Công trình thủy lợi công trình tháo nước phương pháp tính toán khí thực TCVN 91582012

M c l c

Trang

L i nói đ u 4

1 Ph m vi áp d ng 5

2 Thu t ng và đ nh ngh a 5

3 Ki m tra s xu t hi n khí hoá trên các b ph n c a công trình tháo n c . 10

3.1 Quy đ nh chung 10

3.2 Ki m tra s xu t hi n khí hoá t i đ u vào c a các ng tháo n c có áp 12

3.3 Ki m tra kh n ng xu t hi n khí hoá t i các v trí có g gh c c b trên b m t công trình tháo n c 16

3.4 Ki m tra kh n ng xu t hi n khí hoá t i các b ph n c a bu ng van 22

3.5 Ki m tra khí hoá t i các m tiêu n ng và m phân dòng 27

4 Ki m tra kh n ng xâm th c thành lòng d n 29

4.1 Quy đ nh chung 29

4.2 Ki m tra theo l u t c ng ng xâm th c 29

4.3 Ki m tra theo l u t c cho phép không xâm th c 29

5 Gi i pháp phòng khí th c b ng cách ti p không khí vào dòng ch y 30

5.1 Quy đ nh chung 30

5.2 Tính toán b ph n ti p khí trên m t tràn và d c n c 30

5.3 Tính toán b ph n ti p khí t i bu ng van c a ng d i sâu 36

Ph l c A (tham kh o): b n khí th c c a m t s lo i bê tông 42

Ph l c B (tham kh o): th xác đ nh tr s VR cp R c a lòng d n bê tông có m t c t ch nh t ng v i đ hàm khí trong n c S = 0 43

Ph l c C (tham kh o): Ví d tính toán ki m tra khí hoá trên các b ph n c a công trình tháo n c 47

Ph l c D (tham kh o): Ví d tính toán ki m tra kh n ng khí th c và gi i pháp phòng khí th c trên d c n c . 54

Ph l c E (tham kh o): Ví d tính toán b ph n ti p khí t i bu ng van c a c ng d i sâu 65

L i nói đ u

TCVN 9158 : 2012 Công trình th y l i - Công trình tháo n c - Ph ng pháp

tính toán khí th c, đ c chuy n đ i t 14TCN 198 - 2006 Công trình th y l i - Các công trình tháo n c - H ng d n tính toán khí th c, theo quy đ nh t i kho n 1 đi u 69 c a Lu t Tiêu chu n và Quy chu n k thu t và đi m a, kho n 1

đi u 7 c a Ngh đ nh s 127/2007/N -CP ngày 01 tháng 8 n m 2007 c a Chính

ph quy đ nh chi ti t thi hành m t s đi u c a Lu t Tiêu chu n và Quy chu n k thu t

TCVN 9158 : 2012 do Trung tâm Khoa h c và Tri n khai k thu t th y l i thu c

tr ng i h c Th y l i biên so n, B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn đ ngh , T ng c c Tiêu chu n o l ng Ch t l ng th m đ nh, B Khoa h c và Công ngh công b

Công trình th y l i - Công trình tháo n c

Hydraulic structures - Discharge structures

Calculation method for cavitation

V t ch y bao (Object of boundary flow)

V t r n có m t ngoài (hay m t ph n c a m t ngoài) ti p xúc v i dòng n c ch y

2.4

Hi n t ng gi m áp (Pressure reduction phenomenon)

Hi n t ng gi m áp su t vùng tách dòng do không đ c b sung không khí

TIÊU CHU N QU C GIA TCVN 9158 : 2012

2.5

Áp su t chân không (Vacuum pressure)

Khi áp su t t i m t đi m gi m đ n tr s nh h n áp su t khí tr i thì t i đi m đó có áp su t chân không

Áp su t chân không ký hi u là pR ck R, xác đ nh theo công th c (1):

pR ck R = pR a R - p (1) trong đó:

pR a R là áp su t khí tr i, Pa;

p là áp su t tuy t đ i t i đi m đang xét, Pa

2.6

Áp su t phân gi i (Boundary pressure)

Áp su t t ng ng v i nhi t đ xác đ nh làm cho n c b hoá h i, ký hi u là pR pg R

2.7

Khí hoá (Bubble generation)

Hi n t ng xu t hi n hàng lo t các bong bóng ch a khí và h i n c trong n c đang chuy n đ ng khi đó có nhi t đ bình th ng nh ng áp su t b gi m xu ng th p h n m t tr s gi i h n làm cho

H s khí hoá phân gi i (Coefficient of boundary bubble generation)

Giá tr c a h s khí hoá K t ng ng v i tr ng thái ch m khí hoá (tr ng thái m i b t đ u hình thành các bong bóng khí), ký hi u là KR pg R

2.10

Các giai đo n khí hoá (Stages of bubble generation)

M c đ phát tri n c a khí hoá trong dòng ch y đ c chia thành ba giai đo n chính sau đây:

a) Giai đo n b t đ u khí hoá: hình thành các bong bóng khí có kích th c nh , m t đ còn th a;

b) Giai đo n khí hoá m nh: hình thành các bong bóng khí có kích th c l n, m t đ dày đ c và t p trung trong m t khu v c t o thành đu c khí;

c) Giai đo n siêu khí hoá: các bong bóng khí hình thành nhi u và nhanh nh ng b cu n đi m nh theo dòng ch y, không t p trung trong m t khu v c xác đ nh, đu c khí l n và kéo dài d c theo dòng ch y

2.11

H s giai đo n khí hoá (Coefficient of stage of bubble generation)

H s bi u th m c đ phát tri n c a khí hoá trong dòng ch y, ký hi u là β Tr s c a β đ c xác đ nh theo công th c (2):

Tr s c a β t ng ng v i các giai đo n khí hoá nh sau:

- Giai đo n b t đ u khí hoá : 0,8 < β ≤ 1,0 ;

- Giai đo n khí hoá m nh : 0,1 < β ≤ 0,8) ;

- Giai đo n siêu khí hoá : β ≤ 0,1

Chi u sâu h xâm th c (Depth of erosion hole)

Kho ng cách theo chi u vuông góc v i b m t thành lòng d n t v trí ban đ u (ch a xâm th c) đ n v trí hi n t i (đã xâm th c), ký hi u là hR x R

2.14

Di n tích b m t b xâm th c (Area of the eroded surface)

Di n tích ph n b m t lòng d n mà trên đó có t n t i các h xâm th c, ký hi u là FR x R

2.15

Th tích h xâm th c (Volume of the erosion hole)

Th tích c a toàn b ph n v t li u trên b m t lòng d n b phá ho i b i xâm th c và b dòng ch y cu n

đi, ký hi u là WR x R

2.16

C ng đ xâm th c theo th i gian (Erosion intensity with respect to time)

T s gi a các đ i l ng hR x R, FR x R, WR x R v i th i gian xâm th c t C ng đ xâm th c theo th i gian đ c đánh giá b ng các đ i l ng sau:

a) C ng đ xâm th c theo chi u sâu, ký hi u là iR h R : iR h R =

t

h x

b) C ng đ xâm th c theo chi u r ng, ký hi u là iR F R : iR F R =

2.17

b n khí th c c a v t li u (Cavitation stability of material)

i l ng t l ngh ch v i c ng đ xâm th c, ký hi u là RR x R Tr s RR x R thay đ i theo t ng lo i v t li u

i v i v t li u bê tông, tr s RR x R t l thu n v i đ b n nén RR b R

2.18

b n khí th c t ng đ i (Relative cavitation stability)

T s gi a đ b n khí th c RR x R c a v t li u đang xét v i đ b n khí th c RR XO R c a v t li u chu n (lo i v t

li u đ c s d ng nhi u trong xây d ng công trình tháo n c, đã đ c nghiên c u nhi u v các đ c

tr ng ch ng xâm th c)

2.19

Hàm khí trong n c (In-water gaseous function)

Hi n t ng n c ch y qua công trình tháo n c có ch a m t th tích không khí nh t đ nh Không khí

đ c ch a trong n c có th t các ngu n sau đây:

- Khí hoà tan t nhiên;

- Khí b hút vào dòng ch y t m t thoáng khi dòng ch y có l u t c l n (g i là t hàm khí);

- Không khí đ c đ a vào dòng ch y thông qua các b ph n ti p khí

i v i l p dòng ch y sát b m t lòng d n, đ hàm khí trong n c càng cao thì kh n ng khí th c càng gi m hàm khí trong n c đ c xác đ nh thông qua h s hàm khí trong n c, ký hi u là S:

S =

c

aW

Các tr s l u t c dùng trong tính toán khí th c (Velocity values using in the cavitation calculation)

Các tr s l u t c dùng trong tính toán khí th c quy đ nh sau đây là tr s l u t c trung bình th i gian (ch a xét đ n m ch đ ng):

a) L u t c c c b : tr s l u t c t i m t đi m xác đ nh trong dòng ch y, ký hi u là u ;

b) L u t c bình quân m t c t : tr s l u t c tính bình quân cho toàn m t c t, ký hi u là V:

V = ω

b ng y, ký hi u là VR y R;

d) L u t c đ c tr ng : tr s l u t c quy c đ xác đ nh h s khí hoá theo công th c (7), ký hi u là

VR T R Tr s VR T R đ c quy c t ng ng cho t ng lo i v t li u ch y bao;

e) L u t c ng ng xâm th c : l u t c c a dòng ch y khi đ t đ n tr s này thì b m t v t li u lòng d n

b t đ u b xâm th c, ký hi u là VR ng R Tr s VR ng R c a v t li u bê tông ph thu c vào đ b n nén c a v t

li u (ký hi u là RR b R) và đ hàm khí trong n c S (xem hình 1) :

f) L u t c cho phép không xâm th c : tr s l u t c cho phép l n nh t c a dòng ch y không gây xâm

th c b m t v t li u lòng d n m c dù có khí hoá m nh và tác đ ng trong th i gian dài, ký hi u là VR cp R Dòng ch y không gây xâm th c b m t lòng d n khi có v n t c trung bình m t c t t i v trí ki m tra, ký

3 Ki m tra s xu t hi n khí hoá trên các b ph n c a công trình tháo n c

3.1 Quy đ nh chung

3.1.1 Ki m tra v i các ch đ làm vi c khác nhau, trong đó ph i có các tr ng h p sau :

a) Tháo n c v i các c p l u l ng thay đ i t 0 đ n QR max R, trong đó QR max Rlà l u l ng tháo khi x y ra

d) Các khe, ng ng, m phân dòng… trong b ph n bu ng van;

e) Các m phân dòng cu i d c n c hay trong b tiêu n ng (n i có ch đ ch y bao không thu n)

3.1.3 i u ki n không phát sinh khí hoá là h s khí hoá K t i các b ph n ti p xúc v i n c c a công trình tháo n c trong t t c các ch đ làm vi c quy đ nh t i 3.1.1 ph i l n h n h s khí hoá phân gi i :

HR DT R là c t n c áp l c toàn ph n đ c tr ng c a dòng ch y bao quanh công trình hay b ph n công trình đang xét, m C t n c HR DT R xác đ nh theo công th c :

p = pR a R + pR d R (9) trong đó:

pR a R là áp su t khí tr i, ph thu c vào cao đ đi m đang xét so v i m c n c bi n, Pa;

pR d R là c t n c áp l c d , Pa;

b) Có c t n c áp l c H t ng ng v i áp su t p nh h n ho c b ng c t n c phân gi i HR pg R (H ≤

HR pg R);

c) Có h s khí hoá K nh h n ho c b ng h s khí hoá phân gi i KR pg R (K ≤ KR pg R) N u hình d ng c a v t

ch y bao đang xét không phù h p v i các v t chu n đã đ c nghiên c u thì ph i ti n hành các thí nghi m mô hình đ xác đ nh KR pg R t ng ng

3.1.7 Quan h gi a áp su t phân gi i v i c t n c áp l c phân gi i xác đ nh theo công th c (10):

pR pg R = γ HR pg R (10) trong đó:

3.2.1.1 u vào c a ng tháo n c có áp c n có d ng thu n dòng đ gi m h s s c c n th y l c và

gi m kh n ng xu t hi n chân không, d n đ n phát sinh khí hoá và khí th c Theo nguyên t c này,

đo n đ u vào c a ng đ c làm v i m t c t m r ng d n t thân ng v phía th ng l u

3.2.1.2 Tu theo s l ng ng tháo và b trí t ng th công trình tháo n c, có th ch n s đ m

r ng d n c a đ u vào v phía th ng l u theo 2 cách:

a) M r ng không gian: đ u vào đ c m r ng v phía th ng l u theo c ph ng đ ng (lên trên và

xu ng d i) và ph ng ngang (sang trái và sang ph i);

b) M r ng ph ng: đ u vào m r ng v phía th ng l u ch theo ph ng đ ng, còn ph ng ngang

gi b r ng không đ i

CHÚ THÍCH: Khi ng tháo đ t sát đáy đ p thì s m r ng c a đ u vào theo ph ng đ ng ch là s m r ng lên trên

3.2.1.3 ng biên m r ng c a đ u vào v phía th ng l u có th ch n theo các d ng đ ng cong khác nhau, trong đó d ng cung 1/4 elip là thông d ng nh t Cung 1/4 elip đ c đ c tr ng b i các thông

s sau:

- Bán tr c theo h ng song song v i tr c ng, ký hi u là a;

- Bán tr c theo h ng vuông góc v i tr c ng, ký hi u là b;

Tr ng h p a = b thì đ ng biên c a đ u vào là cung 1/4 đ ng tròn

3.2.1.4 Các thông s hình h c c a đ u vào bao g m:

a) tho i c a đ ng cong c a vào:

ωcv

trong đó:

3.2.2 Các thông s th y l c c a đ u vào liên quan đ n tính toán khí th c

3.2.2.1 H s gi m áp l c l n nh t (tr s trung bình th i gian) CR pmax R xác đ nh theo công th c (13) Tr

s CR pmax R c a các d ng c a vào khác nhau cho trên hình 2 và hình 3:

trong đó:

γ là tr ng l ng riêng c a n c, Pa/m;

ZR V R là chênh l ch cao đ m c n c th ng l u v i tr n c ng t i m t c t cu i đ u vào, m;

pR V R là áp su t d (tr s trung bình th i gian) t i tr n c ng m t c t cu i đ u vào, Pa

Hình 2 - Quan h CRpmaxR= f (KRsR,KRrR) c a các c a vào đ ng x sâu

α

CHÚ D N:

A Mi n ch y không tách dòng;

- ng cong 1 dùng cho đ u vào ki u I;

- ng 2 dùng cho đ u vào ki u II, tr n và t ng ki u V;

- ng 3 dùng cho tr n và đáy ki u III, tr n ki u IV, VI;

- ng 4 dùng cho t ng ki u III, IV và đáy ki u IV

Hình 4 - Tr s δRpRc a các c a vào có biên là cung 1/4 đ ng tròn

Hình 5 - Tr s δRpRc a các c a vào elip ch m r ng v phía trên

3.2.3 H s khí hoá phân gi i c a c a vào

3.2.3.1 H s khí hoá phân gi i KR pg R c a c a vào xác đ nh theo công th c sau:

KR pg R = CR pmax R + φ.δR p R (15) trong đó:

CR pmax R và δR p R xác đ nh theo 3.2.2 ;

φ là h s m ch đ ng l n nh t, ph thu c vào m c b o đ m trong tính toán thi t k (p %), quy

đ nh b ng 3 Các c a vào đ c thi t k theo đi u ki n không cho phép phát sinh khí hoá l y φ = 4

B ng 3 - Giá tr c a φ theo các m c b o đ m thi t k

p, % 2,00 1,00 0,50 0,20 0,10 0,05 0,01 0,025 0,005

φ 2,05 2,23 2,58 2,88 3,00 3,20 3,48 3,72 3,83

3.2.3.2 Khi ch n m c b o đ m thi t k p ph i c n c vào lo i công trình, c p công trình và th i gian

VR T R là l u t c trung bình t i m t c t cu i đ u vào (ti p giáp v i thân ng), m/s

3.3 Ki m tra kh n ng xu t hi n khí hoá t i các v trí có g gh c c b trên b m t công trình tháo n c

3.3.1 Các d ng g gh c c b

3.3.1.1 G gh c c b trên b m t công trình tháo n c đ c quy v các d ng đi n hình sau đây: a) Các m u dài ch y ngang ho c ch y d c theo chi u dòng ch y đ c t o ra ch n i các ph n c a ván khuôn bê tông ho c các t m thép lát trên b m t lòng d n;

b) Các m u l i c c b trên n n t ng đ i đ ng nh t c a b m t công trình tháo n c, đ c t o ra b i các hòn c t li u l n n m sát b m t kh i bê tông, các đinh và êcu, các đ u c t thép nhô ra v.v ;

c) nhám t nhiên t ng đ i đ ng đ u trên b m t bê tông, b m t kim lo i b n mòn…;

d) Các l n sóng tho i trên b m t do thi công gây ra

3.3.1.2 Khi dòng ch y có l u t c l n đi qua các v trí có g gh c c b , các tia dòng s không còn bám sát thành r n, t o nên chân không phía sau các m u này Khi tr s áp l c chân không v t quá áp

l c phân gi i thì s hình thành khí hoá và có th d n đ n khí th c phá ho i b m t công trình tháo

n c Khi h s khí hoá th c t K c a dòng ch y t i v trí có m u g gh c c b nh h n ho c b ng h

s khí hoá phân gi i s phát sinh khí hoá : K ≤ KR pg R

3.3.2 Xác đ nh h s khí hoá phân gi i

H s khí hoá phân gi i KR pg Rc a các d ng m u g gh đ c tr ng đ c xác đ nh b ng thí nghi m mô hình, quy đ nh trong b ng 4

3.3.3 Xác đ nh h s khí hoá th c t t i v trí có m u g gh

3.3.3.1 H s khí hoá th c t K t i v trí có m u gh gh xác đ nh theo công th c (7) Giá tr c a HR DT R

và VR T Rph thu c vào v trí c a m u g gh trên toàn b dòng ch y, đ c xác đ nh theo các quy đ nh

CHÚ THÍCH: Góc α tính b ng đ

3.3.3.2 Theo m c đ hình thành và phát tri n c a l p biên r i, dòng ch y đ c chia thành các d ng

đ c tr ng nh sau:

a) D ng I: đo n đ u c a dòng ch y, n i dòng ch y có bi n d ng đ t ng t do thay đ i hình d ng lòng

d n, bao g m các vùng co h p dòng ch y c a vào công trình tháo n c, vùng co h p khi ch y d i

c a van, dòng ch y m t bên c a đ u tr pin, dòng ch y sau các khe van, b c th t, ng ng đáy Các

b ph n này đ c đ c tr ng b i s thay đ i đ t ng t áp l c và l u t c trên m t chi u dài không l n, gia t c dòng ch y g n b m t l n, chi u dày l p biên δ r t nh , cùng b c v i chi u cao có th có c a các m u g gh ;

b) D ng II: đo n dòng ch y có l p biên phát tri n d n, phân b l u t c trên m t c t ngang thay đ i theo chi u dài dòng ch y, g m các ph n c a đ ng tháo n c có áp có hình d ng và di n tích m t c t không đ i ho c thay đ i theo chi u dài b m t c a đ p tràn, d c n c, các ph n c a đ ng tháo n c sau c a van…;

c) D ng III: o n dòng ch y có l p biên đã phát tri n và đ t đ n n đ nh, phân b l u t c trên m t c t không đ i d c theo chi u dài, g m dòng ch y trên các đ ng tháo n c có áp hay không áp, c ly cách xa m t c t đ u (v trí c a vào hay van đi u ti t) m t đo n l n h n 40 l n kích th c m t c t t theo ph ng pháp tuy n v i m t đáy

Hình 6 gi i thi u các d ng đ c tr ng đi n hình c a dòng ch y

3.3.3.3 L u t c đ c tr ng c a dòng ch y trên các b ph n thu c d ng I xác đ nh nh sau:

a) Dòng ch y c a vào hay d i c a van:

VR DT R = VR c R (18) b) Dòng ch y đ p tràn hay đo n cong c a lòng d n:

VR DT R = VR CB R (19) trong đó:

VR c R là l u t c trung bình t i m t c t co h p sau c a vào hay sau c a van, m/s;

VR CB Rlà l u t c bình quân c c b g n thành lòng d n, không k đ n l p biên, m/s

3.3.3.4 o n dòng ch y thu c d ng II: v i các d ng m u s 1, s 3, s 4, s 5 và s 6 trong b ng 4,

VR T Rlà l u t c c c b v trí đ nh m u g gh V i b c th t theo chi u dòng ch y (d ng m u s 2 trong

b ng 4), VR DT R l y b ng VR max R, trong đó VR max R là tr s l u t c c c b t i v trí cách thành lòng d n m t đo n

b ng δ (δ là chi u dày l p biên c a dòng ch y) VR T Rc a dòng ch y trên các b ph n thu c d ng II l y

b ng l u t c c c b VR y R t i v trí cách m t c b n c a thành lòng d n m t kho ng b ng y (VR DT R = VR y R) Cách xác đ nh các thông s y và VR y R nh sau:

a) Tr s c a y đ i v i các m u g gh đ c tr ng trong b ng 4 l y nh sau:

δ δ

δ δδ

B ng 5 - Chi u cao nhám t ng đ ng trên b m t c a m t s v t li u chính

mm

1 B m t thép có các v t n mòn y u T 0,05 đ n 0,10

2 B m t thép b h h ng do n mòn T 0,10 đ n 1,50

3 M t bê tông đ c trát và mài nh n c n th n T 0,30 đ n 0,50

5 M t bê tông v i ván khuôn b ng kim lo i T 0,50 đ n 1,00

6 M t bê tông v i ván khuôn b ng g T 1,00 đ n 4,00

7 M t bê tông v i ván khuôn b ng g hay kim lo i, sau m t s n m khai thác T 1,50 đ n 6,00 b) Tr s l u t c sát thành VR y R xác đ nh theo công th c sau :

δ δ

δ δ

∆

+

3 ln 2

,2

B h

- i v i dòng có áp, m t c t tròn: δ = r

Hình 7 - Bi u đ quan h ξR1R = f (y/∆); ξR2R = f(δ/∆); δ/∆ = f (L/∆) 3.3.3.5 Trên các b ph n dòng ch y thu c d ng III, VR DT R c ng xác đ nh nh b ph n dòng ch y d ng II

nh ng v i chi u dày l p biên không đ i

3.3.3.6 C t n c áp l c đ c tr ng HR DT R xác đ nh theo công th c (23):

HR DT R = HR a R + hR d R (23)

h là chi u sâu dòng ch y t i m t c t tính toán, m;

ψ là góc nghiêng c a đáy lòng d n so v i ph ng ngang;

Z là chênh l ch cao đ t m c n c th ng l u đ n tr n c a m t c t đang xét, m;

hR w R là c t n c t n th t tính t m t c t tr c c a vào đ n m t c t đang xét, đ c xác đ nh theo ph ng pháp tính toán th y l c thông th ng, m

3.4 Ki m tra kh n ng xu t hi n khí hoá t i các b ph n c a bu ng van

3.4.1 Yêu c u chung

Khi d báo khí hoá trên các b ph n c a bu ng van, ph i xét đ n các tr ng h p sau:

a) Khí hoá trên các m u g gh b m t bu ng van và c a van;

b) Khí hoá trên các khe, c a vào gi ng van, b c th t đáy khi van m hoàn toàn;

c) Khí hoá trên các khe và trên c a van khi van m m t ph n;

d) Khí hoá trên các đ u tr pin trong bu ng van;

e) Khí hoá khi có rò n c qua các thi t b khít n c c a van

3.4.2 Ki m tra khí hoá khi m van hoàn toàn

3.4.2.1 Xác đ nh tr s KRpg

3.4.2.1.1 Ngu n phát sinh khí hoá trong tr ng h p này ch y u các khe van ph ng hay bán khe

tr van cung Hình 8 gi i thi u m t s thông s v khí hoá các khe van khi m hoàn toàn

3.4.2.1.2 H s khí hoá phân gi i KR pg R xác đ nh theo các công th c sau:

trong đó:

KR pgy R l y theo d ng s 2 c a b ng 4;

KR d R là h s s a ch a do lùi b m t lòng d n sau khe van v phía tr (xem hình 8, d ng a), xác đ nh theo b ng 6;

a = 0,03 R/W 0,3 0,4 0,8 1,7

Hình 8 - M t s thông s chính v khí hoá các khe van khi m hoàn toàn

CHÚ D N : 1,0 ≤ W/h ≤ 3,0

3.4.2.1.2 H s K xác đ nh theo công th c (7), trong đó:

VR DT R l y b ng tr s l u t c bình quân t i m t c t có khe van, m/s;

HR DT R = HR a R + hR d R ;

hR d R là c t n c áp l c d tính đ n đi m cao nh t c a khe van đ c xác đ nh b ng tính toán th y

l c, m

3.4.3 Ki m tra khí hoá khi van m t ng ph n

3.4.3.1 Ki m tra khí hoá do tách dòng sau c a van

3.4.3.1.1 Tr s KR pg R ph thu c vào hình d ng c a van và đ choán c a van trong khe, xem s đ hình 9 (đ choán là t l gi a di n tích hình chi u lên m t ph ng n m ngang c a k t c u van n m trong

ph m vi khe và di n tích W.h c a m t c t ngang khe) Tr s KR pg R xác đ nh nh sau:

a) Van cung : KR pg R l y t 1,2 đ n 1,5 ;

b) Van cung ng c :

- H l u s c mép : KR pg R l y t 1,9 đ n 2,0;

- Mép tù : KR pg Rl y t 1,3 đ n 1,6;

c) Van ph ng khi đ choán l n h n 75 %: KR pg R l y t 1,6 đ n 2,0

Khi đ choán nh h n 75 % thì KR pg Rl y theo giá tr l n và không ph thu c vào đ m van

Hình 9 – S đ m t s d ng c a van m t ng ph n 3.4.3.1.2 Giá tr c a h s khí hoá K tính toán theo công th c (7) Các thông s trong công th c này xác đ nh nh sau:

b) L u t c đ c tr ng VR DT Rl y b ng l u t c trung bình t i m t c t co h p sau c a van:

VR DT R= VR C R = 0,95 2 gHp (26) trong đó:

HR a R là c t n c áp l c khí tr i l y theo b ng 1, m;

hR d R là c t n c áp l c d t i tr n đ ng d n, t i v trí m t c t co h p sau c a van, xác đ nh theo tính toán th y l c, m;

HR p R là c t n c tính toán c a van (đ h th p c t n c qua c a van) Tr s HR p R ph thu c vào

c) Các bán khe, b c th t không đ c n i thông v i ng d n khí: KR pg R = 1 ;

d) Các ph n khe n m cách xa đ u van: KR pg Rxác đ nh nh khi m van hoàn toàn (hình 8) v i KR W R = 1

3.4.3.2.2 Xác đ nh giá tr c a h s khí hoá K theo 3.4.3.1.2

3.4.3.2.3 N u t t c các vùng tách dòng khe van, bán khe hay b c th t đ u đ c ti p khí m t cách

n đ nh v i m i đ m van thì không c n ph i ki m tra khí th c cho các b ph n này

3.4.4 Ki m tra khí hoá đ u các tr pin trong bu ng van

3.4.4.1 Tr ng h p b r ng c a lòng d n l n, c n thi t k thêm các tr pin chia lòng d n thành nhi u khoang đ gi m kích th c c a van u tr nên có đ ng biên d ng cung tròn hay cung liên h p, xem hình 10

3.4.4.2 Tr s KR pg R c a đ u tr pin ph thu c vào các thông s hình d ng c a đ u tr , l y theo b ng 7

3.4.4.2 Tr s K tính toán theo công th c (7) Các thông s trong công th c này xác đ nh nh sau : a) C t n c áp l c đ c tr ng: HR DT R = HR a R + hR d R;

b) L u t c đ c tr ng: VR DT R = VR T R

trong đó :

HR a R là c t n c áp l c khí tr i l y theo b ng 1, m;

hR d R là c t n c áp l c d t i tr n c a lòng d n m t c t cu i đ u tr (m t c t có chi u r ng là B), xác đ nh theo tính toán th y l c, m ;

VR T R là l u t c bình quân c a dòng ch y m t c t cu i đ u tr , m/s

CHÚ THÍCH: Các thông s hình d ng c a đ u tr xem trong hình 10

3.4.5 Ki m tra khí hoá khe h c a thi t b khít n c

3.4.5.1 N u gi a thi t b khít n c (ch ng rò n c) c a c a van và b ph n c đ nh có khe h thì

n c s lách qua khe h này, t o nguy c phát sinh khí hoá

3.4.5.2 Tr s KR pg R v phát sinh khí hoá thi t b khít n c ph thu c vào hình d ng và kích th c c a

nó, xem hình 11

3.4.5.3 Giá tr c a h s khí hoá K tính toán theo công th c (7), trong đó HR DT R và VR DT Rl y t i m t c t ra

0.4

IV III

II I

Hình 11 - H s khí hoá phân gi i c a thi t b khít n c 3.5 Ki m tra khí hoá t i các m tiêu n ng và m phân dòng

3.5.1 Các m tiêu n ng, t ng và m phân dòng b trí h l u công trình tháo n c đ c i thi n

đi u ki n tiêu n ng và phân tán dòng ch y trên m t b ng i u ki n ch y bao quanh các m và t ng này th ng không thu n, d xu t hi n khí hoá và khí th c khi dòng ch y có l u t c l n

3.5.2 Hình d ng, b trí c a các d ng m th ng dùng và tr s KR pg R c a chúng xem hình 12

3.5.3 Tr ng h p có n c nh y ng p bao trùm trên m v i h s ng p σR n Rtrong ph m vi t 1,0 đ n 1,5 thì tr s KR pg R t ng ng xác đ nh theo công th c (27):

(KR pg R)R σ R = KR pg R - α (σR n R - 1) (27) trong đó:

(KR pg R)R σ R là h s khí hoá phân gi i ng v i đ ng p σR n R ;

KR pg R là h s khí hoá phân gi i ng v i σR n R= 1 (xác đ nh theo hình 12);

α là h s hi u ch nh ph thu c vào hình d ng m , xác đ nh nh sau :

- M quân c vuông : α = 0,70;

- M quân c hình thoi : α = 0,52;

- M hình tháp : α = 0,64

Hình 12 - S đ xác đ nh tr s KRpgRc a m t s lo i m tiêu n ng

3.5.4 Tr s c a h s khí hoá th c t K xác đ nh theo công th c (7) Các thông s chính trong công

4.1.1 Khi tính toán, thi t k các b ph n c a công trình tháo n c theo đi u ki n không cho phép phát

sinh khí hoá, ho c ch cho phép phát sinh khí hoá giai đo n đ u mà d n đ n kích th c c a công trình quá l n, cho phép ch p nh n có phát sinh khí hoá nh ng ph i l a ch n v t li u thành lòng d n có

đ đ b n đ không x y ra khí th c nguy hi m

4.1.2 Tính toán ki m tra kh n ng xâm th c thành lòng d n c ng ph i ti n hành v i các ch đ làm

vi c khác nhau, t i các v trí khác nhau c a công trình tháo n c nh đã quy đ nh t i 3.1.1 và 3.1.2

c ng nh t i các v trí qua tính toán ki m tra th y có xu t hi n khí hoá

4.2 Ki m tra theo l u t c ng ng xâm th c

4.2.1 ng v i m t ch đ làm vi c c a công trình tháo n c, đi u ki n đ không x y ra khí th c t i

m t b ph n c a nó là l u t c c c b c a dòng ch y t i b ph n đang xét (VR y R) luôn luôn nh h n l u

t c ng ng xâm th c c a v t li u thành lòng d n (VR ng R):

VR y R < VR ng R (28)

4.2.2 Tr s c a VR y Rđ c xác đ nh theo các quy đ nh t 3.3.3.3 đ n 3.3.3.6

4.2.3 Tr s c a l u t c ng ng xâm th c VR ng R ph thu c vào lo i v t li u và hàm l ng khí có trong

n c i v i các v t li u bê tông, tr s VR ng Rxác đ nh theo đ th hình 1

4.3 Ki m tra theo l u t c cho phép không xâm th c

4.3.1 Trong thi t k s b , l a ch n ph ng án, thi t k k thu t các công trình t c p II tr xu ng có

th ki m tra kh n ng khí th c theo l u t c cho phép không xâm th c i u ki n đ không sinh khí

th c t i m t m t c t xác đ nh trên công trình tháo n c là l u t c trung bình c a dòng ch y t i m t c t ngang đang xét (V) luôn luôn nh h n l u t c cho phép không xâm th c (VR cp R):

V < VR cp R (29)

4.3.2 Tr s c a VR cp Rđ c suy di n t tr s VR ng Rvà ph thu c vào nhi u y u t khác nhau nh lo i v t

li u, d ng m t c t, d ng v t ch y bao và kích th c các m u g gh …

Công th c chung đ xác đ nh VR cp Rnh sau:

VR cp R =

2 1

5.1.1 Ti p không khí vào dòng ch y đ t ng đ hàm khí trong n c l p dòng ch y sát thành, t ng

đ c l u t c ng ng xâm th c và ng n ng a kh n ng khí th c t i các b ph n khác nhau c a công trình tháo n c

5.1.2 N u công trình tháo n c có nhi u v trí có th phát sinh khí th c thì c n b trí b ph n ti p khí

đ n t t c các v trí này Tu thu c vào đ c đi m và kích th c c a công trình, các b ph n ti p khí trên m t công trình tháo n c có th b trí liên thông ho c đ c l p v i nhau

5.1.3 Nh ng v trí sau đây c n u tiên xem xét b trí b ph n ti p khí trên m i công trình tháo n c:

a) B m t đ p tràn, d c n c mà trên đó có th t n t i các m u g gh c c b ;

b) Bu ng van, n i có các b ph n làm cho đ ng biên c a dòng ch y thay đ i đ t ng t;

c) Các m và thi t b tiêu n ng, phân dòng, n i có ch đ dòng ch y bao không thu n

5.1.4 i v i các công trình tháo n c t c p I tr lên, các k t qu tính toán thi t k b ph n ti p khí

ph i đ c chính xác hoá thông qua thí nghi m mô hình th y l c

5.1.5 L u l ng đ tính toán b ph n ti p khí là l u l ng thi t k c a công trình tháo n c

b) t thành bên lòng d n: có th làm d ng m i h t hay b c th t thành bên, t o ra kho ng tr ng đ

tr n không khí vào dòng ch y Kho ng tr ng này th ng đ c n i thông v i máng khí đáy Lo i này phòng khí th c đ c cho c b n đáy và t ng bên

c) Tr ng h p c n thi t có th ch n chi u cao ZR m Rl n h n các quy đ nh kho n a và b c a 5.2.2.1.1

nh ng ph i có lu n ch ng tho đáng

5.2.2.1.2 Góc nghiêng c a m i h t (góc gi a m t m i h t v i ph ng n m ngang), ký hi u là θ, l y theo quy đ nh sau:

1, trong đó LR m R

là chi u dài c a m i h t tính theo chi u dòng ch y

Hình 14 – S đ các lo i h th ng ng d n khí thông d ng 5.2.2.2 B c th t

Chi u cao b c th t ký hi u là ZR b R, l y t 0,6 m đ n 2,0 m V i lòng d n có đ d c l n, ch n ZR b R thiên

nh Khi b c th t k t h p v i m i h t, có th ch n ZR b R nh h n tr s nêu trên

CHÚ D N:

a) Không khí vào t kho ng không sau tr pin;

b) ng chôn 2 t ng bên;

c) ng chôn 2 t ng bên n i thông v i máng đ t d i m i h t;

d) ng chôn 2 t ng bên n i thông v i máng đ t sau m i h t;

e) Máng thông khí đ t t ng bên;

f) B c th t (đ t ng t m r ng) t ng bên;

g) Máng chi t l u t ng bên

5.2.2.3 Máng thông khí

Kích th c m t c t máng ch n phù h p v i ng d n khí tránh n c ho c bùn cát đ ng trong máng, biên h l u máng nên b t t i cao đ b ng cao trình đáy máng

Hình 15 mô t trình t tính toán b ph n ti p khí trên m t tràn, d c n c Xác đ nh v trí b trí b ph n

ti p khí trên d c V trí đ u tiên xác đ nh theo k t qu tính toán d báo kh n ng xâm th c Các v trí sau b trí cách nhau t 50 m đ n 100 m V trí b ph n ti p khí cu i cùng cách m t c t cu i c a d c không d i 50 m đ tránh nh h ng đ n ch đ tiêu n ng sau d c

5.2.3.2 Tính toán xác đ nh các thông s th y l c

V đ ng m t n c trên d c ng v i l u l ng thi t k và tính toán xác đ nh các thông s th y l c t i

t ng v trí đ t b ph n ti p khí, bao g m đ sâu n c h, l u t c bình quân V và s Frut:

5.2.3.3 Tính toán xác đ nh các thông s b ph n ti p khí t i t ng v trí trong lòng d n

5.2.3.3.1 Xác đ nh chi u cao m i h t ZR m R, m, theo công th c sau:

ZR m R =

) 1

−

⋅ Fr ( 25

cos2

Lp

trong đó:

LR p R là chi u dài c n b o v phía sau b ph n ti p khí, m ;

ψ là góc nghiêng c a đáy d c đ i v i ph ng ngang, đ ;

Fr là s Frut c a dòng ch y phía trên b ph n ti p khí

5.2.3.3.2 Ch n đ nghiêng θ c a m i h t theo 5.2.2.1.2

5.2.3.3.3 Xác đ nh chi u dài LR b R, m, c a bu ng khí t o ra sau m i h t theo công th c (33):

ψ

θ ψ

2 sin sin

cos

cos cos

2

h

Z Fr

Fr Fr

a 2g.