Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1 Tài liệu tính toán và cấp công trình 1 Nêu các tài liệu cần thiết để thiết kế 1 hồ chứa? Những tài liệu này được sử dụng như thế nào trong từng hạng mục tính toán của đồ án? 2 Nêu trình tự xác định cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế? Cấp công trình ảnh hưởng như thế nào đến các hạng mục tính toán trong đồ án? Trong QCVN thi tra ra cap 2, tại sao trong qui pham đập đất lại chọn cấp 3 để tra TRẢ LỜI 1 Tài liệu cần thiết để thiết kế 1 đồ chứa Vị trí và nhiệm vụ hồ xác định cấp công tr.
Chương 1: Tài liệu tính tốn cấp cơng trình 1- Nêu tài liệu cần thiết để thiết kế hồ chứa? Những tài liệu sử dụng hạng mục tính tốn đồ án? 2- Nêu trình tự xác định cấp cơng trình tiêu thiết kế? Cấp cơng trình ảnh hưởng đến hạng mục tính toán đồ án? Trong QCVN thi tra cap 2, qui pham đập đất lại chọn cấp để tra TRẢ LỜI Tài liệu cần thiết để thiết kế đồ chứa - Vị trí nhiệm vụ hồ : xác định cấp cơng trình : xác định tiêu thiết kế Nhiệm vụ hồ : xác định thông số, phương án cho cơng trình đầu mối - Điều kiện tự nhiên + Địa hình : phân tích lựa chọn tuyến cơng trình + Khí tượng thủy văn: ảnh hưởng trực tiếp đến thiết kế thông số hồ : xác địnhcác thành phần dung tích hồ chứa để xác định MNDBT, MNC Lựa chọn B tràn phương án - Đặc điểm địa chất + Địa chất vùng tuyến : đánh giá vùng tuyến đưa phương án xây dựng thích hợp Sử dụng tiêu lý lớp đất cho việc tính tốn thấm ổn định cơng trình xét + Tình hình vật liệu xây dựng : đánh giá chất lượng, trữ lượng, khoảng cách đến cơng trình để đưa lựa chọn thích hợp Chỉ tiêu lý vật liệu yếu tố tính tốn thấm, ổn định, khối lượng đào đắp => Tính tốn lực tác dụng, ngồi tính ổn định cịn bố trí kết cấu cho cấu kiện, phận thành phần cơng trình thuộc hệ thống - Tài ngun thiên nhiên : xem xét lòng hồ, thượng hạ lưu có tài nguyên thiên nhiên cần bảo vệ, việc làm đập ngăn hồ có ảnh hưởng đến lượng tài nguyên thiên nhiên : ảnh hưởng đến việc lựa chọn tuyến chiều cao đập, có nên làm đập phụ hay không - Điều kiện dân sinh kinh tế nhu cầu dùng nước : Đánh giá ích lợi cần thiết việc làm hồ chứa Nhu cầu dùng nước : tính tốn khối nước dùng, hồ cần có dung tích để đảm bảo lượng nước cần, từ xác định cấp cơng trình, tiêu thiết kế cơng trình; đồng thời bố trí cống lấy nước, tính tốn thiết kế cống phù hợp Căn vào quy phạm thiết kế cơng trình thủy lợi QCVN 04-05/2012, cấp cơng trình xác định theo điều kiện: - Theo nhiệm vụ cơng trình - Theo chiều cao cơng trình loại - Theo dung tích hồ chứa ứng với MNDBT Các tiêu thiết kế tra theo quy chuẩn, quy phạm hành Cấp cơng trình khái niệm thể tầm quan trọng kinh tế, xã hội cơng trình mức độ an toàn cho người tài sản suốt thời gian vận hành, khai thác sử dụng cơng trình Cấp cơng trình ảnh hưởng đến trực tiếp tiêu thiết kế Cấp cơng trình nói lên mức độ quan trọng cơng trình Cấp cơng trình cao mức quan trọng, độ xác u cầu cao Từ cấp cơng trình tra tiêu thiết kế thông số khác để đảm bảo cho cơng trình làm việc an tồn kinh tế Mỗi cấp cơng trình ứng với tiêu khác nhau, cần tra xác Trong QCVN thi tra cấp 2, qui pham đập đất lại chọn cấp để tra Do qui phạm TCVN 8216-2009 ban hành năm 2009 với cấp công trình chia làm cấp từ cấp I đến cấp V để biểu thị cho quan trọng công trình: đặc biệt quan trọng, quan trọng, quan trọng, quan trọng, không quan trọng Tuy nhiên, QCVN 04-05:2012 cấp cơng trình quy định lại thành cấp : Cấp đặc biệt, I, II, III, IV Tương đương từ cấp I – V qui phạm Vậy cấp II quy chuẩn tương đương cấp III quy phạm Chương 2: Tính tốn điều tiết hồ 3- Nêu trình tự cách xác định mực nước chết hồ chứa? MNC ảnh hưởng đến cao trình cửa vào cửa cống? + bùn cát tính P(T) -> V(m3),-> Vll tính nào, Vdd tính nào? -> 4- Các tài liệu cần thiết để xác định MNDBT? Nêu trình tự tính tốn điều tiết hồ xác định MNDBT chưa có tổn thất? + Khi điều tiết năm, điều tiết nhiều năm? + Thế tích sớm tích muộn? Phân tích khác an tồn cấp nước phịng lũ phương án này? + Thể mực nước MNDBT, MNC, MNLTK, MNLKT hồ chứa? thể Vc, Vhd, Vh, Vsc? + Cách chọn tháng bắt đầu tính điều tiết? 5- Nêu trình tự bảng tính tốn điều tiết hồ xác định MNDBT có kể đến tổn thất? Hãy giải thích phương pháp tính dung tích hữu ích hồ, chưa kể đến tổn thất có kể đến tổn thất? 6- Các tài liệu cần thiết để tính MNDBT? Các tài liệu sử dụng đồ án để xác định MNDBT? Trả lời – Trình tự cách xđ MNC : + Theo điều kiện bùn cát : - Theo nguyên tắc lắng đọng bùn cát, mực nước chết xác định theo công thức: Vc Vbl MNC1 = Zbc + h + a + Theo yêu cầu tưới tự chảy Để đảm bảo yêu cầu nước tự chảy : MNC= Zkc + ΔZ - Ảnh hưởng MNC : + Đến cửa vào : Cửa vào cống lấy nước phải thấp MNC để làm việc bình thường TH bất lợi hồ chứa dung tích chết: Ln lấy đủ lưu lượng cần + Đến cửa : Cao trình đáy cửa mực nước cửa (đầu kênh) khống chế phải thấp MNC khoảng dentaZ (tổng tổn thất) - Tính bùn cát : Zbc = f (⅀Vbc) ⅀Vbc = Vbc1nam T Với : T tuổi thọ công trình, xác định theo cấp cơng trình Tính Zbc Vbc = Vll + Vdđ Trong : Vll : Dung tích bùn cát lơ lửng (m3) Được xác định dựa vào lượng bùn cát đến tuyến đập thời gian tuổi tọ cơng trình (m3): + : Hàm lượng bùn cát lơ lửng bình quân + W0 : tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm : W0 = 31,54 Q = Qo t Q : Lưu lượng trung bình nhiều năm đến hồ chứa + Hệ số K : Bùn cát đến hồ khơng giữ lại hồn tồn mà phần qua cơng trình xả xuống hạ lưu Theo kinh nghiệm sông miền núi lượng bùn cát đọng lại hồ lấy 0,8 lần lượng bùn cát lơ lửng + c - Dung trọng bùn cát Vdđ : Dung tích bùn cát di đẩy lắng đọng hồ (m3) Chọn Vdđ = 10- 20% Vll Vbc -> Tra quan hệ ( Z ~ F ~ V) ta Zbc = 97,5 (m) Các tài liệu xđ MNDBT : + Tài liệu thủy văn : dòng chảy lũ năm => Tháng, ngày, Qi => WQ + Tài liệu xã hội dân sinh : lượng nước yêu cầu tháng cho việc tưới, sinh hoạt, => W q, Tần suất P : tưới/ sinh hoạt ? => thông số + Tài liệu thủy văn : tổn thất hồ chứa : bốc hơi, thấm tháng => dung tích hữu ích kể đến tổn thất + MN-C => Dung tích chết Vc Trình tự tính tốn điều tiết hồ xác định MNDBT chưa có tổn thất: Bước : Sắp xếp lượng nước đến hàng tháng theo trình tự năm thuỷ văn ứng với tần suất P=85% theo trình tự năm thuỷ văn bắt đầu tháng mùa lũ tháng VIII, kết thúc tháng VII năm sau Bước : Tính tổng lượng nước đến lượng nước yêu cầu hàng tháng W=Q.∆t Trong : - Q: lưu lượng nước đến lưu lượng nước yêu cầu hàng tháng - ∆t: thời gian tháng tính giây (s) Bước : Từ tổng lượng nước đến tổng lượng nước yêu cầu hàng tháng tính tốn cân nước xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa (chưa kể tổn thất) WQ – Wq= (dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất) Bước : Xác định tổng lượng nước yêu cầu tháng : Wq Bước : Tính cân nước kể tổn thất : WQ –Wq= Lượng nước thừa hàng tháng W+, tính theo cơng thức: Wi+ = WQ – Wq nếuWQ ≥ Wq Lượng nước thiếu hàng tháng W-, tính theo cơng thức: Wi- = Wq – WQ WQ ≤ W Bước 7: Xác định dung tích hiệu dụng : Bước : Xả thừa nước: ⅀V+ - ⅀V- = Vxả Lượng nước tích lũy hồ hàng tháng phải nhỏ V hd Nếu dung tích tích lũy lớn V hd phải tiến hành xả thừa Trong thời kì cấp nước, phần dung tích hiệu dụng cấp cho thời kì thiếu nước cho cuối thời kì thiếu nước phần dung tích hiệu dụng Bước : Xác định MNDBT suy từ quan hệ Z~V biết Vbt = Vh ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐIỀU TIẾT HỒ CHỨA ( năm hay nhiều năm) Hệ số dung tích : Beta B= Whi/Va = 0-1 (Va : thể tích nc trung bình vào hồ năm) + Điều tiết ngày : B < 1~2% + ĐT tháng : B: 1~2% đến 5~6% + ĐT năm : B: 5~6% đến 12~14% + ĐT nhiều năm : B > 12~14% Điều tiết năm (còn gọi điều tiết mùa): Điều tiết phân phối lại dòng chảy sơng phạm vi năm cách tích trữ phần lượng dòng chảy mùa lũ để cung cấp thêm nước mùa kiệt Hồ điều tiết năm có chu kỳ giao động mực nước hồ từ mực nước chết đến mực nước dâng bình thường (trừ trường hợp phải xả lũ) năm; Điều tiết nhiều năm: Điều tiết trữ phần lượng dòng chảy năm nhiều nước để cấp thêm nước năm nước Chu kỳ điều tiết hồ điều tiết nhiều năm kéo dài liên tục theo chuỗi năm điển hình Điều tiết ngày: Điều tiết phân phối lại dịng chảy sơng cho phù hợp với u cầu dùng nước phạm vi ngày Hồ điều tiết ngày có dung tích hữu ích khơng lớn lượng nước ngày nước tương ứng với tần suất thiết kế; Không điều tiết: Khả điều tiết hồ nhỏ không ổn định Việc tích nước cấp nước hồ phụ thuộc vào khả dòng chảy đến Thế tích sớm tích muộn? Phân tích khác an tồn cấp nước phòng lũ phương án này? TCVN 10778: 2015 - HỒ CHỨA XÁC ĐỊNH CÁC MỰC NƯỚC ĐẶC TRƯNG - Phương án chứa nước sớm : Bắt đầu tháng mùa lũ, bắt đầu chứa nước vào hồ, theo tháng mùa lũ, hồ chứa lượng nước tăng lên tổng lượng nước đến tháng Đến tháng hồ trữ nước đạt dung tích hữu ích ( dung tích hiệu dụng : ) tiến hành xả nước thừa khỏi hồ ⅀V+ - ⅀V- = Vxả Các tháng mùa lũ khơng cần tích nước xả lưu lượng đến Các tháng mùa kiệt , lấy nước trữ hồ cấp dần đến V c (hết) Nước hồ cạn dần toàn lượng nước trữ dùng hết, chuẩn bị cho chu kì điều tiết - Phương án chứa nước muộn: Tháng đầu thời kỳ thừa nước thứ hồ trữ lại phần lượng nước thừa, phần nước thừa lại xả hết xuống hạ lưu Các tháng hồ tiếp tục điều tiết trữ lại lượng nước thừa cuối thời kỳ thừa nước thứ hồ đảm bảo chứa đầy nước Các tháng thiếu nước (kể tháng thời kỳ thừa nước chu kỳ năm điều tiết) hồ liên tục cấp nước theo yêu cầu đảm bảo trước kết thúc chu kỳ năm điều tiết, toàn lượng nước trữ hồ sử dụng hết - Sự khác an tồn : 1) Phương án trữ nước sớm có ưu điểm việc chứa nước đầy hồ đảm bảo chắn phương án trữ nước muộn Nếu hồ có kết hợp phát điện trữ nước sớm lợi dụng cột nước cao thời gian dài để phát điện, góp phần làm tăng cơng suất tăng sản lượng điện phát Tuy nhiên so với phương án trữ nước muộn phương án trữ nước sớm khơng có lợi cho việc đảm bảo an tồn thân đập đất đai ven hồ chứa sớm bị ngập; 2) Nếu cơng tác dự báo đường q trình nước đến khơng tốt phương án trữ nước muộn thường khó đảm bảo chứa đầy hồ Tuy nhiên so với phương án trữ nước sớm, phương án trữ nước muộn góp phần làm tăng mức độ an tồn cho thân đập, tăng khả phòng lũ cho hồ tượng bùn cát bồi lắng lòng hồ hơn; Thể mực nước MNDBT, MNC, MNLTK, MNLKT hồ chứa? thể Vc, Vhd, Vh, Vsc Cách chọn tháng bắt đầu tính điều tiết? : Tháng bắt đầu mùa lũ, dựa theo tài liệu dòng chảy lũ hàng tháng năm Tháng mùa lũ có lưu lượng đến trung bình Qi tăng cao bất thường so với mùa kiệt 5- Nêu trình tự bảng tính tốn điều tiết hồ xác định MNDBT có kể đến tổn thất? Hãy giải thích phương pháp tính dung tích hữu ích hồ, chưa kể đến tổn thất có kể đến tổn thất Trình tự bảng tính tốn điều tiết hồ xác định MNDBT có kể đến tổn thất Bước : Sắp xếp lượng nước đến tháng theo trình tự năm thuỷ văn ứng với tần suất theo trình tự năm thuỷ văn bắt đầu tháng mùa lũ Bước : Tính tổng lượng nước đến lượng nước yêu cầu hàng tháng W=Q.∆t Trong : - Q: lưu lượng nước đến lưu lượng nước yêu cầu hàng tháng - ∆t: thời gian tháng tính giây (s) Bước : Từ tổng lượng nước đến tổng lượng nước u cầu hàng tháng tính tốn cân nước xác định dung tích hiệu dụng hồ chứa (chưa kể tổn thất) WQ – Wq= (dung tích hiệu dụng chưa kể tổn thất) Bước 4: Tính tốn tổn thất : a Wtt= Wth+ Wbh Tổn thất thấm : Wth=K Vbq Trong đó: - K: hệ số thấm hồ phụ thuộc vào địa chất lòng hồ.Tra bảng 8-2: Tiêu chuẩn thấm hồ chứa, trang 337 giáo trình thủy văn cơng trình với điều kiện địa chất lịng hồ bình qn,chọn K=1% - Vbq: dung tích bình qn hồ tháng tính tốn Vbq= b Tổn thất bốc : Wbh= Z Ftb Trong : - : lượng tổn thất bốc hàng tháng - Ftb: diện tích mặt hồ bình quân tháng tra từ quan hệ Z~V bq→Z, sau tra quan hệ Z~F→Ftb Bước : Tính tổng lượng nước tháng : Wq=Wyc +Wtt Bước : Tính cân nước kể tổn thất : WQ –Wq= Bước 7: Xác định dung tích hiệu dụng : Bước : Tính sai số hai lần tính dung tích hiệu dụng( trường hợp kể tổn thất chưa kể tổn thất) theo cơng thức (9-25), trang 351 giáo trình thuỷ văn cơng trình: Trong đó: dung tích hiệu dụng lần tính thứ n lần tính thứ n-1 trước Nếu V (%) nhỏ sai số cho phép (thường chọn 5%), coi sai số hai lần tính khơng lớn dung tích cần tìm Bước : Xác định MNDBT suy từ quan hệ Z~V biết Vbt = Vh Bảng : Tính tổn thất hồ chứa Tháng Vhồ Trong : Vbq Fbq Zbơc hoi Wboc hoi K Wthấm Wtổn thất - Cột : Thứ tự tháng sếp theo năm thủy lợi - Cột : Dung tích hồ chứa bao gồm dung tích chết - Cột : Dung tích bình qn hồ chứa Vi 1 Vi Vbq = - Cột : Diện tích hồ ứng với dung tích hồ ( tra quan hệ V-F) - Cột : Lượng bốc tương ứng với tháng cột - Cột : Tổn thất bốc tương ứng với tháng cột Wbh=Zi F -Cột : Chỉ tiêu tổn thất thấm Ta lấy K = 1% -Cột : Tổn thất thấm tương ứng với tháng cột Wthấm= k -Cột : Tổng tổn thất Wtổng= Wbốc +W thấm Bảng : Dung tích hiệu dụng hồ chứa có kể đến tổn thất hồ Tổng Tháng Số ngày Qi + - nước lượng Xả thừa nước Cột 1: Thứ tự tháng xếp theo năm thủy lợi Cột 2: Số ngày tháng ứng với cột Cột 3: Tổng lượng nước đến tháng Cột 4: Tổng lượng nước yêu cầu tháng chưa kể đến tổn thất Cột 5: Tổng lượng nước yêu cầu tháng có kể đến tổn thất Cột 6: Lượng nước thừa hàng tháng W+, tính theo cơng thức: Wi+ = WQ – Wq nếuWQ ≥ Wq Cột 7:Lượng nước thiếu hàng tháng W-, tính theo cơng thức: Wi- = Wq – WQ WQ ≤ Wq Cột 8: Lượng nước tích hồ Cột 9: Xả thừa nước Chương 3: Điều tiết lũ 7- Hãy cho biết tài liệu dùng tính tốn điều tiết lũ? 8- Nêu trình tự tính tốn điều tiết lũ theo phương pháp thử dần? Nêu cách vận hành cửa van tinh toán điều tiêt lũ (trường hợp có cửa van điều tiết)? + Vsc hình vẽ? + nêu cách xác định lưu lượng xả qmax -> xác định MNLTK? + Khi tràn khơng có cửa van điều tiêt điều tiết MN hồ có thay đổi khơng? Điểm cuối kết thúc điều tiết đâu? Tại Trả lời : Tài liệu tính tốn - Mực nước dâng bình thường (MNDBT) : 115,34m - Cao trình ngưỡng tràn : Zngưỡng tràn = MNDBT – a = 115,34 – 3,5 = 111,84m - Loại tràn dọc có cửa van, đập tràn đỉnh rộng - Bề rộng tràn tính cho phương án : Bt = 2x5m, Bt = 2x6m, Bt = 2x7m - Mực nước hồ chứa trước lũ ngang với MNDBT = 115,34 - Đường trình lũ ứng với tần suất thiết kế p = 1% tần suất kiểm tra p = 0,2% 10 1/ R K CK = n (với n = 0,017) Bảng 4.8 : Bảng Tổng hợp kết tính tốn định tính đường mặt nước ho (m) hđd (m) hk (m) i ik 1.224 3.047 3.088 0.1 0.003 So sánh ho < hđd < hk i > ik Dạng đường mặt nước Đường nước hạ B2 Định lượng đường mặt nước dốc nước Ta dùng phương pháp cộng trực tiếp để xác định đường mặt nước ứng với cấp lưu lượng khác Phương pháp tính tốn: - Chia đoạn không đổi thành n đoạn ngắn (n =7 đoạn => - Giả thiết giá trị chiều sâu nước tính tốn hi - Xác định diện tích mặt cắt ướt đầu cuối đoạn tính tốn theo cơng thức: i = bi.hi Q - Xác định vận tốc dịng chảy đầu cuối đoạn tính tốn theo công thức: vi = i - Xác định chu vi ướt mặt cắt đầu cuối đoạn tính tốn theo công thức: i = bi + 2.hi - Bán kính thuỷ lực mặt cắt đầu cuối đoạn tính tốn xác định theo cơng thức: Ri i i - Hệ số Cêdi mặt cắt đầu cuối đoạn tính tốn xác định theo công thức Maninh: Ci 1/ Ri n n: hệ số nhám dốc nước, n = 0,017 - Độ dốc mặt nước mặt cắt đầu cuối đoạn tính tốn xác định theo cơng thức: Q2 i Ci Ri - Xác định chiều dài đoạn tính tốn ứng với hi theo cơng thức: Ji L iJ Trong : : Hiệu số tỷ đầu cuối đoạn tính tốn, tính theo cơng thức: � Vi 21 � � Vi � hi 1 � hi � � � 2.g � � 2.g � = i + - i = � i : Độ dốc đáy J : Độ dốc trung bình đoạn tính tốn xác định theo cơng thức: 34 J J i J i 1 Dùng Goal Seek đưa giá trị tính tốn theo h giả thiết giá trị 10, từ h giả thiết đưa giá trị h cần tìm cách tính độ sâu hàm khí Đường mặt nước có kể đến hàm khí xác định theo cơng thức: ) Trong : - h: Chiều sâu dòng nước thân dốc - v: Vận tốc dịng chảy mặt cắt tính tốn cách kiểm tra khă xâm thực dốc Nêu biện pháp xử lý V>Vcp? + Nhận xét kích thước Ldốc thuyết minh vẽ phù hợp chưa ? Tại ? + tính theo phương pháp Goal Seek excel có sử dụng đến định tính đường mặt nước hay khơng? 20- Xác định mặt cắt kênh sau tràn? Khi thiết kế kênh cần thỏa mãn điều b/h, Vkx, Vkl? 21- Vẽ sơ đồ trình bày phương pháp tính tốn nối tiếp chảy đáy sau tràn Vì phải tính toán với nhiều cấp lưu lượng? Vẽ sơ đồ cách tính tốn kích thước bể tiêu năng; tính tốn đoạn nước rơi từ dốc xuống bể tiêu Với việc điều tiết lũ, lưu lượng qua tràn xuống kênh hạ lưu khác thay đổi với cấp từ bé đến lớn Lưu lượng lớn phun xa, xói sâu; lưu lượng bé phun gần xói chân mũi phun gây ổn định tồn tràn, hỏng chân hỏng tất cơng trình Vì Qmax chưa nguy hiểm Để tính tốn thủy lực dốc nước ta tiến hành tính toán với cấp lưu lượng Q khác : QTK, 0.8 QTK, 0.6 QTK, 0.5QTK, 0.4QTK để tìm lưu lượng gây nguy hiểm 35 22- Vẽ sơ đồ trình bày phương pháp tính tốn vẽ đường bao hố xói sau mũi phun Mục đích vẽ đường bao hố xói +tại lại chọn tiêu mũi phun? Nền đá Ta thấy : - Dốc nước kết thúc cao trình tương đối cao địa hình có độ dốc tương đối lớn nên khơng thuận tiện để thiết kế bể tiêu - Dòng chảy cuối dốc có lưu tốc tương đối lớn Vì ta chọn hình thức tiêu mũi phun Dịng chảy qua mũi phun bị hắt vào khơng khí, bị khơng khí pha trộn làm tiêu hao bớt lượng giảm khả gây xói lở hạ lưu Dịng chảy rơi xuống tạo thành hố xói đáy kênh hạ lưu + xác định với hố xói nào? Lx, dx, Lp, bx Xác định chiều dài nước rơi: MNTL ZH Z0 hh V'x 1:3 V'y V' dx MNHL ,5 1:1 b = 2hk LP L LX Hình 4.7 : Minh họa tiêu hố xói Theo TCVN 8420:2010 chiều dài phóng xa xác định theo cơng thức : Trong : - Z1 chênh lệch mực nước thượng lưu với đáy cuối dốc - Z0 chênh lệch mực nước thượng hạ lưu - K hệ số, xét đến ảnh hưởng hàm khí tách dịng phóng xa Trị số K lấy sau : + Khi < 30 đến 35, lấy K=1 + Khi FrH > 35 , lấy K = (0,8~0,9) 36 Z1 Trong : FrH số Fruit mặt cắt dịng chảy khỏi mũi phóng - : góc hợp phương nằm ngang với chiều véc tơ vận tốc trung bình mặt cắt mũi phun; lấy theo kinh nghiệm, = (10 15 ~ )ﹾ Chọn = 15 ﹾ i= 0,27 = tg → sin = 0,26 → sin2 = 0,5 - hệ số vận tốc, xét đến tổ thất cột nước toàn tuyến xả (đến tận mặt cắt mũi phóng): - ZH chênh lệch cột nước thượng lưu với mũi phóng Với ZH = ZTL – Zmũi Zmũi = Zngưỡng – i.L + imũi Lmũi - VH lưu tốc dòng chảy cuối mũi phun Lấy VH Vcd - hH chiều sâu dòng chảy cuối mũi phun Lấy hH hcd Xác định chiều sâu hố xói : Theo cơng thức M X Vưzgo : Trong đó: - : hệ số hàm khí dịng nước, phụ thuộc vào lưu tốc dòng nước chảy vào hạ lưu phụ thuộc vào chiều sâu nước cuối mũi phun - Z0 : Độ chênh lệch cột nước có kể đến lưu tốc tới gần Z0 = E0 – hh Với : E0 = Zcd – Zđk + hH + - hh : Chiều sâu nước kênh hạ lưu - k : hệ số phụ thuộc tính chất đất góc + Nếu V < Vcp lấy k = 1,34 + Nếu V > Vcp k phụ thuộc vào góc Góc góc hợp tia dịng từ mũi phun đổ xuống hố xói tạo với đáy kênh hạ lưu V lưu tốc dòng chảy hố xói; Vcp lưu tốc cho phép đất hố xói Trong quan hệ có : Với hc’’ chiều sâu liên hiệp với hc mặt cắt co hẹp, quy ước chọn mặt cắt co hẹp cao trình mực nước hạ lưu q : lưu lượng đơn vị mặt cắt co hẹp, xem chiều rộng dòng chảy giữ nguyên rơi xuống hạ lưu nên bề rộng mặt cắt co hẹp bề rộng đầu mũi phun Xác định V sau : Tính ( Bảng tra thủy lực 15.1) → → hc’’ = E0 → V Với hệ số lưu tốc tra bảng 12 – hệ số lưu tốc đập tràn đỉnh rộng khơng ngập, m = 0,36 = 0,983 Ta có bảng xác định chiều sâu hố xói sau : k = 1,34 ; = 0,1 37 Xác định chiều dài phóng xa từ mũi phóng đến điểm sâu hố xói L1 : Theo TCVN 8420:2010 chiều dài phóng xa đến điểm sâu hố xói xác định theo cơng thức: L = Lp + Trong đó: - Lp: chiều dài phóng xa - t : chiều sâu từ mực nước hạ lưu kênh tháo đến đáy hố xói t = hh + dx - : góc đổ trục luồng dịng chảy vào mặt nước hố xói - lấy theo kinh nghiệm, = (100 ÷ 150 ) Chọn = 150 - hh : chiều sâu nước kênh hạ lưu - VH : lưu tốc dòng chảy cuối mũi phun Lấy Vm Vcd - hH chiều sâu dòng chảy cuối mũi phun Lấy hm hcd - b : chiều cao mũi phóng so với đáy lịng dẫn hạ lưu Với b = Zmũi – Zđk = 104,84 – 91.5 = 13,34 (m) Chiều dài đáy hố xói: bx = 2hk Với hk: chiều sâu phân giới mũi phun Xác định chiều dài hố xói: Theo G.A.Yuzixki, hố xói ổn định có dạng hình thang: đáy 2hk; mái hạ lưu m2 = 1,5; mái thượng lưu m1 = Khi chiều dài miệng hố xói là: Lx = 2hk + 4,5.dx Với hk: chiều sâu phân giới mũi phun 38 + tính tốn góc phun hợp lý sao? Dịng chảy qua mũi phun bị hắt vào khơng khí, bị khơng khí pha trộn làm tiêu hao bớt lượng giảm khả gây xói lở hạ lưu Dịng chảy rơi xuống tạo thành hố xói đáy kênh hạ lưu Ý nghĩa dx/Lx nhỏ nhất? Để đào hố xói chiều dài miệng hố xói lớn nhất, để k lan đến chân cơng trình 23- Vẽ sơ đồ, nêu trường hợp tính tốn phương pháp tính tốn kiểm tra ổn định tường chắn đất (tường cánh thượng, hạ lưu, tường bên dốc nước làm tách rời đáy) + xác định áp lực đất nào? Khi bỏ qua lực dính đơn vị? + MNLTK sao? Áp lực đất xác định nào? + đất kiểm tra ổn định nào? + áp lực đất tác dụng vào mặt nào? Lấy Qxe bao nhiêu? Chương 7: Cống ngầm 24- Nêu cách chọn trường hợp tính tốn, vẽ sơ đồ phương pháp xác định diện cống lấy nước + cách xác định bc, lại chọn bc chẵn? Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy lưu lượng cần thiết Q chênh lệch mực nước thượng hạ lưu cống [Z] khống chế, tức phải đảm bảo điều kiện: Zi [Z] (6-4) Trong đó: - Zi = Z1 + Zp + ZL + Zv + Z2 + i.L - [Z] = MNC - Zkc = 99,6 – 99,2 = 0,4 (m) Trị số bc tìm phương pháp thử dần: tự cho bc, tính trị số tổn thất sau thử lại theo điều kiện Zi [Z] Với trị số bc, ta xác định tổn thất cột nước dọc theo chiều dài cống (tính tốn ngược từ hạ lưu lên), sau tính tổng tổn thất Zi , lập quan hệ bc~ Zi Từ [Z] tra quan hệ ta tìm bc 39 lại chọn bc chẵn? Dễ dàng thi công + xác định thử trị số Zv? Tại lại van, thể tính tốn đâu? + xác định tổn thất để làm gì? XÁc định Bc + vẽ biểu đồ từ tổn that cho phép -> xác định bc? 40 25- Nêu trường hợp tính tốn, vẽ sơ đồ phương pháp tính tốn kiểm tra trạng thái chảy cống tính tốn tiêu sau cống Trường hợp tính tốn MNDBT H1 a hc Z2 hr L2 d hh Lb Hình 6.4: Sơ đồ kiểm tra trạng thái chảy tiêu Khi mực nước thượng lưu cao, cần mở phần cửa van để lấy lưu lượng cần thiết Do lượng dòng chảy lớn, dòng chảy sau cửa van thường dòng xiết Dòng xiết nối tiếp với dòng êm kênh hạ lưu qua nước nhảy Do cần tính tốn tiêu để: - Kiểm tra xem có nước nhảy xảy cống không Thường với mực nước cao thượng lưu, cần khống chế không cho nước nhảy cống để tránh rung động bất lợi Còn với mực nước thấp thượng lưu, nước nhảy cống khơng tránh khỏi, nhiên lượng dịng chảy khơng lớn nên mức độ rung động gây nguy hiểm không đáng kể - Xác định chiều sâu bể cần thiết để giới hạn nước nhảy sau cửa cống, tránh xói lở kênh hạ lưu - Trường hợp tính tốn tiêu năng:MNTL = MNDBT= +115,34m; Qtk = 1,2 m3/s Xác định độ mở cống Độ mở cống tính theo sơ đồ chảy tự qua lỗ: Q abc g ( H ' a) (6-16) Trong đó: - : hệ số lưu tốc, trường hợp chảy từ lỗ đáy chọn = 0,95 - ε : hệ số co hẹp đứng - H0’ : cột nước tính tốn trước cửa van H0’ = H0 – hw hw : tổn thất cột nước từ cửa vào đến vị trí cửa van.Vì đoạn cửa vào đến chỗ đặt van chảy ngập (ứng với MNDBT) hay dòng chảy không áp Nên tổn thất cột nước nhỏ xem hw = 41 V H 2g H0 : cột nước có kể đến lưu tốc tới gần H0 = V0 :lưu tốc tới gần.Vì mực nước cao dẫn trực tiếp vào từ hồ chứa nên ta bỏ qua lưu tốc tới gần, V0 = H0 = H = MNDBT - Zđáy cống = 115,34 – 99 = 16,34 (m) Vậy: H0’ = H0= 15,38 (m) ε: hệ số co hẹp đứng phụ thuộc vào tỷ số a/H, xác định a cách sử dụng bảng quan hệ Jucôpxki sau: Tính F(c) : Có tra bảng 15-1: Bảng tính thủy lực ta có : c = 0,00301 hc =.Ho’ = 0,00301.16,34 = 0,0504 m a + Vì F (c) < 0,264 đó: < H < 0,1 Nên = 0,611 0,615 chọn = 0,611.(Bảng 16-1 - Các bảng tính thuỷ lực) a c H o' H' + Ta có: c = o => a = = = 0,0805 ( m ) - Với a ta giá trị Qtt Q = 0,95.0,611.0,0805.1,5 = 1,253 (m3/s) Tính sai số : Các giá trị mà ta sơ chọn hợp lý Vậy độ mở cửa van a = 0,0805 m Độ sâu co hẹp sau cửa van: hc = .a = 0,611.0,0805 = 0,049 m Vị trí mặt cắt co hẹp cách cửa van đoạn là: Lch = 1,4.a = 0,113 (m) Kiểm tra chế độ chảy cống Để kiểm tra chế độ chảy cống ta phải vẽ đường mặt nước để tìm độ sâu cuối cống hr Định tính đường mặt nước cống - Độ sâu co hẹp sau cửa van: hc = .a = 0,611.0,0805 = 0,049 m - Độ sâu phân giới hk: = = 0,422 (m) - Độ sâu dòng h0: với Q, bc, i biết tính độ sâu dịng cống theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi thuỷ lực Phương pháp tính tốn : dùng phương pháp so sánh với mặt cắt lợi thuỷ lực : 42 f ( Rln ) Tính : 4m0 i 8, 424 0, 0023 0,3367 Q 1, Tra phụ lục (8 - 1) -Bảng tra thủy lực ta có Rln=0,308 Lập tỷ số : b 1, 4,551 Rln 0,308 h 1, 787 R Tra phụ lục (8 - 3) bảng tra thủy lực ta có ln (m) => h0= Rln = 1,787 0,308=0,55 (m) Từ kết tính tốn nhận thấy hc= 0,049 < hk=0,422 < h0=0,55 m Nên dạng đường mặt nước sau cửa van đường nước dâng CI Định lượng đường mặt nước cống Khoảng cách từ mặt cắt co hẹp đến cửa van: Lc.h = 1,4.a = 1,4.0,0805 = 0,113 m Khoảng cách từ mặt cắt co hẹp đến cửa cống là: Lr = 100 – 0,113 = 99,887 m Xuất phát từ mặt cắt co hẹp (C–C) cách cửa van khoảng L c.h, vẽ đường mặt nước cuối cống Để vẽ đường mặt nước ta dùng phương pháp cộng trực tiếp, theo phương pháp này, khoảng cách hai mặt cắt có độ sâu h1 h2 xác định theo công thức sau: - Khoảng cách hai mặt cắt có độ sâu h1 h2 biết : L = (6-17) Trong : - Năng lượng đơn vị mặt cắt có độ sâu hi hi+1 = 2 - 1 i = hi + + với : (6-18) = (h2+ ) - (h1 + ) ; (6-19) (6-20) + R, : Là bán kính thuỷ lực diện tích mặt cắt ướt + , B : Là chu vi mặt cắt ướt chiều rộng cống + h, L : Là chiều sâu dòng chảy Khoảng cách mặt cắt + j : Là độ dốc thuỷ lực trung bình mặt cắt + kiểm tra Lk so với Lc? Hay so sánh hr với hk hh? 43 + Vẽ sơ đồ, trình bày xác định độ mở cống (a) độ sâu co hẹp (hc) sau cửa van cống ngầm? Xác định độ mở cống Độ mở cống tính theo sơ đồ chảy tự qua lỗ: Q abc g ( H ' a) (6-16) Trong đó: - : hệ số lưu tốc, trường hợp chảy từ lỗ đáy chọn = 0,95 - ε : hệ số co hẹp đứng - H0’ : cột nước tính tốn trước cửa van H0’ = H0 – hw hw : tổn thất cột nước từ cửa vào đến vị trí cửa van.Vì đoạn cửa vào đến chỗ đặt van chảy ngập (ứng với MNDBT) hay dòng chảy không áp Nên tổn thất cột nước nhỏ xem hw = H H0 : cột nước có kể đến lưu tốc tới gần H0 = V 2g V0 :lưu tốc tới gần.Vì mực nước cao dẫn trực tiếp vào từ hồ chứa nên ta bỏ qua lưu tốc tới gần, V0 = H0 = H = MNDBT - Zđáy cống = 115,34 – 99 = 16,34 (m) Vậy: H0’ = H0= 15,38 (m) ε: hệ số co hẹp đứng phụ thuộc vào tỷ số a/H, xác định a cách sử dụng bảng quan hệ Jucôpxki sau: Tính F(c) : Có tra bảng 15-1: Bảng tính thủy lực ta có : c = 0,00301 hc =.Ho’ = 0,00301.16,34 = 0,0504 m a + Vì F (c) < 0,264 đó: < H < 0,1 Nên = 0,611 0,615 chọn = 0,611.(Bảng 16-1 - Các bảng tính thuỷ lực) a c H 'o H' + Ta có: c = o => a = = = 0,0805 ( m ) - Với a ta giá trị Qtt Q = 0,95.0,611.0,0805.1,5 = 1,253 (m3/s) Tính sai số : Các giá trị mà ta sơ chọn hợp lý Vậy độ mở cửa van a = 0,0805 m 44 Độ sâu co hẹp sau cửa van: hc = .a = 0,611.0,0805 = 0,049 m Vị trí mặt cắt co hẹp cách cửa van đoạn là: Lch = 1,4.a = 0,113 (m) 26- Trình bày cách xác định vị trí nước nhảy cống? Biện pháp xử lý có nước nhảy cống? Từ kết tính tốn đường nước dâng CI ta nhận thấy: Tại vị trí cách cửa van đoạn L = 39,636 m < Lsau vam = 100m đường mặt nước cống cắt đường K-K ( hk =0,422 m) nên xảy tượng nước nhảy cống => Kết luận : có nước nhảy cống Biện pháp xử lý có nước nhảy cống? + Thay đổi độ dốc đáy cống để đẩy nước nhảy khỏi cống + Dịch vị trí tháp van phía hạ lưu để đẩy nước nhảy khỏi cống + Tăng chiều cao trần cống để nước nhảy không chạm trần cống + làm vẽ C1’, làm xác định nước nhảy; làm xác định hr? Bước 1: Xuất phát từ mặt cắt co hẹp C-C vẽ đường nước dâng CI với độ sâu hc ( vẽ trên) Bước 2: Từ giao điểm CI với K-K vẽ đường liên hiệp với đường CI ta đường CI’ Bước 3: Tịnh tiến đường CI’ phía hạ lưu đoạn L’=4,5hc” ta đường CI” Bước 4: Xuất phát từ mặt cắt cửa (hra> hk) Xuất phát từ hra ta vẽ đường nước đổ bI Giao điểm đường b1 đường C1’’ độ sâu sau nước nhảy xảy cống Bước 5: Từ vị trí tìm dóng ngang phía thượng lưu cắt đường CI từ điểm dóng xuống đường CI ta tìm vị trí đầu CI (6-21) MNDBT I II r L =4,5hc'' CI' Hc a C I'' bI h'' hc C I hk h' hr d L2 I II Lb r làm xác định hr - Cao trình đáy cống cửa ra: Zcr = Zkc - hh = 99,2 - 0,52 = 98,68 m 45 hh - Cao trình đáy cống cửa vào: Zcv = Zcr + i.L = 99,68 + 0,0023.140= 99,0 m - Cao trình đáy kênh dẫn hạ lưu: Zđk = Zcr = + 98,68 m 46 + hạ lưu cống dốc nước đường mặt nước nào? Đg nc dâng 27- Nêu mục đích phân đoạn cống, nguyên tắc phân đoạn, vẽ sơ đồ trình bày nguyên lý làm việc khớp nối ngang, khớp nối đứng thân cống Cống ngầm dài, cần bố trí khe nối phân cống thành nhiều đoạn để tránh rạn nứt lún không Chiều dài đoạn phụ thuộc vào địa chất tải trọng cống, thường lấy khoảng 10 Tại khe nối cần đặt thiết bị chống rò nước Thiết bị chống rò kim loại dùng cho ngang đứng cống hộp có cấu tạo sau: Hình 6.8 : Khớp nối ngang + cách chọn vị trí tháp van? Hình 6.8 : Khớp nối đứng Tháp van bố trí lùi vào thân đập điều kiện làm việc tháp tốt lún chênh lệch so với phận thân cống lực chịu tương đối đều, tháp tránh sóng gió, cầu cơng tác giảm chiều dài, song phận phía trước cống làm việc có áp dài, khó kiểm tra tu sửa, yêu cầu nối tiếp tháp với đập phải tốt, tránh gây thấm mặt tiếp xúc, bất lợi cho làm việc đập Ngược lại phương án bố trí tháp van phía chân đập Do vị trí tháp van bố trí khoảng mái đập thượng lưu vị trí đặt cống tương đối tối ưu + thiết kế cống không áp rồi, phải làm thơng khí tránh tượng chân khơng cống có nước nhảy + tháp van có thiết bị gì? tháp có bố trí cầu thang lên xuống + vị trí tháp van tài phải làm dày so với đoạn khác? Để chịu tải trọng toàn tháp van 28- Vẽ sơ đồ, nêu phương pháp tính tốn xác định ngoại lực, nội lực bố trí cốt thép thân cống (cốt chịu lực, cốt xiên) Hãy rõ vẽ thép chịu lực, thép cấu tạo 47 + Vẽ hình rõ cách xác định áp lực đất tác dụng lên cống ngầm? Tại hệ số K =1 ? phân biệt cống đặt hào cống đặt trực tiếp lên nền? + Nêu trình tự xác định biểu đồ lực cắt Q,M, N phần mềm Sap 200? + Cách xác định mực nước đỉnh cống? Làm để định dạng tọa độ x, y? + cách xác định thép cấu tạo, thép xiên? Ý nghĩa bảng thống kê thép? + hệ số lệch tải? II- BẢN VẼ 29- Thế hình cắt, mặt cắt, rõ hình cắt vẽ đập đất? - Dựa vào vẽ đập đất cho biết có loại thiết bị nước bố trí, tác dụng cách xác định kích thước loại? + làm để bố trí áp mái lên đập? Có thay đổi khơng, phụ thuộc vào gi? (giả sử áp mái tính a =2m, chọn lên 1m, bố trí nào?) - Trình bày cấu tạo, tác dụng phạm vi bố trí kết cấu bảo vệ mái thượng lưu? - Trình bày cách xác định giao tuyến mái đập mặt đất tự nhiên thể vẽ mặt đập? - Cách vẽ mặt cắt ngang m/c đập? làm để xác định điểm đầu chân đập? 30- Thế hình cắt, mặt cắt, rõ hình cắt vẽ tràn? - Cách vẽ mặt cắt tràn? Làm thể để vẽ đầu kênh tràn? Vị trí điểm đầu nào? - Chỉ rõ cách vẽ mặt cắt có khơng cơ? Điểm cắt giao tuyến mặt bằng? vẽ hết tồn làm nào? - Tác dụng tường cánh tràn, lại chọn 17o, sao? - Tác dụng phận tràn? Tiêu sau tràn, hố xói? - Cách xác định cao trình đỉnh tường bên dốc nước? 31- Thế hình cắt, mặt cắt, rõ hình cắt vẽ cống? - Từ vẽ Thiết kế Cống ngầm, nêu cấu tạo tác dụng khớp nối đoạn cống ngầm? - Tại làm khớp nối 10m mà không làm 15m? - Chỉ loại thép cấu tạo thép xiên vẽ? 48 ... phương án trữ nước muộn phương án trữ nước sớm khơng có lợi cho việc đảm bảo an toàn thân đập đất đai ven hồ chứa sớm bị ngập; 2) Nếu công tác dự báo đường trình nước đến khơng tốt phương án trữ... Tổng Tháng Số ngày Qi + - nước lượng Xả thừa nước Cột 1: Thứ tự tháng xếp theo năm thủy lợi Cột 2: Số ngày tháng ứng với cột Cột 3: Tổng lượng nước đến tháng Cột 4: Tổng lượng nước yêu cầu tháng... giá thành cơng trình? Trả lời : Nêu trình tự tính tốn cách chọn Btr kinh tế - Lựa chọn phương án tuyến bố trí tổng thể cơng trình đầu mối - Thực tính tốn điều tiết lũ với phương án B tràn : 2x5m,
