Luận văn nghiên cứu các giải pháp tiêu năng sau tràn xả lũ Ứng dụng cho công trình hồ chứa nước bản mồng tỉnh nghệ an

tò " Hoặc 1 dén 2 hàng mô tiêu năng đặt ở đầu bể và ở gân 1⁄3 chiều dàibễ, - Chuyển dùng dạng tiêu nẵng phêu: Khu ha lưu dập tran chây ngập, cột nước bạ lưu cao tác dụng của bể tiều năn

TRUONG DAI HOC THUY LOI

-s Lice

DUONG CHi THANH

NGHIEN CUU CAC GIAI PHAP TIEU NANG SAU TRAN

XÃ LŨ - UNG DUNG CHO CONG TRÌNH Hổ CHỨA NƯỚC

BAN MONG, TINH NGHỆ AN

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Luan van thac si

thuật chuyên ngành công Irình thủy lợi với để tài “Nghiên

cứu các giải pháp tiêu năng sưu trần xd bi - Ung dung cho công trình HỖ chứa

ước Bản Mông, tỉnh Nghệ Am” được hoàn thành với sự cỗ gắng nỗ lục của bản

thâu cũng với sự giúp đỡ nhiệt tình của Phòng đào tro Đại học và sau Đại học, khoa Công trình, các thầy cổ giáo trường Đại học Thủy lợi Ban lãnh đạo ‘Trung tam

nhiên cứu Thủy hực của Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học

Sông biển — Viên khoa học Thủy lợi Việt Nam dã tao diễu kiện và déng viên giúp

đỡ tác giá trong suốt thời gian học tập vả nghiên cửu

Học viên xin bảy tả lòng biết em sâu sắc tới thây giáo hướng dẫn PGS.TS Lê

Văn Nghị đã trực liếp hướng, dẫn chỉ bảo tận tình tác giả trong guốt cuả trình thực

hiện luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm on Lãnh đạo và nhóm nghiên cửu của Trung tâm

nghiên củu Thủy lực - Phỏng thí nghiệm trọng diễm Quốc gia về động lực học

Sông biển đã động viên tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình nghiên cứu thực

nghiệm và đồng góp nhiều ý kiến quý báu để hoàn thành luận văn

Cuối cùng tôi xin bảy tỏ lòng biết ơn dến những người thân trọng gia dình,

bạn bẻ và đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ, khich lệ tôi trong suốt quá trình học

tập và hoàn thánh luận vẫn này

Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do trình dộ và diều kiện thời gian có han tiên luận vần không thể tránh khỏi những tổn tại, khiếm khuyết, rất mong nhận được ý kiến dong góp quý báu của các thấy cô, các anh chị và bạn bè đẳng nghiệp

Xin chân thành cám on!

Hà Nội ngày - tháng năm2015

'Hục viên

Tương Chí Thành

BAN CAM KET

Đương Chỉ Thành

Lớp cao lọc: CH20C21

Chuyên ngành: Xây dụng công trình thủy

Ho va tén học viên:

Tên để tài luận văn: “Vghiển cứu các giải phúp tiêu năng sau trần xã lũ -

Ứng dụng cha công trình HIỀ chứa nước Bên Mông, nh Nghệ An”

Téi xin cam đoan dẻ tải luận vẫn của tôi hoàn toàn là do tôi làm Những

kết quá nghiên cúu, tình toán lả trung thực, không sao chép từ bất kỷ nguồn thông,

tin nảo khác Niếu vị phạm Tôi xin hoàn toàn chị trách nhiệm và chịu bắt kỳ hình

thức kỹ luật nào của Khoa và Nhà gường

Tà Nội ngày tháng năm 2015

Tọc viên

Duong Chi Thành

Chương 1 TÔNG QUAN VÉ NÓI TIẾP TIÊU NANG DONG CHAY SAU

CÔNG TRÌNH THÁO

1.1 Dặc điểm chế độ thủy lực nói tiếp thượng hạ lưu công trình tháo 5

2 Những kết quả đã nghiên eta vé déng chay sau dp (ran xã lũ 6

1.2.1 Kết quả nghiên cửu ở nước rigoài cv 6

1.3 Một số vận dễ về công trình xã lũ và tiêu năng hạ lưu 9

1.4 Các biện pháp nối tiếp tiêu năng sau công trình xã - - 18 1.4.1 Dạng nói tiếp liêu năng chảy day - 18

1.4.3 Dạng nói tiếp tiêu năng đạng phéu - 19

Chương 2 CƠ SỞ 1,Ý LUẬN VỆ CÁC GIẢI PHÁP TIỂU NĂNG

2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán tiên năng đồng đáy ở hạ lưu công trình 33 2.1.1 Xác định lưu lượng tỉnh toán tiêu nẵng, "—— -

2.1.2 Xác định các đạng nối tiếp chảy đáy:

2.1.3 Mệt số giải pháp tiêu năng thường đủng cho dêng chảy day sau dap tran 25

2.1.4 Tỉnh toán chiều sâu bê cọ HH nnreeeiieirorio.ZÓ

2.1.5 Tỉnh tưởng tiêu nỗng s00 Ự 2 1.ere 27

2.1.8 Tình sân gau: ì cà căn heerrrereerieriieerrree woudl

2.1.9 Các thiết bị tiêu năng phụ thường gì 31

3.2 Phân tích đặc điểm đồng chây rỗi và yếu lố ảnh hưởng tiêu năng côa khu mước

nhãy và đoạn sau Hước Bẫy «cnt rHrereriedrree vests eee BZ

2.2.1 Dặc điểm đòng chảy rồi tại khu nước nhảy và đoạn sân sau - 43

2.2.3 Yêu tổ ảnh hưởng dén hiểu quả tiêu năng của khu nước nhảy và đoạn sau

2.4 Cơ sở tính toán cho các giải pháp tiêu năng phụ trong công trình xã lũ 39

Chương 3 NGIIÊN CỨU TĨNH TOÁN GIẢI PHÁP TIÊUNĂNG CHO

3.1 Giới thiệu về công trinh Hắn Miồng "—

3.1.2 Nhiệm vụ công trinh is cccceeerree "“—

3.1.3 Tóm tắt quy mô công trình vvvvvevvsesssrree eesesssessos.,Tf

3.1.5 Điều kiện địa chất cọ chu n HH HH ro ruên 4

3.2 Tính toán thủy lye tran Ban Méng - - 50 3.2.1 Các thông số tỉnh ton CO DAD wa seesssessssmoneenetennetinen "— - 3.2.2 Tỉnh toán khá năng tháo qua trản ĐỘ 3.3 Tỉnh toán tiêu năng tran Ban Mang 52 3.3.1 Các thông số cơ bản cv se H 52

3.3.4 Tỉnh toán kích thước bể khi không sử dụng mồ tiêu 55 3.3.5 Tình toán kich thước bể khi sử dụng mỗ tiểu năng seo 3.3.6 Tỉnh chiêu dải gia cổ hạ lưw: cover _

3.4 Thiết kế và xây đựng mỗ hình hóa thí nghiệm 58 3.4.1 Chọn loại mô hính set irrirrrrrrirreereueeooouSEE 3.4.2 Tỷ lệ mô hình - - - sọ 3.4.3 Về tiêu chuẩn tương tự cnn errrerrrrrree sseeeeeo.Vf) 3.4.4 Phạm vĩ mồ hình se irirnreiriirrrirrirrrerreueeirooee.ÔD|

3.5 Kết quả nghiên cửa thí nghiệm trên mnô hình tràn x4 1a Bin Mong phuong an 1 61

3.5.5 Nối tiếp đông chãy phương án 1 - - 69

3.5.6 Đánh giá hiệu quả tiểu nắng phương án 1

3.6 Các van để tồn tại và nhận xét đánh giá qua phân tích thi nghiệm mô hình

phương án Ì HÌ 3.7, Kết luận: ăn nen neeie 72 Chương 4 THÍ NGHIÊM LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU NẴNG HIỆU QUÁ

4.1 Đề xuất tỉnh toán giải pháp tiểu năng phụ hợp lý cho công trình tràn xã lũ Ban

4.2 Kết quả thí nghiêm phương án 2 (PA2}: "——

4.3.1 Mặt bằng bỏ trị kết cầu tiêu năng PA2: neo

4.2.3 Tinh bình thủy lực ở hạ lưu trăn phương án 2 oa sersssesssaneneensenoneeineen 77

4.3.5 Chế độ nồi tiếp đòng chãy qua tràn phương án 2 - 81

4.3 Kết luận và so sảnh lựa chọn phương án: .àccseee 88 4.3.1 Về khả năng xả qua trầN occcc con tren _—— ˆ

4.3.3 Về phân bổ lưu tỐG cà ceeeeeerrrrrrrrrreore.84 4.3.4 Về hiệu quả tiên năng - - - 85 KET LUAN VÀ KÉN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bang 1 1 Đặc điểm mội số đập tràn đã xây đựng ở nước La - 9

Bảng 3, 1 Các thông só kỹ thuật chỉnh cũa công trình nC

Bang 3 2 Cat nude tràn ứng với từng cắp lưu lượng ¬——

Bing 3 3 Cac thông số của bể liêu năng theo từng cấp lưu lượng, 34

Bảng 3 4 Bảng tính kích thước các mồ trong bề theo kiểu IH sees.S7

Bang 3 6 Xác dịnh khả năng xả qua tràn XemeeseoeerreuOS

Bang 3 7, Sự co hẹp động cháy ở đầu trụ pứn trản, eee sesseee.G4

Bang 3 10 Năng lượng tiêu hao qua công trình nối tiếp cesses FO!

Bang 4.3 Song vd tai một số vị trí trên công trình - - 19

Bang 4 4 Xác định các (hông số tiêu nắng 81

Bang 4 5 Năng lượng tiêu hao qua công trình nói tiếp

DANH MỤC HÌNH VẼ

linh 1-1 Các loại đập tràn theo hình dang mặt cắt đập

Hình 1-2 Các hình thức tiêu năng ở hạ lưu công trình

Tlinh 1-3 Dạng tiên năng day

oF [iẾp liệu nắng động phụm xa

Sơ đỗ xác định hình thức nổi tiếp chảy đảy,

Các dạng nồi tiếp chảy day

So dé tinh bé

So dé tink trang

Sơ dé chung tinh ường kết Hợp

Sơ dé chung tinh bé, tường kết hợp - trạng thái phân giới

3-7 Sơ đồ tính chiều đài hễ tiên ang

Hình 2-§ Đặc trưng đồng chảy và cơ chế tiêu nang, -

Hình 2-9 So dé tinh hình dòng chảy khi có mồ tiêu nẵng,

Tĩinh 3-10 Ngưỡng răng theo Rehbock

Hình 3-11 Ngưỡng răng theo Smircck

linh 2-12 Kich thước mồ tiêu năng kiểu ll on nseesive

Tình 2-13 Xác định LTTvà LTTL

e

Hình 2-14, Quan bd 4) vGi FID cece seesssesineeneee

Tlinh 2-15 Kich thước các mỗ trong bẻ theo kiéu HE

Hình 2-16 Xác dịnh chiêu cao mồ và ngưỡng theo kiểu TT

Tinh 3-1 Sơ đỗ tỉnh toán thủy lực 22c ccetrrrerrrrrereerrvee

Hình 3-2 Sơ đồ tính toán Liêu năng

Linh 3-3 Duong quan hệ Q ~.#hl

Hình 3-4 Đường quan hệ Q ~ he"-hh

Tinh 3-5 Mặt bằng bề trí mỗ PA1 -

Hình 3-6 Đường quan hệ Quả (1 (Zbd) vain f2(Qxã)

linh 4-1 Mặt bằng bề trí mỗ PA2 nnnirree

Hình 4-2 Chị tiết mồ tiêu năng phương án 2

Những vấn để cơ bản trong tính toán thiết kế các công trình thuỷ lợi, thuỷ điệu hiện nay việc giải quyết tiêu năng ở hạ lưu dễ tìm dược biện pháp tiêu hao năng, lượng, điều chỉnh lại sự phân bề vận tốc và làm giảm mạch động dé cho đòng chảy

trở về gần với trạng thái tự nhiên nhất, giảm chiều dài gia cố lạ lưu, đâm bão kinh

tế kỹ thuật Các giải pháp tiêu năng ở hạ lưu công trình thảo thường sử dụng các dạng như sau

1 Tiêu năng mặt

2 Tiêu năng đáp

3 Tiêu năng phóng xa 4 Các hình thức tiêu năng đặc biệt

Dạng thứ tư để tăng cường hiệu quả tiêu hao nắng lượng thùa, được sử dụng

các thiết bị tiêu năng phụ, thường áp dụng ở hạ lưu công trinh đặc biệt là với các

đồng chây có lưu tốc lớn

Về các hình thức tiêu năng phụ tuỳ theo điều kiện và hình thức sông trình

chính để xét chọn:

- Đối với sau trân có đốc nước thì dễ giảm bớt một phần năng lượng của dòng

cháy trước khi để xuống hạ lưu, thì trên đốc nước có thể dừng các mổ Hêu năng phụ, bồ trí nhiều hàng để giảm lưu tốc dòng chây trước khi xuống cuối dốc; về các ané nham nảy eo nhiều dạng,

= Mé dạng chữ nhật

"_ Mố dạng quả nhám

* Ngưỡng tiêu năng,

- Dùng mê hay ngưỡng tiêu năng phụ trong bế tiêu năng: Trường hợp đỏng

chảy xiết từ tràn xã lũ hay trên dốc nước dé xuống bế tiểu nẵng tao ra nước nhảy phóng xa bất lợi cho xói lỡ hạ lưu, nên cân phái dùng,

" Ngường tiêu năng đặt @ hạ lưu (phía sau bé tiên năng) để nâng lớp

nướcdệm trong bề, tạo ra nước nhấy chỉnh quy hoặc nhảy ngập trong bé

tò

" Hoặc 1 dén 2 hàng mô tiêu năng đặt ở đầu bể và ở gân 1⁄3 chiều dàibễ,

- Chuyển dùng dạng tiêu nẵng phêu: Khu ha lưu dập tran chây ngập, cột nước

bạ lưu cao tác dụng của bể tiều năng không phát huy được hiệu quả tiểu năng thi dang dang phốu dễ chuyển hình thức tiêu nắng,

Nẵng lượng của đòng chây khi qua công trình xã lũ là rất lớn, nêu không có

sau nông trinh xả lả một trong những vẫn đề phái được quan tâm hàng đâu

"rong hằu hết các trường hợp, động năng thừa của dòng chảy lá rất lớn nên cần thiết phải giãi quyết tiếu năng trước khi đóng chảy nỗi tiếp với hạ lưu Nguyên tắc của các giải pháp nói tiếp tiêu năng là tiêu hao được năng lượng dòng chảy tới xuức tôi đa, giảm khối lượng xây dựng công trình nhưng bảo vệ được công trình dâu zai, hai bé lòng dẫn hạ lưu và sự ôn định trong những điều kiện thuỷ Ìựe Lương ứng

với các cấp lưu lượng xã qua công trình

Vẫn để tính toán nỗi tiếp hạ lưu rât phúc tạp vì nó liên quan đến ảnh hưởng của chế độ dong chây từ thượng bưu bao gồm các vấn dé: dong xiét, ham khí, mạch động áp suất và mạch động hm tốc lớn.v.v.v Mặt khác, về mặt hình thúc kết câu cổng trình lại phụ thuộc rất nhiều đến các yếu tổ như: điều kiện địa hình, địa chât tuyến công trình; độ chênh mục nước thượng bạ hưu; đặc điểm kết cầu công trình

xả, trị số và sự phân bố lưa lượng đơn vị qua cổng trình Chính vì vậy, để 2phương án 1, người ta thường thông qua nghiên cứu thí nghiệm mô hình thuỷ lực

đề đưa ra chế độ nếi tiếp thuỷ lục thượng hạ lưu hợp lý nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc kiểm soát quả trình biển hình lòng din ở hạ hưu cũng như thiết lập quy trình vận hành tối ưu tương ứng với sự biển đổi của lòng dẫn sau công trình

nồi và đặn, Để lựa chọn được hình đáng, kích thước và bố trị thiết bị tiêu răng phụ cho hop ly thi phụ thuộc vào từng công trình cụ thể, diều kiện dịa hình dịa chất, chưa có một tiêu chuẩn, lý thuyết tính toán chuẩn mực nào để áp dụng cụ thé Vi vậy cần phải qua nghiên cứu thí nghiệm mô hình xác định đúng hình đảng, kích thước và bố trị, các dạng tiêu năng phụ đỏ là: loại mỗ nhám đúng trong long méng,

dẫn; loại mề tiên năng ở bề hoặc ngưỡng tiêu năng, tường phân đông,

Tóm lại, tính toán chế độ nói tiếp thuỷ lục thượng ha lưu công trình thuỷ lợi, thuỷ điện là rất quan trọng Việc giải quyết tiêu năng cho dòng chảy qua công trình

là cần thiết có ý nghĩa về mặt khoa học cũng như thực tiễn trong công tác thiết kề,

xây dựng công trình

Với tắt cả những lý đo trên, tác giả đã chọn đê tải: “Nghiên cửu các giải pháp tiêu năng sau tràn xã lũ - Ứng dụng cho công trình Hỗ chữa nước Bản Mông, tỉnh Nghé An”

Từ kết quả nghiên cim céng trinh cy thé này có thê rút ra nhữmg kết luận

chương cho những công trinh có điều kiện và hình thức lương tự

2 Mục liêu của để lãi

“Lính toán lý thuyết cơ bản về nổi tiếp, so sảnh đổi chủng với thí nghiệm mô Tảnh để xác định các yếu tổ tưuỷ lúc: độ sâu, nước nhảy, vận tốc đông chây rơng bễ tiêu năng và sân sau hạ lưu công trình tràn xã lữBản Mông

Tước dau rat ra được kết quả nghiên cửu lý luận và áp dựng kết luận chung cho những công trình có hình thức điểu kiện tương iz

3 Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

+ Cách tiếp cận:

~ Tiếp từ thực tiễn nghiên cứu thí nghiệm mô hình vật lý và các tnô hình thí

nghiệm của những công trinh tương tự

- Tiếp cận đặc trưng hình học và nội bộ của đỏng chảy có nước nhay & ha hn

công trình thảo nước.

+ Phương pháp nghiên cửu:

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong khuôn khế luận văn này là thí

nghiệm mô hình thuỷ lực cho trên xã lũ Bân Mông

- Nghiên cửu lý hiện, tổng hợp phân tích kết quả nghiên cứu có liên quan dén

48 tài được công bể, xác định độ sâu phần giới, nước nhảy, vận tóc trong bể tiêu Trồng của wan xã là Bản Mông

- Luận văn kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và so sánh đối chứng với kết quả

thí nghiệm mô hình

4, Kết quả dự kiến đạt được

- Nghiên cứu cho công trinh thực tế la tran xá löHán Miồng, tỉnh Nghệ

Antrong khuôn khổ luận văn này đi sâu vào nội dung nghiên cứu thực nghiệm đưa

xa kết cầu tiêu năng hợp lý cho công trình cụ thể

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định hình thức kết cầu tiêu năng phụ bing

nề tiêu năng, gồm hinh dang, kích thước, vị trí đặt mồ

- Tac dụng của mó Liêu năng đến đồng chảy trong bể và hạ lưu công Irình

lam tăng hiệu quả và giảm vận tốc đây góp phân giảm nhẹ kết câu bề tiểu năng, sân

sau và giảm xói ở hạ lưu công trình

5, Nội dung của luận văn

Luận văn gồm các nội dưng chính sau:

Mở đầu

Đặt vẫn dễ, mục tiêu, cách tiếp cận va phương pháp nghiên cửu, kết quả dự +kiến đạt được, ndi dung của luận văn

Chương 1.TỔng quan về nồi tiếp và tiêu nắng dòng chảy sau công trình tháo

Chương 2.Cơ sở lý luận về các giải pháp tiểu năng,

Chương 3.Nghiên cứutính toángiäi pháp tiêu năng cho công trình Bản Mông,

Chương 4.Nghiên cứu thí nghiệm lựa chọn giải pháp liêu năng hiệu quả

trinhlián Mông

Chương §.Kết luận và kiên nghị

Các tải liệu tham khảo

ö công

Chương 1 TÔNG QUAN VẺ NÓI TIẾP TIỂU NĂNG DÒNG CHÁY SAU

CÔNG TRÌNH THÁO

1.1 Dặc điểm chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ lưu công trình tháo

Đặc điểm nế¡ bật của công trình thảo nước là khi đòng chây từ thượng lưu qua

công trình về hạ lưu, nguồn năng lượng dur cia dang chây khá lớn sẽ tạo ra chế độ

thủy lực nói tiếp phúc tạp, ảnh hưởng trực tiếp dễn ôn định của công trình

Dặc tính thủy lực cơ bản của động chãy qua công trình tháo là êm ở thượng Tưu (Fr<1); chây xIẾt trên đoạn chuyển tiếp (Fr>1), và dần trở lại trạng thái tụ nhiên sau khi chảy vào sông thiên nhiên lá đòng chấy êm (Er<1)

Động năng thừa của đòng chảy dỏ từ tượng lưu qua công trình xuông hạ lưu

1a rất lớn, nên oần thiết phải giải quyết tiên năng trước khi dòng chảy ni tiếp với hạ

lưu Nguyên tắc của các giải pháp nỗi tiếp tiêu năng là phải tim được giải pháp tiêu hao được năng lượng thừa của đòng chãy tới mức tối đa, điều chỉnh lại sự phản bó vận tốc, làm giấm mạch động dé cho dỏng chảy trở về trạng, thải tự nhiễn của nó trên một đoạn ngắn nhất nhằm giảm khối lượng gia cỗ nhưng vẫn bảo vệ được cho công trình dâu mỗi, cho hai bờ, lỏng dân hạ lưu và phái dam bao sự ôn định trong,

những điển kiên thủy lực tương ứng với eáe cấp lưu lượng xả qua công trình

Một trong những nhiệm vụ chính của tuết kế nổi tiếp thượng bạ lưu là chọn hình thức kết câu và xác định các thông số của giải pháp tiên năng trên cơ sở tính toán và nghiên cứu mô hình thủy lực của công trình nổi tiếp tiêu năng Giải quyết đúng đấn nhiệm vụ này là vấn đẻ rất phức tạp vi nó liên quan đến ánh hưởng của chế dé dòng chảy từ thượng lưu Ìan truyền xuống và ảnh hướng dén hạ lưu bao gồm các vẫn để: dòng xiết, hàm khí, mạch động áp suất, hm tốc và mạch động lưu tốc lớn Đặc điểm của những ché dộ nói tiếp và điều kiện phát sinh, tương, tác giữa

đòng chảy với công trình lại phụ thuộc rất nhiều đên các yếu tố như: Điều kiện địa

hình, địa chất tuyển công trình; độ chênh mực nước thượng hạ lưu, đặc điểm kết cầu công trình, trì số và sự phân bố lưu lượng đơn vị qua công bình v.v,

1.2 Những kết quả dã nghiên cửu về dòng cháy sau dập tran xa li

1.2.1 KẾ quả nghiên cửu ð nức ngoài:

Đài toản về nỗi tiếp và tiêu nắng đồng chay qua công trình là bài toán co ban nhất của thủy lực công trình đã được các nhà khoa học trong nước và trên thế giới quan lâm nghiên cửu, đưa ra các lời giải trên các lĩnh vực và các khía cạnh rãi khác

than

* Nghiên cứu vận đề r p chay đáy ở hạ luu theo phương pháp lý thuyết có

thé ké dén Bidone (nim 1880), Belanger nim 1928 va gan đây là M Ragiaratman với công thức tính chiều sâu liên hiệp của nước nhảy phân giới

* Nghiên cứu theophuơng pháp thực nghiệm, đựa trên phương trình năng,

lượng và động lượng có nhiều to giả đã tiên hành thí nghiệm để tìm ra các hệ thúc

tính toản nước nhấy nhằm kép kín hệ phương trình cơ bán và tử đó tỉnh dạng nói tiếp giữa đóng xá vá dòng chảy hạ lưu:

- Tréc tou xốp sứ dụng hệ thức nước nhảy của Bélanaer vá phương trình năng, lượng dé xac định độ sâu co hẹp tại chân đập vá độ sâu liên hiệp của nó,

- Giáo sư A-grồI-si¿n đã lập các phương trình tính toán nước nhảy theo dang không thứ nguyên,

- Ngoài ra có thể kế dến các tác giả như: Aivadian, PavclỐpxki, V.LAvrinnhary, V A.Saomian cũng đã có nhiều nghiên cứu về vân để nước nhây,,

* Trong trường hợp bậc thấp có dập thụt nói tiếp: có các kết quả nghiên cứu cua Forter va Krinde, Moore va Morgan, Ventechow Yames va Sharp

* Các van đề về nói tiếp chây mặt ở hạ lưu công trình có thể m

- Các nghiên cứu của A.A Xabanhep xuất phát Lừ quan điểm cho rằng áp suất

ở bậc tuân theo quy luật thấy tĩnh đề đi đến các hệ thức tính toán thủy lực ở sau bậc,

- Ngoài ra, có thê kế đến các nghiên cứu của MT Scolatnhep, M.A Makhlop

về trạng thái nỗi tiếp chảy mặt,

* Các vẫn đê nổi tiếp chảy mặt đạng dòng phạm tự do ở hạ lưu công trình thực

chất là việc tính toán chiêu sâu hồ xói với các nghiên cứu của T11 Mirtxkhulava đổi với nên đất không dinh và của T.Kh Aklơ-me-đếp với nên đá rắn, các nghiên cứu của H.M Sicvasvili

* Các nghiên cửu về thúy lực vả biện pháp công trình trong đoạn chuyển tiếp

còn có thể kẻ đến các tác giả như:

- Về tiêu năng trong bể, các ảnh hưởng liên quan dến mực nước hạ lưu, ngưỡng, bể liêu năng dầu hồ xói đã dược chỉ ra trong các nghiên cửu của: Tréc tou xép, Smetana, Bas Kirova, UghinTrut, P Novak

- Về xói hạ hm có các tác giả như Ter-Arakelian, Chalumina, Vuxgo

- Cn min đã nghiên cứu rất kỹ sự phân bẽ lưu tốc trong vùng chuyến tiếp liên quan hệ số đặc trmg m;

- Vân đề mạch động trong và sau nước nhảy đã được chỉ ra trong các nghiên

cứu của Lê V

- Về vấn đẻ xói: Grưnd đã tìm ra những cấu trúc đặc biệt bên trong mróc nhảy liên quan đền bài toán xói bằng cách khái quát trường hưu tốc bằng 3 miễn tương hd lãn nhau,

- Liên quan đến chiều sầu hỗ xói én định đã cỏ các tác giả như Vưxạo,

Schoklitsh, Vernonese, Jaeger, Pratresev, Hegenberger, Sunolianinov.

~ Về hỗ xói sau bể tiêu nắng thì có các nghiền cứu của Vuxgo, Novak trong dé

có chỉ ra các yến tổ có liên quan đến sự phân bồ lưu tốc liên quan hệ số ơ và các vị

trí lươrgg ứng của ngưỡng, mỗ tiêu nắng,

-Vẻ chiều đãi xỏi én dinh cé cac nghiền cửu của Damamzi, Patrasev, Yuricki theo quan điểm chiều đải hồ xói liên quan tới độ sâu lớn nhất của hồ xói;

- Levi, Vuxgo lai xde dinh chiền đài xói phụ đuộc vào các yếu lô dòng cháy và công trình như: dòng cháy, đất nên, dạng công trình v.v

1.2.2 KÑt quả nghiên cửu ở Liệt Nam:

Ở Việt Nam, trong mấy thập kỉ gần đây, vẫn để nghiên cứu nối tiếp và giải quyết vấn đề tiêu năng chồng xói ở hạ lưu các công trinh thủy lợi nói chung đã thu

hút được sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên cứu, thiết kẻ và quản lý công

trình thủy lợi Đã gó nhiều công trình nghiên cứu lại Viện khoa học Thủy lợi như

của tác giả: Trương Dinh Dụ, Lưu Như Phú, Làn Quốc Trinh, Nguyễn Ân Niên, Trần Như Hồi, Táng Đức Thắng „ Trần Quắc Thưởng, Lê Văn Nghị : Trường Đại

học Thủy lợi có các lác giả: Hoàng Tư An, Nguyễn Văn Mạo, Phạm Ngọc Quý và

nhiều nhà chuyên môn khác

Mội số lắc giả Việt Nam đã có cùng hướng nghiên cứu với các lắc gia trén thé

giới dễ có những kết luận riêng của mình nhưng cũng có các tác giả di theo những,

thưởng nghiên củu riêng phủ hợp với tỉnh hình thực Hễn ở Việt Nam Có thé tom

lược một số kết quả nghiên cửa sau

- Các nghiên cứu của giáo su Hoảng Tư An sứ dụng và phát triển lý thuyết đòng tia rỗi sử đụng tích phân Karman để tỉnh toán các đặc trưng cổ bản của các đứng nước nhảy khác nhau rong các điều kiện biên vu thé,

- Các nghiên cứu của Nguyễn Văn Đăng dàng lý thuyết lớp biển để thành lập

phương trình về nước nhãy én định và đặc trưng phân hỗ lm tốc trang nước nhảy,

- Nghiên cứu cửa Tê Bá Son về các vẫn đề nối tiếp theo dạng xã kết hợp ở la

lưu công trình,

- Nghiên cứu của Võ Xuân Minh vẻ ảnh hưởng liên quan của mực nước hạ

lưu, ngưỡng, bể liên năng đầu hỗ gối,

quyết bài toán Liêu năng khi có nhãy ngập trong điều kiện không gián với lòng dẫn

mỡ rộng dẫn,

- Các nghiên cứu của Hoàng Tư An, Phạm Ngọc Quý, Lê Văn Nghị và một số

Trgười khác về xói và ẩn định ở hạ lưu công trình tháo nước

- Nghiên cứu của Lưu Như Phủ cổng ở hạ lưu mở rộng dẫn với bậc thựt có đập thấp,

- Nghiên cứu của lân Quốc Trinh, Tăng Dức Thăng, Trân Nhr Hồi về tiêu

năng, phỏng xói công vúng triểu

1.3 Mật số vấn đề về công trình xả lũ và tiên năng hạ lưu

1.3.1 Tình hình xây dựng đập tại Việt Nam:

Trong đầu mỗi công trình thủy lợi, công Irình thảo là một bộ phận quan trong,

nó có thể đùng, để tháo phần lũ thừa trong thời gian hỏ đây đến mục nước tính toán hoặc kết hợp với tháo vật nồi về hạ lưu, có thể đùng tháo hoàn toàn hoặc một phân Thể chứa để sữa chữa hoặc mạo vớt và cấp nước cho hạ lưu công trình

Các công trình tháo đã xây đụng ở nước ta tương đổi phong phú về thế loại và

da dang về hình thức kết cầu Theo hình thức phân loại đập trăn là loại công tinh

kiểu hở và lưu lượng tháo qua đập trản khoảng 40100 ¡nŸ⁄4/m Khi cỏ diễu kiện sử

dụng thi độp tràn là một loại cổng trinh thảo lũ rẻ nhật

Khoảng 50 = 60 nữ ước đây, chỉ mới có đập Inn thao Hi cae S0+70m thi ngày nay đã có đập tràn cao trên 130m

Bang 1 1, Dac diém một số dập tràn dã xây dựng ở nước ta

Lưu lượng Chiểu Chiều Số

¬x TT |, tmh | Ộ 3 | Gp cao rong ào [RE Loại see

inh ans) | ans (m) P (m) tiên

10

TT trình Tỉnh (m"⁄%) | (m°5.m) vo lens mm) | đếm - hâm | an” đập kho tran

7 | Cm Son | Ha Bae 476; 244) 50 195] 3 hon rin

8 |CảnDơn |SôngBé | 5287| ân ông Bé | 5287 105,7 , so} 5 =e i

ie | 1 Séng |Thuận ) 2093| 4336 alos i 1

Chiều Chữu | Q Số

TT trình Tỉnh (mỦ⁄5) | (m)⁄5.m) vo lens mm) | đếm - hâm | an” đập kho, tran

{m) ứm)

ig | Naa Mục Tuyên Quang 197 47| 60 4 Đập dâng

2„ | Tân Quang - | Giang HẠ 1092 2324| 110 488 Đập đăng

26 | Thác Nhông - |Ninh Quảng 540 9s#| 22 55 Đập tran

+; | Thạch Nham — |Ngãi [Quản [la | 810] 115 200 Đập dang

ag | ng ao 1530 133] 3,3 200 ep

Đập 3i [VanHai | PPh me inh 329| Z 366 , gị ạ tàn thựo

1.3.2 Các loại đập tràn:

Về kết cầu đập tràn có thể phân loại theo các tiêu chuân sau:

Phân loại theo chiêu day đỉnh đập và hình dạng mặt cắt ngang của dap tran Theo cách này, đập tràn có thẻ phân làm 4 loại sau đây (hình 1-1)

không chạm vảo toản bộ mặt đỉnh đập, do đó hình dạng và chiêu dài của đập không

ảnh hưởng đến lản nước trản và lưu lượng tràn

~ Đập trản có mặt cắt thực dụng (hình 1b, 1.1e) khi 0.67H< ồ< (2+3)H, chiều dai dap đã ảnh hưởng đền làn nước nhưng không quá lớn, với loại nảy mặt cắt đập

có thể lả hình đa giác hoặc hình cong và cỏ hai loại: cỏ chân không vả không chân

không

- Doi với đập tràn thực dụng không chân không (hình 1.1b), dòng chảy trên

đập sẽ êm, áp suất dọc mặt đập luôn đương Với đập thực dụng có mặt cắt chân không (hình 1.1e), ở đỉnh đập có áp lực chân không, lúc chân không lớn có thẻ sinh

ra hiện tượng khí thực, tuy nhiên chân không trên đỉnh đập cỏ tác dụng hút, làm

tăng lưu lượng Do đó đề rút ngắn được chiêu rộng đập và đảm bảo an toàn người ta không cho phép trị số chân không quá lớn, thường H„¿< (3 + 6)m cột nước

~ Đập tràn đỉnh rộng (hình 1.14) khi dinh dập năm ngang (hoặc rất dốc) và cỏ chiểu đảy tương dói lớn (2 +3}< 6 < (8 +1 09H, trén dinh dập hình thành một đoạn dong chay có tính chất thay đổi dân Nếu ö >(8 +10)H lúc dé coi dong chảy trên dinh đếp như một doan kênh

1 Phân loại đập theo hình đạng cửa tràn gồm có:

- Dap tran cửa chữ nhậi

- Đập hãn của hình tam giác;

- Dập tràn của hình thang,

- Dập tràn cửa hình cong,

+ Theo hinh dạng tuyên đập tràn trên mặt bằng:

- Dập thang;

- Đập cong, thường là hình cung;

- Đập kiểu giếng, cò đường tràn nước là một hình cong ki, thường là trên + Theo hướng của đập so với hướng, dòng chấy chính:

- Đập thẳng góc với dong cháy;

- Đặp dặt xiên,

- Đập bên đặt một bên bờ song song với dòng chính

1.3.3 Đặc điễm đàng chãy ở hạ lưu đập tr:

Dong chy từ thong im qua đập tràn nối tiếp với đòng chây ở hạ hưu công trình bằng các hình thức khác nhau: nổi tiếp chây đáy, nải tiếp chảy mặt, nổi tiếp phỏng xa

Đặc điểm của dòng chây ð hạ hm đập tràn đó là:

- Có lưu tắc lớn lại phân bé rất không đêu trên mặt cắt ngang

- Mực nước hạ lưu thay đổi

- Mạch động áp lực và mạch động áp suất dòng chảy xây ra với mức độ cao Thường sau một đoạn đài nhất định lưu tốc trở về trạng thái phân bề bình thưởng, nhưng mạch động áp lực phải sau một đoạn dài hơn nhiều mới trở về

trạng thải bình thường,

trong những công việc quan (rong của tính toán thiệt ké dap tran

1.3.4 Tiêu năng ha len dap tran:

Dòng chảy sau khi qua công trinh tràn xuống hạ hưu có năng lượng thừa rất lớn Năng lượng thừa đó được tiêu hao bằng nhiều dang khác nhan, một phan nang

lượng này phá hoai lòng sông và hai bò gây nên xới lỏ cục bộ sau đập, một phân tiêu bao do ma sát nội bộ dong cháy, phần khác bị tiêu hao do ma sát giữa nước và không khí Khi sức cân nội bộ dòng cháy cảng lớn thú tiêu hao năng lượng do xói lớ

cảng nhỏ và ngược lại Vị vậy người ta thường dùng biện pháp tiêu hao năng lượng,

bằng ma sát nội bộ dòng cháy để giảm khá năng xói lở lòng sống hoặc dùng hình thức phóng, xa làm cho lưỡi nước bay vào không gian ma sát và trộn với không khí

có lắc dụng tiêu heo năng lượng vả giảm xói lở Để dạt được mue dich dé, thường,

dùng các hình thức tiêu năng sau (Hình 1.2)

- Tiêu năng bằng đòng đáy (hình 1.2a, 1.2b):

- Tiêu năng bảng đòng mặt không ngập (hình 1.2€):

- Tiêu năng bằng đồng mặt ngập (hình 1.24),

- Tiêu năng bằng đồng phun xa (hình 1.3e)

Nguyên lý cơ bản của các hình thức tiêu năng trên là làm cho đòng, chây tiêu hao năng lượng bằng ma sát nội bộ, phả hoại kết cấu đông chãy bằng xáo trộn với không khí, khuyếch tán đòng chảy theo phương thẳng đứng và phương ngang và để

giảm lưu lượng đơn vị Các hình thức tiêu năng đó có liên quan lẫn nhan Khí mục

nước hạ lưu thay đổi, các hình thức đỏ có thể chuyên hóa lấn nhau

Dac điểm của hình thức tiêu năng bằng đồng đáy (tiêu năng đáy) (hình 1.24, 1.7b) là lợi đụng nội ma sắt của nước nhảy để tiêu bao năng lượng thừa Đây la hình thức thường được dùng nhất trong xây dựng công trình thủy lợi Điều kiện cơ ban

của hình thức tiêu năng này là chiều sâu nước ở hạ lưu lớn hơn chiều sâu liên hiệp

thứ bai của nước nhảy lụ > hạ ` để đầm bao nước nhảy ngập và tiêu nẵng lập trung,

ĐỂ tiêu năng đòng dáy thường dùng các biên pháp công trình sau:

- Tiêu năng bằng bề tiêu năng:

~ Tiêu răng bằng tường tiêu năng,

- Tiêu năng kết hợp cả tường va bé

- Tiêu năng kết hợp mồ tiêu năng và bế Trong tiêu nẵng đồng đáy, lưu tốc ở đây rất lớn, mạch động mãnh liệt nó dại giả trị lớn cả vẻ tân số và biên độ, có khả năng gây xói lở, vì thế trong, khu vực nước

nhảy và đoạn nồi tiếp theo sân sau cản phải bảo vệ thích đáng, Dễ tăng hiệu quả tiêu

16

năng, người ta bố trí thêm ở bể tiêu năng, trên các sản sau các thiết bị phụ như

tưởng, mô, ngưỡng, đầm, tạo tường phan dong đế khuếch tán déu dong chay ở hạ

lưu, lãng tra sát giữa dòng chảy với các uết bi đó làm lăng hiệu quê tiêu hao năng,

lượng Tiêu năng dòng dây thường đùng với cổng trình cỏ chènh lệch cột nước

thượng hạ lưu nhỏ và địa chất nên không được tốt

1.3.4.2 Tiêu năng bằng dòng mặt:

Với hình thức tiêu năng này, dòng chảy ở trạng thái cháy mặt, chí sau khi mở

Tổng hoàn toàn mới đạt đến đáy Kinh nghiệm cho thây hình thức tiêu năng nảy là

đạt hiệu quả tiêu năng không kém nhiều so với hình thức tiêu nắng đây (có thẻ dạt 65%), nhưng kết cầu công trinh được rút ngắn (chiều dài sân sau ngắn hơn 1/2 +1⁄5

lân), đồng thời đo lm tốc ở đáy nhỏ nên có thể giảm chién đây sần sau, thậm chí

trên nên đá cứng không cản làm sân sau

Trạng thái đồng chảy ở bạ lưu đặp tràn có bậc thụt (hình 1.2) phụ thuộc vào mực nước hạ lưu, bao gồm:

- Trạng thái thứ nhất: khi mục rước hạ lưu thấp hơn đỉnh bậc thụi, lức là

hy<a, déng chảy ở hạ lau là đẻng chảy phỏng xa (hình L.2e)

- Trạng thái thứ hai: khi cột nước bạ lưu hụ nhỗ hơn độ sâu giới hạn thứ nhất

đu hụ< hay, dòng chảy ở trạng thay chay day (hình 1,2), lúc do có thể là mước

nhãy ngập hoặc nhảy xa tùy theo h,` vả hụ,

- Trang thái thứ ba: gọi là đồng chãy mặt không ngập, khi cột nước hạ lưu ö trạng thái giữa dộ sâu giới hạn thứ nhất hạ và dộ sâu giới hạn thử hai hạn (hình 1.2c) : hiya hụ< huum

Trúc này, độ sâu nước hạ lưn

cần phải lớn hơn h,'” của nước nhấy day, đồng thời hụ>a (a- chiều cao bậc thụt,

xem hinh 1-2; a=0,25+0,35 chiéu cao đập) Trạng thái đàng chảy chị ảnh hưởng

rất lớn của góc nghiêng 6 ở chân đập Nếu Ø quá lớn có thế sinh ra chảy phỏng xa, 8

nhỏ quả có thể xuất hiện dòng chảy đây Thường 0 = 10° + 15° là thích hợp

Hình thức tiêu năng đòng mặt không ngập thích hợp với đập tràn có tháo các vật

trỗi nội đề tránh các vật nội và chạu vào sân san hoặc (hân đập Tuy nhiên nhược

xuấy thủy điện, vận tải thủy và xót lỡ bờ sông; và yêu cầu mực nước lụ lưu phâi sâu

- Trạng thái thứ tư: dòng cháy mật ngập, khi cột nước hạ lưu lớn hơn độ sâu giới hạn thứ hai (hình 1.24) : hụ> hạ Nhược điểm hình thức tiêu năng này là dòng chây gây lục xung kích lớn ô mnữi chân đập gây ảnh hưởng tới én din dap

Nhìn chung, với chế độ chấy mặt ở hạ lưu tạo thánh sóng giãm dân làm xói lở

ở vùng này Thường động năng thừa phân tán trên một chiêu dải lớn hơn so với chế

đô chây dây Chế độ chảy mặt thích hợp trong trường hợp chiều sâu mực nước ha hưu ổn định, chống xói tốt Tuy nhiễn sử dụng bình thức tiêu năng dòng mặt gây trở

ngại cho thuyền bè đi lại ở hạ lưu và đe đọa sự ốn định của bờ đễ sinh ra nước nhảy

phỏng xa, sân sau làm việc với chế độ thay đổi liên tục

1.3.4.3 Tiêu năng bằng dòng phóng xa (tiêu năng phóng xa):

Tiêu năng phóng xa được lại dụng mũi phun ở chân đập đế dòng chảy có lưu tốc lớn phóng xa khôi chân đập (hình 1.2e)

Tình thức tiêu năng nay bao gồm 2 phân: một phan loi đựng ma sát với không

khí để tiêu hao, phần còn lại sẽ được tiêu tán bởi lớp nước đêm hạ lưu Do lưu lắc

cao, ma sắt lớn làm mnie dộ rồi của dòng chảy tầng lên, không khi trên vào dòng,

nước cảng nhiều Dòng chấy càng khuếch tán lớn trong không khí vả cảng trộn lẫn nhiều không khi thi năng lượng được Liêu hao cảng lớn Dòng chảy phỏng xuống hạ lưu gây nên xói lở, sau khi hỗ xói dạt dược đến một độ sâu nhất dịnh thi năng lượng, thừa của đồng chảy được hoàn toàn tiêu hao bằng ma sát nội bộ, do đó nếu mục nước hạ lưu cảng lớn và khả trắng mỡ rộng của dòng phỏng xa cảng nhiều thì múc

độ xói lỡ của lòng sông cảng giảm Đồng thời do đóng chảy được phóng khói chân

đập tương đổi xa nên đù có xới lở cục bộ đáy sông hạ hưu cũng ít ảnh hưởng nguy

bại dến an toàn đập Câu tạo của hình thực tiêu nắng phỏng xa don giản, thường dùng với công trinh có cột nước cao và điều kiện địa chất tốt Tuy nhiên nỏ cũng có

mt han chế: hồ xói do đòng phạm tạo ra có thế hạ thấp mực nước hạ lưu làm ảnh

hướng đến nhu cầu dùng nước, ở mùi phun cỏ thể xảy ra khi thực, dóng phun tạo ra

18

sương mủ ảnh hưởng dến giao thông và mỗi trường xung quanh Trong các Hình

thúc tiếp nải tiêu năng trên thì hình thức nẻi tiếp tiêu năng dong đáy và nổi tiếp tiêu

xũng kiển phóng xu có điểu kiện làm việc ổn đmh và được sử đựng rộng rãi trong

cac công trình thủy lực ở nước ta

Ngoài cáo hình thức nói tiếp và tiêu năng ở hạ lưu các công trình thủy lợi ở

trên, với những dòng chảy có luu lốc lớn, dể lãng cường hiệu quả tiên hao năng,

lượng thừa, người ta còn sứ dụng các thiết bị tiêu năng phụ Tuy nhiên cần phối chú

ÿ tới các hiện tượng xâm thực đo khí thực hoặc mnải mòn xảy ra phá hoại cáo thiết bị tiêu nắng phụ và hiên tượng các vật trôi nổi va dập vào các thiết bị nảy Do vậy dễ

bể trí thiết bị tiêu năng phụ được hiệu quá thường được kiểm nghiệm qua thí nghiệm mê hinh

1.4 Các biện pháp nối tiếp tiêu năng sau cũng trình xả

Có nhiều hình thúc nổi tiếp tiêu năng sau công trình xả lũ, nhưng nêu theo đồng chảy xã xuống với mực nước hạ lưu, vị trí tương đổi của lòng sông để phan biệt, thì thường gặp những hình thức nối tiếp tiểu nắng chủ yêu có 4 loại sau đây

1.41 Dạng nỗi tiệp tiêu năng chấy đáy

Chủ lưu

Bể tiêu năng

Tình 1-3 Dựng tiêu năng đáy

Nổi tiếp tiêu năng đáy là ngay sau cỏng trình thủy công làm bề Hêu năng để rút ngắn chiêu dài đoạn chảy xiết, kiến cho dong cháy hình thành nước nhảy, déng thời không chế nước nhãy ở tron bễ tiêu năng Như vậy lả thông qua nước nhãy dễ hoàn thành việc chuyên tiếp tử dòng cháy xiết sang chảy êm, và lợi dụng nước nhãy

để tiêu hao năng lượng dư Vì chủ lưu của dơan nói tiếp ở phân đáy nên gọi là hình thức nỏi tiếp tiêu năng đáy,

142 Dang néi tigp tiéu năng đồng mặt

Muôn hình thành dạng tiêu năng dòng mặt ngưỡng hắt cần thấp hơn mực nước

hạ lưu, dem dong chảy xiết với lưu tốc cao đưa vào lớp nước phía trên của dòng,

y ð lạ lưu; đồng thời chịu sự thúc cân củ

Tiêu nang phéu Cuộn ở đáy

Hình 1-5 Nổi đến tiêu năng đạng phêu

“Tiêu năng dạng ph3u có dạng mũi hất thấp hơn mực nước hạ lưu, dem dong cháy xiết đỗ xuống phóng vào mặt nước hạ lưu, tạo thảnh sóng cuộn, phia thượng, lưu sỏng cuộn hình thành dòng cuộn giống cấu tric phéu, phia hạ lưu sóng cuộn

nh thành xoáy cuộn ở bè mặt bên dưới dòng chủ lưu hình thành đồng cuộn ở dáy Với đặc điểm của dòng chảy dày và dòng chây mặt đều có tác dụng tiêu nẵng

Để hình thành dòng chay phéu thi can yêu cầu có một mực nước hạ lưu nhất định, khi mà hình dạng của phếu, kích thước và lưu lượng nhất định tùy theo độ sâu

mực nước hạ lưu tăng lên hạy hạ xuống sẽ xuất hiện trạng thải chày thay đối

Với những đặc thủ như vậy thi dược gọi là nói tiếp tiều năng dạng plidu (kiểu gáo)

1.44 Ni tiếp tiéu nang dang dong phun

Last nude cia dong pin

ống nhờ vảo bộ phận mũi hất phỏng xa, dem dòng chảy đỗ

xa công Irình, khiến cho đồng phạm tạo thành hồ xói không ảnh hưởng đến an toàn

của công trình, lưỡi nước của dòng phun rơi vào lớp nước đệm của hỏ xỏi hình thành hai xoáy cuộn có thể tiêu hao một phần lớn năng lượng dư Tình thức này gọi

là nối tiếp tiêu năng đông phun

1.5 Các phương pháp tính toán tiêu năng cho công trình thảo nước

Thiết kế tiếu năng phỏng xói là một ván để khó, chưa có lời giải chính xác

hoan toàn Hiện nay nghiễn cứu tiêu năng đã có nhiều phương pháp, các phương, 'pháp có thể áp dụng độc lập hoặc phối hợp với nhau

1L&1 Phương pháp lý luận:

Tông chây bạ lưu ở khu vực liễu năng rất phức tạp, nên chưa có phương phép

phân tich toán học chính xác, hiện nay vẫn dùng các công thức suy diễn từ ly luận

kết hợp với các hệ số hiệu chỉnh bằng thực nghiệm Cũng có thể ding công thúc

Với các công trình nhỏ, bố trí các bộ phận chủ yếu gần với sơ để lý thuyết có thể ding các công thức thúy lực học dễ tỉnh Đối với các công trình lớn và vừa sau khi đừng công thức thủy lực tính toán phải tiến hành nghiệm chứng bằng mô hình thủy công

'Trong các bái toán tiêu năng phòng xói, sử dụng cáo công thức toán học hoặc công thức kmh nghiệm đều bị giới hạn bởi phạm vi ứng dụng, giải quyết và phân tích bằng số học cỏ khó khăn, khi suy điễn công thức lý luận cản các giả thiết dé đơn giản hóa Khi giải các phương trình phải bố đi các số hạng bậc cao Vì vậy các

*ết quả tỉnh toán theo công thức 1ÿ luận thường cho giá trị gân đúng Các công thức

kinh nghiệm đảng lim cậy nhưng phạm vì sử địng cũng có giới hạn không thể mỗ

rộng áp dụng được

1.52 Phương pháp thực biện mô hình:

Mô hình thí nghiệm rô phỏng dược cổng trình thực tế kể cả trong điển kiện

phức tạp mà kết quả rất gẵn với thực té Bang thực nghiệm giải quyết những vẫn đẻ

thục lế của thiết kế, xây dựng và khai thác sử dụng công trình thủy lợi mã những

vấn dé dé không dược giải quyết thỏa đáng được bằng con dường lý luận Tử thực

nghiệm mồ hình thủy lực xây dựng các công thức thục nghiệm, kiểm tra, bễ sung vả chỉnh xác hóa các công thức lý thuyết, kiểm Ira các kết quả của mô hình toán Ngoài

ra phương pháp nay con dung dễ kiểm chứng các kết quả có dược từ phương, pháp

lý luận Có thể nói mô hình thí nghiệm là mẫu của công trình thục tế, khi mô hình

thí nghiệm sát với thực lễ sỡ có điều kiện tĩn cậy

“Tuy nhién các công thức thực nghiệm có phạm v¡ ứng dụng nhất định và có

giả trị gân đứng, bằng thực nghiệm mô hình có hiện tượng chưa thế hiện chính xác

được như hiện tượng sông vỗ, dòng chây có hiện tượng trộn khí thường thí nghiệm không mô tá được, Căn cứ vảo thực nghiệm mô hình để quyết định kích thước công, trình tiếu năng đôi khi hoản toàn không chính xác, bởi vi giữa mê hình và đồng chảy thực lế số những khác biết, trạng thái đòng chảy và đồng phát sinh cỏ trang

22

thải thường không thống nhất Do đỏ thực nghiệm mô hình cũng khỏng phải là

phương pháp chính xác tuyệt đổi

183 Phương pháp nghiên cứu trên nguyên hình:

Nguyên hình chính là mồ hình có tỷ lệ 1:1 Mọi diều kiện tương tự dược dăm bảo Tuy nhiên đòng chảy trong thực tế lại điễn ra theo một quá trình ngoài ý kiến chỗ quan của sơn người, trên nguyên hình không phối lúe tảo cũng thể nghiên cứu quan sát và đo đạc các thông số được, đồng thời khi đã xây dựng xong công trình va

Tiểu có sự cổ gây mắt an toàn đối với công trình thì việc sửa đôi lại các kết cầu cảng

trình và hình thức tiêu năng là vẫn để khó khăn và tốn kém

Do vậy khi nghiên cửu về tiên năng sẽ là không đủ nêu chí sử dựng, một trong

ta phương pháp trên và người ta sử đụng cả ba phương pháp kết hợp với nhau dé

(im ra phương pháp hữu luệu Độ chính xác của phương pháp mồ hành vả tỉnh toán đảm bảo tỉnh hợp lý của thiết kể Tính thực tiễn là kiểm nghiệm về độ an toàn của

công trình Từ các số liệu quan sắt nguyên hình ngoài thực tế có được các loại số

liệu và có thể xây dụng được công thúc kinh nghiện

1.6 Đánh giá nhận xét chung

Công trình tháo nước là một bộ phận quan trọng không thẻ thiếu được trong,

dâu mới thủy lợi- thủy điện của hỗ chủa nước, Nó có nhiệm vụ xã lưa lượng thừa

trong mủa lũ, xả lưu lượng cân dùng cho các nhụ cầu ở hạ lưu và xá cạn hỗ chứa khi cần thiết hay để kết hợp xả bùm cái đáy nhằm nâng, cao tuổi thọ hồ chứa , xã nước khi thị công, Công trinh tháo nước luôn là thành phẩn quan trong dam bao an toan cho toàn bộ công trinh đâu mỗi cing như đối với hạ du

Vấn dễ

ử lý nỗi tiếp vả lim giải pháp tiêu năng phòng xói ỡ hạ lưu là công việc quan trọng khi thiết kế công trinh thảo Với mỗi công trình tủy theo điều kiện

địa hình, địa chất, mực nước hạ lim mà chọn giải pháp và tính taán kết cầu tiêu

xăng cho phủ hợp Sự nối tiếp từ thượng lưu xuống hạ lưu và bình thúc tiêu trắng, cân được tính toản cặn kế đề trảnh các hậu quá bất lợi

xăng dòng cháy đầy

2.1 Cơ sở lý thuyết tĩnh toán tiêu nãng đồng đáy ở hạ lưu công trình

3.1.1 Xắc định lưu lượng tính tắm tiêu nẵng:

Công trình tháo nước thường làm việc với nhiều cấp lưu lượng khác nhau Do

đó, công trình tiêu năng phải được giả quyết tiêu năng tốt cho mọi cấp lưu lượng trong phạm vị làm việc dã thiết kẻ, nghĩa là kich thước của công trình tiêu năng phải đảm bảo tạo ra nước nhảy ngập (với hệ số ngập ø =1.05 ~1.1) với bắt kỳ trường hợp nào Đề đâm bảo yêu cầu đó, phải tỉnh toán hưu lượng gây ra sự nếi tiếp bắt lợi nhật Tazn lượng đó là lưu lượng lính toán liêu nắng, tủy thuộc vào cấp công trình

Trường hợp bất lợt nhất là trường hợp nỗi tiếp bằng nude nhay xa có hiệu số

(h”-bá) lớn nhát Khi đó, chiều đái đoạn chấy xiết là lớn nhất, đo đó cần phải thiết

kế công trình tiều năng với quy mô lớn nhất

Lưu lượng tính toán tiêu năng không nhất thiết phải bằng lưu lượng lớn nhật

Trong thực t ác định lưu lượng này phải phần tích các trường hợp cụ thể tùy

thuộc vào mực nước thượng hạ hưu

2.12 Xúc dịnh các dụng nỗi figp chiiy dap:

Độ sâu tại mặt cắt eo hep h, ở sau công trinh được xác định trực tiếp bằng phương trình Bécnuli viết cho mặt cắt thượng lưu (0-0) vả mặt cắt co hẹp ở chân

Hình 2-1 Sơ đồ xác định hình thức nỗi tiếp chây đáy

Sau khi tỉnh toán được hạ theo công thức trên, có thẻ tính độ sâu liên hợp với h, là h,``

So sảnh hạ `” với độ sâu hạ lưu hụ, sẽ xác định được các hình thức nồi tiếp dưới đây:

Trường hợp 1: Ha lưu là dòng chảy êm

h¿'">hụ: nổi tiếp bằng nước nhảy phóng xa (Hinh 2-2

hị`"=h; nổi tiếp bằng nước nhảy phân giới (nước nhảy tại chỗ) (Hình 2-2

hạ`*<hụ: nỗi tiếp bằng nước nhảy ngập (Hình 2-2

h¿>hụ: dỏng nói tiếp giảm dân từ h¿+hụ (Hình 2-2

h¿"'=h¡: hình thành dòng đều ngay sau mặt cắt co hẹp (Hình 2-2 )

h¿'`<hụ: có đường đồ nói tiếp với dòng đều trong kênh dẫn (Hình 2-2 )

Trong các hình thức nói tiếp bằng nước nhảy phỏng xa, ở sau mặt cắt co hẹp

C-C có một đoạn dỏng chảy xiết (đường mặt nước loại C), rồi qua nước nhảy mả

chuyển thành dòng chảy êm bình thường ở hạ lưu Độ sâu liên hiệp thứ hai sau

nước nhảy chính là độ sâu dòng chảy bình thường ở hạ lưu Do đỏ, biết độ sâu hạ

lưu hụ=h,'”, ta có thể tính được chiều đài đoạn chảy xiết theo phương pháp tỉnh

dong không đều

2.1.3 Một số giải pháp tiêu năng thuờng dùng cho dòng chảy đáy sau đập tràn

Ta đã biết nói tiếp chảy đáy có nước nhảy xa là nguy hiển nhất, vì vậy phải tìm biện pháp khử dạng nói tiếp nảy chuyên nó thành nói tiếp bằng nước nhảy ngập

Tuy nhiên dong chảy sau nước nhảy ngập van có vận tốc lớn ở đáy và mạch động kéo dải Có nhiều giải pháp và hình thức tiêu năng, trong đỏ giải pháp cơ bản nhất

lả biển đổi chế độ nói tiếp bằng nước nhảy xa thành nói tiếp bằng nước nhảy ngập

Muốn vay, can ting độ sâu ở hạ lưu bằng cách:

~ Đảo sân sau — tức là làm rãnh, bề tiêu năng,

~ Làm tường chan dé nang cao mực nước - tức lả lảm tường tiêu năng;

~ Vừa đào sâu, vừa làm tường — Bề và tường tiêu năng kết hợp;

~ Ngoài ra cỏ trí thiết bị tiêu năng phụ - Các mó, ngưỡng, răng:

2.1.4 Tỉnh toàn chiều sâu bễ

Có nhiều phương pháp xác dịnh chiều sâu bê khác nhau Yêu cầu chiều sâu bê phải vừa dủ dễ tạo ra nước nhây ngập trong bề (với hệ số ngập ø„— 1.05+ 1.1)

Dựa trên các phương trinlr

Phương trình quan hệ raụe nước thượng, hạ lưu:

hy :độ sâu mực nước hạ lưu

hạ”: độ sâu liên hợp với độ sâu cơ hẹp h, tính với cao trình sản bẻ, với cột

nước thượng lưu:E„'= B„ + d,

GØ : hệ số an toàn ngập, lấy khoảng 1,05+1,10;

AZ; chẽnh lệch cột nước ở cửa ra cửa bẻ, tính bằng công thức

Với: œy điện tích mặt cắt tớt ỡ cuối bê, có chiều sâu hụ= ch, `,

on: dién tích mặt cắt ướt ở hạ lưu sau bê;

@': hệ số lưu tốc ở cửa ra của bề, lấy khoang 0,95+1,00 Như vậy, trong công thức (2-6), đề tính đ, các số hang b,” và A⁄ lại phụ thuộc vào chính ẫn số d, Do đó, bài toán phải giải bằng cách tính đứng, dẫn

Tước 1: Sơ bộ lẫy dị = (hị` - bụ)me;

Bước 2: Tỉnh Ep, - (Fo Idi);

Bude 3: Tinkh, , by, AZ;

Buée 4: Tinh lai d theo (2-6)

Nếu đ gần voi dy thi dé 14 chidu sau bé c&n tim

Ngoài phương pháp tính chung nảy còn có 3 phương pháp khác để tính chiều sâu bế tiêu năng Phương pháp của Tréctôuxốp, phương pháp Smetana, phương pháp USRR(Cục khơi hoạng Hoa Kỷ)

2.1.5 Tính tường tiêu năng:

Chiều cao c của kưởng tiêu tăng tính bằng công thức (Hin 2-4 )

THỊ Ja cét nue trin trên đình tường, tính theo công thức đập trản chây ngập:

HI= (—2-) 2

\ambj2e) 29{ok yb

40+0,42 Trong (2-9), hệ số ngập của tường ơa lại phụ thuộc

vào chiều cao tường e Bài toán phải tính thử dân

3.1.6 Tính toắn bể trùng diêu năng kết hạn:

Chiều cao tường c vá chiều sâu dao bể đ phải thỏa mãn điều kiện (Hình 2-5 „

Tình 2-6 )

d+o=oh,”- Hi (2-10) hh,” va lly tinh abe 2 trường hop (2.1.4 va 2.1.5, )

C6 2 cach đặt vận đề để giải quyết

- Tự dịnh một trong hai đại lượng d hoặc c vả tìm ra đại lượng kia, sau dó diễu chỉnh đề đ và e có một tỷ lệ hợp lý nhất về kinh tế - kỹ thuật

~ Định chiều cao Lường lớn nhất có thể dược, miễn là ở sau tường không xây ra nếi tiếp bằng nước nhảy phỏng, xã

Thông thường, người ta theo cách thứ hai Xét bài toán phăng: chiều cao

tường cạ để không có nước nhảy phỏng xa ở đưới tường (Hình 2-5 ) tính bằng công

Sau khi tính được cạ„ sẽ lấy được chiều cao tường nhỏ hơn c„ một ít để dam

‘bdo nội tiếp bằng nước nhây ngập ở sau lường:

(0,90+0/95)6, 13)

Hình 2-6 Sơ đồ chưng tính bễ, trờng kết hợp - trạng thái phân giới

2.1.7 Tinh todn chiều dài bể tiêu năng:

Chieu dải bê tiêu năng tỉnh từ chân công trình, bao gồm chiều dải l¡ từ chân công trình đến mặt cắt co hẹp c-c, vả chiêu đài của nước nhảy ngập l„ nằm trong

phạm vi bẻ, chiêu dải khu nước vật dưới Ï` (Hình 2-7 ):

psa be

Hinh 2-7 So dé tinh chiéu dai bé tiéu năng

Với [§ hệ số kinh nghiệm, lấy bằng (0,70+0,80)

- Qua chỉnh lý tài liệu thí nghiệm, V.Ð Đuerin đưa ra công thức thục nghiệm: tỉnh chiều đài bể tiêu năng kết hợp:

1, = 3,2 10+ d+ 0,830) +4, Œ19

~L1 A-gơ-rô-skin đưa ra công thức:

Trong các công [hue trên:

T2 Chiêu dài nước nhảy hoàn chữnh

Chiêu dâu lạ, theollinh 2-7 tink bing: L= Li-3 Chiều dài ,«, ty theo hinh thie cla x4 nude, tinh theo cc céng thite thực nghiệm dưới dây

- Chay qua đập tràn thực dụng mặt cắt trình thang,

‘Trong cdc céng thie (2-16}+(2-19) cae chi số

P: Chiều cao dap;

H,: Cét nước tràn (kế cã cột nước lưu tốc tới gân),

A:độ mở cửa van,

Như vậy: khi bề nằm sau đập trăn có chiều cong thuận, Ì,=0 và chiều đài bả

chỉ tỉnh từ mặt vit co hep c-c.

2.1.8 Tinh sin sau:

Sân sau cỏ tác dụng tiêu hao năng lượng thừa tên tại ở dạng động năng, mạch động Lưu tốc dòng chay trên sân sau không được vượt quá lưu tốc cho phép Kết cầu của nó có tính mềm để đễ thích nghỉ với địa chất nền hạ lưu, 48 thắm nước Chiều dài sản sau có thẻ tham khảo công thức:

L=Kijevar (2-20) Trong đó:

AII :Chênh lệch mục nước sân thượng hạ lưu;

q Lưu lượng đơn vị ở cuối sân tiêu năng:

K: Hệ số phụ thuộc vào địa chất nên lòng, đẫn K =10+12 với cát min, cát pha, K = B+9 với cát to, đất co tỉnh dinh, K =6+? với đất sét cứng, Phạm vị sứ

dụng công thức trên vJgVA# = 1~9

Ngoài ra, theo kinh nghiệm, có thể lây chiều đài toản bộ của sân bằng khoảng

(1:10AH

2.1.9 Cúc thiết bị tiêu năng phụ thường gặp:

'Trong bể tiêu năng, trên sân sau thường bẻ trí các thiết bị để tiêu hao năng

lượng dòng cháy như mồ, nguồng, rãnh, nhám làm cho dóng cháy gây ra lục

phân kích lại và giảm được h„”, rit ngắn chiều đài bẻ tiêu năng, sân sau Thí nghiệm chứng minh rằng, nếu bỏ trí thích hợp các thiết bị tiều năng thí có thể giảm được (2094: 3096)h,`”

I Ngưỡng tiểu năng ngập trong nước nhây có tác đmg phân kích mạnh đối với đồng chảy có lưu tốc lớn, và làm giảm chiều sâu nước nhảy h,"” Qua thí nghiệm cho thây với góc nghiêng mái thượng lưu nguõng «90° vả >60° thì không

Anh hưởng đến hiệu quả tiêu năng,

+ Trên sân sau, cũng có thể bổ trí các mỏ tiêu năng Vị trí bố trí thưởng ở nơi bắt đầu của sân sau, tại khu vực dòng chấy có lưu tốc cao, cách chân đập một đoạn dai hơn chiều sâu phân giới của dòng chấy Kích thước cụ thể còn phụ thuộc vào hình thúc cấu tao Có thể bó tri một hoặc bai hàng mó, có nhiều hình thức raỏ tiểu