Nghiên Cứu Thủy Lực Đập Tràn Trọng Lực Cao Ứng Dụng Cho Thủy Điện Lai Châu

Chuyên khảo kỹ thuật phân tích Nghiên cứu các vấn đề thủy lực của đập tràn trọng lực cao ứng dụng cho thủy điện lai châu, đánh giá các khía cạnh quan trọng, đề xuất hướng nghiên

• Tác giả: Hoàng Anh Minh
• Người hướng dẫn: GS. TS Nguyễn Chiến
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Xây dựng Công trình thủy
• Đề tài: Nghiên cứu các vấn đề thủy lực của đập tràn trọng lực cao, ứng dụng cho Thủy điện Lai Châu
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Thủy Lực Đập Tràn Cao Cho Thủy Điện Lai Châu

Trong bối cảnh phát triển kinh tế xã hội, việc xây dựng các công trình thủy lợi và thủy điện lớn ngày càng trở nên cấp thiết. Đập tràn đóng vai trò quan trọng trong hệ thống này, đặc biệt là đập tràn trọng lực cao. Nghiên cứu các vấn đề thủy lực đập tràn là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả của công trình. Các sự cố liên quan đến thủy lực có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho cả công trình và vùng hạ lưu. Do đó, việc nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp thủy lực tiên tiến là cần thiết. Đề tài "Nghiên cứu các vấn đề thủy lực của đập tràn trọng lực cao, ứng dụng cho Thủy điện Lai Châu" được lựa chọn nhằm giải quyết những thách thức này, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành thủy điện Việt Nam.

1.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu thủy lực đập tràn trọng lực

Nghiên cứu thủy lực đập tràn trọng lực có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả của các công trình thủy điện. Các vấn đề như xói lở, khí thực, và dao động áp suất có thể gây hư hỏng cho đập và ảnh hưởng đến khả năng xả lũ. Việc hiểu rõ các hiện tượng thủy lực này giúp các kỹ sư thiết kế và vận hành đập một cách an toàn và hiệu quả hơn. Theo tài liệu gốc, các sự cố liên quan đến thủy lực đã từng xảy ra tại một số công trình, cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp phòng ngừa.

1.2. Giới thiệu về Thủy điện Lai Châu và đập tràn trọng lực cao

Thủy điện Lai Châu là một công trình trọng điểm quốc gia, có vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện cho hệ thống điện quốc gia. Đập tràn trọng lực cao của Thủy điện Lai Châu là một hạng mục quan trọng, đảm bảo khả năng xả lũ an toàn cho công trình và vùng hạ lưu. Việc nghiên cứu các vấn đề thủy lực đặc thù của đập tràn này là cần thiết để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn của toàn bộ công trình. Đập có chiều cao 117m và được đưa vào vận hành năm 2016.

II. Thách Thức Thủy Lực Đập Tràn Cao Giải Pháp Cho Thủy Điện Lai Châu

Các đập tràn cao phải đối mặt với nhiều thách thức thủy lực phức tạp, bao gồm khả năng tháo lũ, tiêu năng sau đập, và hiện tượng khí thực. Việc giải quyết những thách thức này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các nguyên lý thủy lực và áp dụng các giải pháp kỹ thuật tiên tiến. Đặc biệt, hiện tượng khí thực có thể gây ra những hư hỏng nghiêm trọng cho bề mặt đập, làm giảm tuổi thọ và độ an toàn của công trình. Do đó, việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp phòng ngừa khí thực là vô cùng quan trọng. Các vấn đề này cần được xem xét kỹ lưỡng trong quá trình thiết kế, thi công và vận hành đập tràn trọng lực cao.

2.1. Các vấn đề về tiêu năng và xói lở hạ lưu đập tràn

Một trong những thách thức lớn nhất đối với đập tràn cao là tiêu năng dòng chảy sau đập và ngăn ngừa xói lở hạ lưu. Dòng chảy với vận tốc cao có thể gây ra xói lở nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sự ổn định của đập và các công trình lân cận. Các giải pháp tiêu năng như bể tiêu năng, ngưỡng tràn, và bậc thang được sử dụng để giảm vận tốc dòng chảy và bảo vệ lòng sông. Việc tính toán và thiết kế các công trình tiêu năng cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và an toàn. Theo tài liệu, sự cố hư hỏng tràn xả lũ xảy ra ở nước ta là không nhỏ và liên quan tới nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó nguyên nhân liên quan về thủy lực công trình.

2.2. Nghiên cứu và phòng ngừa hiện tượng khí thực trên đập tràn

Hiện tượng khí thực là một vấn đề nghiêm trọng đối với đập tràn cao, đặc biệt là ở những nơi có vận tốc dòng chảy lớn. Khi áp suất nước giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa, các bọt khí hình thành và vỡ ra, tạo ra những xung lực mạnh có thể gây hư hỏng cho bề mặt đập. Các biện pháp phòng ngừa khí thực bao gồm thiết kế hình dạng đập hợp lý, sử dụng vật liệu chống xâm thực, và áp dụng các hệ thống thông khí để tăng áp suất nước. Nghiên cứu tổng quát về giải pháp phòng khí thực ở đập tràn cao là rất quan trọng.

2.3. Tính toán thủy lực và lựa chọn mặt cắt đập tràn tối ưu

Việc tính toán thủy lực chính xác là yếu tố then chốt trong thiết kế đập tràn. Các yếu tố như lưu lượng xả lũ, cột nước, và vận tốc dòng chảy cần được tính toán cẩn thận để đảm bảo an toàn và hiệu quả của công trình. Lựa chọn mặt cắt đập tràn tối ưu cũng rất quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng tháo lũ, tiêu năng, và phòng ngừa khí thực. Các dạng mặt cắt phổ biến bao gồm mặt cắt WES và mặt cắt Creager-Ophixerov. Mặt cắt đập tràn sử dụng trong các công trình có cột nước trên ngưỡng cao thường là kiểu mặt cắt thực dụng, dòng chảy nối tiếp tương đối thuận, hệ số lưu lượng tháo qua đập tràn lớn hơn đập tràn đỉnh rộng hình thang.

III. Phương Pháp Tính Toán Thủy Lực Đập Tràn Trọng Lực Cao Hiện Nay

Việc tính toán thủy lực đập tràn đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Các phương pháp tính toán bao gồm sử dụng các công thức kinh nghiệm, mô hình toán học, và mô hình vật lý. Mô hình vật lý cho phép các kỹ sư quan sát và đo đạc các hiện tượng thủy lực một cách trực quan, giúp kiểm chứng và điều chỉnh các phương pháp tính toán lý thuyết. Các phần mềm mô phỏng thủy lực cũng được sử dụng rộng rãi để phân tích và tối ưu hóa thiết kế đập tràn. Việc áp dụng các phương pháp tính toán tiên tiến giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả của công trình.

3.1. Sử dụng mô hình vật lý trong nghiên cứu thủy lực đập tràn

Mô hình vật lý là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu thủy lực đập tràn. Các mô hình này cho phép các kỹ sư quan sát và đo đạc các hiện tượng thủy lực một cách trực quan, giúp kiểm chứng và điều chỉnh các phương pháp tính toán lý thuyết. Các yếu tố như hình dạng đập, bố trí công trình tiêu năng, và hệ thống thông khí có thể được thử nghiệm và tối ưu hóa trên mô hình vật lý. Nghiên cứu mô hình vật lý đập tràn giúp các kỹ sư hiểu rõ hơn về các quá trình thủy lực phức tạp và đưa ra các giải pháp thiết kế hiệu quả.

3.2. Ứng dụng phần mềm mô phỏng thủy lực trong thiết kế đập tràn

Các phần mềm mô phỏng thủy lực ngày càng trở nên phổ biến trong thiết kế đập tràn. Các phần mềm này cho phép các kỹ sư phân tích và tối ưu hóa thiết kế đập một cách nhanh chóng và hiệu quả. Các yếu tố như lưu lượng xả lũ, cột nước, vận tốc dòng chảy, và áp suất có thể được mô phỏng và đánh giá. Các phần mềm mô phỏng thủy lực cũng giúp các kỹ sư dự đoán và phòng ngừa các vấn đề như xói lở, khí thực, và dao động áp suất. Phần mềm mô phỏng thủy lực là một công cụ không thể thiếu trong thiết kế đập tràn hiện đại.

IV. Ứng Dụng Nghiên Cứu Thủy Lực Cho Đập Tràn Thủy Điện Lai Châu

Nghiên cứu thủy lực đập tràn có ý nghĩa thực tiễn to lớn đối với Thủy điện Lai Châu. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế đập, cải thiện khả năng xả lũ, và phòng ngừa các sự cố liên quan đến thủy lực. Đặc biệt, việc áp dụng các biện pháp phòng ngừa khí thực có thể giúp kéo dài tuổi thọ và đảm bảo an toàn của đập. Việc theo dõi và đánh giá thường xuyên các thông số thủy lực trong quá trình vận hành cũng rất quan trọng để phát hiện và xử lý kịp thời các vấn đề phát sinh.

4.1. Xác định mặt cắt đập tràn tối ưu cho Thủy điện Lai Châu

Việc xác định mặt cắt đập tràn tối ưu cho Thủy điện Lai Châu là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Các yếu tố như địa hình, địa chất, và điều kiện thủy văn cần được xem xét kỹ lưỡng. Các dạng mặt cắt như WES và Creager-Ophixerov có thể được sử dụng, nhưng cần được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện cụ thể của công trình. Việc sử dụng mô hình vật lý và phần mềm mô phỏng thủy lực có thể giúp các kỹ sư lựa chọn mặt cắt đập tràn tối ưu.

4.2. Tính toán và thiết kế hệ thống tiêu năng cho đập tràn

Hệ thống tiêu năng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hạ lưu đập tràn khỏi xói lở. Việc tính toán và thiết kế hệ thống tiêu năng cần được thực hiện cẩn thận để đảm bảo hiệu quả và an toàn. Các yếu tố như lưu lượng xả lũ, cột nước, và vận tốc dòng chảy cần được tính toán chính xác. Các công trình tiêu năng như bể tiêu năng, ngưỡng tràn, và bậc thang có thể được sử dụng. Việc lựa chọn loại công trình tiêu năng phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình và yêu cầu về hiệu quả tiêu năng.

4.3. Đề xuất giải pháp phòng ngừa khí thực cho đập tràn

Phòng ngừa khí thực là một vấn đề quan trọng đối với đập tràn của Thủy điện Lai Châu. Các giải pháp phòng ngừa khí thực bao gồm thiết kế hình dạng đập hợp lý, sử dụng vật liệu chống xâm thực, và áp dụng các hệ thống thông khí. Việc lựa chọn giải pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của công trình và yêu cầu về hiệu quả phòng ngừa khí thực. Việc theo dõi và đánh giá thường xuyên tình trạng khí thực trên bề mặt đập cũng rất quan trọng để phát hiện và xử lý kịp thời các vấn đề phát sinh.

V. Kết Luận Và Hướng Nghiên Cứu Thủy Lực Đập Tràn Tương Lai

Nghiên cứu thủy lực đập tràn là một lĩnh vực quan trọng, có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển bền vững của ngành thủy điện. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để tối ưu hóa thiết kế đập, cải thiện khả năng xả lũ, và phòng ngừa các sự cố liên quan đến thủy lực. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu các vấn đề thủy lực phức tạp, áp dụng các công nghệ tiên tiến, và tăng cường hợp tác quốc tế để nâng cao trình độ khoa học và công nghệ trong lĩnh vực này.

5.1. Tổng kết các kết quả đạt được trong nghiên cứu

Luận văn đã đạt được một số kết quả quan trọng trong việc nghiên cứu các vấn đề thủy lực của đập tràn trọng lực cao, ứng dụng cho Thủy điện Lai Châu. Các kết quả này bao gồm việc xác định mặt cắt đập tràn tối ưu, tính toán và thiết kế hệ thống tiêu năng, và đề xuất các giải pháp phòng ngừa khí thực. Các kết quả này có thể được sử dụng để cải thiện thiết kế và vận hành đập tràn của Thủy điện Lai Châu, góp phần vào sự an toàn và hiệu quả của công trình.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo về thủy lực đập tràn

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu các vấn đề thủy lực phức tạp của đập tràn, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến khí thực, xói lở, và dao động áp suất. Cần áp dụng các công nghệ tiên tiến như mô hình số, trí tuệ nhân tạo, và Internet of Things để nâng cao hiệu quả nghiên cứu. Cần tăng cường hợp tác quốc tế để học hỏi kinh nghiệm và chia sẻ kiến thức trong lĩnh vực thủy lực đập tràn. Hướng nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các giải pháp bền vững và thân thiện với môi trường cho đập tràn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XÂY DỰNG ĐẬP TRÀN CAO VÀ CÁC VẤN ĐỀ THỦY LỰC CẦN GIẢI QUYẾT 1. Tình hình xây dựng các đập tràn trọng lực cao Những năm gần đây, do yêu cầu cung cấp điện, nước cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, nhiều công trình thủy lợi, thủy điện lớn đã được thiết kế xây dựng. Trong các hạng mục của một công trình thủy lợi, thủy điện thì đập tràn tháo lũ chiếm một vị trí quan trọng. Nếu như những năm 70 – 80 của thế kỷ trước, chỉ mới có đập tràn cao 50 – 70 m thì ngày nay, với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật trong công nghệ thiết kế và thi công, nước ta đã có đập tràn cao trên 100m.

Điển hình như đập tràn thủy điện Sơn La, đập tràn hồ chứa nước Cửa Đạt…. Thống kê các đập tràn cao các công trình thủy lợi-thủy điện xây dựng tại Việt Nam Địa điểm Chiều cao Năm hoàn STT Tên đập (tỉnh) (m) thành (1) (2) (3) (4) (5) 1 Pleikrông Kon Tum 75 2006 2 Định Bình Bình Định 54,55 2007 3 Nước Trong Quảng Ngãi 68 - 4 A Vương Quảng Nam 70 2008 5 Bắc Hà Lào Cai 100 2008 6 Bản Chát Lai Châu 70 - 7 Bản Vẽ Nghệ An 138 2010 8 Bình Điền Huế 75 2007-2008 9 Cổ Bi Huế 70 2008 10 Đak Rinh Quảng Ngãi 100 2008 11 Đồng Nai 3 Đắc Nông 110 2009 11 (1) (2) (3) (4) (5) 12 Đồng Nai 4 Đắc Nông 127,5 2010 13 Hủa Na Nghệ An 95 2010 14 Huội Quảng Sơn La 104 2012 15 Lai Châu Lai Châu 117 2016 16 Nậm Chiến Sơn La 130 2013 17 Pleikrông Kon Tum 75 2006 18 Sê San 4 Gia Lai 80 2007-2008 19 Sơn La Sơn La 138 2009 20 Sông Bung 2 Quảng Ngãi 95 2010-2012 21 Sông Côn 2 Quảng Nam 50 2010 22 Sông Tranh 2 Quảng Ngãi 100 2010 23 Thượng Kon Tum Kon Tum - 2009 24 Trung Sơn Thanh Hoá 85 2011 Mặt cắt đập tràn sử dụng trong các công trình có cột nước trên ngưỡng cao thường là kiểu mặt cắt thực dụng, dòng chảy nối tiếp tương đối thuận, hệ số lưu lượng tháo qua đập tràn lớn hơn đập tràn đỉnh rộng hình thang. Đập tràn thực dụng được thiết kế theo hai dạng: mặt cắt có chân không và dạng mặt cắt không chân không theo Ophixerov hoặc theo WES. Hình ảnh đập tràn hồ chứa nước Cửa Đạt Hình 1-2.

Hình ảnh đập tràn nhà máy thủy điện Sơn La 1. Các vấn đề thuỷ lực khác biệt ở đập tràn cao - Chọn vị trí lỗ tràn - Xác định lưu lượng đơn vị - Chọn hình thức mặt cắt đập tràn 13 - Tính toán khả năng tháo nước của đập tràn. - Biện pháp tiêu năng và tính toán tiêu năng sau đập tràn - Tính toán khí thực và các biện pháp phòng ngừa. Những hư hỏng của đập tràn do các nguyên nhân về thủy lực Sự cố hư hỏng tràn xả lũ xảy ra ở nước ta là không nhỏ và liên quan tới nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó nguyên nhân liên quan về thủy lực công trình gồm có: - Tính toán thủy văn không phù hợp với thực tế, nên tràn không đủ năng lực xả lũ, phải khắc phục bằng cách làm thêm tràn phụ như hồ Phú Ninh (Quảng Nam), hồ Núi Cốc ( Thái Nguyên), hồ Vực Tròn (Quảng Bình)… - Cửa van hoặc thiết bị đóng mở gãy, kẹt.

Ví dụ như tràn hồ Yên Lập trong lũ cả 3 cửa van bị kẹt, tràn hồ Dầu Tiếng cửa van giữa bị đứt vỡ tai cửa, tràn xả lũ thủy điện Hố Hô bị kẹt, không xả nước được khi lũ về. Hình ảnh sự cố đập tràn nhà máy thủy điện Hố Hô - Tính toán thủy lực về khả năng tháo, tiêu năng sau tràn chưa hợp lý, dẫn đến hư hỏng công tràn, xói bể tiêu năng. - Ngoài ra, các đập tràn lớn làm việc với cột nước cao, lưu tốc lớn, ngoài các 14 vấn đề thủy lực nêu trên, ta còn đặc biệt quan tâm đến vấn đề khí thực gây xâm thực lòng dẫn. Giới hạn phạm vi nghiên cứu Các đập tràn bê tông trọng lực trên nền đá, có chiều cao từ 60m trở lên (Công trình từ cấp II trở lên).

Trong đó tổng quát nghiên cứu các vấn đề sau: 1. Hình thức và lựa chọn mặt cắt đập tràn thực dụng. Hình thức tiêu năng sau đập là tiêu năng mặt hoặc tiêu năng phóng xa. Tập trung nghiên cứu hiện tượng khí thực trên mặt tràn và biện pháp phòng khí thực.

15 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CÁC VẤN ĐỀ THỦY LỰC CỦA ĐẬP TRÀN TRỌNG LỰC CAO 2. Mặt cắt đập và khả năng tháo nước qua đập 2.1 Các loại đập tràn thường dùng Về lý thuyết đập tràn có rất nhiều dạng khác nhau. Tuy nhiên, trong thực tế thì hai dạng ngưỡng tràn được sử dụng rộng rãi nhất là đập tràn thực dụng và đập tràn đỉnh rộng. Đập tràn mặt cắt thực dụng có các dạng sau: a.

Đập hình cong không chân không Đây là dạng mặt cắt phổ biến nhất do có chế độ làm việc ổn định và hệ số lưu lượng tương đối lớn. Mặt cong của tràn được xây dựng từ đường cong giới hạn dưới của làn nước rơi từ ngưỡng tràn thành mỏng, khi cột nước trên tràn là cột nước định hình (Hđ). Với đập tràn xây dựng theo nguyên tắc này, áp lực trên mặt tràn luôn luôn dương khi cột nước tràn thực tế H≤Hđ. Khi cột nước tràn H > Hđ, trên mặt tràn có thể xuất hiện áp lực âm, nhưng có trị số nhỏ, không ảnh hưởng đến an toàn của mặt đập (không sinh ra khí hóa dẫn đến khí thực).

Việc khống chế trị số của áp suất âm trên mặt tràn chủ yếu phụ thuộc vào cách lựa chọn trị số của cột nước định hình. Trị số an toàn thường được lựa chọn là lấy theo cột nước tràn thiết kế: Hđ = Htk. Tuy nhiên, để khai thác mặt tích cực của áp lực âm (làm tăng hệ số lưu lượng), Qui phạm thiết kế của một số nước khuyến cáo chọn Hđ nhỏ hơn. Chẳng hạn qui phạm thiết kế tràn xả lũ của Trung Quốc [10] khuyến cáo lấy Hđ = (0,75 ÷ 0,95)Hmax đối với tràn ngưỡng cao và Hđ = (0,65 ÷ 0,85)Hmax đối với tràn ngưỡng thấp.

Theo kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm của nhiều nhà khoa học, dạng tổng quát của đường cong mặt tràn được cho bởi phương trình sau [11] 16 n y ⎛ x ⎞ = a⎜⎜ ⎟⎟ (2-1) Hd ⎝ Hd ⎠ Trong đó: x, y: Tọa độ các điểm trên mặt tràn Hđ : Cột nước định hình a, n: các tham số của đường cong, phụ thuộc vào điều kiện biên như độ nghiêng của mái thượng lưu đập, độ nhô của phần đỉnh về phía trước so với mặt thượng lưu đập… Một số mô phỏng cụ thể do các tác giả khác nhau đề nghị như sau [11]: - Theo Creager-Scimemi: 1,85 y ⎛ x ⎞ = 0,5⎜⎜ ⎟⎟ (2-2) Hd H ⎝ d⎠ 1,80 y ⎛ x ⎞ = 0,47⎜⎜ ⎟⎟ (2-3) Hd H ⎝ d⎠ - Theo Semetana: 1,85 y ⎛ x ⎞ = 0,461⎜⎜ ⎟⎟ (2-4) Hd ⎝ Hd ⎠ - Theo de Marche: 2 y ⎛ x ⎞ = 0,556⎜⎜ ⎟⎟ (2-5) Hd ⎝ Hd ⎠ - WES (Phòng thí nghiệm công trình thủy, Hoa Kỳ) đã thực hiện hàng loạt các thí nghiệm trên các dạng đập tràn và đưa ra công thức tổng quát có dạng như sau: n y 1⎛ x ⎞ = ⎜⎜ ⎟ (2-6) H d k ⎝ H d ⎟⎠ Giá trị của k và n phụ thuộc vào góc nghiêng bề mặt công trình, cụ thể như trong bảng 2-1. Giá trị của k và n trong mặt cắt WES [11] Hệ số mái TL (m1) 0 1:3 2:3 1 K 2,00 1,963 1,939 1,873 N 1,85 1,863 1,810 1,776 Hình 2-1. Mặt cắt đập tràn tiêu chuẩn của WES với m1=0 a = 0,175Hd; b = 0,282 Hd; R1 = 0,2 Hd; R2 = 0,5Hd; k = 2,0; n = 1,85 Hình 2-2. Mặt cắt đập tràn tiêu chuẩn của WES với m1=2/3, m2 = 1/3 18 Bảng 2-2.

Thông số xác định mặt cắt tràn WES khi m1=1/3 và m2=2/3 [11] m1 R1/Hd R2/Hd a/Hd b/Hd k n 1/3 0,68 0,21 0,139 0,237 1,936 1,836 2/3 0,48 0,22 0,115 0,214 1,939 1,810 Hình 2-3. Mặt cắt đập tràn tiêu chuẩn của WES với m1=1 a = 0,1191Hd; R1 = 0,45Hd; k = 1,873; n = 1,776 - Trên cơ sở công thức của Creager và số liệu thí nghiệm, Ophixerov đã hiệu chỉnh và đề nghị bảng tọa độ không thứ nguyên của mặt tràn không chân không Creager – Ophixerov (xem [3]). Các giá trị của hệ số sửa chữa hình dạng của mặt cắt cũng đã được đề nghị cụ thể trong [3]. Hình dạng mặt cắt đập tràn Creager – Ophixerov So sánh mặt tràn dạng WES và dạng Creager – Ophixerov cho thấy về cơ bản chúng tương đồng với nhau.

Khi chiều cao đập lớn thì mặt tràn vẽ theo WES có thấp hơn mặt tràn Creager – Ophixerov một ít nhưng khối lượng bê tông đập giảm không đáng kể. Vả lại, khối lượng đập có được giảm hay không còn phụ thuộc vào ổn định chống trượt của toàn đập và được quyết định thông qua tính toán kiểm tra ổn định đập. Hiệu quả đáng kể nhất của việc hạ thấp mặt tràn là làm cho hệ số lưu lượng tăng lên một ít, nhưng đổi lại là phải chấp nhận có áp lực âm trên mặt tràn. Với các đập cao hay cấp công trình quan trọng, cần thiết phải có thí nghiệm mô hình để xác định và khống chế trị số áp lực âm trên mặt tràn nhằm đảm bảo điều kiện làm việc ổn định và chống khí thực.

Hệ số lưu lượng trên chuẩn của các dạng mặt cắt đập tràn không chân không được xác định theo các sổ tay thủy lực. Đập hình cong có chân không Đập hình cong có chân không thường được xây dựng từ mặt cắt cơ bản hình thang có mặt thượng lưu thẳng đứng, mái hạ lưu tương đối dốc, đáy nhỏ 20 của hình thang ngang với cao trình ngưỡng tràn; phần lượn cong trên đỉnh là một cung elip tiếp xúc với mặt trước, mặt trên và mặt sau của ngưỡng tràn (hình 2-5). Trục dài của elip song song với mặt hạ lưu đập. Khi elip có hai trục bằng nhau thì đỉnh đập tràn là một cung tròn bán kính R.

Mặt cắt đập tràn hình cong có chân không Hệ số lưu lượng của đập tràn chân không thường lớn hơn của đập tràn không chân không. Trị số của m phụ thuộc vào tỷ số các bán trục của elip (a/b) và được cho trong các sổ tay tính toán thủy lực. Nhược điểm cơ bản của đập tràn chân không là làm việc thiếu ổn định do mạch động làm thay đổi trị số chân không ở đỉnh, làm cho hệ số lưu lượng thay đổi.