Chương 1: Tổng quan tính toán thủy lực đập tràn xả lũ mặt cắt thực dụng. Chương 2: Tính toán thủy lực đập tràn thủy điện Buôn Tua Srah. Chương 3: So sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghỉ: Chương 4: Kết luận. “Tải liệu tham khảo.
Phụ lục, Chương l: TONG QUAN TÍNH TOÁN THỦY LỰC DAP TRAN XA LŨ MAT CAT THỰC DỤNG 11. Các yếu tố thủy lực chính đập tràn xã lũ Các yếu tố thủy lực trên đập trin đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu tính toán lý thuyết và thực nghiệm. Tuy nhiên các nghiên cứu mới chỉ pha hợp với từng dang công trình cụ thể. Các yếu tổ thủy lực chủ yếu cần xác.
định trên đập tran bao gồm: = Lưu lượng đơn vị (q- m'/sm). Vận tốc (v- m/s), cột nước (m) trên đập tràn. — __ Bán kính cong đoạn cong ngược. —___ Các yếu tố thủy lực trên mũi phun.
—__ Chiều sâu hồ với, chiều dài phóng xa 1. Khả năng xả của đập tràn mặt cắt thực dụng [7] Lưu lượng chảy qua đập tràn mặt cắt thực dụng tính theo công thức; Q=o,xc Bxxmx ay, )2eH,! Trong đó + B=Eb:: Tổng chiều rộng nước trản (m), + oy: Hệ số ngập. + ©: Hệ số co hẹp bên. + Hạ: Cột nước có ké đến lưu tốc tới gần ; 1, =H + + g: Gia tốc trọng trường (m/s)) 4) Hệ số lưu lượng m ‘Theo N.N Pavlovxki thi hệ số m trong trường hợp đập trần chảy tự do được tính như sau: m=m,xØiXơ, d2) "Trong đó + on: Hệ số hiệu chỉnh cột nước.
+ ơạ: Hệ số hình dang, + m, : Hệ số lưu lượng dẫn xuất, xác định từ thí nghiệm mô hình b) He số chảy ngập oy. ¢ số chiy ngập của dip tràn thực dụng phụ thuộc vào tỷ số He với hy i nước ngập. Khi 7 <0 thi đập tràn là không ngập và oy=1.0 ©) Hệsổcohẹpbên « ~_ Trưởng hợp “2-<1.0, hệ số co hep bên e được xác định như sau + Đối với đập tràn chỉ có một khoang (không có mồ trụ ở giữa) z=1-02xá xi d3) » “Trong đó : & là hệ số hình dang của các trụ bên. ối với đập tràn có n khoang giống nhau, được ngăn cách bởi những.
ố trụ có hình dang như nhau. 8 ~02x +ứn ee d4) h > Trong đó : &» là hệ số hình dang của các trụ giữa. Các giá trị & và Ep phụ thuộc vào hình dạng của mồ trụ bên và mồ trụ ta. Các gid trị này xem Hình 1-1 và Hình 1-2 dưới day ZZZZ⁄WH1 WTS SN 72281) gel 7 e072 012 LLL LLL ⁄⁄⁄⁄ Hình I-I : Hình dang các trụ bên va giá tr & B08 045 e025 Hình 1-2 : Hình dang các trụ giữa va gid tri 6 - Trường hợp Tra 0: Hệ số co hẹp bên e vẫn tinh toán như trong trường hop Mesto, nhưng trong công thức (1-3) và (1-4) phải lấy H 10 (bat luận giá trị thực là bao nhiêu).
Đường mặt nước trên đập tràn 1. Tính độ sâu đầu đốc nước Độ sâu đầu đốc nước được tính toán theo các cách sau: 1. Tính độ sâu đầu dỗ nước theo phương trình Beem Viết phương trình Becnuli cho hai mat cất: Mat cắt trước tràn và mặt cất tại đầu đốc nước A-A. = \2ed, 1h, eos8) (5) “Trong đó + dạ: Chênh cao từ ngưỡng tràn đến điểm đầu dốc nước (điểm A), +H: Cột nước trên đập tran (m), 9 : Góc hợp giữa phương ngang với đốc nước.
hạ : Cột nước tại điểm đầu đốc (điểm A). + vụ : Vận tốc tại điểm đầu dốc nước. Tính độ sâu đầu dốc nước theo 14 TCN 81- 90 Chiều sâu tại điểm đầu dốc nước (điểm A) được tính như sau: - 4 (1-6) oR, Trong đó: + g Hệ số lưu tốc, lấy + q: Lưu lượng dom vi + Ep: Cột nước năng lượng tổng tinh đền điểm A, Eu= Zs - VA. + ha: Cột nước tại điểm đầu dốc nước.
Bằng phương pháp tính thử dẫn ta tầm được độ sâu hạ điểm A tương ứng với các cấp lưu lượng. Tính độ sâu đầu dốc nước theo công thức thực nghiệm [11] Đường nước đồ được tính từ mặt cắt đầu đốc nước. Độ sâu dòng chảy & đây luôn nhỏ hơn độ sâu phân giới hy. Tử kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực một số đập tràn có độ dốc đốc nước i>0.2, độ sâu điểm A được tính theo.
công thức Leh, (7) Đường mặt nước trên đốc nước có độ đốc lớn đã được tính toán thí nghiệm trên nhiều công trình ở Việt Nam, trong đó có thủy điện Yaly [11] Theo kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực đập tran Yaly [11] có: i=35%; k=0. Với đập tran thủy điện Buôn Tua Srah có độ đốc dốc nước. trên đập tran là =30%, do đó kiế nghĩ ấy k=0,8 và 1=0. Đường mặt nước trên đốc nước Vì mặt tràn là mặt phẳng nên có thé dùng phương pháp V.L Tsanomxki dựa vào phương trình cơ bản chuyển động không déu của nước: rey hoặc Ar=- 22.
(8) AI Trong đó: + Aa=a,„ —3,: Chênh lệch nang lượng giữa hai mat cắt i và (i+) có khoảng cách AI. + Ay: Hệ số can trong đoạn Al,, + A,được xe định theo côn thúc Le = sig 25 ve Biết được h, và v, ở đầu đoạn (ở đây bắt đầu từ mặt cất A-A, nên hạ=h¿, v, vq). Giá thiết vụ, và tính ñ„ =-#—, xác định được AI (là khoảng. cách giữa hai mat cắt i và (i+1)).
Tiếp tục tính toán cho các đoạn tiếp theo và cuối cùng xác định được đường mặt nước cho các đoạn có chiều dài L. Tính đường mặt nước trên mũi phun of RL Le wt LÍ mẸ22 — mie3-3 Hình 1-3 ; Sơ đồtính toán đườngmặt nước trên mũi phun Mặt cắt 1-1 là mặt cắt cuối dốc nước, các thông số thủy lực được tính theo mục trên. Ở hai mặt cắt còn lại vận tốc va chiều sâu được xác định theo phương. trình lưu lượng không đổi (phương trình liên tục) và phương trình Becnuly, lập theo trình tự sau = Đối với mặt cất 1-1 và 2-2: A=y, +.
cos8 + TL, os) = Đối với mặt cắt 2 và 3-3 (1-10) Trong đó: + yy và ys là độ chênh cao của day tại các mặt cắt 1-1 và 3-3 so với mặt phẳng so sánh đi qua điểm thấp nhất của mũi phóng.2 và I;; là khoảng cách giữa các mặt cắt 1-2 và 2-3. + vạ„ Rios Cụ, là các trị số trung bình của vận tốc, bán kính thuỷ lực va hệ số Chezy trên đoạn mũi phóng. + 2 là thành phan xét đến áp lực ly tâm do dòng chảy cong gây ra. “Trong trường hop H >8: Trong trường hợp a <8 Với “ là vận tốc tương đối, phụ thuộc vào fe và góc ở tâm.
Bing phương pháp thử dẫn ta xác định được độ sâu và vận tốc dng chảy trên mũi phun trân xả lũ 1⁄4. Các thông số thủy lực về mũi phun. Hình thúc tiêu năng bằng mũi phun là hình thức tiêu năng cơ bản ở các công trình xả lũ. Điều kiện để sử dụng hình thức tiêu năng này là chiều cao cột nước ở trước mũi phun phải đủ lớn để tạo ra dòng phóng xa mà không gây B ảnh hưởng xấu đến chân công trình.
Ngoài ra, dòng chảy ở hạ lưu cũng phải có một lớp nước đệm đủ lớn dé đảm bảo độ sâu của hồ xói không quá lớn. Vì vậy theo kinh nghiệm xây dựng ở nhiều nước trên thế giới thì hình thức này đã được ứng dụng nhiều đối với các hồ chứa có cột nước cao và trung bình. Tuy nhiên, khi áp dụng hình thức tiêu năng mũi phun do vận tốc ở cuối mũi phun và chênh lệch cột nước lớn nên thường xảy ra các hiện tượng: —_ˆ Xói lỡ hạ lưu công trình tháo lũ đặc biệt là gây ra hồ xói làm biến dạng lòng sông ngay tại vị trí mũi phun. —__ Xung kích của dòng phun tạo thành dòng cuộn chảy ngược hoặc sóng vỗ vào mái đập.
Mai phun thường hay xây ra hiện tượng xâm thực. = Khi xả lũ, dong phun tạo ra sương mù làm ảnh hưởng không nhỏ đến giao thông và các thiết bị điện, tram phân phối điện ở khu vực công, trình đầu mối. Chiều đài đồng phun Nhân tổ quan trọng và ảnh hưởng bat lợi đến hạ lưu công trình tháo lũ là chiều dai của dòng phun xa. Chiểu đài dòng phun phải đảm bảo để không lâm ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình khác và đảm bảo an toàn hoạt động cho hệ thống, đồng thời không gây diễn biến xói lở và mắt én định.
cho bản thân công trình. Chính vì vay tinh toán lựa chọn các thông số thủy lực của mũi phun cần phải thỏa mãn chiều dai dòng phun hợp lý, Khi vận tốc dong chảy cảng tăng lên thì không khí trộn vio đồng nước cảng nhiều và khi đó trong vùng cuộn được hình thành dòng rồi mãnh liệt, các dong này va đập và xáo trộn lẫn nhau, ma sát tương đối với nhau làm tiêu hao đi một năng lượng đáng kể. Đệm nước cảng sâu thì khả năng mở rộng của “ lười nước càng lớn thì khả năng tiêu hao năng lượng nước cảng nhiều. Hồ xói đạt đến một độ sâu nhất định thì mới có hiệu quả tiêu năng Xác định chiều dai đông phun bằng cách coi dong phun có dạng Parabol.
Căn cứ vào công thức lý luận tính được khoảng cách theo phương ngang của ding phun L=f(,0,v.2), trong tính toán có sai khác với thục tế do sn nhân: —__ Trong công thức tính toán với các giá trị 0, v, là các giá trị gin đúng. —__ Trong công thức chưa đề cập đến bán kính của đoạn cong ngược: = Trong tính toán chưa đề cập đến khoảng cách từ điểm thấp nhất của đoạn cong tới đinh mũi phun. —__ Chưa xét đến mức độ mở rộng, hiện tượng trộn khí, sức cản của không. khí Dưới đây trình bày một số công thức tính chỉ đài phun xa theo lý thuyết vật bắn ra vả theo thực nghiệm của một số tác giả: 1.
Chiều đài phun xa theo lý thuyết vật bắn ra [ar 1 `. a Vi oz, sin a Trong đó + Ze: Chênh lệch mực nước thượng lưu và đỉnh mũi phun. + 0; Hệ số vận tốc - 28(Z; —hy cosa) + T: Chiều sâu xói lớn nhất. Chiều đài ing phun theo Liên Xô (cũ) Trong Quy phạm, tinh toán chiều dai phun xa theo công thức: n cos f+ veos BV" sin" 8+2g( +h (12) a Trong đó.
+ Ly: Chiều dai phun xa (m) +B: Góc hat của mũi phun + v: Lưu tốc tại mũi phun. + hh: Độ sâu trên mũi phun +p: Chênh lệch từ mũi phun đến mặt nước hạ lưu 1. Chiều đài dong phun theo Chương Phúc Nghia L=6snØ(Z(P+7) (1-13) Trong đó: +L: Chiềudai phu xa (m).