Dòng chảy đều không áp trong kênh Dòng chảy không áp trong kênh là dòng chảy có mặt hoáng tiếp xúc với khí trời, Dòng chảy ổn định là dòng chảy có lưu lượng, diện tích mặt cắt ướt, đồ
Trang 1THỦY LỰC ĐẠI CƯƠNG
Trang 2CHƯƠNG 7 – DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH
7.1 KHÁI NIỆM CHUNG
Trang 37.1 KHÁI NIỆM CHUNG
7.1.1 Dòng chảy đều không áp trong
kênh
Dòng chảy không áp trong kênh là
dòng chảy có mặt hoáng tiếp xúc với
khí trời,
Dòng chảy ổn định là dòng chảy có lưu
lượng, diện tích mặt cắt ướt, đồ phân
bố lưu tốc trên mặt cắt ướt không thay
đổi dọc theo chiều dòng chảy
h 0J
i
h 0b
m
Trang 47.1 KHÁI NIỆM CHUNG
Các điều kiện để có dòng chảy ổn định đều không áp
1 Lưu lượng không đổi theo thời gian và dọc theo dòng chảy, Q(t,l)=Const
2 Hình dạng mặt cắt, chu vi và diện tích mặt cắt ướt không đổi dọc theo dòng chảy Nên độ sâu mực nước trong kênh h(l)=const
3 Độ dốc đáy không đổi, i=const
4 Hệ số nhám cũng không đổi, n=const
5 Phân bố lưu tốc trên các mặt cắt là không đổi dọc theo dòng chảy
Trang 57.1 KHÁI NIỆM CHUNG
7.1.2 Công thức tính toán cơ bản
Dòng chảy đều trong kênh hở thường là
dòng chảy rối, ở khu sức cản bình
phương,
+ Công thức tính vận tốc: v = C RJ (m / s)
+ Độ sâu dòng đều không đổi dọc theo dòng chảy, nên có: i = J
+ Công thức tính vận tốc trên được viết lại:
v C Ri
+ Công thức tính lưu lượng:
Q v C Ri
h 0J
i
Trang 67.2 MẶT CẮT KÊNH
7.2.1 Mặt cắt kênh thường dùng
Trang 77.2 MẶT CẮT KÊNH
7.2.2 Các yếu tố thuỷ lực của mặt cắt ƣớt
Xét một kênh hở hình thang cân
+ Chiều rộng mặt thoáng ( free surface width ):
B
m
Trang 87.2 MẶT CẮT KÊNH
7.2.3 Mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực
Khái niệm: Các kênh dẫn khi cùng một điều kiện n, i và ω không đổi, nếu mặt cắt nào dẫn lưu lượng lớn nhất thì mặt cắt đó có lợi nhất về thủy lực Nghiên cứu kênh dẫn hình thang cân, nhận thấy điều kiện có lợi nhất về thủy lực của kênh, khi kênh thỏa mãn:
h R
2
Trang 97.3 CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG
7.3.1 Tính kênh đã biết
Bài toán 1: khi có b, h0, m, n, i ta cần tìm Q
Ta tính những trị số , , R, C rồi thay vào công thức tính Q
Trang 107.3 CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG
Bài toán 2: khi có Q, b, h0, n,m ta cần tìm i
Ta tính những trị số , C, R rồi thay vào công thức
2
Q i
Trang 117.3 CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG
Công thức tính lưu lượng dòng chảy theo Manning:
2 0
Trang 127.3 CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG
Trang 137.3 CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG
7.3.2 Thiết kế kênh mới
Cho R ta xác định được v và ngược lại thông qua công thức:
2 3
b 2h 1 m R
Trang 147.3 CÁC BÀI TOÁN VỀ KÊNH HÌNH THANG
v.nR
11,09 (m) R
Trang 15i
n n
Trang 167.5 LƯU TỐC TÍNH TOÁN CHO PHÉP
Trang 17Ví dụ 4 Dòng chảy đều trong kênh hình thang có i = 0,0009; m = 2; n =
0,02; ho = 2,5m
1 Xác định lưu lượng dòng chảy trong kênh khi mặt cắt có lợi nhất về thuỷ lực
2 Xác định mặt cắt kênh khi vận tốc dòng chảy trong kênh v = 0,95.vmax
1 Từ điều kiện có lợi nhất về thủy lực:
Trang 18Vì dòng chảy đều trong kênh hình thang cân nên:
b mh h R
Trang 19Ví dụ 5 Dòng chảy trên kênh lăng trụ hình thang cân, có Q = 18 m3/s; m = 2; n = 0,025; i = 0,0004
vận tốc cho phép không xói của kênh là [vkx] = 1,4 m/s
Hãy xác định tính ổn định của kênh
Từ điều kiện có lợi nhất về thủy lực
= 0,47 b = 0,47.ho
Giải:
Trang 20Vì dòng chảy đều trong kênh hình thang cân nên:
2 3
Thay số vào ta có: ho = 2,72 (m) và b = 1,28 (m)
0
max
2 3
Trang 21Ví dụ 6 Một dòng chảy đều trên kênh hình thang cân có lưu lượng Q =
Trang 221 Vì dòng chảy đều trong kênh hình thang cân nên:
2 3
Q.n i
