Khi có nền đá phải tìm mọi cách bố trí đập tràn trên nền đá. Nếu không có nền đá hoặc nền đá xấu thì cũng có lúc phải bố trí ttrên nền không phải là đá. Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên của long song không bị phá hoại, do đó trước tiên cần nghiên cứu bố trí đập tràn tại lòng sông hoặc gần bãi sông. Nếu cần rút ngắn chiều rộng đập tràn thì điều kiện thủy lực ban đầu có thể bị phá hoại, do đó phải có biện pháp tiêu năng phức tạp. Tuy nhiên, nhiều trường hợp, phương án rút ngắn chiều rộng đập tràn vẫn là kinh tế nhất. Nếu lưu lượng tháo nhỏ hoặc dòng chảy đã điều tiết tốt thì không nhất thiết phải bố trí đập tràn giữa lòng sông. Bố trí đập tràn phải phù hợp với điều kiện tháo lưu lượng thi công và phương pháp thi công. Khi phạm vi nền đá không rộng đập không tràn không phải là đập bê tông, có thể dùng hình thức xả mặt và xả đáy để tháo lũ và tận dụng khả năng tháo lũ qua nhà máy thủy điện, âu thuyền…Ngoài ra cũng có thể xây dựng những đập mà nhà máy thủy điện nằm ngay trong đập và loại đập tràn qua đỉnh nhà máy thủy điện. Khi có công trình vận tải thủy, việc bố trí đập tràn cần chú ý đảm bảo cho dòng chảy và lưu tốc ở hạ lưu không ảnh hưởng đến việc đi lại của tàu bè. Bố trí đập tràn cần bảo đảm cho lòng sông và hai bờ hạ lưu không sinh ra xói lổ, đảm bảo an toàn của công trình.
Trang 1Câu hỏi ôn tập công trình tháo nước Câu 1: Vẽ sơ đồ (mặt bằng, cắt dọc) và nêu đặc điểm bố trí, ưu nhược điểm, trường hợp sử dụng của các loại công trình tháo lũ: đập tràn, đường tràn dọc, tràn ngang, xi phông, giếng, gáo.
1 Đập tràn:
* Bố trí:
- Khi có nền đá phải tìm mọi cách bố trí đập tràn trên nền đá Nếu không có nền đá hoặc nền đá xấu thì cũng có lúc phải bố trí ttrên nền không phải là đá
- Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên của long song không bị phá hoại, do đó trước tiên cần nghiên cứu
bố trí đập tràn tại lòng sông hoặc gần bãi sông Nếu cần rút ngắn chiều rộng đập tràn thì điều kiện thủy lực ban đầu có thể bị phá hoại, do đó phải có biện pháp tiêu năng phức tạp Tuy nhiên, nhiều trường hợp, phương án rút ngắn chiều rộng đập tràn vẫn là kinh tế nhất Nếu lưu lượng tháo nhỏ hoặc dòng chảy đã điều tiết tốt thì không nhất thiết phải bố trí đập tràn giữa lòng sông
- Bố trí đập tràn phải phù hợp với điều kiện tháo lưu lượng thi công và phương pháp thi công
- Khi phạm vi nền đá không rộng đập không tràn không phải là đập bê tông, có thể dùng hình thức
xả mặt và xả đáy để tháo lũ và tận dụng khả năng tháo lũ qua nhà máy thủy điện, âu thuyền…Ngoài
ra cũng có thể xây dựng những đập mà nhà máy thủy điện nằm ngay trong đập và loại đập tràn qua đỉnh nhà máy thủy điện
- Khi có công trình vận tải thủy, việc bố trí đập tràn cần chú ý đảm bảo cho dòng chảy và lưu tốc ở
hạ lưu không ảnh hưởng đến việc đi lại của tàu bè
- Bố trí đập tràn cần bảo đảm cho lòng sông và hai bờ hạ lưu không sinh ra xói lổ, đảm bảo an toàn của công trình
- Đối với sông nhiều bùn cát, bố trí đập tràn cần tránh sinh ra bồi lăng nghiêm trọng
* ưu nhược điểm:
Đập tràn trọng lực là công trình vừa ngăn nước, vừa thoát nước, vì thế không cần xây dựng thêm các công trình thoát nước khác ngoài thân đập, đó là ưu điểm lớn nhất của đập tràn trọng lực Đập tràn trọng lực có khả năng tháo nước lớn, việc bố trí và đóng mở cửa van thuận tiện Ngày nay, do
sự phát triển vể khoa học kỹ thuật thủy lợi hiện đại đã cho phép xây dựng các loại đập tràn cao đến 200m Xây dựng được các loại đập tràn cao do điều kiện địa chất và kết cấu công trình quyết định, ngoài ra cần phải giải quyết các vấn đề dòng chảy có lưu tốc lớn như dòng chảy hòa tan khí, mạch động, khí thực, tiêu năng hạ lưu…
* Trường hợp sử dụng:
2 Đường tràn dọc:
* Bố trí:
- Phải xét đến điều kiện địa chất để tránh bị sạt lở, ảnh hưởng tới an toàn của công trình
- Lợi dụng điầu kiện địa hình để giảm tối đa khối lượng đất, đá, bê tông Khi bờ sông tương đối bằng phẳng hoặc có eo núi, lợi dụng chỗ lõm có cao độ gần MNDBT của hồ chứa để bố trí đường tràn là tốt nhất Lợi dụng đất, đá đào để có thể làm vật liệu, sử dụng cho việc XD công trình thì dù có phải đào vẫn hợp lý
- Vị trí và hướng bộ phận vào và ra của đường tràn phải thích hợp để không làm xói lở đập và các công trình khác, bảo đảm làm việc bình thường cho toàn hệ thống Đường tràn nên tách khỏi đập dâng để sự nối tiếp giữa công trình bê tông (của đường tràn) với đập dâng bằng vật liêuj địa phương
đỡ phức tạp và giảm được khối lượng tường chắn đất Đặc biệt phần cửa vào và cửa ra phải cách xa đập (riêng phần cửa ra phải cách chân đập hạ lưu ít nhất 60m) Tuy nhiên đường tràn cũng không nên cách đập quá xa làm ảnh hưởng đến việc không chế mực nước trong hồ hoặc đặt quá sâu vào bờ làm khối lượng đào sẽ tăng Nói chung trừ những trường hợp đặc biệt để việc quản lý và thi công được tập trung nên bố trí đường tràn ở một bên bờ và cách đập không xa lắm
Trang 2* Ưu nhược điểm:
Thi công và quản lý đơn giản, xây dựng được trong nhiều điều kiện địa hình khác nhau, yêu cầu địa chất không cao, an toàn về tháo lũ
* Trường hợp sử dụng:
Đặt ở ven bờ hồ chứa khi không được phép và không có điều kiện tháo lũ qua đập dâng nước
3 Đường tràn ngang:
* Bố trí:
Đường tràn ngang là loại công trình tháo lũ kiểu hở có ngưỡng tràn đặt dọc theo bờ hồ chứa, có thể gần thẳng góc với tuyến đập, cong tuyến kênh tháo bố trí giống như đường tràn tháo lũ do đó thẳng góc với chiều nước tràn Dòng nước chảy qua ngưỡng tràn vào móng sẽ rẽ ngọăt một góc thông thường là 900 và chảy xuống kênh thoát
* ưu nhược điểm:
- Có thể bố trí ngưỡng tràn theo đường đồng mức của sườn núi, chiều dài ngưỡng tràn bảo đảm tháo hết lưu lượng lũ cần thiết với cột nước trên ngưỡng thấp mà khối lượng đào đất đá hợp lý Độ dốc kênh tháo tương đối lớn nên mặt cắt kênh có thể giảm nhỏ do đó khối lượng công trình giảm Cũng
do cột nước trên ngưỡng tràn thấp mà có thể giảm độ cao của đập và giảm được tổn thất ngập lụt thượng lưu
- Với nền mềm cũng có thể dung loại này nhưng từ sau ngưỡng tràn trở đi cần gia cố do đó vốn đầu
tư có thể lớn
* Trường hợp sử dụng:
- Trường hợp ở đầu mối công trình không có vị trí thích hợp để làm đường tràn dọc, nhất là địa hình dốc và hẹp thì nên dùng đường tràn ngang
- Đường tràn ngang có thể sử dụng cho tất cả các loại công trình lớn, vừa và nhỏ Đường tràn ngang thích hợp đối với nền đá Với nền mềm cũng có thể dùng loại này nhưng từ sau ngưỡng tràn trở đi cần gia cố do đó vốn đầu tư có thể lớn
4 Xi phông:
* Bố trí:
* Ưu nhược điểm:
- Tự động tháo nước: khi lũ về, mực nước trong hồ vượt quá MNDBT một trị số nào đó, xi phông có thể bắt đầu làm việc có áp hoàn toàn
- Rẻ tiền: lưu lượng tháo của xi phông lớn nên chiều rộng xi phông nhỏ hơn so với các công trình tháo lũ kiểu hở Sự chênh lệch đó càng lớn khi công trình có lưu lượng lũ TK lớn
- Không cần có cửa van và các thiết bị đóng mở do đó không cần nhân viên phụcvụ
- Độ chân không lớn dễ gây xâm thực, khi tháo lũ gây ra chấn động ảnh hưởng đến ổn định công trình Cấu tạo tương đối phức tạp
* Trường hợp sử dụng:
Khi XD hồ chứa nước vốn đầu tư XD công trình tháo lũ khá lớn Các công trình tháo lũ phải làm việc lâu dài, vững chắc, đơn giản trong quản lý và thỏa mãn điều kiện kinh tế Một trong những công trình thỏa mãn điều kiện đó là xi phông Ở những nơi nước lũ về nhanh khi có mưa, việc ứng dụng xi phông tháo lũ có tác dụng lớn vì nó làm việc tự động và đảm bảo tháo lũ nhanh chóng
Xi phông được ứng dụng rộng rãi và được xây dựng trong các đập bê tông cao, trong những đập đất không lớn lắm
Trang 35 Giếng:
* Bố trí:
* Ưu nhược điểm:
- Khó thi công
- Giếng tháo nước có diện tràn lớn nên có thể tháo được lưu lượng lớn với cột nước không cao
- Khi phễu tràn vào công trình tháo nước kiểu giếng đặt gần bờ, mặt đập, cần có biện pháp chống nước chảy cuộn và phải làm cho phân bố đều, thẳng góc với ngưỡng tràn trước khi vào phễu
* Trường hợp sử dụng:
Là công trình tháo lũ trên mặt thường được xây dựng ngoài thân đập, nằm ở ven hồ chứa Giếng tháo
lũ được xây dựng trong những trường hợp sau:
- Bờ hồ là đá, có địa hình dốc và hẹp không thuận lợi để XD các công trình khác
- Bản thân đường hầm tháo lũ là đường hầm dẫn dòng lúc thi công
Giếng tháo lũ thường được XD trong đầu mối công trình có đập dâng bằng vật liệu địa phương, cũng
có trường hợp đập dâng là đập vòm và trụ chống và phải tháo lũ thi công bằng đường hầm
Giếng tháo lũ không những xây dựng ở bờ hồ mà có trường hợp XD trong thân đập đất
6 Gáo:
* Bố trí:
Đây là công trình tháo lũ kiểu kín có thể đặt ở bở sông hay thân đập Các bộ phận của công trình gồm: Ngưỡng tràn, các ống tháo và các thiết bị tiêu năng hạ lưu
* Ưu nhược điểm:
- Cột nước trên đỉnh tràn thường từ 1 – 1,5m nên chiều dài ngưỡng tràn tương đối dài
- Tháo được lưu lượng lớn với cột nước không cao
* Trường hợp sử dụng:
Chỉ áp dụng đối với các công trình loại vừa và nhỏ
Câu 2: Trình bày các chức năng của tràn chính, tràn phụ, tràn sự cố trong công trình đầu mối Khi nào thì cần bố trí tràn phụ, tràn sự cố.
* Tràn chính:
Là công trình tháo nước chính để đảm bảo an toàn cho các hạng mục của công trình đầu mối
và vùng hạ du Tràn chính được thiết kế kiên cố theo cấp của công trình đầu mối Kích thước và kết cấu của tràn chính được tính toán với con lũ thiết kế và được kiểm tra tương ứng khi xả lũ kiểm tra
* Tràn phụ:
Tràn phụ được xây dựng để cùng với tràn chính tháo được con lũ kiểm tra, đảm bảo an toàn cho công trình đầu mối và vùng hạ lưu Tràn phụ chỉ làm việc khi con lũ xảy ra vượt quá lũ thiết kế
Do số lần làm việc ít nên phần hạ lưu của tràn thường không được làm kiên cố, nghĩa là có thể chấp nhận xói ở hạ lưu đường tràn và tìm cách khắc phục lại sau mỗi lần làm việc Vì vậy khi thiết kế đường tràn phụ thường chỉ cần quan tâm đến an toàn của đập và bản thân ngưỡng tràn
* Tràn sự cố:
Tràn sự cố được xây dựng để tham gia tháo nước từ hò chứa khi đường tràn chính bị sự cố làm giảm năng lực tháo( kẹt cửa van…), hay khi xảy ra con lũ vượt quá tần xuất quy định
Một cách tự nhiên, tràn sự cố cũng được sử dụng như một tràn phụ để giảm nhẹ quy mô của tràn chính Mặc dù vậy, giữa tràn sự cố và tràn phụ vẫn có những đặc điểm khác biệt về mục đính sử dụng, cách bố trí và kết cấu chi tiết
- Tràn tự động
Trang 4- Tràn qua phần đập đất tự vỡ ứng với một mực nước hồ quy định Cơ cấu tự vỡ có thể được gia tải bằng nước hay có những đường dẫn xói riêng
- Tràn sự cố có cửa van tự động lật trục ngang
- Đập tràn có cửa mở nhanh: trên ngưỡng đập đặt hệ thống các tấm phẳn chán nước được tựa lên các cột đỡ Khi mực nước hồ vượt quá một giới hạn nhất định, hệ thống bản và cột
đỡ bị gập nhanh xuống và đưa tràn vào trạng thái làm việc, tháo lũ nhanh
- Tràn qua phần đập được gây vỡ bằng nổ mìn định hướng
Câu 3: Trình bày công thức tính khả năng tháo nước của các loại đập tràn Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến khả năng tháo Trong trường hợp nào phải nghiên cứu khả năng tháo bằng thí nghiệm mô hình.
* Công thức: Từ 1 – 9 trang 9, 10 bải giảng tính toán thủy lực công trình tháo nước - Nguyễn Văn
Mạo
* Các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng tháo: (Phân tích thêm đầy đủ trong bải giảng tính toán
thủy lực công trình tháo nước - Nguyễn Văn Mạo từ trang 11 – 21)
1 Đập tràn không cửa van:
a) Hình dạng mặt đập tràn:
b) Hệ số lưu lượng của đập tràn Creager
- ảnh hưởng của H/Htk
- Ảnh hưởng của hình dạng đập
- Tổ hợp ảnh hưởng của H/Htk và hình dạng đập với hiện tượng trộn khí
- Ảnh hưởng của chân không
- Ảnh hưởng của tuyến đập trên mặt bằng
- Một số vấn đề sử dụng đập tràn chân không
2 Đập tràn có cửa van:
a) Vị trí cửa van:
b) Hệ số lưu lượng qua đỉnh tràn có cửa van
* Khi nào phải thí nghiệm mô hình:
- Khi nghiên cứu công trình có dòng chảy lưu tốc cao (vượt quá 40m/s) trong các trường hợp này xuất hiện hàng loạt hiện tượng thủy lực đặc biệt Mạch động của dòng chảy xiết tác động vào đường biên của công trình có thể làm cho kết cấu thanh mảnh, (cửa van, tường ngực…) bị chấn động, bị phá hoại Cục bộ ở công trình phát sinh vùng áp thấp, xuất hiện chân không dẫn đến hiện tượng khí thực Dòng chảy có hiện tượng trộn khí, dòng chảy hỗn hợp ảnh hưởng đến kích thước công trình và các bộ phận tiêu năng trên đường dẫn xuất hiện các sóng xung kích Các vấn đề này liên quan mật thiết đến thiết kế hình dạng chi tiết công trình
- Theo tiêu chuẩn thiết kế đối với công trình quan trọng từ cấp 2 trở lên
- Đối với những công trình có những kết cấu khác với công trình tiêu chuẩn
- Khi trong thực tế các phần co hẹp bên khác với giả thiết tính toán dẫn đến một số yếu tố (hệ số m…) thay đổi nên cần phải thí nghiệm để kiểm chứng
Trang 5Cõu 4: Trỡnh bày cụng thức tớnh khả năng thỏo nước của cỏc CTTN kiểu kớn (xi phụng, giếng) Phõn tớch khả năng chịu được sự quỏ tải về lưu lượng của loại CTTN này.
* Cụng thức: Từ 10,11 trang 10 bải giảng tớnh toỏn thủy lực cụng trỡnh thỏo nước - Nguyễn Văn
Mạo
* Phõn tớch khả năng chịu được sự quỏ tải về lưu lượng của loại CTTN:
Từ hỡnh vẽ (tự vẽ theo bài phụ đạo)
- Trong đoạn oa là chảy khụng ỏp: khi Q tăng một lượng ∆Q tương đối lớn thỡ mực nước Z tăng một lượng ∆Z khụng lớn lắm Cụng trỡnh an toàn
- Khi cụng trỡnh nằm trong đoạn ab là đoạn chuyển tiếp từ chảy khụng ỏp sang chảy cú ỏp mức độ an toàn của cụng trỡnh là bỡnh thường
- Đoạn bc chảy cú ỏp đõy là đoạn dẽ mất ổn định vỡ khi ta tăng lưu lượng Q một lượng nhỏ ∆Q thỡ mực nước ∆Z tăng một lượng khỏ lớn, nờn dễ gõy mất an toàn
1) Kiểu giếng:
Trang 26-27 bải giảng tớnh toỏn thủy lực cụng trỡnh thỏo nước - Nguyễn Văn Mạo
2) Kiểu xi phụng:
Trang 28 bải giảng tớnh toỏn thủy lực cụng trỡnh thỏo nước - Nguyễn Văn Mạo
Câu 5:Trình bày công thức chung để ktra khả năng khí hoá tại các bộ phận của CTTN Cách xđịnh trị số Kpg và K của từng bộ phận.
- Mđích của việc ktra sự xuất hiện khí hoá là để đbảo cho các bphận của CTTN làm việc trong đkiện ko có khí hoá or có khí hoá nhng ở mức độ phtriển cha đủ để gây nên khí thực nguy hiểm.
- Việc ktra cần tiến hành với các chế độ lviệc khác nhau của CTTN trong đó phải xem xét đến:
+ CTT với các cấp lu lợng khác nhau từ 0-Qmax, với Qmax là lu lợng tháo nớc lớn nhất
+ TH cửa van mở hoàn toàn và mở từng phần.
+ TH mở đều các cửa và TH có 1 cửa bị hạn chế khả năng lviệc do sự cố.
- Việc ktra cần tiến hành cho các bộ phận, các mặt cắt khác nhau trên CTTN, trong đó cần xét đến:
+ Đầu vào của các cửa tháo nớc dới sâu có áp, hay đỉnh đập tràn của các ctrình xả mặt + Các gồ ghề cục bộ trên mặt đập tràn, dốc nớc mà chúng phát sịnh trong quá trình thi công, or trong qtrình khai thác.
+ Bộ phận buồng van, nơi các khe, ngỡng, mố phân dòng…
+ Các mố phân dòng ở cuối dốc nớc hay trong bể tiêu năng, tại đây có chế độ chảy bao ko thuận.
- ứng với 1 chế độ lviệc of CTTN, đkiện để ko phát sinh khí hoá tại 1 bộ phận của nó là:
K > Kpg (1)
Trong đó: K và Kpg là hệ số khí hoá và hệ số khí hoá phân giới
Nếu ko thoả mãn đkiện (1) dẫn đến kthớc ctrình quá lớn ko đảm bảo đkiện kinh tế thì có thể chấp nhận có khí hoá trong gđoạn đầu( khả năng xâm thực là rất nhỏ) Khi đó đkiện khống chế là: K > 0.85Kpg (2)
ở cthức (1) và (2) trị số K đợc xđịnh nh sau:
K =
g V
H H
T
pg T
2
2
Đ
Đ
(3)
HĐT là cột nớc áp lực toàn phần đặc trng của dòng chảy bao quanh ctrình hay bộ phận
đang xét (m) HĐT = Ha + hd
hd – cột nớc áp lực d, đợc quy ớc tơng ứng với từng loại vật liệu
ha – cột nớc áp lực khí trời, phụ thuộc vào cao độ mực nớc tại điểm đang xét ( tra bảng 2.1 )
Trang 6Hpg là cột nớc áp lực phân giới phụ thuộc vào nhiệt độ ( tra bảng 2.2)
VĐT- lu tốc (trị số trung bình thời gian) đặc trng của dòng chảy hay tại bộ phận ctrình đang xét, đớc quy ớc tơng ứng cho từng loại vật chảy bao
g – gia tốc trọng trờng (m/s2 ).
Kpg phụ thuộc vào đặc trng hình học của vật chảy bao đớc xđịnh từ kết quả của hàng loạt thí nghiệm mô hình Khi hình dạng của vật chảy bao đang xét ko phù hợp với các vật chuẩn đã đợc n/c thì cần tiến hành thí nghiệm mô hình để xđịnh Kpg tơng ứng
a) Ktra sự xhiện khí hoá tại đầu vào của các ống tháo nớc có áp.
Đầu vào của ống tháo nớc có áp cần có dạng chảy thuận dòng để giảm hệ số sức cản thuỷ lực và giảm khả năng xhiện chân ko dẫn đến phát sinh khí hoá và khí thực Theo nguyên tắc này đoạn đầu vào của ống đợc làm với mặt cắt mở rộng dần từ thân ống về phía hạ lu
có thể mở rộng theo ko gian or mở rộng phẳng Khi ống tháo đặt sát đáy đập thì sự mở rộng của đầu vào theo phơng đứng chỉ là sự mở rộng lên trên.
Đờng biên mở rộng của đầu vào phía thợng lu có thể chọn theo các dạng đờng cong khác nhau trong đó dạng cung 1/4 elip là thông dụng nhất trong đó:
+ bán trục theo hớng song song với trục ống kí hiệu là a
+ bán trục theo hớng vuông góc với trục ống kí hiệu là b
- Các thông số hình học của đầu vào:
+ Độ thoải của đờng cong cửa vào: Ks = a/b
+ Độ mở rộng của m/c ống về phía TL: Kr =
t
cv
- Hệ số khí hoá phân giới của cửa vào:
K pg = C pmax + P
- hệ số mạch động lớn nhất, phụ thuộc vào mức bảo đảm trong tính toán p%; ( tra bảng 2.3) ( khi chọn mức đbảo p% cần tính đến cấp và thời gian lviệc của ctrình, cụ thể là:
+ Đối với ctrình tạm thời, các cửa sửa chữa p=2%
+ Đối với các ctrình lâu dài p lấy theo tần suất ktra đợc quy định trong quy phạm hiện hành.
Đối với các cửa vào đợc thiết kế theo điều kiện không cho phép phát sinh khí hoá thì lấy =4
- Hệ số khí hoá thực tế:
Trong đó: Zv là chênh lệch cao độ giữa mực nớc TL tính toán và trần cống tháo ở cuối đầu vào
VĐT = VT là lu tốc trung bình tại m/c cuối đầy vào (tiếp giáp với thân ống)
b) Tại các vị trí có gồ ghề cục bộ trên bề mặt CTTN
2g V
H H
T
Đ
pg T
Đ
HĐT = ZV + Ha
VĐT = VT
Trang 7Do nhiều ng.nhân khác nhau về thi công, trong quá trình khai thác có thể tồn tại các mấu
gồ ghề cục bộ Đây là 1 trong những nguồn phát sinh khí hoá có thể dẫn đến khí thực phá hỏng thành lòng dẫn Một số dạng mấu gồ ghề đặc trng nh sau:
+ Các mấu dài chạy ngang chiều dòng chảy đợc tạo ra ở chỗ nối các phần của ván khuôn btông or các tấm thép lát trên bề mặt lòng dẫn
+ Các mấu dài tơng tự, nhng chạy dọc theo chiều dòng chảy
+ Các mấy lồi cục bộ trên nền tơng đối đồng nhất của bề mặt CTTN chúng đợc tạo bởi các hòn cốt liệu lớn nằm sát bề mặt khối btông, các đinh và êcu, các đầu cốt thép nhô ra
+ Độ nhám tự nhiên tơng đối đồng đều trên bề mặt: btông, bề mặt kim loại bị ăn mòn + Các lợn sóng thoải trên bề mặt ( do thi công gây ra)
* Hệ số khí hoá phân giới Kpg của các dạng mấu gồ ghề đặc trng đợc tìm ra bằng thí nghiệm mô hình Trị số Kpg của các mấu gồ ghề đặc trng đợc tra bảng
* Hệ số khí hoá thực tế K đợc xđịnh theo công thức chung (3) tuy nhiên các xđịnh HĐT và
VĐT phụ thuộc vào vị trí có mấu gồ ghề thuộc các đoạn khác nhau trên dòng chảy.
- Trên các bộ phận thuộc đoạn đầu vào của dòng chảy, nơi dòng chảy có biến dạng đột ngột
do thay đổi hình dạng lòng dẫn ( dạng I)
+ Dòng chảy ở cửa vào hay dới cửa van: VĐT = Vc
Vc là lu tốc TB tại m/c co hẹp sau cửa vào hay sau cửa van
+ Dòng chảy ở đập tràn hay ở đoạn cong của lòng dẫn: VĐT = VCB
VCB – lu tốc bình quân cục bộ ở gần bề mặt lòng dẫn, ko kể lớp biên
- Trên các bộ phận thuộc đoạn có lớp biên ptriển dần , phân bố lu tốc trên m/c ngang thay đổi theo chiều dài dòng chảy ( dạng II) VĐT đợc xđịnh là lu tốc cục bộ ở cao độ đỉnh mấu gồ ghề
đặc trng.
Riêng đối với bậc thụt theo chiều dòng chảy thì quy ớc lấy VĐT = Vmax trong đó Vmax là trị số
l-u tốc cục bộ tại vị trí cách bề mặt lòng dẫn một đoạn bằng ( là chiều dày lớp biên của dòng chảy)
Nh vậy VĐT = Vy ( Vy là lu tốc cục bộ tại vị trí các mặt cơ bản của bề mặt lòng dẫn một
khoảng cách bằng y
Trị số y với các dạng mấu đặc trng đợc lấy y = Zm +
-chiều cao nhám tơng đơng trên bề mặt(loại vật liệu, chất lợng Tcông)
Zm- chiều cao mấu gồ ghề cục bộ
Với bậc thụt y = + ( chiều dày lớp biên tại m/c đang xét)
Trị số lu tốc sát thành Vy = 1.2
v
TB
V
(m/s) Trong đó 1,2 phụ thuộc / và y/
VTB lu tốc TB m/c
v
- hệ số biểu thị qhệ giữa lu tốc TB và lu tốc lớn nhất trong dòng chảy khi chiều dày lớp biên
và dạng m/c ngang của dòng chảy đã cho.
Với dòng ko áp m/c ngang hình chữ nhật có bề rộng B và độ sâu nớc h:
v
=
Bh
1
{(h-)(B 2 )+
3 ln
2
[B h(ln 2) 2ln 5
]};
Với đờng tháo có áp m/c hình tròn bán kính r:
v
= 2
r
1
{(r-)2+
3 ln 2
[4r(ln 2) 2ln 5
Giới hạn của dòng chảy dạng II lấy đến m/c mà tại đó chiều dày lớp biên bằng:
+ Với dòng ko áp m/c chữ nhật: =min(h, B/2)
Trang 8+ Với dòng có áp m/c chữ nhật: =min(h/2, B/2)
+ Với dòng có áp m/c tròn: =r
- trên các đoạn có lớp biên phát triển và đạt đến ổn định, phân bố lu tốc trên m/c là ko đổi dọc theo chiều dài: VĐT cũng xđịnh nh trên nhng chiều dày lớp biên ko đổi
*Xđịnh cột nớc áp lực đặc trng HĐT = Ha + hd
Hd- cột nớc áp lực d xđịnh nh sau:
- Với dòng chảy ko áp: hd = hcos
h- chiều sâu d/c tại m/c tính toán
- góc nghiêng của đáy lòng dẫn so với phơng ngang
- Với dòng chảy có áp: hd = Z – hw
Z- chênh lệch cao độ từ MNTL đến trần của m/c đang xét
hw- cột nớc tổn thất tính từ m/c trớc cửa vào đến m/c đang xét đợc xđ thep pp tính toán thuỷ lực thông thờng
c) Tại các bộ phận của buồng van
Khớ hoỏ cú thể phỏt sinh ở mặt trước và mặt sau của khe van phẳng hay bỏn khe trờn trụ van cung
* Kiểm tra khí hoá khi van mở hoàn toàn:
- Hệ số khớ hoỏ phõn giới:
+Với mặt trước của của khe:
Kpgt = Kpgy[1+0,65( 1
t
W
)] Kd ;
+ Với mặt sau của khe:
Kpgy = AKWKB[1+0,65( 1
t
W
)];
trong đú: Kpgy - hệ số khớ hoỏ phõn giới khi cú bậc thụt (loại mấu số 2, bảng 6-12)
W - bề rộng khe;
t - chiều sõu khe;
Kd - hệ số sửa chữa do thay đổi bề rộng lũng dẫn phớa sau khe van; trị số Kd phụ thuộc
vào
w
d
(bảng 6-13) ;
A, KW, KB - cỏc hệ số,
Trang 9-Hệ số khớ hoỏ hiện tại: xỏc định theo ct chung trong đú: VĐT lấy bằng lưu tốc bỡnh quõn tại mặt cắt cú khe van; HĐT - ỏp lực tuyệt đối bỡnh quõn tại mặt cắt cú khe van; - chiều dày lớp biờn, xỏc định theo cỏc chỉ dẫn nờu trờn
* Kiểm tra khí hoá khi van mở hoàn toàn: TH này cần ktra khí hoá tại 2 vtrí: tách dòng tại tấm chắn của van và tách dòng tại các bộ phận cố định của buồng van.
- Kiểm tra khí hoá do tách dòng sau cửa van:
Trị số Kpg = ( hình dạng cửa van, độ choán của van trong khe)
Khi độ choán <75% thì Kpg lấy theo giá trị lớn và ko phụ thuộc vào độ mở cửa van
Trị số K xđ theo ct chung trong đó hd là cột nớc áp lực d tại trần đờng dẫn, tại vtrí m/c co hẹp sau cửa van xđ theo tính toán thuỷ lực
Lu tốc đặc trng: VĐT = Vc = 0.95. 2gH p Hp- cột nớc tt của van
- Ktra khí hoá do tách dòng sau khe van, bậc thụt
Khi van cú bộ phận kớn nước phớa sau : Kpg = 1,6 – 2,2;
- Khi van cú bộ phận kớn nước phớa trước : Kpg = 1,2 – 1,6;
- Đối với bỏn khe, bậc thụt : Kpg 1;
- Ktra khí hoá ở đầu các trụ pin trong buồng van:
Trị số Kpg của đầu trụ pin phụ thuộc vào các thông số hình dạng của đầu trụ
Trị số K đợc xđ theo công thức chung với hd cột nớc áp lực d tại trần của lòng cống ở m/c cuối đầu trụ pin
VĐT = VT với VT là lu tốc bình quân của d/c ở m/c cuối đầu trụ
- Ktra khí hoá ở khe hở của thiết bị khít nớc:
Trị số Kpg phụ thuộc vào hình dạng và kích thớc của thiết bị khít nớc.
Trị số K đợc xđ theo công thức chung trong đó HĐT và VĐT lấy tại m/c ra khỏi khe hở xđịnh bằng tính toán thuỷ lực
d) Tại các mố tiêu năng mố phân dòng
Trị số Kpg phụ thuộc vào hình dạng và bố trí của các dạng mố thờng dùng
TH có nớc nhảy ngập bao trùm trên mố với hệ số ngập trong phạm vi n= 1->1.5 thì (Kpg)n
= Kpg - (n-1)
Trị số K xđịnh theo ct chung với h là chiều dày lớp nớc ngập trên mố xđịnh theo tính toán thủy lực
VĐT =Vc là lu tốc bình quân tại m/c co hẹp d/c ở đầu bể tiêu năng
Trang 10Câu 6
Có ở trang phụ
Câu 7: Nêu và giải thích các giải pháp công trình phòng chống khí thực trên CTTN,.
1 Làm đường biên công trình thoải.
Để tránh phát sinh khí hoá cần làm đường biên công trình đủ thoải để thoả mãn điều kiện (6-79) Ví dụ làm cửa vào cống xả sâu với các hệ số Ks, Kr lớn; khống chế độ gồ ghề cục bộ (Zm) trên bề mặt lòng dẫn; lượn tròn mép các khe van, bậc thụt, mố tiêu năng, tường phân dòng
Các biện pháp loại này thường dẫn đến kích thước công trình lớn, yêu cầu khống chế chất lượng thi công bề mặt lòng dẫn phải tốt
Trong một số trường hợp, nếu việc thoả mãn điều kiện (6-79) dẫn đến kích thước công trình quá lớn thì có thể xem xét phương án cho phép hình thành khí hoá nhưng khống chế ở giai đoạn đầu, khả năng xâm thực yếu hoặc không có Khi đó thay cho điều kiện (6-79), người ta chỉ khống chế :
K > 0,85 Kpg (6-89) Các bộ phận công trình có đường biên được thiết kế theo điều kiện này cần được định kỳ kiểm tra tình hình xâm thực và có thể sửa chữa khi thấy cần thiết
2 Lựa chọn vật liệu theo độ bền khí thực
Các giải pháp loại này chấp nhận sự phát sinh khí hoá tại những vị trí mà lòng dẫn có đường bao không thuận, như ở các khe van, mố tiêu năng, phân dòng, hay ở các khớp nối trên mặt lòng dẫn mà
do lún không đều có thể tạo ra các gồ ghề cục bộ lớn hơn mức khống chế ban đầu
Vật liệu thành lòng dẫn tại các vi trí dự kiến có khí hoá cần được chọn theo tiêu chuẩn độ bền về khí thực Đối với vật liệu bêtông, khi lựa chọn độ bền của nó có thể sử dụng các quan hệ như hình 6-51: Rb = f(Vng,S)
Ở đây Rb – cường độ bêtông (MPa);
Vng- lưu tốc ngưỡng xâm thực, lấy theo lưu tốc đặc trưng (VĐT) của từng loại vật chảy bao (xem mục II);
S - độ hàm khí trong nước Khi không có tài liệu tin cậy về trị số của S, để an toàn trong tính toán lấy S = 0
10
20
30
40
R (MPa)
S=0 2%
4%
6%
b