Phụ lục A – Hệ thống Metric, các hệ số chuyển đổi và tính chất của nước

Thông tin dưới đây được tóm tắt từ Chương trình đào tạo của Cục Quản lý Đường cao tốc Liên bang Hoa Kỳ (Federal Highway Administration), Viện Đường cao tốc Quốc gia (NHI), Khóa học số 12301, “Đào tạo Hệ Metric (SI) cho các Cơ quan Đường cao tốc.” Để biết thêm thông tin, tham khảo Sổ tay Học viên cho Khóa học NHI số 12301.

Trong hệ SI có bảy đơn vị cơ bản, nhiều đơn vị dẫn xuất và hai đơn vị bổ sung (Bảng A.1). Các đơn vị cơ bản mô tả duy nhất một đại lượng cần đo lường. Một trong những đơn vị phổ biến nhất trong kỹ thuật xây dựng dân dụng là chiều dài, với đơn vị cơ bản là mét trong hệ SI. Các bội số thập phân của mét bao gồm kilomet (1000 m), centimet (1 m / 100) và milimet (1 m / 1000). Đơn vị cơ bản thứ hai liên quan đến các ứng dụng giao thông là kilogram, đơn vị đo khối lượng biểu thị quán tính của vật thể. Có một sự khác biệt tinh tế giữa khối lượng và trọng lượng. Trong hệ SI, khối lượng là một đơn vị cơ bản, trong khi trọng lượng là một đại lượng dẫn xuất liên quan đến khối lượng và gia tốc trọng trường, đôi khi gọi là lực hấp dẫn. Trong hệ SI, đơn vị khối lượng là kilogram và đơn vị lực là newton. Bảng A.2 minh họa mối quan hệ giữa khối lượng và trọng lượng. Đơn vị thời gian giống nhau trong hệ SI và hệ Thông thường (Anh) là giây. Nhiệt độ được đo bằng độ Centigrade. Phương trình sau chuyển đổi nhiệt độ Fahrenheit sang Centigrade: ∘C=59(∘F−32)^\circ C = \frac{5}{9} (^\circ F – 32)

Các đơn vị dẫn xuất được hình thành bằng cách kết hợp các đơn vị cơ bản để biểu thị các đặc tính khác. Các đơn vị dẫn xuất phổ biến trong kỹ thuật thoát nước đường bộ bao gồm diện tích, thể tích, vận tốc và mật độ. Một số đơn vị dẫn xuất có tên gọi riêng (xem Bảng A.3).

Bảng A.4 cung cấp các hệ số chuyển đổi hữu ích từ hệ Thông thường sang hệ SI. Các ký hiệu sử dụng trong bảng này là dành cho đơn vị hệ metric (SI), bao gồm việc sử dụng chữ in hoa và thường (ví dụ: kilomet là “km” và newton là “N”) là các tiêu chuẩn cần tuân theo. Bảng A.5 cung cấp các tiền tố chuẩn của SI và định nghĩa của chúng.

Bảng A.6 cung cấp các tính chất vật lý của nước ở áp suất khí quyển trong đơn vị SI. Bảng A.7 cung cấp thang phân loại cấp hạt trầm tích và Bảng A.8 cung cấp một số đơn vị thủy lực tương đương thông dụng.

Bảng A.1. Tổng quan về các đơn vị SI

Loại đơn vị	Đơn vị	Ký hiệu
Đơn vị cơ bản
Chiều dài	meter	m
Khối lượng	kilogram	kg
Thời gian	second	s
Nhiệt độ*	kelvin	K
Dòng điện	ampere	A
Cường độ ánh sáng	candela	cd
Lượng chất	mole	mol
Đơn vị dẫn xuất	(không liệt kê cụ thể)
Đơn vị bổ sung
Góc phẳng	radian	rad
Góc khối	steradian	sr

* Sử dụng độ Celsius (°C), được dùng phổ biến hơn so với kelvin.

Bảng A.2. Mối quan hệ giữa Khối lượng và Trọng lượng

Hệ đơn vị	Khối lượng	Trọng lượng hoặc Lực hấp dẫn	Lực
Customary	slugpound-mass	poundpound-force	pound-force
Metric (SI)	kilogram	newton	newton

Bảng A.3. Các đơn vị dẫn xuất có tên đặc biệt

Đại lượng	Tên đơn vị	Ký hiệu	Biểu thức
Tần số (Frequency)	hertz	Hz	s⁻¹
Lực (Force)	newton	N	kg·m/s²
Áp suất, ứng suất (Pressure)	pascal	Pa	N/m²
Năng lượng, công, nhiệt lượng (Energy, work, quantity of heat)	joule	J	N·m
Công suất, thông lượng bức xạ (Power, radiant flux)	watt	W	J/s
Điện tích (Electric charge)	coulomb	C	A·s
Điện thế (Electric potential)	volt	V	W/A
Điện dung (Capacitance)	farad	F	C/V
Điện trở (Resistance)	ohm	Ω	V/A
Điện dẫn (Conductance)	siemens	S	A/V
Từ thông (Magnetic flux)	weber	Wb	V·s
Mật độ từ thông (Flux density)	tesla	T	Wb/m²
Cảm ứng điện (Inductance)	henry	H	Wb/A
Quang thông (Luminous flux)	lumen	lm	cd·sr
Độ rọi (Illuminance)	lux	lx	lm/m²

Bảng A.4. Các hệ số chuyển đổi hữu ích

Đại lượng	Từ đơn vị Anh (Customary)	Sang đơn vị SI (Metric)	Nhân với
Chiều dài
	mile	km	1.609
	yard	m	0.9144
	foot	m	0.3048
	inch	mm	25.40
Diện tích
	square mile	km²	2.590
	acre	m²	4047
	acre	hectare	0.4047
	square yard	m²	0.8361
	square foot	m²	0.09299
	square inch	mm²	645.2
Thể tích
	acre foot	m³	1233
	cubic yard	m³	0.7646
	cubic foot	m³	0.02832
	cubic foot	L (1000 cm³)	28.32
	100 board feet	m³	0.2360
	gallon	L (1000 cm³)	3.785
	cubic inch	cm³	16.39
Khối lượng
	lb	kg	0.4536
	kip (1000 lb)	metric ton (1000 kg)	0.4536
Khối lượng/đơn vị chiều dài	plf	kg/m	1.488
Khối lượng/đơn vị diện tích	psf	kg/m²	4.882
Mật độ khối lượng	pcf	kg/m³	16.02
Lực	lb	N	4.448
	kip	kN	4.448
Lực/đơn vị chiều dài	plf	N/m	14.59
	klf	kN/m	14.59
Áp suất, ứng suất, mô đun đàn hồi	psf	Pa	47.88
	ksf	kPa	47.88
	psi	kPa	6.895
	ksi	MPa	6.895
Mô men uốn, mô men xoắn, mô men lực	ft·lb	N·m	1.356
	ft·kip	kN·m	1.356
Mô men khối lượng	lb·ft	m²	0.1383
Mô men quán tính	lb·ft²	kg·m²	0.04214
Mô men quán tính thứ hai	in⁴	mm⁴	416200
Mô đun tiết diện	in³	mm³	16390
Công suất	ton (refrig)	kW	3.517
	Btu/s	kW	1.054
	hp (electric)	kW	745.7
	Btu/h	W	0.2931
Lưu lượng thể tích	ft³/s	m³/s	0.02832
	cfm	m³/s	0.0004719
	cfm	L/s	0.4719
	mgd	m³/s	0.0438
Vận tốc, tốc độ	ft/s	m/s	0.3048
Gia tốc	ft/s²	m/s²	0.3048
Động lượng	lb·ft/s	kg·m/s	0.1383
Mô men động lượng	lb·ft²/s	kg·m²/s	0.04214
Góc phẳng	degree	rad	0.01745
		mrad	17.45

* 4 chữ số có nghĩa; các giá trị được gạch chân là chuyển đổi chính xác.

Bảng A.6. Tính chất vật lý của nước ở áp suất khí quyển trong đơn vị SI

Nhiệt độ (°C)	Nhiệt độ (°F)	Density KLượng riêng (kg/m³)	Specific Weight Tr.Lượng riêng (N/m³)	Dynamic Viscosity Độ nhớt động lực học (N·s/m²)	Kinematic Viscosity Độ nhớt động học (m²/s)	Vapor Pressure Áp suất hơi (N/m² abs.)	Surface Tension 1 Sức căng bề mặt (N/m)	Bluk Modulus Mô đun đàn hồi (GN/m²)
0	32	1,000	9,810	1.79 × 10⁻³	1.79 × 10⁻⁶	611	0.0756	1.99
5	41	1,000	9,810	1.51 × 10⁻³	1.51 × 10⁻⁶	872	0.0749	2.05
10	50	1,000	9,810	1.31 × 10⁻³	1.31 × 10⁻⁶	1,230	0.0742	2.11
15	59	999	9,800	1.14 × 10⁻³	1.14 × 10⁻⁶	1,700	0.0735	2.16
20	68	998	9,790	1.00 × 10⁻³	1.00 × 10⁻⁶	2,340	0.0728	2.20
25	77	997	9,781	8.91 × 10⁻⁴	8.94 × 10⁻⁷	3,170	0.0720	2.23
30	86	996	9,771	7.97 × 10⁻⁴	8.00 × 10⁻⁷	4,250	0.0712	2.25
35	95	994	9,751	7.20 × 10⁻⁴	7.24 × 10⁻⁷	5,630	0.0704	2.27
40	104	992	9,732	6.53 × 10⁻⁴	6.58 × 10⁻⁷	7,380	0.0696	2.28
50	122	988	9,693	5.47 × 10⁻⁴	5.53 × 10⁻⁷	12,300	0.0679	—
60	140	983	9,643	4.66 × 10⁻⁴	4.74 × 10⁻⁷	20,000	0.0662	—
70	158	978	9,594	4.04 × 10⁻⁴	4.13 × 10⁻⁷	31,200	0.0644	—
80	176	972	9,535	3.54 × 10⁻⁴	3.64 × 10⁻⁷	47,400	0.0626	—
90	194	965	9,467	3.15 × 10⁻⁴	3.26 × 10⁻⁷	70,100	0.0607	—
100	212	958	9,398	2.82 × 10⁻⁴	2.94 × 10⁻⁷	101,300	0.0589	—

Ghi chú:
Sức căng bề mặt là của nước tiếp xúc với không khí.

Bảng A.8. Thang phân loại hạt trầm tích

Kích thước (Size)			Số lỗ sàng trên mỗi inch		Lớp hạt (Class)
Milimet	Micron	Inch	Tyler	US Std.
4000–2000	—–	—–	—–	—–	Very large boulders
2000–1000	—–	—–	—–	—–	Large boulders
1000–500	—–	—–	—–	—–	Medium boulders
500–250	—–	—–	—–	—–	Small boulders
250–130	—–	—–	—–	—–	Large cobbles
130–64	—–	—–	—–	—–	Small cobbles
64–32	—–	2.5–1.3	—–	—–	Very coarse gravel
32–16	—–	1.3–0.6	—–	—–	Coarse gravel
16–8	—–	0.6–0.3	2 1/2	—–	Medium gravel
8–4	—–	0.3–0.16	5	5	Fine gravel
4–2	—–	0.16–0.08	9	10	Very fine gravel
2–1	2000–1000	—–	16	18	Very coarse sand
1–0.5	1000–500	—–	32	35	Coarse sand
0.5–0.25	500–250	—–	60	60	Medium sand
0.25–0.125	250–125	—–	115	120	Fine sand
0.125–0.062	125–62	—–	250	—–	Very fine sand
0.062–0.031	62–31	—–	—–	—–	Coarse silt
0.031–0.016	31–16	—–	—–	—–	Medium silt
0.016–0.008	16–8	—–	—–	—–	Fine silt
0.008–0.004	8–4	—–	—–	—–	Very fine silt
0.004–0.002	4–2	—–	—–	—–	Coarse clay
0.002–0.001	2–1	—–	—–	—–	Medium clay
0.001–0.0005	1–0.5	—–	—–	—–	Fine clay
0.0005–0.0002	0.5–0.24	—–	—–	—–	Very fine clay

Ghi chú:

• Micron = micromet (μm)
• 1 inch = 25.4 mm
• Bảng này dùng để phân loại kích thước hạt trầm tích theo kích thước tuyệt đối và theo lưới sàng.

Bảng A.9. Các đơn vị thủy lực tương đương thông dụng

Thể tích (Volume)

Đơn vị	Inch³	Lít	Gallon (Mỹ)	Feet³	Yard³	Mét³	Acre-Foot	Sec-Foot-Day
Lít	61.02	1	0.2642	0.03531	0.001308	0.001	8.106E-7	4.087E-7
Gallon (Mỹ)	231.0	3.785	1	0.1337	0.004951	0.003785	3.068E-6	1.547E-6
Feet³	1728	28.32	7.481	1	0.03704	0.02832	2.296E-5	1.157E-5
Yard³	46,660	764.6	202.0	27	1	0.7646	6.198E-4	3.125E-4
Mét³	61,020	1000	264.2	35.31	1.308	1	8.106E-4	4.087E-4
Acre-Foot	7.527E+6	1.233E+6	325,900	43,560	1613	1233	1	0.5042
Sec-Foot-Day	1.493E+6	2.447E+6	646,400	86,400	3200	2447	1.983	1

Lưu lượng (Discharge – Volume/Time)

Đơn vị	GPM	L/s	Acre-Foot/Day	ft³/s	MGD	m³/s
Gallon/phút	1	0.06309	0.004419	0.002228	0.001440	6.309E-5
Lít/giây	15.85	1	0.07005	0.03531	0.02282	0.001
Acre-Foot/ngày	226.3	14.28	1	0.5042	0.3259	0.01428
Feet³/giây	448.8	28.32	1.983	1	0.6463	0.02832
Triệu Gallon/ngày	694.4	43.81	3.068	1.547	1	0.04382
Mét³/giây	15,850	1000	70.04	35.31	22.82	1