Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao

Tên tôi là: inh Lê Ph ng Anh... Tường cánh mở rộng hình cung tròn.. Tường cánh mở rộng theo dạng elip.. Tường cánh cong gồm nhiều cung tròn không đồng tâm.

Lu n v n th c s k thu t “nghiên c u nh h ng c a các y u t đ n ch

đ th y l c đ p tràn cao” chuyên ngành xây d ng công trình th y đ c

hoàn thành vào tháng 3 n m 2014 v i s giúp đ , ch b o t n tình c a các

Th y l i

Tôi xin chân thành c m n các th y cô giáo, các cán b tr ng i h c Th y

l i đã t o đi u ki n, giúp đ trong quá trình theo h c c ng nh hoàn thành

đ o, đ ng nghi p t i Trung tâm Th y đi n – Vi n n ng l ng đã h t s c giúp

đ trong quá trình th c hi n đ tài

Cu i cùng tác gi xin g i l i c m n t i gia đình, b n bè đã luôn quan tâm, khích l tác gi trong su t quá trình h c t p, nghiên c u, hoàn thành lu n

v n

Do th i gian nghiên c u và n ng l c b n thân v n còn nhi u han ch , ch c

ch n lu n v n không th tránh kh i nh ng thi u sót Kính mong các th y cô

ch b o, b n bè đ ng nghi p góp ý đ tác gi có th hoàn thi n h n n a và phát tri n đ tài

Xin chân thành c m n./

Hà N i, Tháng 3 n m 2014

inh Lê Ph ng Anh

Tên tôi là: inh Lê Ph ng Anh

M C L C

a Tính c p thi t c a đ tài 1

b M c đích c a đ tài 2

c Ph ng pháp nghiên c u 2

d K t qu nghiên c u 2

e N i dung nghiên c u 2

CH NG 1 T NG QUAN V P TRÀN VÀ CH TH Y L C C A P TRÀN 3

1.1 Tình hình xây d ng các đ p tràn cao Vi t Nam 3

1.2 Các d ng m t c t đ p tràn ng d ng Vi t nam 5

1.3 Các v n đ th y l c c a đ p tràn cao 8

1.4 M t s ví d v h h ng đ p tràn cao 10

1.5 Gi i h n ph m vi nghiên c u 11

CH NG 2 C S LÝ LU N V TH Y L C P TRÀN 12

2.1 Ph ng pháp xây d ng m t c t đ p tràn (d ng WES và Ofixerop), so sánh hai ph ng pháp 12

2.2 Công th c tính l u l ng qua đ p tràn 18

2.3 Nghiên c u nh h ng c a các y u t đ n kh n ng x qua tràn 21

2.4 Phân b áp su t trên m t tràn 27

2.5 K t lu n ch ng II 32

CH NG 3: THÍ NGHI M MÔ HÌNH THU L C P TRÀN 33

3.1 S c n thi t ph i nghiên c u b ng thí nghi m mô hình 33

3.2 Lý thuy t t ng t đ thi t l p mô hình th y l c 34

3.3 Tiêu chu n t ng t trong thí nghi m đ p tràn 36

3.3 Thi t b đo trong th c nghi m mô hình 38

3.4 K t lu n ch ng III 42

CH NG 4 NG D NG NGHIÊN C U ÁNH GIÁ CH TH Y L C P TRÀN LAI CHÂU 43

4.1 Gi i thi u công trình 43

4.2 Tính toán thi t k đ p tràn 49

4.3 Nghiên c u b ng thí nghi m mô hình 53

4.4 Phân tích các k t qu tính toán và thí nghi m 71

4.5 K t lu n ch ng IV 77

CH NG V K T LU N VÀ KI N NGH 78

5.1 Các k t qu đ t đ c c a lu n v n 78

5.2 H ng ti p t c nghiên c u 79

TÀI LI U THAM KH O 80

CÁC B NG

B ng 1.1: M t s công trình Vi t Nam s d ng m t c t tràn 6

B ng 2.1: T a đ đ ng cong m t đ p không có chân không 13

B ng 2.2: Tr s bán kính n i ti p R chân đ p 14

B ng 2.3: B ng tra giá tr k, n và a,b 16

B ng 2.4: B ng h s hi u ch nh C 20

B ng 2.5: B ng tra h s l u l ng m 21

B ng 3.1: B ng danh sách thi t b máy móc thí nghi m 38

B ng 4.1 Các thông s chính c a công trình thu đi n Lai Châu (DA T) 45

B ng 4.2: B ng h s l u l ng do t v n thi t k tính toán 49

B ng 4.2: B ng tính toán kh n ng tháo c a tràn x l v n hành 51

B ng 4.3 Các thông s chính c a mô hình t ng th t l λl= 50 54

B ng 4.4: Các c p l u l ng th c hi n thí nghi m mô hình 58

B ng 4.3: M c n c không ch h l u 59

B ng 4.5: K t qu thí ngh m xác đ nh h s l u l ng m t s ph ng án thí nghi m 62

B ng 4.6: V n t c trung bình (m/s) t i các m t c t th ng l u tràn 65

B ng 4.7: Giá tr áp su t và m ch đ ng áp su t các tr ng h p thí nghi m 66

B ng 4.8: K t qu tính toán và thí nghi m trên mô hình phân đo n đ xác đ nh kh n ng x 74

B ng 4.9: Giá tr m ch đ ng áp su t trên m t tràn d ng WES 75

CÁC HÌNH Hình 1.1: M t s hình nh công trình tràn cao Vi t Nam 5

Hình 1.2 Bi u đ phân b m ch đ ng và phân b chu n c a m ch đ ng áp su t 9

Hình 1.3: Phá hu bê tông c t thép b ph i c a đ p PleiKrông 10

Hình 2.1: M t c t th c d ng c a đ p tràn không chân không 14

Hình 2.2 Các d ng m t c t c a tràn phi chân không Crighe-Ofixerop 15

Hình 2.3: Các d ng m t c t tràn tiêu chu n c a WES ng v i h s góc nghiêng b m t th ng l u 17

Hình 2.4: Hình d ng đ u vào tr bin 19

Hình 2.5: S đ đ xác đ nh h s m và h s C 20

Hình 2.6 B trí đ p tràn bên b ph i – công trình thu đi n Lai Châu 22

Hình 2.7: M t c t đ p hình thang 22

Hình 2.8: M t c t đ p có chân không 23

Hình 2.9: M t c t đ p không có chân không 23

Hình 2.10: M t c t đ p tràn có c a van 24

Hình 2.11: Các lo i t ng cánh tr c ng ng tràn 25

Hình 1.12 Quan h (P/H0) và (mnghiêng/mth ng) 27

Hình 2.13: Phân b áp su t trên m t tràn tr ng h p có 2 bán kính cong n i ti p 28

Hình 2.14: Phân b áp su t trên m t tràn tr ng h p có 3 bán kính cong n i ti p 30

Hình 3.1: Hình nh các máy móc và thi t b đo 39

Hình 3.1: Hình nh các máy móc và thi t b đo (ti p theo) 40

Hình 4.1: B trí t ng th công trình thu đi n Lai Châu 46

Hình 4.2: C t d c tràn thu đi n Lai Châu 47

Hình 4.3: M t b ng công trình tràn và x sâu thu đi n Lai Châu 48

Hình 4.4 : Ph ng án l a ch n cho thi t k công trình tràn Lai Châu 50

Hình 4.6: B trí m t c t đo đ ng m t n c, v n t c th ng h l u công trình tràn trên mô hình 56

Hình 4.7 : M t c t, th y tr c đi m đo v n t c, đ ng m t n c trên đ p tràn 57

Hình 4.8 : B trí tuy n đo, đi m đo áp trên m t đ p tràn 58

Hình 4.9: ng cong kh ng ch m c n c h l u (D3+1000m) 60

Hình 4.10: nh h ng hình th c đ u tr pin đ n kh n ng tháo 71

Hình 4.11: nh h ng do n i ti p h l u 72

Hình 4.12: nh h ng c a cao đ m i phun 73

Hình 4.13: So sánh kh n ng x ph ng án tính toán và ph ng án thí nghi m 74

Hình 4.14: Áp su t trung bình trên đ u tràn m t khi tháo các c p l u l ng c a 2 ph ng án tiêu n ng đáy (PA3) 75

Hình 4.15: Áp su t trung bình trên đ u tràn m t khi tháo các c p l u l ng c a các ph ng án m i phun (PA1÷PA2) 76

M U

a Tính c p thi t c a đ tài

p tràn là m t trong nh ng h ng m c ch y u và quan tr ng c a nhi u công trình

th y l i Nó có nhi m v chính là x l u l ng th a trong mùa l đ gi s an toàn cho toàn b công trình.V i nhi m v nh v y thì ch đ th y l c c a đ p tràn khi

x n c là y u t quan tr ng quy t đ nh kh n ng làm vi c c ng nh hi u qu c a

đ p tràn

i vói các công trình l n, có đ p cao, l u l ng x l l n, đ p tràn r t d b h

h ng vì ch đ th y l c không thu n d n đ n xâm th c Khi nghiên c u ch đ th y

l c c a đ p tràn ta còn xem xét các y u t sau: hình d ng m t c t tràn, tràn có hay không c a van và nh h ng co h p do c a van không m h t, hình d ng c a tr bên và tr pin gi a đ n h s co h p biên, h s l u l ng các b ph n ti p khí

i v i hình d ng m t c t tràn chia làm 3 lo i chính: đ p tràn thành m ng, đ p tràn

m t c t th c d ng, đ p tràn đ nh r ng Trong đó đ p tràn th c d ng hình cong không chân không d ng WES và Ofixerop là đ c ng d ng nhi u nh t n c ta

hi n nay M t s đ p tràn cao có tràn MC Ofixerop: Hòa Bình, Thác Bà Sông Hinh

và YaLy đ p có tràn MC d ng WES: S n La, C a t, SeSan 3, Bình i n …

V tràn không c a van hay tràn t do và tràn có b trí tr pin, c a van, thì đ m

c a c a van, h s co h p đ ng do c a van và h s co h p bên do hình d ng các tr pin s nh h ng r t l n đ n kh n ng tháo c a tràn

Ngoài ra h s l u l ng ph thu c vào h s l u l ng d n xu t (xác đ nh b ng

th c nghi m), h s hi u ch nh c t n c, h s hình d ng c ng quy t đ nh l ng tháo qua tràn

i v i tràn không chân không b ph n ti p khí là r t quan tr ng đ b o v m t tràn không b xâm th c Vì v y l a ch n b ph n ti p khí thích h p c ng là 1 yêu c u

Trong nghiên c u ch y u s d ng các ph ng pháp sau:

⋅ Ph ng pháp tính toán theo lý thuy t

⋅ Tính toán theo lý thuy t kh n ng tháo qua tràn và áp su t phân b trên m t tràn

⋅ Ti n hành nghiên c u xây d ng mô hình theo các tiêu chu n t ng t , thí nghi m

mô hình và th ng kê k t qu v kh n ng tháo c a tràn và áp su t phân b trên m t tràn

⋅ So sánh phân tích gi a tính toán lý thuy t và th c nghi m đ đánh giá nh h ng

c a các chi ti t k thu t đ n ch đ th y l c trên tràn L a ch n các chi ti t k thu t h p lý, phù h p v i t ng m t c t tràn ng d ng đánh giá ch đ th y l c

đ p tràn c a công trình Th y đi n Lai Châu

CH NG 1 T NG QUAN V P TRÀN VÀ CH TH Y

1.1 Tình hình xây d ng các đ p tràn cao Vi t Nam

nh Thác Bà, Hoà Bình, Tr An Các công trình này do Liên Xô c giúp đ v thi t

k , nghiên c u và chuyên gia xây d ng T 1990 tr l i đây do nhu c u n ng l ng cho phát tri n kinh t c a đ t n c, m t lo t các nhà máy thu đi n l n đ c xây

d ng, trong đó đa s công trình tràn có c t n c cao đi m hình m t s công trình sau:

1.1.1 Công trình thu đi n ng Nai 2 (hình 1.1a)

Tràn t ng th c a công trình th y đi n ng nai 2 có m t c t đ p đ c thi t k là

đ p tràn th c d ng m t c t hình cong không chân không, đ ng cong tr c đ nh tràn đ c thi t k có d ng theo ph ng trình Mái h l u 1:0,73; bán kính cong chân đ p R = 20m Toàn b đ p g m 5 khoang, chi u r ng m i khoang 15m, m tr

và m bên phía th ng l u d ng l n tròn, phía h l u vuông góc, chi u dày m tr

và m bên là 3,5m, có b trí khe van Cao trình ng ng tràn +665,1m Hình th c tiêu n ng: M i phun, h xói v i góc h t c a m i phun là 30o, cao đ m i phun là +635,00m áy h xói cao trình +580,0 m

Tràn t ng th c a đ u m i công trình th y đi n ng nai 2 có 5 khoang, nh ng khi

x th ng ch s d ng 4 khoang, khoang cu i bên trái ch s d ng trong tr ng h p

x y ra s c Do v y 4 khoang ph i x v i l u l ng ng v i các quá trình x l khác nhau

1.1.2 Công trình Thu đi n Trung S n (hình 1.b)

Theo h s thi t k k thu t công trình Th y đi n Trung S n - t nh Thanh Hóa p tràn x l đ c thi t k có các thông s chính nh sau:

Kích th c khoang tràn (BxH) :14 x 15,0 m; d ng đ p tràn: Ofixerop không chân không; cao trình đ nh tràn:162,8m; cao trình ng ng tràn:145m; cao trình m i

h t:110,05m; chi u cao đ p tràn l n nh t: 66,66m; h s mái th ng l u đ p tràn: m

= 0,35; góc h t: 28o Tràn v n hành đ c b chính gi a lòng sông Mã, tràn có 6 khoang, phân chia các khoang tràn b ng 3 tr pin đ n và 2 tr pin kép, t ng phân dòng trên tràn đ c n i li n v i 2 tr pin kép

1.1.3 Công trình thu đi n Lai Châu (hình 1.c)

Công trình x l thu c đ u m i th y đi n Lai Châu g m có tràn m t và x sâu

Công trình x m t đ u m i th y đi n Lai Châu g m có 5 khoang, đ u vào d ng phi chân không có cao trình đ nh 275,00m, l i gà là k t c u c p khí t i cao trình 261,24 mái d i có đ d c 1:0,75, m i phun có bán kính R= 50,0m, cao trình đi m

áp đ c m r ng v i chi u dài g n 55,0m, đ b o đ m gi m l u l ng riêng t

1,5-2 l n T i tuy n cu i c a x sâu có m i phun cao đ 1,5-21,5-21,5-2,50mt i phía nhà máy và 220,50m v phía b ph i, v i m c đích làm nghiêng dòng ch y ra kh i t phía nhà máy, v i k t c u nh v y đã t o đ c lu ng dòng tia x ra cách m i phun 120m

1.1.4 Công trình thu đi n S n La (hình 1.d)

Khi l a ch n b trí công trình đ u m i đã đ c s d ng quan đi m: sao cho h xói sau tràn cách chân công trình càng l n càng t t Ph ng án phía sau công trình tràn

300m, nh b trí nh trên đã đ a h xói h l u cách xa chân đ p dâng và c a ra nhà máy thu đi n Ti t di n ra c a m i h t xiên v phía b trái trên m t b ng, và chi u dài c a ti t di n này t ng đ n 157m d c c a tuy n d c n c 4,6% M i phun

cu i d c n c đ c th c hi n theo bán kính 30m v i góc h t là 25o Cao đ c a m i

h t 133m su t c chi u r ng c a d c n c

ng vi n đ u công trình x m t đ c l a ch n d ng không có chân không trên c

s c a profil d ng WES có ph ng trình nh sau:

.Y H ,

d 1,85

0 2

=

L u l ng l t i đa PMF g n 37.000 m3/s M c n c cao nh t th ng l u khi x

qua các công trình x sâu, còn các công trình x m t làm vi c ch khi x l l n Theo các đi u ki n thi t k đ b o đ m s ho t đ ng c a công trình thu đi n Hoà Bình phía h l u, l u l ng x t i thi u xu ng h l u c n ph i có g n 10.000m3

/s

L u l ng tính toán qua nhà máy thu đi n khi làm vi c t t c các t máy là 3.200m3/s

Hình 1.1: M t s hình nh công trình tràn cao Vi t Nam

1.2 Các d ng m t c t đ p tràn ng d ng Vi t nam

a s các công trình thu đi n c t n c cao n c ta đã s d ng hình th c m t c t tràn là Ofixerop ho c WES c ng có m t s công trình s d ng hình th c khác (B ng 1.1)

Hd

Cao trình

ng ng tràn x m t

S c a

x m t (kích th c)

Hd

Cao trình

ng ng tràn x m t

S c a

x m t (kích th c)

1.3 Các v n đ th y l c c a đ p tràn cao

3.3.1 V ch đ thu l c

Công trình thu l i thu đi n c t n c cao th ng có đ c đi m x l l u l ng l n, dòng ch y có t c đ r t cao do chênh l ch m c n c th ng h l u l n Trên b

m t công trình tràn th ng xu t hi n áp su t chân không t i nh ng ch có biên thay

đ i, u n cong hay g gh N ng l ng dòng ch y r t l n V n đ đ t ra khi thi t k

là làm th nào đ gi m thi u các y u t b t l i nh : xâm th c do áp xu t chân không; tiêu tán n ng l ng đ gi m t i cho h l u công trình Hi n nay có r t nhi u đ p cao v i t c đ dòng ch y khá l n vài ch c m/s; l u l ng đ n v t i hàng

++

+++

+

=

i i

n

i i

n i

n i

t

t p

t t t t

t t

p t

t p

1

1 2

1

n i

2 2 1

p

ppM(p)

Trong đó: p là giá tr t c th i; n là s các giá tr r i r c c a nó

M ch đ ng có th tính theo công th c sau:

2 n

1 i

2 n

1 i

2

)'(1

)p(p)

p(p

n t

V quy lu t phân b , các tài li u tham kh o đã ch ng t r ng quy lu t phân b m ch

đ ng áp su t, v n t c c a dòng ch y ph bi n nh t theo lu t chu n - lu t Gauss (hình 1.2 là hình 1.8 tg 29) Hàm m t đ phân b xác su t có d ng sau:

2 2

2 '

e2

1)

σ

u

=

a Bi u đ m ch đ ng áp su t b ng phân b chu n c a m ch đ ng

Hình 1.2 Bi u đ phân b m ch đ ng và phân b chu n c a m ch đ ng áp su t

tin c y c a giá tr m ch đ ng trong kho ng

P’< 1σ là 0.682 hay 68.2%

P’< 2σ là 0.954 hay 95.4%

P’< 3σ là 0.997 hay 99.7%

S d ng đ c tính th ng k c a m ch đ ng áp su t cho phép coi m ch đ ng này nh

m t t i t nh, ngo i tr tr ng h p sinh ra c ng h ng ho c t giao đ ng Trong phân b xác su t chu n thì biên đ l n nh t A v i quy lu t 3σ có đ tin c y khá l n

) ' (

N u m t biên đ m b o công ngh t t thì các túi khí này không gây xâm th c Có nhi u tr ng h p đi u này không đ m b o nên đã x y ra qua trình xâm th c

Nh v y s phát sinh khí th c đ c xác đ nh khi áp su t gi m xu ng t i m t giá tr

gi i h nP <Pgh hay H < Hgh

Trong đó: H là c t n c đo áp toàn ph n t i đi m đang xét

P = γ.H là áp su t toàn ph n t i đi m đang xét

p p p

2 v d

Bong chóc m t tràn do áp l c hoá h n t o nên

Do xói làm m t n n móng công trình tràn d n đ n s p công trình bê tông D i đây

là hình nh phá hu bê tông c t thép h l u b ph i c a đ p PleiKrông (hình 1.3)

Hình 1.3: Phá hu bê tông c t thép b ph i c a đ p PleiKrông

1.5 Gi i h n ph m vi nghiên c u

Nh th ng k trên, thu đi n Vi t nam s d ng khá nhi u các hình d ng m t c t tràn nh Ofixerop, WES, đ nh r ng, tràn bên, t do Trong khuôn kh lu n v n này

ch nghiên c u cho hai lo i là Ofixerop và WES v i đ p tràn cao

V n đ thu l c c a đ p tràn cao có nhi u đ c tính c n nghiên c u nh ch đ thu

l c, đ c tính v áp su t, v v n t c, v m ch đ ng, v hàm khí, v xân th c trong khuôn kh lu n v n ch nghiên v kh n ng x và áp su t trên m t tràn có Profil tràn

là WES và Ofixerop

Nhi u tác gi đã đ a ra m t s hình d ng c a m t tràn, d i đây là b n d ng m t c t tràn đ c áp d ng và nh c đ n nhi u nh t

đ p n kh p v i m t d i c a làn n c ch y qua đ p tràn thành m ng tiêu chu n,

ng v i m t c t n c cho tr c, g i là c t n c thi t k Htk Crighe nghiên c u

do y M t đ p v nh th g i là ki u Crighe Ofixerop sau này nghiên c u và s a

ch a đôi chút m t c t Crighe, c i ti n đi u ki n thu l c c a đ p này, đ a ra m t c t

ki u g i là Crighe-Ofixerop ng cong sau đây là đ v ph n trên c a đ p theo Crighe-Ofixerop v i Htk =1m (B ng 2.1) Trên hình 2.1 th hi n m t s d ng m t

c t c a tràn phi chân không Crighe-Ofixerop

B ng 2.1: T a đ đ ng cong m t đ p không có chân không

Hình 2.1 : M t c t th c d ng c a đ p tràn không chân không

abc- theo t a đ đ ng cong không chân không;

cd – đo n th ng; de – đo n cung tròn

Bán kính cong R c a cung tròn này l y theo kinh nghi m, cho b ng 2.2

Khi đ p th p h n 10m (P<10) thì có th l y R=0,5P

Phía th ng l u m t c t lý thuy t nói trên, có th làm thêm m t đo n có chi u dày

là a, ph n trên có m t d c m t góc α đ d tháo các v t trôi n i trong n c (hình 2.2) Tr s a và α tùy theo yêu c u ki n trúc c a thân đ p Góc α th ng l y b ng

Lo i m t tràn này đ c các n c Ph ng Tây s d ng nhi u Nguyên t c thi t k

m t c t đ p không chân không lo i này d a vào ph ng trình đ ng n c r i c a

r i đ c xác đ nh b i vi c xem xét c c u chuy n đ ng c a làn n c phóng Làn

n c này s n đ nh khi kho ng ch ng gi a m t tràn và làn n c đ c l p đ y b ng

v t li u bê tông và c t n c tràn không thay đ i C t n c đ nh ra m t c t c a đ p tràn đ c g i là c t n c thi t k (Htk) và tr s c a h s l u l ng đ c ký hi u là

mo, có giá tr b ng 0,496 ( phòng thí nghi m th y l c Ancara, tr s mo bình quân

b ng 0,4956)

Phòng thí nghi m thu công Hoa k đã th c hi n các sery thí nghi m c a các d ng

đ p tràn và đ a ra công th c t ng quát v i 3 d ng m t cong ki u h nh sau:

)

2 2

2

=

−+

d d

y bH H

a x

Trong đó:

⋅ a.Hd : là đ ng cong bán tr c dài, b.Hd là đ ng cong bán tr c ng n

⋅ a và b c n c theo quan h sau đây đ ch n

Khi P1/Hd > 2: a = 0,28÷0,3; a/b = 0,87+3a

Khi P1/Hd < 2: a = 0,215÷0,28; b = 0,127-0.163

Khi P1/Hd nh thì a và b l y s nh

Bán kính cung tròn R1; R2 trên hình 2.4b có th l y theo thông s trong b ng 2.3

B ng 2.3: B ng tra giá tr k, n và a,b

xy

vi n t ng ng c là hình th c b u d c

a) ng cong m t tràn ki u h I; d > 0,5H max b) ng cong m t tràn ki u h II

d) ng cong m t tràn có b trí t ng ng c c) ng cong m t tràn ki u h III

Hình 2.3: Các d ng m t c t tràn tiêu chu n c a WES ng v i h s góc nghiêng b m t th ng

l u

2.1.3 So sánh hai ph ng pháp xác đ nh m t c t thi t k công trình tràn

c a dòng ch y t o thành khi ch y qua đ p tràn thành m ng

.2 ng m B g H o

).

1 ( 2 , 0

3/2 o

m

.C

g

V o o

2 2

α

; Vo là l u t c đ n g n (m/s);

⋅ ε : H s nh h ng c a co h p – C n c theo hình dáng đ u tr pin và v trí chi u

d y tr pin, s l ng tr pin, c t n c trên đ p tràn và chi u dày đ p tràn đê

ch n; Khi thi t k đ i v i đ p tràn cao l y ε = 0,90÷0,97; p tràn th p ε=0,80÷0,90

⋅ m : h s l u l ng c a tràn WES (b ng 2.5, hình 2.5)

⋅ σn : h s ng p- Xem m c đ x ng p đ xác đ nh; khi không ng p thì l y σn = 1

∆y:∆x : T l đ d c mái th ng

l u; P1 : Chi u cao đ p tính t i đáy lòng d n th ng l u H d : Chi u cao c t n c trên đ nh tràn.

V trí đ p có th b trí bên b , gi a lòng sông ho c, tràn bên các y u t này nh

h ng không nh t i kh n ng tháo c a công trình (hình 2.6 b trí đ p bên b ph i – công trình thu đi n Lai châu)

n c trên sông, trên kênh có th tho mãn t t c ho c m t s trong các yêu c u

v n đ nh thân đ p, có n ng l c tháo n c l n, tháo các v t trôi l n trong n c

đ c d dàng, hình d ng đ n gi n d thi công, ti n dùng v t li u t i ch , nên m t

c t tu đi u ki n c th có nhi u ki u khác nhau, ho c là hình đa giác, ho c là hình cong

⋅ M t c t đa giác th ng là hình thang, có đ nh n m ngang ho c d c, chi u dày

đ nh trong ph m vi: 0,67H < < (2÷3)H Mái d c th ng, h l u có th có các

tr s khác nhau (Hình 2.7) Các đ p này c u t o đ n gi n, d xây d ng b ng

m i lo i v t li u bê tông, g ch, đá, g nh ng có đ c đi m là h s l u l ng

nh so v i các lo i m t c t hình cong

Hình 2.7 : M t c t đ p hình thang

⋅ M t c t cong: Có đ nh và mái h l u hình cong, l n theo làn n c tràn, nên dòng ch y tràn đ c thu n, h s l u l ng l n, d tháo các v t trôi trong n c,

nh ng xây d ng ph c t p h n p m t c t hình cong th ng có hai lo i:

- N u gi a m t c t đ p v i m t d i c a làn n c tràn có kho ng tr ng thì không khí đó b làn n c cu n đi, sinh ra chân không, g i là đ p hình cong có chân không (Hình 2.8)

- N u làm cho m t đ p sát vào m t d i c a làn n c tràn, không còn kho ng

tr ng n a thì s không có chân không, g i là đ p hình cong không có chân không (Hình 2.9)

Hình 2.8: M t c t đ p có chân không Hình 2.9: M t c t đ p không có chân không

Chân không làm cho làn n c tràn không n đ nh, d lay đ ng, làm đ p b rung

đ ng và d sinh ra xâm th c trên m t đ p Do đó tr c đây ng i ta th ng dùng

đ p không chân không và đã nghiên c u nhi u v lo i này Nh ng m t khác chân không trên đ nh đ p l i có tác d ng hút, làm t ng l u l ng, nên có kh n ng rút

ng n chi u r ng đ p, nên g n đây khi công ngh và v t li u xây d ng đã có nhi u

kh n ng ch ng l i tác h i c a chân không, vi c dùng đ p có chân không l i có l i

h n và ng i ta chú ý đ n nhi u h n đ n lo i đ p này

2.3.3 nh h ng c a c a van

Công trình tràn thích ng các đi u ki n thu l c v i l u l ng t ng d n theo c t

n c tràn trên đ nh ng ng Tuy v y chi u cao tràn ch là m t ph n nh c a chi u cao đ p H n n a trên ng ng tràn ng i ta còn đ t c a van đ đi u ti t l u l ng

V mùa l , n u h ch a đ y n c, các c a van đ c m hoàn toàn đ t ng kh n ng tháo (hình 2.10)

Tràn có c a van có th đi u ch nh đ đ t m c n c h mong mu n ho c theo m c

n c h qui đ nh C ng có th làm gi m nh nh h ng c a l t i các công trình tháo nh k ch b n v n hành h C t n c có th đ c t ng so v i các công trình không có c a (T ng H nên t ng Q)

Thu l c c a van trên công trình tràn liên quan t i ba v n đ chính:

- H s l u l ng

- Phân b áp su t trên đ nh đ p tràn

- Rung đ ng c a van

Hình 2.10: M t c t đ p tràn có c a van

C a van ph ng đ t ng ng: đ c Hager và Bremen (1988) phân tích l u l ng Q

ph thu c vào c t n c tác d ng lên c a Ho t ng ng v i c t n c H khi không có

n c thu n dũng vào ng ng tràn, v a đ b o v b Ph n n i ti p t kờnh d n vào

Hỡnh 2.11

Lo i a, b, c dựng khi l u t c tr c ng ng tràn nh , gúc m = 10oữ30o

Cỏc cụng trỡnh l n th ng dựng lo i d, e, f (K c đ p tràn ng n sụng) A.M Lat lxờnkov đ ngh t ng h ng dũng d ng elớp:

và uốn cong

d) Tường cánh mở rộng hình cung tròn

e) Tường cánh mở rộng theo dạng elip

f) Tường cánh cong gồm nhiều cung tròn không đồng tâm

Hỡnh 2.11: Cỏc lo i t ng cỏnh tr c ng ng tràn

2.3.5 nh h ng c a c t n c tràn

C ng theo s tay tớnh toỏn thu l c, N.N.Pavlopxki đ ngh v i d ng m t c t lo i A,

B thỡ khi c t n c x v n hành khỏc v i c t n c thi t k thỡ h s l u l ng c ng thay đ i

B m

H m

Do đó h s m luôn có quan h t i các y u t hình d ng c a ng ng tràn

2.3.7 nh h ng c a h s co h p bên

nh h ng c a co h p bên làm cho dòng ch y nh l i: bc = εb

ε = 1- 0,2ξ(H0/b) Trong đó: ξ là h s hình d ng c a tr biên

N u tràn có n khoang:

b

Hn

)1n(2

,0

=ε

2.3.9 nh h ng c a đ nghiêng m t tr c ng ng tràn

K t qu nghiên c u th c nghi m ng i ta đã thi t l p đ c quan h t s (P/H0) và (mn/mt) (hình 2.12)

1:3 2:3 3:3 1.04

a

− +

).

1 ( 2 , 0

ε

2.4 Phân b áp su t trên m t tràn

Theo k t qu nghiên c u thí nghi m phân b áp su t trên m t đ p tràn d ng WES

đ i v i các tr ng h p đ c v trên các hình 2.13 và 2.14 Các giá tr tra trên bi u

đ đ c nhân v i c t n c th c (Hth) t i đi m c n tính

Hình 2.13: Phân b áp su t trên m t tràn tr ng h p có 2 bán kính cong n i ti p

a) Tr ng h p m t tràn không có tr pin

b) Tr ng h p áp su t gi a khoang hai bên có tr pin

Hình 2.13: Phân b áp su t trên m t tràn tr ng h p có 2 bán kính cong n i ti p (ti p theo)

c) Tr ng h p áp su t m t tràn d c chân tr pin

Hình 2.14: Phân b áp su t trên m t tràn tr ng h p có 3 bán kính cong n i ti p

a) Tr ng h p m t tràn không có tr pin

Hình 2.14: Phân b áp su t trên m t tràn tr ng h p có 3 bán kính cong n i ti p (ti p theo)

a) Tr ng h p áp su t gi a khoang hai bên có tr pin

c) Tr ng h p áp su t m t tràn d c chân

tr

2.5 K t lu n ch ng II

V nguyên lý thành l p ph ng trình m t tràn: M c dù nguyên lý thành l p

tràn không khác nhau nhi u Ofixerop có chân r ng h n là b i vì trong nguyên lý v

đ ng này có l n sâu h n v phía làn n c

V kh n ng x ph thu c vào nhi u y u t nh : V trí b trí đ p; hình d ng c a

vào; m t c t đ p tràn; hình d ng và kích th c m tr (m đ n, m kép, m biên);

g n; tháo k t h p…

V phân b áp su t trên m t tràn: Riêng WES có các nghiên c u và trình bày đ c

m t s bi u đ xác đ nh áp xu t trên m t tim tràn, m t tràn chân tr pin do đó trong thi t k ban đ u có th s b tra trên các đ ng quan h trên)

CH NG 3: THÍ NGHI M MÔ HÌNH THU L C P TRÀN

3.1 S c n thi t ph i nghiên c u b ng thí nghi m mô hình

3.1.1.M t s ph ng pháp gi i các bài toán v th y đ ng l c h c

Nh ng yêu c u hi n nay v xây d ng công trình th y l i ngày càng đòi h i gi i quy t nh ng v n đ t ng h p h n, ph c t p h n S là không đ , n u ch s d ng các ph ng pháp đ gi i, ho c phân tích đ tìm ra k t qu mong mu n trong khi

gi i quy t các v n đ c a th y đ ng l c h c C n tìm tòi các ph ng pháp h u nghi m

Hi n nay, nghiên c u th y l c khi gi i quy t nh ng v n đ th y đ ng l c h c ph c

t p đ u h ng t i vi c s d ng tin h c Ngh a là các nhà nghiên c u, các nhà xây

d ng trong l nh v c k thu t n c ngoài s d ng, các ph ng pháp c đi n còn s

d ng các thi t b t đ ng hóa, các k thu t vi tính hi n đ i Vi c s d ng máy vi tính t đ ng ghi, x lý s li u trong nghiên c u th y l c công trình đã t o ra m t s thay đ i l n trong vi c gi i quy t hàng lo t các hi n t ng th y l c ph c t p Nhi u

ph ng pháp m i d a trên ph ng pháp s đ mô t toán h c các hi n t ng th y

đ ng l c h c c n nghiên c u, đã và đang đ c tìm tòi sáng l p S phát tri n đó đi theo 2 h ng

Các ph ng pháp c đi n

⋅ Tìm ki m nh ng ph ng pháp m i gi i quy t các bài toán ph c t p mà các

ph ng pháp c đi n không gi i quy t n i

⋅ Nhi u nhà nghiên c u hi n nay cho r ng s d ng mô hình toán trong nghiên c u

th y l c là chính xác h n Song nghiên c u trên mô hình v t lý không th b lãng quên, mà ti p t c phát tri n m nh b i hi u qu , tính h p lý và th m nh riêng nó

Các lo i hình th c nghi m

Nghiên c u th c nghi m mô hình th y l c đ c chia làm 2 l nh v c ch y u:

⋅ Nghiên c u c b n nh m gi i quy t nh ng v n đ chung có ph m vi ng d ng

r ng rãi và ph c v cho s phát tri n ti p theo c a lý lu n th y đ ng l c h c

⋅ Nghiên c u ng d ng gi i quy t nh ng v n đ c th c a th y l c

3.1.2 M c đích nghiên c u th c nghi m mô hình th y l c

M c đích c a nghiên c u th c nghi m mô hình th y l c là kh o sát nghiên c u

nh ng quy lu t c a dòng ch y; tác đ ng c a n c lên môi tr ng mà nó chuy n

đ ng trong đó, nh m góp ph n thi t th c vào vi c thi t k t i u h th ng công trình

ho c h ng m c công trình