nước dâng quá cao gây tràn qua đê.

...

...

...

Bước 4: Mở dần van xả đáy để rút cạn nước trong mô hình

B.1.3  Quy trình đo đạc mực nước trong mô hình

Trong mỗi cấp mực nước, trình tự đo như sau:

Bước 1: Đo mực nước theo khoảng thời gian đã xác định Δt_m. Thời điểm đo mực nước đầu tiên là thời điểm T_m0. Thời điểm tiếp theo là T_m1 = Δt_m + T_m0.

Tỷ lệ thời gian xác định từ điều kiện biến hình lòng dẫn:

Lập biểu theo thời gian đo cụ thể cho từng cấp mực nước thí nghiệm

Bước 2: Đo từ hạ lưu lên thượng lưu và thời gian đo càng ngắn càng tốt do đó nên phân công từ 2 đến 3 người đọc mực nước đồng thời.

Bước 3: Đo mực nước lặp lại theo khoảng thời gian đã xác định Δt_m. Thời điểm tiếp theo là T_mk = Δt_m + T_mk-1.

...

...

...

B.1.4  Quy trình đo đạc vận tốc trong mô hình lòng động

- Vận tốc mô hình được đo đạc ứng với các cấp lưu lượng yêu cầu của thí nghiệm mô hình. Vận tốc được đo theo các mặt cắt và thủy trực đã định sẵn trên mô hình, số lượng mặt cắt và số thủy trực trên mỗi mặt cắt tùy thuộc vào yêu cầu nghiên cứu thí nghiệm, tại mỗi thủy trực có thể đo theo phương pháp 1 điểm, 3 điểm hay 6 điểm tùy thuộc vào chiều sâu nước trong mô hình và yêu cầu kỹ thuật của thí nghiệm mô hình.

- Quy trình đo đạc vận tốc các cấp lưu lượng thí nghiệm:

Bước 1: Đo vận tốc tương ứng với từng cấp Q và H theo yêu cầu của đề cương nghiên cứu:

- Đo vận tốc theo các mặt cắt ngang và thủy trực đã định sẵn trên mô hình để phân tích chế độ thủy lực của đoạn sông nghiên cứu;

- Vị trí các thủy trực trên mỗi mặt cắt được xác định theo khoảng cách cộng dồn từ đường mép bờ sông (hoặc theo đường tim đê) cho đến hết chiều rộng mặt cắt;

- Khoảng cách giữa các mặt cắt và giữa các thủy trực phải tuân thủ theo yêu cầu của đề cương thí nghiệm. Nhưng khoảng cách giữa các mặt cắt đo đạc trên mô hình không nên lớn hơn 60 cm, khoảng cách giữa các điểm đo trên mô hình không nên lớn hơn 20 cm.

Bước 2: Đo vận tốc tại các mặt cắt bộ phận trong phạm vi công trình để phân tích đánh giá ảnh hưởng của công trình. Điểm đo cuối cùng của mặt cắt phải vượt khỏi phạm vi ảnh hưởng của công trình.

Bước 3: Đo vận tốc tại những vị trí có diễn biến cục bộ.

...

...

...

Bước 5: Đo vận tốc lặp lại theo khoảng thời gian đã xác định Δt_m. Thời điểm tiếp theo là T_m1 = Δt_m + T_m0. Trong bước này số lượng mặt cắt nên giảm bớt.

Ngoài đo vận tốc có thể kết hợp đo lưu hướng mặt và lưu hướng đáy trong quá trình đo vận tốc.

B.1.5  Quy trình đo đạc địa hình trong mô hình lòng động

Quy trình đo đạc địa hình cho từng cấp lưu lượng thí nghiệm:

Bước 1: Sau khi thí nghiệm, nước trong mô hình đã rút hết thì tiến hành đo địa hình lòng dẫn:

- Đo địa hình theo các mặt cắt ngang sông để vẽ được diễn biến địa hình lòng dẫn cả đoạn sông nghiên cứu;

- Đo địa hình chi tiết trong phạm vi công trình để phân tích tác dụng của công trình: Các bãi bồi, các hố xói đặc biệt, các hố xói đầu mỏ hàn, các hố xói gần công trình và gần bờ;

- Các điểm đo địa hình phải đủ dầy để có thể thể hiện được diễn biến xói, bồi lòng dẫn trên mặt cắt và trên bản đồ địa hình.

Bước 2: Hiệu chỉnh kết quả đo địa hình và bổ sung các khu vực địa hình cục bộ.

...

...

...

B.2  Quy trình thí nghiệm mô hình lòng cứng

Thí nghiệm mô hình lòng cứng khác với thí nghiệm mô hình lòng động, trong mô hình lòng cứng lòng dẫn không bị biến dạng dưới tác động của dòng chảy mô hình (lòng sông không bị ảnh hưởng bởi thao tác đóng hoặc mở nước vào mô hình, mô hình không cần hệ thống cấp nước ngược) do đó các thao tác thí nghiệm đơn giản hơn, nội dung đo đạc thí nghiệm ít hơn.

B.2.1  Quy trình mở nước thí nghiệm (với dòng chảy mô hình là dòng ổn định):

Bước 1: Mở van hệ thống cấp nước vào đầu mô hình và điều chỉnh ở một lưu lượng cố định theo yêu cầu thí nghiệm (lưu lượng vào mô hình được xác định thông qua máng đo lưu lượng).

Bước 2: Điều chỉnh cửa cuối mô hình để đạt được giá trị mực nước yêu cầu (tại điểm khống chế mực nước cuối hoặc giữa mô hình).

Bước 3: Khi lưu lượng và mực nước mô hình ổn định thì bắt đầu tiến hành đo đạc các yếu tố thủy lực như: Mực nước, vận tốc, lưu hướng.

B.2.2  Quy trình cắt (đóng) nước thí nghiệm mô hình

Bước 1: Đóng van hệ thống cấp nước vào đầu mô hình.

Bước 2: Mở cửa cuối để tháo nước trong mô hình.

...

...

...

B.2.3  Quy trình đo đạc mực nước cho từng cấp mực nước thí nghiệm:

Bước 1: Đo mực nước tại các điểm khống chế cố định trên mô hình (các vị trí có số liệu thực đo, mỗi mô hình phải có tối thiểu 3 trạm mực nước thực đo).

Bước 2: Đo mực nước tại các điểm đặc biệt trên mô hình như: thượng hạ lưu công trình, vị trí lòng sông co hẹp, độ dốc hướng ngang của đoạn sông cong.

Bước 3: Kiểm tra và hiệu chỉnh kết quả đo mực nước.

B.2.4  Quy trình đo đạc vận tốc cho từng cấp lưu lượng thí nghiệm:

Thực hiện như Bước 1 đến Bước 4 trong B.1.4

Phụ lục C

(Quy định)

...

...

...

Thí nghiệm xác định vận tốc khởi động của vật liệu xói được tiến hành trên máng độ dốc thay đổi, chiều rộng máng tối thiểu là 30 cm, chiều dài máng không nhỏ hơn 20m (để đảm bảo chiều dài đoạn nghiên cứu hữu hiệu là 10 m).

C.1  Các bước thí nghiệm

Sau khi đã rải đều vật liệu xói xuống đáy máng, (độ dày lớp vật liệu không nhỏ hơn 5 cm), tiến hành các bước thí nghiệm như sau:

Bước 1: Đóng cửa van cuối máng.

Cửa van cuối máng được thiết kế theo kiểu xả đáy, để giảm tối đa các tác động ảnh hưởng tới việc đo đạc các thông số trong mô hình.

Để xác định độ mở cửa xả, một thiết bị đo dịch chuyển được gắn dọc theo chiều chuyển động của cửa xả.

Các tín hiệu điều khiển động cơ (tắt/mở, đổi chiều, tốc độ quay) và tín hiệu từ thiết bị đo dịch chuyển được nối qua các bộ khuyếch đại tín hiệu rồi nối với bộ điều khiển và máy tính.

Tùy thuộc vào yêu cầu đo mà người điều khiển ra lệnh thông qua chương trình trên máy tính để đóng hoặc mở cửa xả.

Bước 2: Cài đặt độ dốc cho máng:

...

...

...

Bước 3: Mở nước vào máng:

Sau khi độ dốc máng đã đạt yêu cầu, mở van cấp nước cho máng, cần mở nước từ từ để không làm ảnh hưởng đến độ dốc vật liệu thí nghiệm trong máng. Khi mực nước trong máng đã đạt yêu cầu, bắt đầu mở van cửa van xả thật từ từ để không tạo thành dòng xiết gây xói vật liệu trong máng.

Để theo dõi lưu lượng nước trên mô hình, một thiết bị đo mực nước bằng phao đo điện tử được gắn ngay bên trên đập tràn ở đầu vào của mô hình. Thông qua số liệu mực nước trên đập tràn, phần mềm sẽ tính ra lưu lượng tức thời. Nếu lưu lượng nước cấp chưa đủ hay nhiều hơn so với yêu cầu, máy tính tiếp tục gửi tín hiệu mở thêm hay đóng bớt van cho nước vào nhiều hơn/ít hơn. Quá trình này được tiến hành liên tục và tự động cho tới khi đạt được lưu lượng nước yêu cầu.

Bước 4: Theo dõi và ghi độ dốc mực nước, độ dốc máng, lưu lượng trên màn hình máy tính.

Bước 5: Quan sát và đo vận tốc trung bình dòng chảy trong máng. Chú ý quan sát liên tục để xác định chính xác thời điểm các hạt cát bắt đầu tách khỏi mặt phẳng và chuyển động, ngay lúc đó tiến hành đo vận tốc dòng chảy trong máng.

Bước 6: Chỉnh lý số liệu và viết báo cáo thí nghiệm

C.2  Một số điểm cần chú ý khi thí nghiệm:

- Mặt cắt đo vận tốc phải vuông góc với dòng chảy và ở giữa đoạn nghiên cứu. Trên mặt cắt lấy đoạn có độ rộng từ 15 cm đến 20 cm ở giữa lòng máng, bố trí đo 3 thủy trực, sau đó tính vận tốc trung bình mặt cắt;

- Trong quá trình thí nghiệm ngoài việc đo đạc thu thập số liệu, cần phải hết sức coi trọng việc quan sát, mô tả các hiện tượng thủy lực xảy ra trong mô hình. Tiến hành quay phim, chụp ảnh quá trình thí nghiệm;

...

...

...

- Khi mở nước vào máng kính cũng như khi tháo nước phải điều chỉnh van từ từ;

- Độ sâu mực nước trong máng kính khi thí nghiệm không vượt quá 2/3 chiều sâu máng kính;

- Với mỗi cấp mực nước, cần tiến hành thí nghiệm tối thiểu 3 lần, lấy giá trị trung bình;

- Sau mỗi seri thí nghiệm cần chỉnh lý và phân tích số liệu đo đạc ngay để phát hiện những sai sót trong đo đạc và kịp thời làm thí nghiệm bổ sung.

Phụ lục D

(Tham khảo)

Các bước thiết kế mô hình sông

D.1  Thiết kế mô hình lòng cứng:

...

...

...

- Căn cứ vào diện tích sân thí nghiệm cũng như phạm vi lòng sông cần nghiên cứu, chọn tỷ lệ mặt bằng λ_l.

- Nếu làm mô hình chính thái, lấy λ_h = λ_l, nếu làm mô hình biến thái λ_l ≠ λ_h, chọn λ_h sao cho hệ số biến thái r = λ_l / λ_h ≤ 5.

- Quy định về điều kiện biến thái mô hình thực hiện theo 5.3.1

Bước 2: Tính hằng số tỷ lệ vận tốc λ_u và hằng số tỷ lệ lưu lượng λ_Q

Bước 3: Kiểm tra trạng thái chảy trong mô hình thông qua số R_eM, F_rM

Bước 4: Dùng đường mặt nước thực đo để kiểm định mô hình, tiến hành sửa nhám hoặc thay đổi tỷ lệ lưu lượng (có thể kết hợp cả hai biện pháp trên) để đường mực nước trong mô hình và nguyên hình phù hợp với nhau.

Giới hạn cho phép thay đổi tỷ lệ lưu lượng là: Δλ_Fr ≤ ± 0,2

D.2  Thiết kế mô hình lòng động: ứng dụng khi thiết kế mô hình sông lòng động bùn cát đáy hạt rời (không dính) và cho phép có sai lệch về điều kiện tương tự Froude

Bước 1: Căn cứ vào diện tích sân thí nghiệm chọn λ_l: dựa vào điều kiện biến thái và các yêu cầu về trạng thái chảy chọn λ_h.

...

...

...

λ_Δ = Δ_N / Δ_M là hằng số tỷ lệ tỷ khối tương đối giữa bùn cát lòng sông nguyên hình và vật liệu lòng mô hình trong nước.

Trong đó:

Δ_N = (ρ_N - ρ_W)/ρ_W  là tỷ khối tương đối của bùn cát lòng sông nguyên hình;

Δ_M = (ρ_M - ρ_W)/ρ_W  là tỷ khối tương đối của vật liệu lòng mô hình.

Bước 3: Tính λ_D rồi tính đường kính hạt vật liệu lòng mô hình D_50M

- Hằng số tỷ lệ đường kính hạt λ_D có thể tính theo công thức của Engelund - Hansen (E - H). Từ đó tính được đường kính hạt D_50M dùng trong mô hình: D_50M = D_50N / λ_D

Trong đó: ;

- Cũng có thể chọn trước vật liệu lòng mô hình với đường kính hạt D_50M có sẵn phù hợp rồi tính λ_D.

...

...

...

Trong đó:

D_50N là đường kính D₅₀ của bùn cát lòng sông nguyên hình;

D_50M là đường kính D₅₀ của vật liệu lòng mô hình.

Bước 4: Tính hằng số tỷ lệ suất tải cát đáy và tổng lượng vận chuyển bùn cát đáy:

- Hằng số tỷ lệ suất tải cát đáy cho toàn mặt cắt được tính theo (16):

- Tính tổng lượng vận chuyển bùn cát đáy của nguyên hình trên toàn bộ chiều rộng sông: G_sN (công thức Meyer Peter Muller)

 (m^3/s)

Trong đó:

ε = 0,4 là độ rỗng của vật liệu lòng sông;

...

...

...

i là độ dốc đáy sông;

B là chiều rộng mặt cắt sông.

- Tính tổng lượng vận chuyển bùn cát đáy của mô hình (G_sM):

Bước 5:

- Tính tỷ lệ vận tốc:  (tỷ lệ vận tốc lý tưởng),

Trong đó:

λ_C = C_N / C_M là hằng số tỷ lệ hệ số Chezy giữa nguyên hình và mô hình

- Tính tỷ lệ lưu lượng λ_Q

Bước 6: Tính độ nghiêng mô hình: thiết kế mô hình theo vận tốc lý tưởng có ưu điểm là không chịu ảnh hưởng của tỷ lệ, tuy nhiên vận tốc trong mô hình sẽ lớn hơn vận tốc theo điều kiện Froude, dẫn đến độ dốc trong mô hình tăng lên, điều đó được điều chỉnh bằng việc nghiêng mô hình (i_t), tính độ nghiêng: i_t = i_M - r.i_N

...

...

...

i_M là độ dốc mô hình thiết kế được xác định theo phương trình Chezy

i_N là độ đốc nguyên hình.

Bước 7: Tính tỷ lệ thời gian chuyển cát qua mô hình λ_t’ theo (18)

Bước 8: Tính toán kiểm tra các yếu tố thủy lực

- Kiểm tra trạng thái chảy trong mô hình thông qua số R_eM, F_rM

- Tính: ,  so sánh để kết luận chuyển động của cát trong mô hình;

Trong đó:

U^*_M là vận tốc tiếp của dòng chảy trong mô hình;

U^*_cr là vận tốc tiếp khởi động giới hạn của cát mô hình.

...

...

...

- Tính lưu lượng mô hình lớn nhất  để kiểm tra khả năng cấp nước thí nghiệm.

D.3  Lưu ý khí thiết kế mô hình sông:

Cần căn cứ vào điều kiện cụ thể của đoạn sông và mục đích nghiên cứu thí nghiệm mô hình để chọn các tiêu chuẩn tương tự khi thiết kế mô hình. Xác định tiêu chuẩn nào là chủ yếu cần phải tuân thủ, tiêu chuẩn nào là thứ yếu có thể cho phép gần đúng. Chọn khắt khe quá, thỏa mãn tất cả các tiêu chuẩn tương tự thì không thực hiện được. Chọn không chặt chẽ sẽ kém chính xác trong việc mô hình hóa dòng chảy. Vì vậy phải dung hòa các tiêu chuẩn tương tự để có thể chấp nhận được.

Phụ lục E

(Tham khảo)

Các bảng, biểu mẫu

E.1  Biểu lên mặt cắt chế tạo mô hình

Tên mô hình ...............................................................................................................................

...

...

...

Tỷ lệ mô hình: tỷ lệ đứng λ_h = .....; tỷ tệ ngang λ_l = .......

Số hiệu mặt cắt:

Số đọc mốc (SĐM):

Người tính:

Người kiểm tra:

Người đọc máy:

Người đi mia:

...

...

...

BẢN ĐỒ

MÔ HÌNH

Số đọc mia (6)=(5)+SĐM

Ghi chú

Khoảng cách cộng dồn (cm)

Cao độ (m)

Khoảng cách cộng dồn (cm)
(4)=(2)xTLBĐ/ λ_l)

Cao độ(cm) (5)=(3)/ λ_h

(1)

...

...

...

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

1

...

...

...

2

...

...

...

4

...

...

...

5

...

...

...

6

7

...

...

...

8

...

...

...

9

10

...

...

...

11

...

...

...

12

...

...

...

14

...

...

...

15

...

...

...

16

17

...

...

...

18

...

...

...

Ghi chú: TLBĐ là tỷ lệ bản đồ

E.2  Bảng đo lưu tốc và tính lưu lượng mặt cắt

Tên mô hình ........................................................................................................................

BẢNG ĐO LƯU TỐC VÀ TÍNH LƯU LƯỢNG MẶT CẮT

Ngày thí nghiệm:

Thời tiết:

...

...

...

Phương án thí nghiệm:

Lưu lượng thí nghiệm:

Mặt cắt:

Máy đo lưu tốc:

Người đo:

Người tính:

Người kiểm tra:

...

...

...

MÔ HÌNH

THỰC TẾ

Khoảng cách (cm)

Độ sâu nước h (cm)

Điểm đo

Vận tốc điểm (cm/s)

Vận tốc trung bình thủy trực Vtbtt (cm/s)

Vận tốc trung bình thành phần Vtbtp (m/s)

Độ sâu trung bình thủy trực (m)

...

...

...

Lưu lượng thành phần Qtp (m3/s)

1

M

...

...

...

0,2h

0,6h

0,8h

Đ

...

...

...

M

...

...

...

0,6h

0,8h

Đ

...

...

...

...

M

0,2h

...

...

...

0,8h

Đ

Q_tổng = ΣQ_tp

E.3  Bảng đo lưu hướng

Tên mô hình ........................................................................................................................

BẢNG ĐO LƯU HƯỚNG

...

...

...

Ngày thí nghiệm:

Thời tiết:

Phương án thí nghiệm:

Lưu lượng thí nghiệm:

Người đo:

Người ghi:

...

...

...

Khoảng cách tại MC đầu (cm)

MC1

MC2

MC3

MC4

MC5

MC6

MC7

MC8

...

...

...

MC10

....

1

10

...

...

...

2

20

...

...

...

3

...

...

...

...

...

...

4

40

...

...

...

5

50

...

...

...

6

60

...

...

...

...

...

...

7

70

...

...

...

8

80

...

...

...

9

90

...

...

...

...

...

...

100

...

...

...

11

110

...

...

...

12

120

...

...

...

13

130

...

...

...

...

...

...

14

140

...

...

...

15

150

...

...

...

16

160

...

...

...

...

...

...

170

...

...

...

18

180

...

...

...

19

190

...

...

...

20

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

...

E.4  Bảng xác định cao trình “0” kim đo trên mô hình

Tên mô hình ...............................................................................................................................

BẢNG XÁC ĐỊNH CAO TRÌNH "0" KIM ĐO TRÊN MÔ HÌNH

Ngày đo:

...

...

...

Người đọc máy:

Người đi mia:

Người tính toán:

Người kiểm tra:

Số TT

Ký hiệu giếng

Số hiệu kim

Số đọc mia trên mốc

...

...

...

Δh
(7)=(6)-(4)

Số đọc kim trên kính

Số đọc "0” kim đo

(9)=(8)-(7)

Ghi chú

Đọc 3 lần

Trung bình

(1)

(2)

...

...

...

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

1

G1

...

...

...

...

...

...

G2

...

...

...

3

G3

...

...

...

4

G4

...

...

...

5

G5

...

...

...

E.5  Nhật ký thi công

TÊN ĐƠN VỊ THỰC HIỆN THÍ NGHIỆM

...

...

...

TÊN DỰ ÁN

Giai đoạn:

NHẬT KÝ THI CÔNG

NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH.......

Giám đốc:

Chủ nhiệm hợp đồng:

...

...

...

Cán bộ tham gia chính:

........., năm.........

NHẬT KÍ THI CÔNG

Thứ ........ ngày .... tháng .... năm 20....

I. Tình hình thời tiết:

..........................................................................................................................................................

II. Thiết bị, máy móc sử dụng:

..........................................................................................................................................................

...

...

...

..........................................................................................................................................................

III. Bố trí nhân lực:

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

IV. Công việc thực hiện:

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

...

...

...

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

VII. Nhận xét:

..........................................................................................................................................................

..........................................................................................................................................................

Người ghi nhật ký

E.6 Biên bản nghiệm thu hoàn thành xây dựng mô hình

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---------------------

...

...

...

BIÊN BẢN SỐ ....
NGHIỆM THU HOÀN THÀNH PHẦN XÂY DỰNG
MÔ HÌNH VẬT LÝ

DỰ ÁN: ....................................................................................................................................

Giai đoạn: ................................................................................................................................

Hạng mục: ...............................................................................................................................

I. Đối tượng nghiệm thu: Phần xây dựng mô hình vật lý.

II. Cơ sở nghiệm thu:

- Hợp đồng kinh tế số ...............................................................................................................

- Đề cương chi tiết ....................................................................................................................

III. Thành phần trực tiếp nghiệm thu:

...

...

...

Ông: ………………………………….

Chức vụ: Giám đốc

Ông: ………………………………….

Chức vụ:

2. Đại diện đơn vị giám sát:

Ông: ………………………………….

Chức vụ: Giám đốc

Ông: ………………………………….

Chức vụ: Cán bộ kỹ thuật

...

...

...

Ông: ………………………………….

Chức vụ: Giám đốc

Ông: ………………………………….

Chức vụ: Chủ nhiệm.

IV. Thời gian nghiệm thu:

Bắt đầu:

..... giờ .....ngày ......tháng .......năm.......

Kết thúc:

..... giờ .....ngày ......tháng .......năm.......

...

...

...

V. Đánh giá báo cáo kết quả thi công xây dựng mô hình vật lý:

1. Về chất lượng công tác thi công xây dựng mô hình vật lý:

- .......................................................................................................................................................

- .......................................................................................................................................................

- .......................................................................................................................................................

2. Quy mô và khối lượng phần xây lắp mô hình vật lý:

- Đảm bảo các yêu cầu của hợp đồng.

- Quy mô mô hình: Xây dựng mô hình theo tỷ lệ đứng ..........., tỷ lệ ngang ............

- Về khối lượng: (Có bảng nghiệm thu khối lượng hoàn thành kèm theo).

...

...

...

- .......................................................................................................................................................

- .......................................................................................................................................................

Biên bản được lập thành ........ bộ có giá trị pháp lý như nhau (bên A giữ ... bản. bên B giữ....., bản). Các bên đã thông qua nhất trí ký tên.

ĐẠI DIỆN BÊN B
Giám đốc




CHỦ NHIỆM

ĐẠI DIỆN BÊN A
Giám đốc




ĐẠI DIỆN ĐƠN VỊ GIÁM SÁT

BẢNG NGHIỆM THU KHỐI LƯỢNG XÂY LẮP MÔ HÌNH VẬT LÝ

DỰ ÁN:

...

...

...

(Kèm theo biên bản nghiệm thu hoàn thành phần xây dựng mô hình vật lý số.........., ngày.......tháng........năm............)

TT

Nội dung công việc

Đơn vị

KL theo hợp đồng

KL thực hiện

Khối lượng nghiệm thu

1

...

...

...

2

...

...

...

4

...

...

...

5

6

...

...

...

7

...

...

...

9

...

...

...

10

11

...

...

...

12

...

...

...

14

...

...

...

.

....................................................

ĐẠI DIỆN BÊN B
Giám đốc




Chủ nhiệm

...

...

...

BẢNG GHI KẾT QUẢ KIỂM TRA ĐỊA HÌNH TRÊN MÔ HÌNH

Thời gian kiểm tra:

Mặt cắt kiểm tra:

Số đọc mốc (SĐM):

Người đo:

Người ghi:

...

...

...

Người kiểm tra:

TT điểm

Khoảng cách cộng dồn (cm)

Cao độ thực (cm)

Giá trị kiểm tra thực tế trên mô hình

Chênh lệch cao độ (cm)

(6) = (5) - (3)

Số đọc mia

...

...

...

(5) = (4) - (SĐM)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

1

...

...

...

2

...

...

...

4

...

...

...

5

6

...

...

...

7

...

...

...

9

...

...

...

10

...

...

...

...

...

...

...

...

Ghi chú: sai số cho phép về cao độ Δh = ± 0,1cm.

ĐẠI DIỆN BÊN B

ĐẠI DIỆN BÊN A

...

...

...

E.7  Biên bản bàn giao tài liệu mô hình

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---------------------

.........., ngày........ tháng .......năm ......

BIÊN BẢN SỐ .........
BÀN GIAO TÀI LIỆU MÔ HÌNH VẬT LÝ

DỰ ÁN:

Giai đoạn:

Hạng mục: Thí nghiệm mô hình vật lý

Hôm nay, ngày ........tháng ........năm ........., tại: ..............................................................................

...

...

...

1. Đại diện bên A (chủ đầu tư):

Ông: ……………………………………..

Chức vụ: Giám đốc.

Ông: ……………………………………..

Chức vụ:

2. Đại diện bên B (đơn vị thực hiện thí nghiệm):

Ông: ……………………………………..

Chức vụ: Chủ nhiệm.

Ông: ……………………………………..

...

...

...

Bên B đã bàn giao cho bên A hồ sơ, tài liệu báo cáo kết quả thực hiện mô hình vật lý dự án “................”

Nội dung bàn giao:

Hồ sơ Báo cáo kết quả thực hiện mô hình vật lý

Số lượng: ....... bộ

Hồ sơ gồm:

1. .....................................................................................................................................................

2. .....................................................................................................................................................

3. .....................................................................................................................................................

4. .....................................................................................................................................................

...

...

...

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

Kết luận, kiến nghị:

- ......................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................

ĐẠI DIỆN BÊN A
(Bên nhận)

ĐẠI DIỆN BÊN B
(Bên giao)

...

...

...

E.8  Biên bản nghiệm thu kết quả thực hiện mô hình

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---------------------

.........., ngày........ tháng .......năm ......

BIÊN BẢN SỐ .........

NGHIỆM THU KẾT QUẢ THỰC HIỆN MÔ HÌNH VẬT LÝ

DỰ ÁN: ...................................................................................................................................

Giai đoạn: ...............................................................................................................................

...

...

...

I. Thành phần tham gia nghiệm thu:

1. Đại diện bên A (chủ đầu tư):

Ông: ................................................

Chức vụ: Giám đốc.

Ông: ................................................

Chức vụ: Cán bộ kỹ thuật.

2. Đại diện bên B (đơn vị thực hiện thí nghiệm):

Ông: ................................................

Chức vụ: Giám đốc .

...

...

...

Chức vụ: Chủ nhiệm

Ông: ................................................

Chức vụ: Cán bộ kỹ thuật

II. Thời gian và địa điểm nghiệm thu:

Bắt đầu: .........giờ .......... ngày .........tháng ..........năm.......

Kết thúc: .........giờ ...........ngày .........tháng ..........năm.......

Tại: ...................................................................................................................................................

III. Nội dung nghiệm thu

1. Căn cứ nghiệm thu:

...

...

...

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

Sau khi kiểm tra: Hai bên thống nhất đánh giá như sau:

2. Nội dung thực hiện:

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

- ......................................................................................................................................................

...

...

...

a) Số lượng hồ sơ giao nộp: ...... bộ bao gồm:

+ ......................................................................................................................................................

+ ......................................................................................................................................................

+ ......................................................................................................................................................

+ ......................................................................................................................................................

b) Chất lượng hồ sơ:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

IV. Kết luận:

................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

...

...

...

ĐẠI DIỆN BÊN B
Giám đốc

ĐẠI DIỆN BÊN A
Giám đốc

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Phạm Đình (2009), Viện Khoa học Thủy Lợi Việt Nam “Nghiên cứu hoàn thiện cơ sở thực hành thiết kế, xây dựng và thí nghiệm mô hình lòng động”

[2] Lương Phương Hậu, Trần Đình Hợi (2003) “Lý thuyết thí nghiệm mô hình công trình thủy”, Giáo trình Đại học Xây dựng, Hà Nội.

[3] “Quy trình Thí nghiệm mô hình công trình sông” SL 99-95 Bộ Thủy lợi Trung Quốc, tháng 12/1995

[4] Tiêu chuẩn Quốc gia: TCVN 8214: 2009 “Thí nghiệm mô hình thủy lực công trình thủy lợi, thủy điện”

[5] Hoàng Hữu Văn, Lê Duy Hàm (1999), “Cơ sở thực hành nghiên cứu thí nghiệm mô hình thủy lực công trình sông ngòi và cửa sông ven biển”, quyển 1, Hà Nội.

...

...

...

[7] De. Vries (1975), a morphological time - scale for rivers, paper presented at the XVIth IAHR Congress S o Paulo, July 1975, publication no. 147, November 1975.

[8] M. S. Yalin (1971), Theory of Hydraulic Models, Published by the Macmillan Press LMD London and Basingstoke.

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Nội dung và các trường hợp thí nghiệm mô hình sông

...

...

...

6. Thiết kế mô hình

7. Chế tạo mô hình

8. Thí nghiệm mô hình

9. Lập hồ sơ báo cáo thí nghiệm

Phụ lục A (quy định): Thí nghiệm kiểm chứng mô hình

Phụ lục B (quy định): Quy trình thí nghiệm mô hình sông

Phụ lục C (quy định): Quy trình vận hành thí nghiệm xác định vận tốc khởi động của vật liệu xói trên máng độ dốc thay đổi

Phụ lục D (tham khảo): Các bước thiết kế mô hình sông

Phụ lục E (tham khảo): Các bảng, biểu mẫu

...

...

...