Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu thực nghiệm chọn kết cấu mũi phun 2 tầng cho tràn xả lũ có dốc nước

I, MỤC DICH CUA BE TAL O nước ta, cũng như nhiều nước trên thé gi các công trình thủy lợi, thủy điện có trin xã lũ mà nối tiếp sau thân tran theo nhiều hình thức khácnhau, trong đó dạng

TÔ VĨNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

CHON KET CẤU MUI PHUN 2 TANG CHO

TRAN XA LU CO DOC NUOC

LUẬN VAN THẠC SĨ KY THUẬT

Hà Nội, 2011

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

CHON KET CẤU MUI PHUN 2 TANG CHO

TRAN XA LU CO DOC NƯỚC

Chuyên ngành: _ Xây dựng công trình thủy

Mã số: 60-58-40

LUẬN VAN THẠC SĨ KỸ THUAT

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Trần Quốc Thưởng

Hà Nội, 2011

“Nghiên cứu thực nghiệm chọn kế: mũi phun 2 ting cho tràn xã lit có

đc nước” được hoàn thành với sự có gắng nỗ lực của bản thân cùng với sự

giấp đỡ nhiệt tình của Phòng dio tạo đại học & sau đại học, khoa Công trình,

các thầy cô giáo trường Đại học Thủy lợi Ban lãnh đạo Trung tâm nghiên

cứu thủy lực và các phòng ban khác của Phòng thí nghiệm trọng điểm Quốc

lộng lực học Sông bién ~ Viện khoa học Thủy lợi Việt Nam đã tao

và động viên giúp đỡ về mọi mặt Tác giả xin chân thành cảm on

các cơ quan đơn vị và cả nhân nói trên.

Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết on sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫnPGS.TS Tran Quốc Thưởng đã trực tiếp hướng dẫn chỉ bảo tận tinh trongsuốt quá trình thực hiện luận văn

“Tác gid xin chân thành cảm ơn Trung tâm Nghiên cứu Thủy lực ~ Phong

thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học Sông biển (noi rác gid làm

việc) đã động viện, tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập, công

tác và hoàn thành phan nghiên cứu thực nghiệm của luận văn

Xin cảm ơn nhóm nghiên cứu đề tài: “Chon kết cầu mũi phun hợp lý cho

tràn xd lũ có đốc nước” đã tạo điều kiện giúp đỡ, góp các ý

việc hoàn thành luận văn

ién quý báu cho

Sau cùng tôi xin cảm ơn những người thân, gia đỉnh, bạn bè và đồng, nghiệp đã giúp đỡ cổ vũ động viên, khích lệ tôi trong quá trình làm luận văn Trong khuôn khổ luận văn thạc sĩ, do

không thể tránh khỏi những khiếm khuyết, rắt mong được sự giúp đỡ chân

thành của các thầy cô giáo, các anh chị và bạn bé đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn !

kiện luận văn có hạn nê

Hà nội, ngày 30 tháng 9 năm 2011

TÁC Gì

IL MỤC DICH CUA DE TÀI:

Il CÁCH TIẾP CAN VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CUU:

IV KET QUA DỰ KIEN DAT ĐƯỢC:

CHUONG 1: TONG QUAN VE TRAN XA LŨ :TONG QUAN VE TRAN XA LŨ CO HINH THUC TIỂU NANG PHONG

XA 4

MỘT SỐ TRAN XA LŨ CÓ DOC NƯỚC 10

1.2.1 Công trình thu điện Kanak ~ Gia Lai 10

1.2.2 Công trình Cửa Dat - Thanh Hoá 1I

1.23 Công tinh thuỷ điện Tuyên Quang 2 1.2.8 Công trình thu điện Sơn La 2 12.5 Công trình Krông ich Thượng B

CAC THONG SỐ THỦY LỰC CƠ BAN VE MOI PHUN 13

1.3.1 Chiêu dit dng phun 4

132 Góc nghiêng 0 18 1.3.3 Vận ti inh quân của dỏng chảy tại mũi phun 19 1.3.4 Bán kính cong của đoạn cong ngược 21

1.3.5 Độ sâu của hd xói 21LỰA CHON CAC THONG SO MUI PHUN DANG 2 TANG 261.4.1, Các dang mũi phun 2 tang 26

1.42 Một số ác hình thức mai hit đã được ứng đụng 29

1.4.3 Thông số cơ bản của các dạng mũi phun 2 tang 32CAC KET QUA NGHIÊN CUU TRONG VA NGOÀI NƯỚC VE TRAN

XA LŨ DANG MUI PHUN 2 TANG 34

cửu trong nước 34

cửu trên thé giới 35

CHUONG 2: MÔ HÌNH HÓA VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH

2.1 LÝ THUYẾT TƯƠNG TỰ VÀ CÁC TIEU CHUAN ÁP DUNG.

2.11 Lý thuyết tương tự

2.1.2, Cíc tiêu chuẳn tương tự

2.1.3 Phương trình quỹ dao chuyển động liên hệ giữa các yếu tổ nghiên

cứu 38

2.2 THIẾT KE VÀ XÂY DỰNG MO HÌNH 402.2.1, Thiết kế mô hình 40

2.2.2 Xây dựng mô hình 42

3.1.1 Sơ đỗ tinh toán.

3.1.2 Xác định dang đường mặt nước trên đốc

3.1.4, Tinh toán và vẽ đường mặt nước trên thân đốc

3.1.4 Tinh toán xie định đường mặt nước trên mũi phun 3.15, Tinh chiều đãi đồng phun xa

3.2 KET QUA THỰC NGHIỆM.

32.1 Vận tốc đồng chảy

3⁄22 Dong phun xa

3.2.3 Ap suất ding chảy:

3.2.4 Xói ở ha lưu công trình:

3.25 Lựa chọn mỗi phun dang 3:

33 DANH GIÁ KET QUA THÍ NGHIỆM

1 DANH GIÁ KET QUA NGHIÊN CUU

Tl TON TẠI VA KIEN NGHỊ

1 Tén tại và hạn chế

2 Kiến nghị

II NHONG VAN ĐỀ CAN NGHIÊN CUU TIẾP.

TÀI LIỆU THAM KHAO,

PHY LUC

MỞ DẦU

1 TINH CAP THIET CUA DE TÀI:

“Trong công trình thủy lợi, thủy điện lớn, công tình làm việc với c

nước cao thì ding chảy qua thân tràn, đốc nước, mũi phun thường là dòng chảy rồi, lưu tốc đồng chảy cao và năng lượng dong chảy lớn v.v để tăng cường hiệu quả tiêu hao năng lượng thừa, chúng ta thường sử dụng biện pháp công trình như sử dụng các thiết bị tiêu năng phụ và một trong những loại đó

là mũi phun Tuy nhiên như đã để cập do dòng chảy thường là dòng lưu tốc

cao nên trong khi tính toán thiết kế cần phải chú ý đến các hiện tượng xâmthực do khí thực, hoặc mai mòn xây ra xung quanh các thiết bị tiêu năng phy,

hơn nữa khi tinh toán các thông số thiết bị tiêu năng chỉ dựa vao các công.thức thực nghiệm Chính vi thé cần phải thông qua thí nghiệm mô hình dé tạo

ra hình đáng, kích thước và bồ trí cho hợp lý

Mỗi loại vật liệu dùng để xây dựng tran có thé chịu được tác dụng giới

hạn nào đó của vận tốc, gọi là vận tốc cho phép [V.„] Ching hạn như vận tốc

chống xói cho phép [Vp] ứng với từng vật liệu Nếu vận tốc qua tràn lớn hon

vận tốc chống xói cho phép của vat liệu xây dựng tràn thi tràn sẽ bị phá hoại.khi đó mũi phun cũng sẽ bị phá hoại Như vậy, dé đảm bảo tran không bị phá

hoại hay mũi phun không bị phá hoại thì phải xác định vận tốc trên mặt mũi

phun ứng với các cấp lưu lượng khác nhau là việc làm cần thiết dé tir đó xác.định kết cấu tiêu năng hợp lý cho tràn xả lũ

Quy phạm tính toán thuỷ lực mới nêu vẺ tinh toán mặt cắt tran, còn tinh,

toán mũi phun chưa đề cập đến Vi vậy khi tính toán tham khảo các tải liệu là

chính Do đó có nhiều phương pháp và cách tính khác nhau

Tuy nhiên trong khi tính toán có nhiều yếu tố không thể xác định được.bằng lý thuyết, nên việc tính toán thường phải kết hợp với thí nghiệm mô hình.

thuỷ lực nhằm hiệu chỉnh một số thông số thuỷ lực

I, MỤC DICH CUA BE TAL

O nước ta, cũng như nhiều nước trên thé gi các công trình thủy lợi,

thủy điện có trin xã lũ mà nối tiếp sau thân tran theo nhiều hình thức khácnhau, trong đó dạng thân tràn kết hợp với đốc nước chiếm một tỷ lệ lớn, dùng.inh thức tiêu năng dòng phun là chủ yếu, dựa vào sự khuyếch tin của các

phần tử nước với nhau và với không khí làm tiêu hao bớt năng lượng thừa, Do

hầu hết dòng chảy trên dốc nước và nhất là đầu đốc nước là dòng xiết có lưu

tốc lớn, khi chảy xuống hạ lưu có thé gây ra xói lở lòng dẫn nếu như hạ lưu.không được gia cổ đảm bảo, từ đồ gây ra mắt ôn định đến công trình Nghiêncứu chế độ thủy lực nối tiếp hạ lưu nhằm nắm rõ tình hình làm việc bản thân

để hạn chế tối đa ảnh hưởng của dòng xiết đó là một vấn để khoa học mang ý

nghĩa thực tiễn cao Bai toán đặt ra ở đây là phải làm sao để năng lượng thừasau khi ra khỏi mai phun được chuyên đến hạ lưu là nhỏ nhất, chúng ta đã dựa

vào đặc trưng của dòng phun về sự khuyếch tán để làm tiêu hao bớt nănglượng thừa bằng các thiết bị tiêu năng phụ

Qua thực nghiệm mô hình xác định được mũi phun hợp lý cho tran xả lũ

nối tiếp sau tràn là dốc nước có độ đốc (i = 20% + 30%)

UL CÁCH TIẾP CAN VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

© Nghiên cứu lý thuyết

Tổng quan và phân tích các kết quả nghiên cứu về các dạng mũi phun,tính toán theo các công thức xác định chiều sâu và vận tốc dòng chảy trên

mũi phun.

+ Nghiên cứu thí nghiệm mô hình thủy lực

~ Kiểm tra các kết quả tính toán;

- Nghiên cứu kiểm tra về áp suất, mach động áp suất tại mai phun 2 ting;

~ Nghiên cứu bố trí kích thước kết cấu mũi phun 2 tầng để tối ưu hiệu

quả tiêu năng

IV KET QUA DỰ KIÊN ĐẠT ĐƯỢC:

Mũi phun hai ting là bộ phận nối tiếp cuối đốc nước Đối với các dốc.nước mà dòng chảy trên đó có lưu tốc lớn, độ xiết cao thì một trong những

giải pháp nối tiếp, tiêu năng hợp lý là bổ trí mũi phun bai ting ở cuối di nước, đồng chảy trên mũi phun hai ting được phân thành hai dòng: ở trên

đình và ở đưới khe, cho phép dòng chảy khuếch tán nhiễu hon theo phương

thing đứng, đồng thời có sự va chạm giữa các dòng tia, trộn khí tốt hơn, ma

êu hao sát với không khí nhiều hơn nên năng lượng của dòng phun được.

nhỉ |, giảm khả năng xói lở ở hạ lưu, giảm chiều sâu hồ xói

Qua phân tích tính toán lý thuyết va so sánh với thực nghiệm một số các

thông số thủy lực như vận tốc, vận tốc mạch động, áp suất, áp suất mạch

động, chiều dai phun xa để lựa chọn đưa ra được dạng mũi phun hai tinghợp lý cho tràn xa lũ có dốc nước (i = 20% + 30%)

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE TRAN XÃ LŨ

1.1, TONG QUAN VE TRAN XA LU CÓ HiNH THUC TIÊU NANGPHONG XA

Công trình xa lũ là một bộ phận quan tong không thể thiếu được tongđầu mo thuỷ lợi - thuỷ điện của hồ chứa nước Nó có nhiệm vụ xa lưu lượng,

nhu cầu ở hạ lưu và xả cạn thửa trong mùa lũ, xả lưu lượng cần dùng cho.

hồ chứa khi cần thiết hay để kết hợp xa bùn cát đáy nl nâng cao tuổi thọcủa hỗ chứa, xả nước khi thi công Các nhiệm vụ đó có thé do một hay

loại công trình xả cùng thực hiện, nhưng nói chung công trình xả nước luôn là thành phẫn quan trọng đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình mỗi cũng như đối với hạ du.

Tuy theo đặc điểm địa hình, địa chất của khu vực tuyến công trình, bé trí

:ó thể bố trítổng thể công trình đầu mỗi và nhiệm vụ của công trình xả nước,

theo nhiễu hình thức khác nhau, như công trình xả nước trên mặt: tràn đọc,

tràn ngang, tháo nước kiểu xi phông, kiểu giếng và công trình tháo nước

dưới sâu: cổng ngầm, đường hầm Trong đó, hình thức công trình xả mặtchiếm đa số ở nước ta

Trong những năm gần day, đặc biệt từ năm 2002

khai thiế

ở nước ta đang triển

à xây dựng nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, trong đó nhiều

công trình có hỗ chứa và công trình xả lũ có quy mô lớn Có thé nêu ra một số

dự án như thuỷ điện Sẽ San 3, Na Hang (Tuyên Quang), Rao Quán (Quảng, Tri), Plêikrông, Sẽ San 3A, Sẽ San 4, A Vương, Buôn Kướp, Đại Ninh, Sêrêpôk, Buôn Tua Sa, Bản Vẽ, Sông Ba Hạ, An Khê-Ka Nac, Đồng Nai 3,

Đồng Nai 4, Sông Tranh 2, Bản Chát, Huội Quảng, Sơn La, Cửa Đạt, Bắc

Hà, Đây là những công trình có quy mô hỗ chứa có dung tích từ hàng triệu

cho đến hàng chục tỷ m’ nước, khả năng tháo của công trình xả nước cũng tir

hàng ngàn cho đến vải chục ngàn mỶ/s Có thé nói trong khoảng 5+6 năm trở.lại đây, tốc độ xây dựng các đập cao, hỏ chứa lớn phát triển nhanh Chúng ta

4a nhanh chóng áp dụng thành công những công nghệ thiết kế, thi công tiên

tiến của thé giới để xây dựng các công trình đầu méi ở Việt Nam như đập đá

đồ bản mặt bê tông (CERD), đập bê tông dim lăn (RCC), đập bê tông truyềnthống (CVC) khối lớn cấp phối liên tục Trong số đó có những đập đã được.đưa vào vận hành an toàn, về đập đá dé bản mặt có đập hỗ chứa nước thuỷlgi-thuy điện Quảng Trị, thuỷ điện Tuyên Quang; về đập CVC có đập Sẽ San

3, Sẽ San 3A; Về đập RCC có đập Plêikrông Trước đó, chúng ta cũng đã xây

dựng một số đập, hồ chứa lớn như Hoà Bình, Thác Ba, Trị An, Thác Mơ, laly,

Sông Hinh, Vĩnh Sơn, Dau Tiếng, A Yun Hạ, Phú Ninh, Phủ hợp với điều

kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn của từng công trình mà đã thiết kế nhiều.dang công trình tháo lũ khác nhau trong tổng thể bé trí công trình, bao gồm cả

trần xả mặt sông (Sẽ San 3, Sẽ San 3A, Sẽ San 4, Plêikrông, A Vương, Bản Chat, Huội Quảng, ), xả mặt kết hợp với xả sâu (Hod Binh, Sơn La, Tuyên Quang), đường tràn dọc (aly, Sông Hinh, Hàm Thuận-Đa Mi, Tuyên Quang,

Rao Quán, Đại Ninh, ).

Vé hình thức tiêu năng sau công trình tháo nước, thường có 3 dang tiêu

năng được ap dụng

- Tiêu năng đáy: Đặc diém tiêu năng bằng đồng day là lợi dung site cân

nội bộ của nước nhảy Có thé áp dụng kiểu bổ, hay tường + bể kết hợp Biện pháp tiêu năng đáy thường được áp dụng cho ie công tình vừa và nhỏ, mực nước hạ lưu tương đối lớn, địa chất nền công trình thường là đá yếu (Trị An,

A Lưới, ) Loại hình này dim bảo tiêu tắn hết năng lượng dư nhưng đồi hỏi

khối lượng xây lắp khá lớn, giá thành cao, đặc biệt đổi với các công trình có

quy mô lớn.

- Tiêu năng mat: Dòng chảy hình thức tiêu năng này ở trạng thái chảy

mặt, chi sau khi mở rộng hoàn toàn mới đạt đến day Nhìn chung, với chế độ

chảy mặt ở hạ lưu tạo thành sóng giảm din làm xói lở ở vùng nảy, Thường

động năng thửa phân tán trên một chiéu dài lớn hơn so với chế độ chảy đáy.Chế độ chảy mặt có thé áp dụng trong trường hợp nén đá, khi không cần gia

cố hạ lưu hay giảm chiều dai gia cố, mực nước hạ lưu cao va thay đổi ít

- Tiêu năng bằng dàng phun xa: Tiêu năng phông xa được lợi dung mũi

phun ở chân đập hoặc cuối dốc nước để ding chảy có lưu tốc lớn phóng xa

khỏi chan đập, Đây là hình thức tiêu năng được dùng khá phổ biển, đặc biệt

trong các công trình xả có cột nước cao Tiêu năng dòng phun xa được chia

làm hai loại cơ bản theo đặc điểm kết cầu mũi phun:

+ Mai phun liên tục: đặc điểm dòng phun là 1 đồng chảy không có sự va

đập với nhau trong quá trình bay trong không khí, dòng đồ xuống hạ lưu do

năng lượng tiêu hao ít nên gây ra vận tốc và sóng lớn ở hạ lưu Mặt khác, dòng phun là dòng chảy tập trung ít trộn khí nên trong trường hợp cột nước cao, tỷ lưu lớn sẽ làm cho chiều sâu x6i lớn.

+ Mai phun không liên tục (hay mỗi phun 2 ting): là loại mai phun tạo

nên các đông phun va đập vào nhau trong quá trình bay trong không khí, dong

đặc tập trung được phân tán thành nhiều dòng rơi xuống mặt nước hạ lưu.Nang lượng dòng chảy được tiêu hao nhiều nên vận tốc và sóng ở hạ lưu nhỏ,

do đó giảm chiều sâu xói và khối lượng gia cố ở hạ lưu

Đối với hình thúc tiêu năng bằng dòng phun ở lân đập đã được thiết kế

ở một loạt các công trình có đập bê tông (CVC và RCC) như Sé San 3,

Plêikrông, Sẽ San 3A, A Vương, Bản Vẽ, Ban Chat, Huội Quảng, Đồng Nai

3, Đồng Nai 4, Hình thức tiêu năng bằng mũi phun cuối đốc nước cũng

được ấp dụng cho một loạt các công trình xa cột nude cao, lưu lượng lớn như: aly, Hàm Thuận-Đa Mi, Tuyên Quang, Sơn La, Cửa Đạt (bảng 1.1)

Bang 1.1 - Thống kê một số công trình xả nước có quy mô lớn ở Việt Nam

Ten côn Hình thúc | Hoin | Brin | Qua

8 | SêSan3 | Kon Tum 163 | 90 |17536| 173.6

Hình thức Tân công Hin | Brin | Qua

Tân côn Hình thức | Hoin | Brin | Qus

7r Š pia điểm Qu) 9

trình tiêu năng | (m) | (my | (mss) | (ms)

Ona Đặc trưng của đốc nước

1.2 MỘT SO TRAN XA LŨ CÓ DOC NƯỚC

Nước ta có một số công trình thuỷ lợi, thuỷ điện có tràn xã lũ

inh, Kanak, IALY, Cửa Dat,

bằng mai phun ở cuối đốc nước, như: Hoà

Krông pach Thuong.

1.2.1 Công trình thuỷ điện Kanak - Gia Lai

Công trình thuỷ điện Kanak ~ Gia Lai có công suất lắp máy là SMW,

điện lượng trung bình hang năm là 58.5 triệu kwh, nhằm bé sung nguồn điệnvào lưới điện quốc gia cắp cho các tỉnh miền Trung và miền Nam Đồng thờicòn bé sung nguồn nước tưới cho vùng đồng bằng hạ lưu sông Côn phía Nam

tỉnh Binh Định, đảm bảo nguồn nước môi trường hạ lưu sông Ba.

Đập dang bằng đá dé bản mặt bê tông cao 68.0m, chiều đài toàn đập là

849.0m Đập tràn xả lũ vận hành bố trí bên bờ phải kién thực dụng gồm 3

khoang có kích thước: nxbxh=3x12x13m; kết cầu bê tông Gu năng

theo dạng dốc nước mũi phun và hồ xói: Dốc nước đài 215.15m đoạn đầu dài

135.&§m với độ đốc 1=10%, đoạn sau dai 58.65m độ dốc i=19.8%, giữa hai

50m, sau đoạn dốc.đoạn đốc có đoạn chuyển tiếp với bán kính cong lỗi

thứ hai là đoạn mũi phun dai 20.64m, đoạn nay có bán kính cong ngược.

0" Tuyển năng lượng kiểu đường dẫn bồ tríR=30m; mũi hat có góc độ 0

bên bờ trái bao gồm cửa lấy nước 2 khoang bằng bê tông cốt thép có lưu.lượng thiết kế là Q;› = 40.8m’/s; đường him dẫn nước dai gần 462.0m,

đường kính trong D=4.0m, có áo bọc bằng bê tông dày 0.40m; nhà máy thuỷ

điện với 2 tổ máy tude bin cánh quay trục đứng Nị„=2*6.SMAw; kênh xả đài

1II.5m, day rộng 8.0m; tram phân phối điện có kích thước dài rộng =

38.5°24.75m.

1.2.2 Công trình Cữa Đạt ~ Thanh Hoá

Công trình đầu mồi thuỷ lợi hồ chứa nước Cửa Dat là một công trình cấp

I theo tiêu chuẩn TCXDVN 285-2002, có tính el kỹ thuật phúc tạp Hệ

~ Đập tràn xã lũ gồm 5 khoang mỗi khoang rộng 11.0m; ngưỡng tran ở cao

trình 97m, day kênh dẫn thượng lưu ở cao trình 85m; giữa các khoang trin có

trụ pin giữa dày 3.0m trên đỉnh tràn có lắp các cửa van cung; không có tưởng

ngực Tran xã lũ có dang xa mặt.

~ Ni với đập tràn là đốc nước dài 240m; ¡=20% tiêu năng bằng mũi phun liêntục với góc hat a=30"

1.2.3 Công trình thuỷ điện Tuyên Quang

Công trình thuỷ điện Tuyên Quang có dung tích hồ chứa toàn bộ lớn hơn

2ÿ m3, công suất phát điện lớn hơn 300MW, theo tiêu chuẩn Việt Nam

4, chiều rộng mỗi khoang b,=15m, do

Creager-Oficerov, với cột nước thiết kế mặt cit Hy

tran là 104.85m) Số khoang trần n

đó chiều rộng tran nước tổng cộng là b~60m Trụ đập dày d=3.5m, đầu trụ phía thượng lưu lượn tròn (trên bình diện) với bán kính công r~1.75m Mặt

tran kết thúc ở cao độ 86.7m với bán kính cong (16m) 18.5m, các trụ đập kéo

dài hơn mặt tran về phía hạ lưu.

- Xa sâu: Số lỗ xả sâu nz=8; lỗ có tiết diện chữ nhật với kích thướcrộng*cao=4.5*6m, cao độ đáy lỗ 79m, cao độ trần lỗ 85m, tran cửa vào có

dang cong clip Trụ phân cách giữa các lỗ có 2 loại, dày 6m va 3.5m, đầu vàocong tròn với bán kính 1.75m Dốc nước tiếp sau các lỗ xa sâu có độ dốc day

i=0.13, dài 85m, mũi phun dang liên tục với góc hat a:

được đóng bằng cửa van cung.

1.2.4 Công trình thuỷ điện Sơn La

Công trình thuỷ điện Sơn La với công suất lắp máy 2400Mw sẽ đưa vào

hệ thống điện quốc gia sản lượng điện một năm 8.71 tỷ kwh cộng với điều tiết

dong chảy, cho phép nhận sản lượng điện bổ sung tại các tổ máy của nhà máy

thuỷ điện Hoà Bình 719 triệu kwh và tăng công suất đảm bảo lên 107Mw

Đốc nước tràn xả 10 dài 285m, bề rộng (đầu là 111.50m, cudi là 171.âm),mũi phun liên tục với góc hắt ø~22”

Công trình Krông Pách Thượng

Đập tràn được nối với dốc nước, chiều rộng đáy dốc là 25.0m; cao độngưỡng tràn là V489.50m, độ dốc của đốc nước i=7%, chiều dài dốc nước là135.0m Mũi phun không liên tục liên tục (mũi phun 2 tang)

~ Kết cầu mũi phun:

+ Hàng mồ gồm 3 mồ nguyên và 2 mồ nửa, cao trình đỉnh mồ V478.44m,

(góc mồ phun khoảng 30

+ Mũi phun liên tục, cao trình định mai phun V478,84m (góc mai phun

khoảng 24°),

1.3 CAC THONG SO THUY LỰC CƠ BAN VE MUI PHUN

Ta đã biết hình thức tiêu năng bằng mũi phun là hình thức

bản và khá phổ biển ở hầu hết các công trình thủy lợi Điều kiện để thực hiện

được hình thức nảy là chiểu cao cột nước đủ lớn để tạo ra dòng phóng xa

không gây ảnh hưởng xấu đến công trình kết hợp với dòng chảy ở hạ lưu

cũng phải có một lớp nước đệm đủ lớn để đảm bảo độ sâu của bố xói không quá lớn ảnh hưởng đến móng của công trình.

Vi vậy theo kinh nghiệm xây dựng ở nhiều nước thì hình thức này đã

được áp dụng nhiều đổi với các hé chứa có cột nước cao và trung bình

Khi áp dụng loại hình thức mũi phun do vận tốc ở cuối mũi phun lớn, do

chênh lệch cột nước lớn nên thưởng có một các tồn tại thường xảy ra như:

~ Hồ xói lam biến dang lòng sông, lim cho mức nước hạ lưu trạm thủyđiện thay đổi ảnh hưởng đến khả năng phát điện

- Xung kích của dòng phun tạo thành dòng cuộn chảy ngược hoặc sóng

vỗ vào mái đập

~ Mũi phun thường hay xảy ra xâm thực

~ Dòng phun tạo ra sương mù ảnh hưởng đến giao thông và các

điện ở khu vực xung quanh.

1.3.1 Chiều đài dòng phun

Nhân tổ quan trọng nhất và ảnh hưởng lớn nhất đến hệ thống công trình1a chiều dai của dong phun xa vì chiều dai của nó phải đảm bảo để không làm.ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình khác và đảm bảo an toàn hoạtđộng của toàn hệ thống, không gây xói 16 và mắt én định chính vì vậy ma

trong quá trình tính toán lựa chọn các thông số thủy lực của mũi phun làm sao chiều dai dòng phun là hợp lý nhất

Khi dòng chảy ở mũi phun, ding chảy men theo đường biên, ma sitđường biên làm mức độ rối của dòng chảy tăng lên, không khí trộn vào dòngnước càng nhiều, năng lượng dòng chảy được tiêu hao thêm một phan năng.lượng nữa Dòng chảy sau khi nhắn chìm vào trong mặt nước phía sau và phía

trước, dòng chính được cuộn thành hai cuộn nước Trong vùng cuộn được

inh thành dòng rối mãnh liệt, các dòng này va đập và xáo trộn lẫn nhau, ma

sát tương đối với nhau từ đầy tiêu hao đi một năng lượng đáng kẻ, Đệm nước

cảng sâu khả năng mở rộng của lưỡi nước cảng nhiều thi khả năng tiêu hao

của lượng nước cảng lớn Nếu hồ xói đạt đến một mức độ sâu nhất định thìmới có hiệu quả tiêu năng Khi lòng sông rắn chắc công trình it bị rung động

“Xác định chiều dai dòng phun bằng cách coi dòng phun có dạng Parabol

Can cứ vào công thức lý luận tink được khoảng cách theo phương ngang của

dong phun L=f(@,0,v,z), trong tính toán có sai khác với thực tế nguyên nhân

là

= Trong tính toán các giá trị 0, v, ọ chỉ là các giá tr gần đúng

- Trong các công thức đều chưa dé cập đến bán kính R của đoạn cong

ngược

- Trong tính toán chưa đề cập đến khoảng cách từ điểm thấp nhất của

đoạn cong tới định mũi phun.

- Chưa xét đến mức độ mở rộng, hiện tượng trộn khí, sức cản của không

khí

~ Khi dòng phun nhấn ol vào trong mực nước thi tình hình diễn biếnrit phức tạp, hiện nay chưa có vấn để nào đề cập đến van dé này

Dưới đây giới thiệu công thức tính chiều dai phun xa Chiều đài phun xa

thông thường dựa vào lý thuyết chuyển động ném xiên Nếu như lưỡi nước đi

vào lớp nước đệm vẫn chuyển động theo quỹ đạo Parabol đi thì khoảng cách.nằm ngang từ cuối mũi phun đến điểm xói sâu nhất L được diễn ta lả:

9 - góc hat của mũi phun (°)

Z.- độ chênh cao từ mặt nước thượng lưu đến đỉnh mũi phun (m)

T - chiều sâu xói lớn nhất (m)

Thực tế chứng minh giá trị tính chiéu dai dòng phun theo lý thuyết so với

giá trị thực đo có một số sai khác nhất định Để cho việc tính toán cảng phủ

hợp thực tế ở các nước nhiều tác giả bắt tay từ phương pháp thực nghiệm dựa.trên cơ sở lý thuyết va kinh nghiệm, đưa ra một số công thức tính toán theo

Trong đó:

B - góc hat của mũi phun

v - lưu tốc tai mũi phun

h- độ sâu trên mũi phun

p - chênh lệch từ mũi phun đến mặt nước hạ lưu.

Ở Trung Quốc cũng có nhiều đơn vị và cá nhân nghiên cứu đề xuất công,

thức thực nghiệm tinh chiều dai phun xa, như: Viện nghiên cứu Thủy lợi TâyBac, Viện nghiên cứu Khoa học Thủy lợi tỉnh An Huy

Một số công thức thực nghiệm được thống kê trong bảng

Bảng 1.3 - Tính chiều dài dong phun

T | Tác giá Biểu thức tính toán L Ghi chú

9 - góc mũi hit (°)

Z

093500240 2 Z, - đầu nước tính từ mặt Viện 0/007 035 nước thượng lưu đến cuối

thiết kế mũi hat (m)

1 phạm vi ứng dung:

tường Z - cột nước từ thượng lưu

dai

đến điểm tính chiề dong phun (bao gồm cột

155 0 <45° °

nước v tiền gin)

R 0 - góc mũi hat (rad)

TT) Tác giả “Biểu thức tính toán L Ghi chú

Ghi chit trong của lưỡi nước (m)

P; - cao độ của đập trần (m) | R= ban kinh cong của mũi

5 hất (m) 4q- lưu lượng đơn vị (mÙS.m)

cot nude ten định tr Z'- chênh cao từ định đập

- cột nước tì " :

he cột nước trên định trân (M) 2 an mg hột (m)

T- chiều sâu xói lớn nhất

mũi hat đến mặt nước hạ

TT | Tác giả “Biểu thức tính toán L Ghi chú

k - hệ số hiệu chỉnh

sin cos + vccos fn] P chốnh lệch độ cao từ

Lek mũi phun đến mặt nước hạ

ưu (m)

k=L thực do/L lý thuyết # - gia tốc trọng trường

1 Khi đồng 2 pha thik =0,92 | (4

2 Khi dng phun khuếch tán ở |Z chênh lệch mực nước _ cửa ra máng tháo nước | thong ha hw (m)

t0 vo - vận tốc trung bình Khoa i cuỗi mũi hat (m/s)

Thủy lợi I ; Hy - cột nước trên mũi hất

Trong tính toán góc nghiêng 0 chỉnh là góc nghiêng của mũi phóng.

Hiện nay đã có nhiều nghiên cứu nhằm chính xác vấn đề này nhưng vẫn chưa

đạt được độ chính xác dé ứng dung, lựa chọn góc 0 có ảnh hưởng đến chiềudài phóng xa L rit lớn Theo đường Parabol tim được góc 0 như sau

{P

Ogu, =cotag|1+—bạ, = COLA IT +

Trong đó:

P- là chiều cao từ đỉnh mũi phun đến mực nước hạ lưu (m)

'T- là chiều sâu lớp nước tác dung vào đoạn mũi phun (m)

Khi P= 0 thì 6„ = 45° có khoảng cách phóng xa nhất và tác dụng của

dòng chảy xuống ha lưu cũng mạnh mẽ nhất Tuy nhiên trong thực tế bao giờ

cũng có P>0 tương ứng với 0<45°

Trong thực tế thường dùng góc <45°, Khi mũi phun đặt ở vị trí đoạncong thân đập trên cao nên đừng 0=15°- 25”, Các trường hợp khác góc 0=25"-

30" 35”, bậc thấp

(035° 40” thì lúc này cự ly phóng lớn nhất Khi bổ trí mũi phun ở trên cao ở

30° Các mũi phun có bậc cao thấp khác nhau, bậc cao 0=

gan với đỉnh đập tràn thi góc phóng nên chọn nhỏ đẻ tránh rung động

1.3.3 Vận tốc bình quân của dòng chảy tại mũi phun

"Tốc độ bình quân của dòng chảy tại mũi phun được xác định theo côngthức: v=g/2gh

Các nhân tổ ảnh hưởng đến v chủ yếu là: chiều cao cột nước tác dungđến mũi, các tổn hao của ding chảy ở cửa vào, cửa ra, theo đường biên công

trình Toàn bộ các tổn thất này được phản ảnh qua hệ số lưu tốc @ Trong thực

tế tinh toán khó có thé phân tích lý luận để xác định giá trị g Chỉ có thé thông qua mô hình hoặc tài liệu quan sát nguyên hình các nhân tổ chủ yếu, tìm ra

công thức kinh nghiệm Hiện nay tồn tại nhiều công thức dé tính @ của nhiều

tác giả cho kết quả tính toán khác nhau.

= Công thức của Sở thủy lợi Đông Bắc Trung Quốc: ø'

"Trong đó S’=( Z’)*+(B'Y' chiều dai dng chảy trên mặt đập Z’ là khoảng,

cách từ đỉnh đập đến đến đỉnh mũi phun B’ là khoảng cách trên mặt phương

ngàng từ định đập đến đỉnh bậc nhảy.

any

= Công thức của Trần Xuân Đinh: a |

J

'Trong đó: q là lưu lượng đơn vi ở đỉnh tran (m'/s/m)

H là chiéu cao cột nước (m) tính từ thượng lưu đến điềm thắp.nhất của đoạn cong

- Công thức của Viện thủy lợi Nam Kinh: ø=083”° +0,65

Trong đó: họ là cột nước tràn; Z° là khoảng cách từ đỉnh đập đến đến đình mũi phun.

- Theo công thức của Liên Xô cũ: y =1~0/015

"Trong đó: S'=(Z ))+(B`)Ẻ chiều dai dòng chảy trên mặt đập Z là khoảng,

cách từ đỉnh đập đến đến đỉnh mũi phun B` là khoảng cách trên mặt phương

ngàng từ định đập đến đỉnh bậc nhảy; họ là cột nước tràn

Tit các công thức tính toán ọ ở trên ta thấy rằng hệ số lưu tốc chịu ảnh

hưởng của hai yếu tố cơ bản đó là lưu lượng qua tràn q và chiều dai của dòng

chảy S"

Ban kính cong của đoạn cong ngược

“Trong thực tế ta thấy rằng độ dài và bán kính cong của đoạn cong ngược.

có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của mũi phun Khi chiều dai và bán

kinh cong của đoạn cong thích hợp thi góc phóng gần với góc tiếp tuyến của

đoạn cong.

Đã có nhiều nghiên cứu nhằm xác định góc phóng 0 hợp lý, khi các giátrị khác không thay đổi, R tăng thi chiều dài phóng xa cũng tăng Khi R đãvượt quá một trị số giới hạn thì chiều phóng xa cũng giảm nhỏ

Khi R không biến đổi, q tăng chiều dài phóng xa cũng tăng, khi q tingđến một trị số nhất định thì chiều dài phóng xa cũng giảm

“Theo kinh nghiệm thiết kế hiện nay, ở Mỹ đối với bán kính ở c¿

chọn R= 10, đối với bậc thắp R=8b trong đó b la chênh I hh giữa cao độ điểm

thấp nhất của đoạn cong và đỉnh mỗi phóng

Trung Quốc khi thi

dong nước ở điểm thấp nhất của đoạn cong

lùng công thức R=(6:8)h, trong đó h là độ sâu

1.3.5 Độ sâu của hồ xói

lộ

t các phương pháp là đều bắt nguồn từ một dil

Đã có rit nhiều nghiên cứu về độ sâu của hỗ xói sau dong phun nhưngnhìn chung hau kiện cụ thể, đưa vào các điều kiện nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hoặc lý thuyết cân

bằng thứ nguyên đưa ra được công thức tính độ sâu hồ xói (công thức chỉchứa các tham số chủ yếu cỏn lại là các

Các công thức đều căn cứ vào lý thuyết khuyếch tán của ding tia ngập,

kết hợp lý thuyết cơ học đá và thông qua thí nghiệm cũng như các số liệu

quan trắc ở công trình thực tế xây dựng được các công thức tinh toán Phần

lớn các công thức có dang chung: T= Kq”H”,

Trong đó: T là chiều sâu hồ xói tinh từ mực nước ha lưu (m)

q là lưu lượng đơn vị (m*/s/m)

H là chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (m)

K là hệ số phản ảnh tỉnh hình địa chất nén gọi là hệ số hé xói.Nhiều tác gi đã thành công trong việc nghiên cứu tim ra các số mũ mn

và hệ số K, dưới đây nêu một số công thức

Bảng 1.4- Tính toán chiều sâu xói

TTỊ Tie gia “Cổng thức Ghi chí

ts cột nước hồ xói (m),

k,~ hệ số chồng xói của đá

tinh lồng sông,

".—

5 p= hệ số góc vào của dong

¡ | Từ Thường x, = Heo phun,

Thiện ø - độ tan rộng của dong phun

Ngường liên tục kạ=L20 J2 và

bh, - tổng cột nước của đồng chảy trên ngưỡng mũi phông

(mỳ

.4- lưu lượng đơn vị (mÏ⁄s.m)

R- trị số bình quân cường độ

“Trương Phúc khí nền của đá (trang thai bão

hoà), đơn vị (T/mÌ) hay

Túc giả “Cổng thức Ghi chú

(9 hệ số lưu tốc tổn thất trên

mặt đập tràn, 6- góc mũi

TTỊ Tie gia “Cổng thức Ghi chú

thượng hạ lưu tràn (mm),

ds - độ sâu xói cuối cùng (m),.Z - chénh cao từ mũi hat đếnlòng sông (m),

dd - kích thước bình quân của.

5 | VaidyaMP vật liệu xói ở lồng sông (m),

hy

thượng hạ lưu (m), chênh lệch cột nước

š - gia tốc trong trường

(m/s°)tụ" | Cle gwar hid oe

6 | Asehoktich| Tra” ch "phan trên,

—— Các ký hiệu như đã ghi ở các

H A.Veronese T Ach ae A ` „oF nên

fn!) | Các ký hiệu như đã ghi ở các

8 | ChiJaxger T=6n92S,03[ _ „(at) dn ren

9y - chiều sâu hồ xói (m),

9 |WeBggenberger) T=t, + hy =2288 hụ - chiều sâu nước hạ lưu,

h- cột nước trên đình tràn

Các ký hiệu như đã ghi ở các

10 | WHartung phần trên

hụ=I.84””

TTỊ Tae gia “Công thức Ghi chú

12 | Tiêu Văn Sinh | T=062—9 Y9 ——

ad 0s =D vo - lưu tốc dng phun đổ vào

TT] Tie gid Cũng tức Ghi chi

ar nghĩa như hình bên

| Í Các ky hiệu như đã ghi ở các

1⁄4 LỰA CHỌN CÁC THONG SO MUI PHUN DẠNG 2

1.4.1 Các dạng mũi phun 2 ting

Như chúng ta đã biết hình thức tiêu dòng phun là hình thức thức tiêu

năng khá phổ biến ở các công

nước phóng ra xa chân công

inh thủy lợi, thông qua mũi hat dé day luông vita không làm ảnh hưởng đến én định của

công trình và không gây xói lở nghiêm trọng ở hạ lưu Hình thức của tiêu hao

này là dựa vào ma sát của đường biên và sự khếch tán của dòng nước vào

không khí mà làm giảm bớt năng lượng thừa do chênh lệch cột nước sinh ra

khi chuyển tải về hạ lưu Vì vậy mà mũi phun đóng vai trò quan trọng trong.việc tiêu tan năng lượng, chính vi vậy ma ta cần phải lựa chọn tính toán các

thông mũi phun.

"Trong thực tế chúng ta đã nghiên cứu tính toán và áp dụng một số các,

dang mũi hắt cơ bản như mũi hắt liên tục, mũi hắt so le (mũi hat 2 tang)

Khi tính toán lựa chọn mũi hắt tùy vào điều kiện cụ thể để ta lựa chọn

hình thức mai hắt hợp lý nhất để phát huy được hiệu quả tiêu năng của dong

Tường phần dong Mố phóngHình 1.1 - Một số hình thức mũ

Qua thực tế thường bố trí kết cấu tiêu năng cuối doc nước theo kinh

nghiệm như sau:

- Lâm góc loe cuối máng phun 8 +12° (hình 1.1)

- Làm tường phân dòng cuối máng phun (hình 1.1) giữa các cặp tưởng,gần nhau lấy loe rộng ở trung tâm là 15 +18° và ở bên cạnh 5 +8”, do đồ làm

tăng góc loe chung

- Làm các mồ phóng ở cuối máng (hình 1.1); khi lưu tốc 8 *l5m/s thi

chiều cao của mồ phóng khoảng (1,2 +2,0)h; chiều rộng khe hở khoảng 1,5 +2,0 lin chiều rộng mé phóng Các tia dòng phóng ra từ mé phóng sẽ ngậm

khí nhiều hơn và bị không khí làm khuếch tán nhanh Mé phóng có dang hình.

cung với góc phóng ra B=30+60”.

Mũi phun không liên tục (hay so le) có nhiều ưu điểm vì đồng chảy qua

mũi phun va đập trong không khí, xáo trộn mạnh khi dé xuống hạ lưu do đó

giảm vận tốc và sóng ở hạ lưu, nên giảm khối lượng gia cổ bảo vệ hạ lưu côngtrình Tuy nhiên do chưa có tai liệu hướng dẫn tinh toán xác định kế

phun không liên tục, thưởng chỉ qua thí nghiệm cho công trình cụ thé ma

xác định.

1.4.2 Một số các hình thức mũi hắt đã được ứng dung

Hiện nay các công trình ở nước ta cũng như nhiều nước trên thé giới

dang sử dung dang mũi hit tạo dòng phun, có thé phân thành 7 dạng sau: (1) Dạng tiêu năng dòng phun có mũi hat liên tục và so le

(2) Mũi phun 2 bên có dạng đường trượt tuyết, đường xa lũ va dap

(3) Tiêu năng dong phun va đập trên dudi bởi ngưỡng, cao và thấp.

(4) Cuối đường xã lũ hoặc trên đập vòm có trụ phân dòng tiêu năng theo luỗng phóng

(5) Đuôi trụ rộng tạo dạng khe hẹp hướng dọc khuếch tán tiêu năng

đồng phun.

(6) Mũi hat khuếch tán, mai hắt uốn cong, mũi phun xoắn hoặc mũi hat

xiên tiêu năng dòng phun.

(7) Dòng đồ tự do xuống lớp nước đệm bể tiêu năng

Mũi hat liên tục và so le loại (1) được dùng phổ biến ở hẳu hết các công,

trình thủy lợi tiêu năng phóng xa, năng lượng tiêu hao trên mặt đập và trong không gian đều tương đổi ít, do đó năng lượng tiêu hao trong lớp nước đệm

chiếm ty lệ lớn, thêm vào luồng dòng chảy đặc tập trung nên trong trường hợp.đầu nước cao, tỷ lưu lớn chiều sâu xói tắt nhiên sẽ sâu, vì vậy cần nghiên cứu

giải pháp tăng thêm năng lượng tiêu hao trong không gian.

Ding hình thức dòng phun va đập trong không gian để có thể tăng hiệu quả tiêu hao năng lượng như dạng (2) va (3) và (4), nghĩa là làm cho dòng đặc

tập trung được phân tán thành nhiều dòng rơi xuống mặt nước hạ lưu, nhằm

giảm nhẹ độ sâu xói lòng sông Hình thức tiêu năng của dap vòm Lưu Khê

như Hink 1.2, làm cho lưu tốc dong rơi từ 30m/s giảm xuống 20m/s, giảm nhẹxói lòng sông, chiều sâu hỗ xói nông hơn Hay như đập vòm Phong Mãn ở

‘Trung Quốc dùng 6 khoang có mũi hất cao và 7 khe có mũi hat thấp (so vớimũi hat cao thấp hơn 27,96m) đều tạo dòng phun vào trong không gian để

luồng trên và luồng dưới va đập với nhau Từ kết quả thí nghiệm cho thấyrằng dòng phun trong không gian sau khi va đập khuếch tin được trộn khí nên

dong roi xói lòng sông tương đối nông, như đập T.Hbr.Sky ở Tiệp Khắc có

mũi hất cao và thấp sau khi thí nghiệm dòng phun va đập với nhau kết quả là

„ Đập Lakhwar Án Độ lại bố trí ởdòng rơi cho hệ số lưu tốc giảm đi gần 40%

mũi hit thêm các mé phân đòng cao lên 8m tạo thành 2 dòng phun cao thấp

va đập lẫn nhau đã đạt được hiệu quả tiêu năng tốt

kéo din khoảng cách bién trên và biên dưới của ding phun và tăng thêm mặt

tiếp xúc của dòng phun với không khí, khiến cho lượng trộn khí lớn, tăng

thêm tỷ lệ % năng lượng tiêu hao, so với mũi hat dang hình thang có mặt tiếp

xúc dòng rơi với lớp nước đệm hạ lưu rộng hơn nhiều, có tác dụng rõ rệt giảm

chỉ sâu xói lòng sông hạ lưu.

Vi dụ, ở Tây Ban Nha năm 1970 xây dựng đập vòm Almendra, bên trái

bố trí 2 khoang xả mặt, phía sau nối tiếp hai máng thác, chiều rộng khoang là

15m, cao là 12,5m, trên chiều đài 190m có chiều rộng thu hẹp lại Sm, sau đó trên 10m chiều dai lại thu hẹp thêm chiều rộng vào 2,5m, tỷ lưu lượng ở mũi

phóng dat tới 620m /s.m, lưu tốc đạt tới 40m/s Ở Tây Ban Nha đập vòm kiểu

trọng lực Aldeadavila ty lưu của mũi phóng 833m”⁄s.m, hiệu quả tiêu năng.tốt, đây là một dang tiêu năng rất có xu hướng phát triển

Ding trụ pin có đuôi rộng ra là để thu hẹp lỗ cửa van, khiến cho dòng,

chảy qua cửa van bị thu hep nhưng đến phin dưới mặt đập lại nhanh chóng

mỡ rộng là một dạng tiêu năng có hiệu quả tương đối tốt Loại tiêu năng này

lần đầu áp dụng ở đập tràn Đan Giang Khẩu, Trung Quốc

Hình thức tiêu năng (6) có tác dung là làm cho dòng phun phóng xuống

hạ lưu phun vào lòng sông một cách tốt hơn và khiến cho dòng phun sinh ra.khuếch tán nhất định; ví dụ mũi phun xoắn của đập Toriniti; công trình thủy

điện Lưu Gia Hiệp trin xã lũ bên bờ trái sử dụng đường cong mũi hắt xiên

dem dòng phun đỗ vào trong sông, khiến cho mái bờ không bị xói 16; mũi

phun phát tin của trạm thủy điện Cônđôpôj

Có một số đập vòm dùng biện pháp tiêu năng theo dang mục (7), dong

chảy từ đỉnh đập đô xuống bể tiêu năng có lớp nước đệm Năm 1968Moxiloker ở Mỹ xây đập vòm cao 185m, lưu lượng tháo lũ 7800m's, tỷ lưulượng 170m'/s.m Đặc điểm bố trí là mũi hat đỉnh đập ngắn, chiều dai dòng.phun tương đối nhỏ, góc đổ vào mặt nước lớn, vị trí hỗ xói gần chân đập cho

nên dạng bố trí này thi ving chân đập cần có lớp nước đệm đủ sâu và điềukiện địa chất tương đối tốt.

Qua các dang mũi hắt trên ta thấy rằng việc chọn hình dang mũi hắt phảikết hợp với dang đập tràn, bồ trí công trình đầu mối, địa hình lòng sông, nẻn

dé và điều kiện dòng chảy để chon cho hợp lý.

1.4.3, Thông số cơ bản của các dang mũi phun 2 ting

Đưới đây tác giả xin nêu 3 dạng mũi phun 2 ting Nghiên cứu bài toánkhông gian trên mô hình tổng thé Trin xả lũ có dốc nước rộng B= 58m, dài

79m Tiền hành thí nghiệm với 3 cấp lưu lượng Q= 4000; 5000 vả 6000mŸ/s

18.97; 86.21; 103.45 m'/s/m), với các độ đốc i thay đôi (hi lượng don vig

1.4.3.1 Mai phun dang 1

Mũi hắt dang 1: N6i tiếp với đốc nước là đoạn mũi phun dài 25m chỗtiếp nối với đốc nước được đặt nằm ngang, cao trình tại vị í nối tiếp thay đổi

theo độ đốc ¡, do được đặt nằm ngang nên góc của mũi hắt không thay đổi

0", 25°, Rị=

25m góc hắt va bán kính ngược của mũi phun, chỉ tiết xem Hinh 1.3

0= 15m góc hat và bản kính ngược của khe (ränh); 0;

\

Cit dạc ~ mũi phun dạng 1 Mặt bằng mai phun dang |

Hình 1.3— Chỉ tiết mũi phun dạng 1

1.4.3.2 Mãi phun dang 2

“Mũi hắt dang 2: Gần tương tự như mũi phun dạng 1, chỉ khác về hình

dang mé , do được đặt nằm ngang nên góc của mũi hắt không thay đổi 0,Rị¡= 0 m góc hat và ban kinh ngược của khe (rănh) được đặt nằm ngang bằng

= 25m góc hi

với cao trình của cuối đốc; 0; Ề và bán kính ngược của

ba

Cit đọc ~ mũi phun dang 2 Mặt bằng — mũi phun dạng 2

Hình 1.4 — Chỉ tiết mũi phun dạng 2

1.4.3.3 Mai phun dang 3

Mai it dang 3: Khác với mũi phun dang | va mũi phun dang 2, mũi

đốc theo d dé

iii hắt cũng thay đổi theo độ đốc i

phun dang 3 thì đoạn cuối đốc nước đầu mũi phun được

chính vì vậy mà góc của mí

Trong giới hạn của luận văn, tác giả xin tập trung nghiên cứu mũi phundạng 3 đã được nghiên cứu là tốt hơn so với dạng 1 và dạng 2:

4) Góc của khe (rãnh)

~ Với độ dốc đốc nước i=20%, góc của khe (rãnh) 0,<16°'

= Với độ dốc đốc nước i=25%, góc của khe (rãnh) 8,<13°

= Với độ dốc đốc nước i=30%, góc của khe (rănh) 9,<]0°

4) Góc của mo phun

= Với độ dốc đốc nu 10%, góc của mồ phun 6;<26°

~ Với độ dốc đốc nước i=25%, góc của mé phun 8;<23"

= Với độ dốc đốc nước i=30% „ góc của mồ phun 03520"

Bán kính cong ngược không thay đổi khi độ đốc ¡ thay đổi R,

eee ea eT

‘Cit dọc ~ mũi phun dang 2 Mặt bằng

Hình 1.5 ~ Chỉ tiét mãi phun dạng 3

mũi phun dạng 2

1.8 CÁC KET QUÁ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC VE

TRAN XA LŨ DẠNG MUI PHUN 2 TANG

1.5.1, Kết quả nghiên cứu trong nude:

- Công trình thuỷ điện Hoà Bình tuy đã có thí nghiệm mô hình, nhưng, chưa nghiên cứu kỹ; nên sau 15 năm vận hành và khai thác đã xảy ra hiện tượng xâm thực bêtông mũi phóng cuối đốc nước và x6i lở ở hạ lưu trần.

- M6 phân ding (xẻ rãnh) đã áp dụng cho các tràn xả lũ: hồ Núi Cốc,

Kẻ Gỗ

- Từ năm 2007 đến 2010 Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam đã thực hiện

đề tài nghiên cứu với 3 dạng mũi phun; 6 độ dốc của dốc nước khác nhau i =

„201

12%, 15%, 189 25% và 30% (độ đốc i < 30%) Đề lựa chọn mũi phun

hợp lý thông qua 4 thông số thủy lực chính: vận tốc dòng chảy vùng mũi

phun, áp st âm vùng mai phun, chiều dai phóng xa của đồng phun va chiềusâu xói ở hạ lưu tràn Kết quả nghiên cứu đã xác định được góc hat mồ phunứng với các độ dốc của đốc nước i = 12%, 15%, 18%, 20%, 25% và 30%,khoảng cách các mồ phun

1.5.2 Kết quả nghiên cứu trên thể gi

- Khoa Thuỷ lợi của Trường đại học Thiên Tân (Trung Quốc) đã nghiên

cứu trên mô hình va rút ra kết luận: dạng mé so le hình thang so với mồ so le

dang chữ nhật có độ sâu xói giảm 20-30%; mái bên của mé hình thang

m= 0,50 không sinh ra dp suất âm hoặc nếu có cũng nhỏ.

- Kết quả thí nghiệm Chastang của Pháp: khi ding mé răng hình thang

với lưu lượng thích hợp, chim ding phun bay xa hình thành dang móng ngựa;

diện tích dòng phun khuếch tán nhiều lần, một mặt có thể giảm nhỏ năng

lượng tác dụng trên đơn vị diện tích ở hạ lưu, mặt khác dòng phun tăng thêm

diện tích tiếp xúc với không khí nên thuận lợi cho luỗng phun của nước trộn

bọt khí dé tan Hai bên mồ của hình thang là một mặt nghiêng nên dòng chảy.qua mũi hat ít có khả năng phát sinh áp suất âm, đây là một ưu điểm của dạng

mũi phun này.