Nghiên cứu chế độ thủy lực trong máng bên của đường tràn ngang, áp dụng tính toán bố trí hợp lý đường tràn hồ ông lành, tỉnh bình định

Tuy nhiên, khi... Các thông s chính tràn nh sau: Hình th c tràn: tràn ngang... nh Các thông s chính tràn máng bên nh sau:... Camp và W.E.

Trang 1

i

L I C M N

Trong quá trình h c t p và làm lu n v n b n thân đ c s giúp đ các th y cô giáo trong tr ng i h c Th y l i, b ng s n l c c g ng h c t p, tìm tòi, tích l y kinh nghi m cho b n thân, đ n nay đ tài “Nghiên c u ch đ th y l c trong máng bên c a

đ ng tràn ngang, áp d ng tính toán b trí h p lý đ ng tràn h Ông Lành, t nh Bình nh” đã đ c hoàn thành

đ t đ c nh v y, tác gi xin bày t lòng kính tr ng và bi t n sâu s c đ i v i th y GS.TS Nguy n Chi n ng i đã t n tình h ng d n đ th c hi n lu n v n này

Tôi chân thành c m n các th y cô giáo và các cán b Phòng ào t o i h c và sau

i h c, Khoa Công trình tr ng i h c Th y l i, B môn th y công, cùng các th y

cô đã gi ng d y l p cao h c CH22C11-NT t i Ninh Thu n, đã t o đi u ki n và truy n

d y ki n th c trong su t quá trình h c t p

Tôi c ng bày t s c m n trân tr ng đ n lãnh đ o, các đ ng nghi p trong Vi n ào

t o và Khoa h c ng d ng mi n Trung n i tôi công tác, đã giúp đ , t o đi u ki n t t

nh t trong su t quá trình h c t p và th c hi n lu n v n này

M c dù đã có nhi u c g ng, tuy nhiên do th i gian và nh n th c còn h n ch , nên

lu n v n không tránh kh i nh ng sai sót Tôi mong nh n đ c nh ng góp ý c a quý

th y cô và đ ng nghi p đ hoàn thi n lu n v n t t h n./

Xin chân thành c m n

Ninh Thu n, tháng 7 n m 2016

Tác gi lu n v n

Hoàng ình Giáp

Trang 2

ii

L I CAM OAN

Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên c u đ c l p c a b n thân v i s giúp đ

c a giáo viên h ng d n Nh ng thông tin, d li u, s li u đ a ra trong lu n v n đ c trích d n rõ ràng có ngu n g c Nh ng s li u thu th p và t ng h p c a cá nhân đ m

b o tính khách quan và trung th c N u sai tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m./

Tác gi lu n v n

Hoàng ình Giáp

Trang 3

iii

DANH M C CÁC HÌNH NH ………v

DANH M C B NG BI U ……… …………vii

CH NG 1 T NG QUAN V H CH A N C VÀ TRÀN X L 4

1.1 T ng quan v xây d ng đ p và h ch a n c 4

1.2 Tràn x l h ch a 5

1.2.1 Nhi m v công trình tháo l 5

1.2.2 Phân lo i công trình tháo n c h ch a 6

1.3 Áp d ng đ ng tràn ngang h ch a 11

1.3.1 Các tr ng h p áp d ng đ ng tràn ngang 11

1.3.2 M t s công trình th c t đã áp d ng Vi t Nam 12

1.3.3 Các nghiên c u v b trí và tính toán th y l c 16

1.4 Xác đ nh n i dung nghiên c u 16

1.5 K t lu n ch ng 1 17

CH NG 2 NGHIÊN C U CH TH Y L C VÀ B TRÍ H P LÝ MÁNG BÊN C A NG TRÀN NGANG 18

2.1 Tính toán th y l c máng bên c a đ ng tràn ngang 18

2.1.1 Các ph ng pháp tính toán th y l c 18

2.1.2 L a ch n ph ng pháp tính toán trong lu n v n 24

2.2 Thu t toán v đ ng m t n c trong máng bên 25

2.3 Nghiên c u t ng quát đ c tr ng đ ng m t n c trong máng bên 29

2.3.1 L a ch n ph m vi nghiên c u 29

2.3.2 Các seri tính toán 30

2.3.3 Trình t tính toán 31

2.3.4 K t qu tính toán 33

2.4 Tiêu chí đánh giá tính h p lý c a các ph ng án b trí máng 45

2.4.1 Ph m vi công tác đ t o máng bên 45

2.4.2 Tiêu chí đánh giá 46

2.4.3 Nh n xét v các ph ng án b trí máng 46

2.5 Ki n ngh v b trí h p lý máng bên 48

Trang 4

iv

2.5.1 Chi u dài máng (Lm) 48

2.5.2 M t c t máng 48

2.5.3 Chi u r ng máng 49

2.5.4 d c máng 49

2.6 K t lu n ch ng 2 49

CH NG 3 ÁP D NG TÍNH TOÁN CHO TRÀN H ÔNG LÀNH 51

3.1 Gi i thi u công trình h Ông Lành 51

3.1.1 V trí 51

3.1.2 Nhi m v 52

3.1.3 Tóm t t quy mô công trình 52

3.2 B trí đ ng tràn x l h Ông Lành 55

3.3 Nghiên c u xác đ nh các thông s b trí máng bên h Ông Lành 56

3.3.1 Các thông s tính toán th y l c máng bên 56

3.3.2 Nghiên c u xác đ nh đ d c d c h p lý 56

3.3.3 Nghiên c u l a ch n b r ng c nh đ u h p lý 61

3.3.4 Nghiên c u l a ch n đ sâu m t c t cu i máng 64

3.4 K t lu n ch ng 3 69

K T LU N, KI N NGH 71

TÀI LI U THAM KH O 74

PH L C 75

Trang 5

v

DANH M C CÁC HÌNH NH

Hình 1.1 p nh Bình, t nh Bình nh 7

Hình 1.2 Xi phông tháo l [1] 8

Hình 1.3 ng tràn d c đ u đ p [1] 9

Hình 1.4 ng tràn ngang 10

Hình 1.5 ng tràn ngang h Fort Smith (M ) [1] 10

Hình 1.6 Gi ng tháo l [1] 11

Hình 1.7 Tràn x l h Quang Hi n, t nh Bình nh 14

Hình 1.8 Tràn x l h N c Ng t, t nh Ninh Thu n 14

Hình 1.9 Tràn x l h Ông Lành, t nh Bình nh 15

Hình 2.1 S đ b trí máng bên 26

Hình 2.2 S đ tính toán l u t c dòng nh p θ tràn ngang 27

Hình 2.3 S đ tính th y l c tràn máng bên 32

Hình 2.4 M t c t d c máng s đ 1 32

Hình 2.5 M t c t d c máng s đ 2 33

Hình 2.6 M t c t d c tràn: t h p 1; Bt= 20m; Ht=1m; i=i1=0,05 (s đ 1) 39

Hình 2.7 M t c t d c tràn: t h p 10; Bt= 20m; Ht=2m; i1=0,10 (s đ 1) 40

Hình 2.8 M t c t d c tràn: t h p 34; Bt= 40m; Ht=2,0m; i=i1=0,08 (s đ 1) 41

Hình 2.9 M t c t d c tràn: t h p 38; Bt= 40m; Ht=2m; i0=0.12; i1=0,06 (s đ 2) 43

Hình 2.10 M t c t d c tràn: t h p 70; Bt= 60m; Ht=3m; i0=0,14; i1=0,07 (s đ 2) 44 Hình 2.11 M t c t d c tràn: t h p 94; Bt= 80m; Ht=3m; i0=0,13; i1=0,065 (s đ 2) 45

Hình 2.12 Tr s i1 h p lý c a máng 47

Hình 2.13 S đ m t c t máng tràn 48

Hình 3.1 Toàn c nh h Ông Lành ch p t v tinh 51

Hình 3.2 M t b ng và m t c t tràn x l h Ông Lành 54

Hình 3.3 M t c t d c tràn ph ng án 1: đ d c i=i1= 0,02 58

Hình 3.4 M t c t d c tràn ph ng án 2: đ d c i1=0,08 59

Trang 6

vi

Hình 3.5 M t c t d c tràn ph ng án 3: đ d c; i0=0,16; i1=0,08 60

Hình 3-6 M t c t d c tràn ph ng án 1: B0=2m 63

Hình 3.7 M t c t d c tràn ph ng án 3: B0=4m 64

Hình 3.8 M t c t d c tràn ph ng án: hN=1,15hk 67

Hình 3.9 M t c t d c tràn ph ng án: hN=1,30hk 68

Hình 3.10 S đ kênh chuy n ti p sau máng bên 68

Hình PL2.1 M t c t d c tràn: t h p 2 (s đ 1) 77

Hình PL2-11 M t c t d c tràn: t h p 54 (s đ 1) 92

Trang 7

vii

DANH M C B NG BI U

B ng 1.1 Th ng kê m t s tràn ngang đã xây d ng Vi t Nam 12

B ng 2.1 T ng h p s li u các seri tính toán 30

B ng 2.2 T ng h p k t qu tính toán các seri 34

B ng 2.3 K t qu tính th y l c: t h p 2; Bt= 20m; Ht=1m; i=i1=0,05, s đ 1 39

B ng 2.4 K t qu tính th y l c: t h p 10; Bt= 20m; Ht=2m; i=0,10 40

B ng 2.5 K t qu tính th y l c: t h p 34; Bt= 40m; Ht=2m; i=i1=0,08 41

B ng 2.6 K t qu tính th y l c: t h p 38; Bt= 40m; Ht=2m; i0=0,12; i1=0,06 42

B ng 2.9 K t qu ch n đ d c máng h p lý 46

B ng 3.1 T ng h p k t qu v i các đ d c d c máng tràn 57

B ng 3.2 K t qu tính th y l c ph ng án tràn đã xây d ng (i=0,02) 58

B ng 3.3 K t qu tính th y l c ph ng án 2: đ d c i1=0,08 59

B ng 3.4 K t qu tính th y l c ph ng án 3: đ d c: i0=0,16; i1=0,08 60

B ng 3.5 T ng h p k t qu tính th y l c chi u r ng đ u máng 62

B ng 3.6 K t qu tính th y l c ph ng án 1: chi u r ng c nh đ u: B0= 2m 62

B ng 3.7 K t qu tính th y l c máng có chi u r ng c nh đ u: B0= 4m 63

B ng 3.8 T ng h p k t qu tính th y l c ph ng án đ sâu cu i máng 65

B ng 3.9 K t qu tính th y l c ph ng án: hN = 1,15hk 66

B ng 3.10 K t qu tính th y l c ph ng án: hN=1,30hk 67

B ng PL2.1 B ng tính th y l c t h p 7 (s đ 2) 76

Trang 8

viii

Trang 9

1

1 Tính c p thi t c a đ tài

Công trình tháo l đóng vai trò quan tr ng trong h th ng đ u m i công trình h đ p

Nó đóng vai trò ch y u quy t đ nh an toàn cho b n thân công trình đ u m i c ng nh

h du và chi m m t t tr ng v n đ u t đáng k trong chi phí xây d ng h th ng công trình Nh v y l a ch n lo i công trình tháo l c n th a mãn các đi u ki n v an toàn

và kinh t , tùy vào đi u ki n c th v đ c đi m đ a hình, đ a ch t, khí t ng th y v n

và tính ch t c a đ p ng n n c và tháo l Ta có th làm công trình ng n n c và tháo

l k t h p, c ng có th làm riêng công trình tháo l trên b Vì v y nghiên c u l a

ch n hình th c tràn, b trí h p lý các thông s đ đ m b o ch đ th y l c l i nh t và

gi m chi phí xây d ng, đây là vi c ý ngh a l n v kinh t và có tính khoa h c

Vi c áp d ng hình th c tràn c ng nh l a ch n b trí h p lý đ ng tràn x l có ý ngh a h t s c quan tr ng trong vi c xây d ng công trình h đ p, nó góp ph n không

nh vào thành t u phát tri n khoa h c k thu t ngành th y l i

Vi t Nam, h u h t các h đ p đã xây d ng ch y u là s d ng v t li u đ a ph ng, hình th c tràn x l ch y u là tràn d c Tuy nhiên trong m t s tr ng h p đ c bi t khi b trí tràn x l mà m t b ng xây d ng có mái b d c, núi đá thì b trí đ ng tràn ngang v i ng ng tràn ch y theo đ ng đ ng m c bên b h s có u th l n v gi m

kh i l ng đào đ t, đá và t ng đ c b r ng tràn n c, đ m b o an toàn cho công trình

đ u m i so v i các lo i công trình tháo l khác

V i đ ng tràn ngang thì ch đ th y l c trong máng khá ph c t p; vi c b trí máng bên đ n nay c ng ch a đ c nghiên c u nhi u Vì v y đ tài nghiên c u ch đ th y

l c trong máng bên c a đ ng tràn ngang và áp d ng tính toán b trí h p lý đ ng tràn h Ông Lành t nh Bình nh là c n thi t có ý ngh a khoa h c và th c ti n

Trang 10

2

2 M c đích c a đ tài

Làm rõ đ c nh ng u vi t c a hình th c tràn ngang các h ch a n c v a và nh Làm rõ các đ c tr ng đ ng m t n c trong máng bên đ đ xu t ph ng án b trí

Thông qua các tài li u: Giáo trình th y công, giáo trình công trình tháo n c …

Thông qua các công trình th c t

4.2 Ph ng pháp nghiên c u

Ti n hành đi u tra, thu th p, t ng h p các tài li u đã đ c nghiên c u, ng d ng và các tài li u liên quan đ n đ tài nghiên c u

S d ng mô hình toán gi i bài toán v đ ng m t n c trong máng bên

Ph ng pháp nghiên c u th c t các công trình đã xây d ng đ so sánh, đ i ch ng k t

qu tính toán lý thuy t

5 K t qu đ t đ c

T ng quan các đi u ki n s d ng đ ng tràn ngang trong đ u m i công trình th y

Trang 11

3

Làm rõ đ c các đ c tr ng đ ng m t n c trong máng bên ph thu c vào các thông

s khác nhau (c t n c tràn, chi u dài và đ d c máng) t đó ki n ngh l a ch n

ph ng án b trí máng bên h p lý c a đ ng tràn ngang

Áp d ng cho vi c nghiên c u các ph ng án; tính toán cho tràn x l h Ông Lành

t nh Bình nh; tính toán đ xu t, l a ch n ph ng án b trí h p lý máng bên c a

đ ng tràn ngang

Trang 12

4

1.1 T ng quan v xây d ng đ p và h ch a n c

H ch a n c là công trình th y có nhi m v đi u ti t dòng ch y, tr n c vào mùa

m a đ s d ng vào mùa khô, m t khác đây còn là công trình phòng ch ng thiên tai (nh l l t, h n hán, xâm nh p m n ) Do nó có nhi u u đi m trong khai thác s

d ng t ng h p ngu n n c nh : c p n c cho nông nghi p, công nghi p, n c cho sinh ho t, ch n nuôi, phát đi n, du l ch vì th công trình h ch a, đ p dâng n c

đ c xây d ng nhi u n i Vi t Nam c ng nh trên th gi i

Bên c nh nh ng u đi m và l i ích, h đ p c ng luôn ti m n nguy c x y ra s c , có khi d n đ n th m h a n c ta trong m t vài n m g n đây có m t s h ch a n c quy mô v a (t 4÷5 tri u m3) và nh đã b v , gây thi t h i đáng k đ n ng i và tài

s n

phát huy nh ng u đi m và đ phòng các r i do b t l i thì công tác qu n lý, khai thác v n hành h ch a n c ph i đ c quan tâm t giai đo n quy ho ch, thi t k đ n thi công

Theo th ng kê c a B Nông nghi p và Phát tri n nông thôn tính đ n nay (n m 2015),

Vi t Nam có 6648 h ch a n c các lo i các 45/64 t nh thành trong c n c, trong

đó có 2198 h có dung tích t 0,2 tri u m3 tr lên, v i t ng dung tích c a các h là 35,34 t m3 (có 26 h thu đi n v i 27,12 t m3; 2172 h th y l i v i 8,22 t m3

); có

692 h ch a n c có dung tích l n h n 1,0 tri u m3 ho c chi u cao đ p l n h n 10m, trong đó có g n 100 h ch a có dung tích trên 10 tri u m3, h n 567 h có dung tích t (1,0÷10,0 tri u m3 ), còn l i là các h ch a n c lo i nh Các t nh có s l ng h

ch a n c nhi u là Ngh An (252 h ), Hà T nh (188 h ), Thanh Hóa (110 h ), c

L c (107 h ), Bình nh (160 h ), Phú Th (111 h )

Các h ch a th y l i n c ta, tr m t s h có đ p ng n sông b ng bê tông tr ng l c

nh đ p Tân Giang t nh Ninh Thu n, đ p Lòng Sông Bình Thu n, đ p N c Trong,

Trang 13

5

đ p Th ch Nham Qu ng Ngãi, đ p nh Bình, đ p V n Phong t nh Bình nh ho c

đ p đá đ bê tông b n m t, còn l i ch y u là đ p đ t

Công trình h ch a đ c hình thành b i các thành ph n; p ch n dâng n c (đ p chính và có th có m t hay nhi u đ p ph ), tràn x l (tràn chính, tràn b sung, tràn s

c ), công trình l y n c và có th có: nhà máy thu đi n, âu t u, đ ng chuy n bè

g , đ ng cá đi, công trình du l ch, công trình thu s n p ch n: đ c xây d ng v i

m c đích tích n c t o thành h , đ p ch n càng cao l ng n c ch a vào h càng l n,

đ p ch n đ c nghiên c u và xây d ng v i nhi u lo i nh : p đ t h n h p nhi u

kh i, đ p đá đ bê tông b n m t, đ p bê tông th ng, đ p bê tông đ m l n; C ng l y

n c: đ c xây d ng v i m c đích l y n c t h vào kênh, d n đ n các vùng s d ng

n c: các khu t i, các vùng dân c , nhà máy th y đi n th ng xây d ng ngay trong thân đ p…; công trình tháo l : nhi m v x th a l ng n c trong mùa l đ m b o an toàn cho công trình không b s c khi có l l n ho c đi u ti t phòng l cho vùng h

du công trình đ h n ch ng p khi x y ra l l n

H ch a đ c xây d ng nh ng n i có đ a hình, đ a ch t phù h p Khi xây d ng c n chú ý đ n y u t vùng mi n Nh ng n i nh Nam Trung B và Tây Nguyên, nh ng vùng thi u quá nhi u h đ p thì vi c ch ng l , ch ng h n, c i t o môi tr ng sinh thái, cung c p n c sinh ho t g p r t nhi u khó kh n

Tr c đây công tác th y l i còn ch m phát tri n, s l ng h ch a đ c xây d ng r t

ít Sau n m 1975 đ n nay s h ch a xây d ng m i t ng đ i nhi u chi m kho ng 67% các h ch a có trong c n c Không nh ng t c đ phát tri n nhanh, mà c v quy mô công trình c ng l n lên không ng ng Hi n nay, chúng ta đã b t đ u xây d ng

h l n, đ p cao c nh ng n i có đi u ki n t nhiên ph c t p Hình th c k t c u và

k thu t xây d ng t ng lo i công trình h ch a n c đã có su h ng đ i m i, đa

d ng hoá Vi c áp d ng v t li u m i, công ngh m i hi n đang đ c quan tâm

1.2 Tràn x l h ch a

1.2.1 Nhi m v công trình tháo l

Tràn x l h ch a n c đ c b trí đ tháo x n c l nh m b o đ m an toàn cho

b n thân h ch a và khu v c h du Ngoài ra tràn x l còn có th có các nhi m v k t

Trang 14

6

h p khác nh x n c th a t h ch a, tháo n c th ng xuyên v h l u (đ đ m b o dòng ch y), x bùn cát, tháo c n h , x l trong th i gian thi công, … Tràn x l c ng

có th k t h p đ tháo c n ph n l n dung tích h trong tr ng h p đ p chính có s c Các đ p tràn có c a van (ng ng tràn n m th p h n m c n c dâng bình th ng) đ u

có th k t h p tháo x m t ph n dung tích h Còn các đ p tràn không có c a van (tràn

t do) thì không th đ m nh n đ c nhi m v này

a ph n tràn x l n c ta đã xây d ng là tràn không c a van tính theo s l ng chi m t i 95%, ng ng tràn đ nh r ng chi m 80% N i ti p sau tràn ch y u là d c

n c và b c n c, hình th c tiêu n ng đáy chi m u th , hình th c c a van, phai, thi t

b đóng m c a van đóng m phai khá đ n đi u, tr m t s công trình l n đóng m van b ng pittông thu l c, còn l i đa ph n b ng vitme và t i cu n Th c t các c a van còn l c h u C n đ i m i hình th c k t c u, đ i m i thi t b , áp d ng nh ng lo i tràn

x l m i nh đ ng h m tháo l , c ng tháo l , xi phông tháo l ng ng tháo l không nh t thi t là th ng mà có th cong ho c gãy khúc; k t h p nhi u hình th c tháo khác nhau, nhi u t ng khác nhau Công trình tháo l không ch đ tháo l mà còn k t

h p tháo c n h , tháo n c ph c v các yêu c u môi tr ng và du l ch (có đ a vào tính toán cân b ng n c) S d ng v t li u m i đ t ng l u t c cho phép, ch ng rò r

S d ng thi t b quan tr c đ ng b m i b ph n trong đ p, trong tràn và nghiên c u

đ y đ nh ng s li u đã quan tr c đ c M nh d n mua công ngh và đào t o ng i s

d ng thi t b c khí, đóng m hi n đ i đ t ng kích th c c a van, gi m s c a; áp

d ng nhi u hình th c c a van m i nh c a van cung có c a van ph , c a van nhi u

t ng, c a van hình qu t v.v Công trình n i ti p sau ng ng tràn, hình th c tiêu n ng

h l u c n nghiên c u đ áp d ng nhi u d ng khác nhau

1.2.2 Phân lo i công trình tháo n c h ch a

Vi c b trí công trình tháo n c h ch a ph thu c vào hình th c đ p chính và quan

h v i các h ng m c công trình khác trong đ u m i nh c ng l y n c, nhà máy th y

đi n, âu thuy n, … Nguyên t c chung là ph i đ m b o an toàn cho đ u m i và h du, thu n ti n cho qu n lý v n hành, không gây nh h ng b t l i đ n các h ng m c khác trong h th ng công trình đ u m i, thu n l i cho thi công và đ m b o m quan Công trình tháo n c đ c phân thành hai lo i chính: Công trình tháo l trong thân đ p và

Trang 15

p tràn là m t ph n c a đ p chính v a làm nhi m v ch n dâng n c và tháo n c

Th ng áp d ng v i đ p b ng v t li u đ a ph ng nh đá xây, bê tông, bê tông c t thép Chi u dài đo n tràn n c có th b ng chi u dài toàn đ p dâng ho c nh h n (xác đ nh b ng cách so sách các ph ng án) Khi đó ph n đ p tràn th ng b trí ngay

gi a lòng sông đ đ m b o ch đ dòng ch y h l u ít bi n đ ng so v i khi ch a có công trình Ph n n i ti p v i 2 b là đ p không tràn t ng kh n ng tháo n c, trên

đ p tràn c ng có th b trí k t h p l x sâu (nh đ p Hòa Bình, S n La, Lai Châu),

ho c đ t l x sâu ph n đ p không tràn (ví d đ p Tân Giang, đ p Sông Lòng Sông

t nh Bình Thu n, đ p nh Bình t nh Bình nh)

p không tràn Ph n đ p tràn p không tràn

Hình 1.1 p nh Bình, t nh Bình nh

b Xi phông tháo l

Xi phông tháo l th ng s d ng v i đ p bê tông, nh ng c ng có th dùng v i đ p đ t,

đ p đá Xi phông là lo i công trình tháo n c ki u kín, làm vi c t đ ng tháo l nhanh

do s d ng chân không đ hút n c làm đ y ng

c a x sâu

NM th y đi n

Trang 16

8

Khi công trình s d ng m t b ph n g m nhi u ng xi phông (nh h Xuân H ng – à L t) c n b trí ng thông khí c a các xi phông có cao đ l ch nhau đ tránh vi c

t t c các xi phông cùng m đ ng th i gây rung đ ng, m t n đ nh cho đ p

Xi phông s d ng thích h p v i h có l t p trung nhanh, hay đ a hình ph c t p, b trí

đ ng tràn h s không kinh t [1]

Hình 1.2 Xi phông tháo l [1]

1 nh ng ng tràn; 2 L thông khí; 3 T m che; 4 C a vào; 5 L i gà h t n c;

6 ng d n; 7 B tiêu n ng

1.2.2.2 Công trình tháo l ngoài thân đ p

ây là công trình đ c xây d ng r t ph bi n n c ta hi n nay, áp d ng khi h có

đ p chính b ng v t li u đ a ph ng nh đ t, đá Vi c l a ch n v trí và hình th c công trình tháo l cho các h ch a lo i này th ng ph i qua phân tích, so sánh kinh t ,

k thu t v i nhi u ph ng án khác nhau V c b n, có các hình th c công trình tháo

l ngoài thân đ p nh sau:

Trang 17

9

n c có th b trí hình th c x đáy ho c phóng xa, c a kênh h l u d n n c x ra b trí xa thân đ p và các h ng m c công trình trong đ u m i khác tránh nh h ng đ n chúng Lo i đ ng tràn này đ c áp d ng r ng rãi n c ta hi n nay, s d ng h p lý khi đ a hình t ng đ i tho i, có th b trí đ ng tràn d c theo núi m t ph n đ u đ p

ho c hai đ u đ p [1]

Hình 1.3 ng tràn d c đ u đ p [1]

a) M t b ng t ng th ; b) m t c t d c tràn; c) m t c t ngang tràn

b ) ng tràn ngang

ây c ng là lo i đ ng tràn h , h ng n c ch y vào g n nh vuông góc v i ng ng

c a đ ng tháo Các b ph n c a đ ng tràn ngang g m: Kênh d n vào (có th có

ho c không có), ng ng tràn, máng bên, đ ng tháo n i ti p sau máng bên nh hình 1-4 Ch đ th y l c, dòng ch y t ng ng sang máng bên r t ph c t p, dòng ch y trong máng bên là dòng bi n l ng ba h ng mà cho đ n nay v n đ này v n ch a

đ c nghiên c u tri t đ

5 0 1

1 5 1 0 1 5

1 0

1 5

1 0 1 5 1 0 1 5 1 0 1 5

Th ng

l u h

Trang 18

Hình 1.5 ng tràn ngang h Fort Smith (M ) [1]

Trang 19

11

c) Gi ng tháo l

Gi ng tháo l là công trình tháo l ki u kín, bao g m ph n gi ng đ ng n i ti p v i

đ ng h m ngang Gi ng tháo l th ng b trí k t h p v i h m d n dòng thi công Trong giai đo n thi công, mi ng vào c a h m đ c đ t th p (g n b ng cao trình đáy sông) đ d n dòng, ph c v thi công đ p chính giai đo n sau, c a d n dòng d i sâu đ c hoành tri t và l t h ch a đ c ti p nh n vào gi ng đ ng thông qua ph n

mi ng gi ng hình loa tròn toàn ph n ho c bán ph n Gi ng tháo l th ng có kích

th c nh h n nhi u so v i đ ng tràn h có cùng n ng l c x l Tuy nhiên, khi

Trang 20

12

hình là d c, h p, s n núi là n i không có v trí thích h p đ b trí đ ng tràn d c và các lo i hình th c tháo l khác ng tràn ngang có th áp d ng đ làm tràn ph , tràn

s c các h ch a đã xây d ng Áp d ng đ ng tràn ngang có u đi m là b trí

ng ng tràn d c theo đ ng đ ng m c, có th kéo dài ng ng tràn mà kh i l ng công trình t ng không đáng k so v i đ ng tràn d c Do b trí chi u r ng trànl n nên

h th p m c n c trong h , gi m đ c di n tích ng p và đ m b o an toàn cho đ p chính nh t là v i các đâp b ng v t li u đ a ph ng

1.3.2 M t s công trình th c t đã áp d ng Vi t Nam

Trong th c t xây d ng công trình đ u m i th y l i đã l a ch n đ ng tràn ngang đ

x l t ng đ i nhi u, d i đây là b ng th ng kê và thông tin m t s thông s c b n

đ ng tràn ngang đã xây d ng

B ng 1.1 Th ng kê m t s tràn ngang đã xây d ng Vi t Nam

TT Tên công trình a đi m xây d ng

L u l ng

x l n nh t

(Qx max)

C t n c tràn

3 Quang Hi n Vân Canh - Bình nh 190,00 2,00 40

6 N c Ng t Ninh H i - Ninh Thu n 268,00 1,99 60

Trang 22

14

Hình 1.7 Tràn x l h Quang Hi n, t nh Bình nh

Hình 1.8 Tràn x l h N c Ng t, t nh Ninh Thu n

H Quang Hi n: u c xây d ng hoàn thành n m 2007 thu c đ a bàn huy n Vân Canh t nh Bình

nh

Các thông s chính tràn nh sau: Hình th c tràn: tràn ngang

Trang 23

nh Các thông s chính tràn máng bên nh sau:

Trang 24

16

1.3.3 Các nghiên c u v b trí và tính toán th y l c

n nay v n đ tính toán th y l c đ ng tràn ngang trong công trình tháo n c còn ít

đ c nghiên c u so v i các lo i hình th c tháo l khác Các k t qu nghiên c u đ c công b ch a nhi u, các tính toán áp d ng trong thi t k ch y u d a nhi u vào kinh nghi m, s l ng công trình công b lo i đ ng tràn này c ng không nhi u, có th k

đ n nghiên c u n i b t cho đ n nay là:

Nghiên c u c a hai tác gi Nguy n Chi n và Lê Thanh Hùng nghiên c u quy trình tính toán th y l c và h p lý hóa các thông s b trí máng bên c a đ ng tràn ngang,

đ c đ ng t i trong t p chí khoa h c th y l i và môi tr ng s 7, n m 2004

Nghiên c u c a Nguy n Xuân ng v đ ng vi n h p lý c a b kênh d n và t ng

h ng dòng vào công trình tháo l ng trong t p san th y l i- th y đi n s 130, n m

1973

Nghiên c u c a Nguy n V n Cung v dòng ch y bi n l ng và đ p tràn ngang đ c

đ ng t i trong t p chí khoa h c - K thu t s 18, n m 1964

Trong gi i h n ph m vi c a lu n v n, tác gi ch t p trung nghiên c u tính toán th y

l c máng bên và xác đ nh các thông s b trí h p lý máng bên

Vi c tính toán xác đ nh ch đ th y l c máng bên hi n nay th ng s d ng m t s

ph ng pháp lý thuy t g n đúng và kinh nghi m th c t c đi m c a ch đ th y l c trong máng bên là s gia t ng c a l u l ng và l u t c ch y trong máng theo chi u dòng ch y T n th t c t n c c b n do s gia t ng l u t c theo chi u dài máng bên và

có xét đ n l u t c ban đ u cho kh i n c m i đ c gia nh p vào máng bên

Trang 25

17

M c đích tính toán là xác đ nh các thông s c a máng bên đ ng tràn ngang khi đ nh

tr c m t s đ i l ng c b n, sao cho dòng ch y trong máng đ m b o đ c kh n ng tháo l cao nh t và giá thành xây d ng công trình là nh nh t

1.5 K t lu n ch ng 1

1/ Tràn x l là h ng m c quan tr ng trong công trình đ u m i h ch a, đ p dâng

n c, nh m đ m b o cho công trình làm vi c đ c an toàn Khi thi t k tràn x l

nh ng n i có đ a hình xây d ng ch t h p, b d c, núi đá, khó b trí đ ng tràn d c thì

đ ng tràn ngang là m t trong nh ng gi i pháp l a ch n h p lý Tính u vi t c a

đ ng tràn ngang so v i các d ng đ ng tràn khác là trong đi u ki n đ a hình phù h p,

đ ng tràn ngang kinh t h n vì nó gi m đ c công tác đào đ p, gi m đ c kh i

l ng xây d ng ng ng tràn, không ph i b trí đo n thu h p, gi m c t n c tràn, t ng

kh n ng quá t i cho th ng l u tràn mà không ph i b trí thêm tràn s c

2/ Vi c nghiên c u đ xác đ nh các thông s c a đ ng tràn ngang đ n nay ch a đ c

đ c p nhi u, còn d a vào kinh nghi m, ch a có nh ng lu n ch ng xác đáng khi áp

d ng Vi c xác đ nh, l a ch n ch đ th y l c trong máng bên đ ng tràn ngang là

m t công vi c quan tr ng nh m đ m b o công trình đ u m i làm vi c an toàn, hi u

qu Ngoài ra đi u ki n v kinh t c n đ c quan tâm so sánh đ l a ch n ph ng án

b trí h p lý

Trang 26

l , ta ph i tìm đ c đ ng m t n c trong máng bên, t đó xác đ nh đ c các thông

s c a máng bên Dòng ch y trong máng bên là dòng bi n l ng ba h ng, đây là v n

đ th y l c ph c t p, vi c tính toán cho đ n nay ch a gi i quy t tri t đ Các ph ng pháp tính toán th y l c cho k t qu g n sát v i th c t Sau đây gi i thi u m t s

ph ng pháp tính toán th y l c máng bên c a đ ng tràn ngang

a) Ph ng pháp dòng đ u [3]

đ t t i di n tích ch y nh nh t, ph i cho l u t c dòng ch y trong máng bên đ t t i

l u t c cho phép (c n ph i xác đ nh l u t c l n nh t trong máng ph thu c vào v t li u máng bên) trình t ti n hành tính toán nh sau:

B c 1: Chia máng bên ra t ng đo n v i kho ng cách c a các m t c t k t đ u máng

B c 3: Xác đ nh chi u r ng b c a đáy máng bên và đ d c mái c a m t c t máng

Bi t Qx, V, khi đó xác đ nh đ c đ sâu trung bình h t i m t c t xi n đây s b tính

đ c chi u r ng c a đáy và chi u sâu các m t c t máng, nh ng quan h gi a các m t

c t thì ph i tìm đ ng đ c tính m t n c m i xác đ nh đ c

B c 4: Tính đ d c th y l c:

Trang 27

19

3 / 4

2 2 2 2

R

n v R C

2

1

1 +

Trong đó: l - kho ng cách gi a hai m t c t

i v i ph ng pháp dòng đ u, toàn b đ ng m t n c trong máng bên đ c xác

đ nh, t đó xác đ nh đ c đ sâu t i m i m t c t Do xu t phát t gi thi t dòng ch y trong máng bên là dòng đ u trong t ng đo n, nên k t qu tính ch là g n đúng đ s b

ch n đ c đ d c c a đáy máng, sau đó ph i ki m tra l i b ng ph ng pháp khác tính toán chính xác h n

b) Ph ng pháp g n đúng c a Miltrin [8]:

B qua t n th t ma sát, ph ng trình vi phân đ ng m t n c trong máng bên khi đó

có d ng

x g

V g

V dx

d dx

dQ g

V g

V dx

d dx

dh dx

dz dx

)2(

2 2 2

+

=+

Trang 28

c ng nh đ d c đáy đ c xác đ nh trên c s so sánh kinh t , k thu t c a t ng

ph ng án, v trí gi i h n c a đáy máng xác đ nh t đi u ki n biên kh ng ch ch y qua

ng ng tràn

Vi c tính toán th y l c máng bên xác đ nh t m t c t cu i c a máng l y đ sâu hL làm

đi u ki n ban đ u, đ sâu hL th ng l y l n h n đ sâu phân gi i hk, khi đó ch đ

ch y êm đ c thi t l p trên toàn chi u dài máng

Vi c xác đ nh ch đ th y l c máng bên có kích th c t i u, tính toán cho đi u ki n tháo l u l ng l n nh t s đ c đ n gi n đi nhi u n u cho quy lu t thay đ i c a l u

t c theo chi u dài máng

n

L L

x

x V

V n

n Z

Z

2 2

.2

=

Trong đó: Z = Z0 khi x = 0

L u l ng t i m t c t x:

Trang 29

21

L

x Q

Suy ra

n L

x

x x

L

x V

V i

L

L L

v i ng ng tràn Ch đ ch y vòng h ng ngang đ c mong đ i nh t là m t xoáy đ n

n đ nh đ c t o ra khi chi u sâu không đ i các m t c t có chi u r ng trung bình (b+m*h) Áp d ng ch đ th y l c v i tr ng h p tháo l u l ng tính toán, ta có th xác đ nh theo công th c:

Trang 30

22

máng nh h n l u t c phân gi i: VL≈ 0,75Vk, tr ng h p này th ng áp d ng khi máng bên n i ti p v i kênh h , d c n c Khi n=1 thì đ ng m t n c là đ ng cong

l i L u t c cu i máng VL≈ Vk, chi u sâu n c là không đ i và nh h n chi u sâu

cu i máng Tr ng h p này đ ngh ng d ng khi máng bên n i ti p v i đ ng h m

ho c c ng ng m c t qua đ p, b i vì chi u sâu toàn b c a máng khi đó không đóng vai trò quan tr ng Tr s t i u c a các đ i l ng VL, s m n trong gi i h n đã nêu c n

đ c chính xác hóa tùy theo đi u ki n đ a hình, đ a ch t, n i ti p sau ng ng tràn, l u

l ng c nh đ u (Q0), chi u r ng máng (b), h s mái (m)

N i ti p c a máng bên và lòng d n phía sau c n đ c tính toán có xét t i th c t là chi u sâu trong máng l n h n đ sâu phân gi i và lòng d n ra không đ c làm dâng cao m c n c trong máng C ng c n tính đ n là chi u sâu phân gi i c a dòng ch y

(2

V dx

i dz dp g

Trang 31

Tr s “TB” là giá tr trung bình c ng c a hai tr s 2 m t c t li n k nhau N u

tr ng h p dòng nh p vào vuông góc v i tr c c a dòng c b n c a máng bên (t c khi máng bên có B = const) thì = 0, lúc này công th c (2-16) có d ng:

Trang 32

24

d) Ph ng pháp T.R Camp và W.E Howlomd: [3]

Xu t phát t nguyên lý đ ng l ng, cho b không đ i, rút ra bi u th c

tb

g

V g

V y

ω

∆++

2 2

(2-19)

e ) Ph ng pháp I.M Konovalop [3]

Xu t phát t nguyên lý đ ng n ng rút ra ph ng trình c b n c a dòng bi n l ng nh sau:

x b x q g

x q ig

h

TB TB

2 2 3

2 3

ω

ωω

V g

V

22

2 2

Vi c tính toán ng d ng đ ng tràn ngang trong công trình đ u m i th y l i, th y đi n

đ n nay ngày càng đ c quan tâm, công vi c tính toán máng bên đ ng tràn ngang đòi

h i áp d ng các ph ng pháp tính toán phù h p Do đó c n l a ch n ph ng pháp tính toán nào ph n ánh g n v i th c t nh t v b n ch t c a dòng ch y ph c t p trong máng bên đ tính toán

V i các ph ng pháp tính toán xác đ nh các thông s c a máng bên nêu trên cho th y

ph ng pháp dòng bi n l ng là h p lý nh t vì ph ng pháp này đã xét đ y đ các

Trang 33

25

y u t nh h ng đ n di n bi n m c n c trong máng bên, phù h p v i đi u ki n thi công do đ d c đáy máng ch n tr c trong toàn b chi u dài máng bên, đáy máng là

m t m t ph ng Trong lu n v n này l a ch n “Ph ng pháp dòng bi n l ng” đ tính

th y l c trong máng bên c a đ ng tràn ngang

2.2 Thu t toán v đ ng m t n c trong máng bên

Xu t phát t ph ng trình vi phân c b n c a dòng ch y n đ nh trong máng bên theo công th c (2-16) ho c (2-17) và ph ng trình hình h c (2-18) đ v đ ng m t n c trong máng bên Các thông s đ nh tr c trong b s li u đ u vào nh sau:

Trang 34

m h B

Tính l u t c trung bình trên ng ng tràn:

.

t tr

t t

Q V

Trang 35

27

Hình 2.2 S đ tính toán l u t c dòng nh p θ tràn ngang

α là góc h ng n c qua ng ng (dòng nh p) so v i ph ng vuông góc v i ng ng tràn, α=0 khi dòng nh p vuông góc v i ng ng tràn, α l y d u (+) khi dòng vào làm

t ng hình chi u l u t c dòng nh p θ và ng c l i d u (-) khi làm gi m hình chi u l u

m t c t tr c tr đi 1, cho đ n m t c t tính toán sau cùng là m t c t s 0 (đ u máng) Kho ng cách xi t m t c t tính toán th i đ n m t c t đ u máng theo công th c:

t i

Trang 36

28

Di n tích t m t c t tính toán th i: ωi =h b i.( i+m h )i (2-31)

L u t c t i các m t c t: i

i i

Q V

∆ = ; (N: s đo n chia) (2-36)

Tính đ c chênh l ch m c n c (y1-y2) theo công th c (2-16)

Tính đ c chênh l ch m c n c (y1-y2) theo công th c (2-18)

T công th c (2-16) và (2-18) ta tính t m t c t cu i máng ng c lên đ u máng bên;

có đ sâu h2, ta gi thi t h1 đ n khi th a mãn công th c (2-16) và (2-18)

Xác đ nh cao trình đáy máng: xác đ nh cao trình đáy t i m t c t đ u máng (m t c t

s 0) đ c ch n theo đi u ki n kh ng ch ch y t do qua ng ng tràn vào máng bên

t c kh ng ch m c n c l n nh t đ u máng t ng ng 0,4Htr tr đi chi u cao c t

n c m t c t đ u máng ta xác đ nh đ c cao trình đáy máng bên, đáy các m t c t ti p theo đ c tính gi m d n theo đ d c c a đáy máng

Cao trình đ ng m t n c t i các m t c t trong máng bên b ng cao trình đáy máng

c ng v i đ sâu n c tính toán trên t ng m t c t t ng ng trong máng bên

Trang 37

+ M t c t ngang máng bên: m t c t hình thang có mái mb=0,50

+ sâu cu i máng: kh ng ch hc= hk; (hk đ sâu phân gi i m t c t cu i máng)

Trang 40

L

; Lm

Di n tích đào và x lý máng F(máng) = (Zb -Zđáy)* x (2-41) Trong đó: Zb =Zng ng + Ht+1,0 (m)

x là chi u dài gi a hai m t c t

Hình v hi n th k t qu tính th y l c cho 02 s đ nh sau:

Hình 2.4 M t c t d c máng s đ 1

Định dạng
Số trang	112
Dung lượng	2,73 MB