Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu năng lực tháo và điều tiết lũ qua đập tràn zích zắc

Trang 1

“Trường Đại học Thủy lợi 1 Lun văn thạc sĩ kỹ thuật

LỜI TÁC GIÁ

Với sự ghip đờ của phòng Đảo tụo Đại học và Sau Đại học, Khoa Công trìnhtrường Đại học thuỷ lợi, Tổng Công ty Te vẫn xây dựng thủy lợi Việt Nam - CTCP,cùng các thầy cỗ giáo, gia đình, bạn bê, đồng nghiệp, dén nay Luận vin Thục sĩ kỳhuật cu inh thủy với để lién ngành Xây dựng công

và điều tắt a qua đập tràn zich sắc ” đã được hoàn thin

Tác giả xin cảm ơn chân thành dén KS Đình Sỹ Quải, người trực ấp nghiên“Nghiên cứu năng lực tháo.

cứu tính toán áp dung hình thức tràn Piano trong công trình Văn Phong, cùng các cơ.

quan đơn vị và các cá nhân đã truyén đạt kién thức, cho phép sử dung tài liệu đã công

bố cũng như sự gip 40, tạo đu kiện của lãnh đạo Ting Công ty tr vẫn xây dụng thấyđợi Việt Nam — CTCP, Công ty tư vẫn 11 cho tác giả trong quá trình học tập, nghiền

Đặc biệt tắc giả xin được tỏ lòng bit ơn sâu sắc đỗn PGS TS Pham Văn Oude"người đã trực tp hướng dẫn, giúp đỡ tân tinh cho túc giả trong quả trink thực hiệnHuân văn nay.

Tác giả có được kết quả nh hôm nay chink là nhờ sự chỉ bảo ân cầu cia cácthay giáo, cũng như sự động viên cổ vũ của cơ quan, gi đình bạn bẻ và đồng nghiệp

trong những néim qua.

Voi thoi gian và tình độ còn hạn chế, luận văn Không thể không tránh khỏi

những thiếu sói Tác giả rất mong nhận được sự chỉ bảo và đồng góp ý kiến của các

thầy cô giáo của các Quý vị quan tâm và bạn bè đẳng nghiệp.

Luin vẫn được hoàn thành tại phỏng đảo tạo đại học và sau đại học, Trưởng

Dai học Thủy lợi.

‘Ha Nội, Thing 09 nam 2011

Tác giá

Hoàng Mạnh Dũng

“Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy

Trang 2

“Trường Đại học Thủy lợi Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

MỤC LỤC

Nội dung TrangMO ĐẦU 9“Chương 1 TONG QUAN VE CÁC LOẠI DAP TRAN TREN THE GIỚI "

ia “Tổng quan về các loại đập trần thực dung "l2 “Tổng quan về đập trin zich zie ”

Nawrong trăn zie zic kiểu truyền thông 8Ngưỡng tràn zic zic kiểu phim Piano 23

Kết luận chương 1 26

CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN NANG LỰC THÁO CUA TRAN

ZÍCHZẢC a21 Ning lực thio của ngưỡng trần thực dụng ?

2.1.1 Ngưỡngtrănthực dung tổng quất a21.2 Nguting trin Creager Ofixerov 2Ngưỡng trăn zich zie 3

Đặc điểm cầu tạo và kích thước của trần zich zắc 2

(Cc kết quả nghiên cứu vỀ năng lực tháo của ngưỡng rin ích zie 34Điều kiện ứng dụng 3

23 Ngưởng tràn zich zc kiểu phim piano (piano keys weir) 38

231 Mặtcắtđiểnhình va kha nang thio của trăn phim din 38232 Cac yếu tổ ảnh hưởng đến khả năng tháo của tran phím đản Piano 44234 —— Dibukign img dung 5024 Kết luận chương 2 31Chương 3 LẬP CHƯƠNG TRINH TÍNH TOÁN KHẢ NĂNG THÁO QUA

TRAN ZICH ZAC 53

34 Cơ sở lý thuyết của chương trình 33

311 Nguyễn lý eo bản điều tiế la bing hồ chứa và cơ sở phân tích

đạng đường xà lũ 333411 Nguyén iy cobain 33112 Cơsởphântiíchdạng đường xa Ia “

3.12 “Các dang đường xả lũ khi tràn chính và tràn phụ cùng tham gia

thio lũ 55

“Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Khóa 2009-2011

Trang 3

“Trường Đại học Thủy lợi 3 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Chương 4

AP DỤNG CHUONG TRÌNH HMD 1,0 TÍNH TOÁN BIEU TIẾT LŨCHO MỘT SỐ HỖ CHỮA CO THE ÁP DỰNG NGƯỜNG TRANZÍcHZÁ€.

Giới thiệu về một vài công trình áp dụng“Công trình thủy lợi hồ chứa nước Ang Cang

“Công trình thủy lợi hồ chứa nước Tân Giang“Công trình thủy điện Nam BG

‘inh toán xác định quy mô trin zich zie cho các công trinh trênTinh toán một số phương dn công trình xã 18 cho hồ chứa nướcAng Cang

‘Tinh toán công trinh xã lũ là trin zich zắc cho hd chứa nước Tân

“Chuyên ngành Xây dựng công trình thủyKhóa 2009-2011

Trang 4

hàHình 1-2:

Hình 1-7Hình 1-8Hình 1-9:Hình 1-10:

Hình 1-15Hình 1-16:Hình 1-171-18

Hình 1-19:

finh 1-20:Hình 1-21Hình 1-22:Hình 1-23:h 1-24:Hình 1-25

Hình 1-26:

Hình 1-27:Hình 2-1

DANH MỤC CÁC HÌNH VECit đụ lương đặc trưng của đập tin

Mat cắt của tràn thực dụngMat cắt

Cée hình dang cửa tràncủa tràn đình rộng.Các dạng tuyển đập

Một số dang dip gỗ

Mật số dang đập dé trần nước

Dap dng phân theo vật lg làm đập

Một số loại đập trọng lực cải tiềnSơ đồ đập vim

Các dạng đập trụ chồng chắn nước

ic dang mặt ct đập trụ chẳng cho tràn nướcMặt số loại van trên mặt thường được sử dụngTrin ma vit với nhi răng tràn trên sông:

Tran mỏ vit két hợp cổng điều tiết và phân ehia nước trên kênh:

Trin zie sắc = Mỹ (nhìn từ hạ lưu)

Hink thức câu tao tràn labyrinth kiểu ngưỡng răng cưaMat bằng các dạng ngưỡng tràn đặc biệt

ˆMö hình trần Sông Mông (nhin từ tượng im)Ma hình 1⁄2 tràn Phước Hoa (uhin từ thương im)

Đập tràn phím Piano Maguga ở Xoa zi lan

Đập rin phim Piano Liege ở Bi

Dap tràn phim Piano Goulow ở Pháp

[M6 hình đập tràn phim Piano Van Phong ở Việt Nam

Hai mô hình nghiên cứu đập tràn phim Piano của giảo sự E

Trang 5

“Trường Đại học Thủy lợi 5 Lun văn thạc sĩ kỹ thuậtHình 2:

Hình 2-3:Hình 2-4

Hình 2-5Hình 2-627:28

Hình 2-9

Hình 2-10:Hình 2-11Hình 2-12:Hình 2-13Hình 2-14Hình 2-15Hình 2-16,Hình 2-172-182.19)

Hình 3-1

Cấu to tràn labyrinth Ku ngường răng cưa

Củc dạng dink tràn

"Đường cong hệ số un lượng với hình dang dink ngưỡng 3⁄4tring trộn, mặt bằng ngường tam giác

dink hướng chủy ngập dé hw lương

Mat bằng, cắt ngang trần PK-A (1—IP+BH,

‘Mat bằng, cất ngang tràn PK-B (L=W+6H;

Dé thị so sảnh khả năng xả của đập tràn kiểu Creager và kiểu

PKA với H=Am

Thay thé ngudng tràn kid Creager hằng ngưỡng trim hiểu PKAvới H=4m-

Thí nghiện dng chảy qua tran phim din

Các đặc trưng hình học của một đơn vị tràn phim đàn‘Max bằng một phân đoạn trân phim din

"Hệ sổ ru lượng phí thuộc vào quan hệ WIL

Hệ số lw lượng phụ thuậc vào quan hệ L/WTHệ số hen lượng phụ thuộc vào quan he blaTHệ sổ lw lượng po thuộc vàn quan hệ ức

tệ số len lượng phụ thube vào hình dang cửa vào đưới công sốn

Vận hành của PKW với sự tắc nghẽn của vật nổi.

16 số lưu lượng phụ thuộc vào sự có mặt của vật nỗiCác dạng mặt cắt thay thể

[M6 hình thi nghiện mặt cất tràn loại PKB, 6ra có dang bậcthang áp dạng tại Thủy điện Dak my2 - Quảng Nam

Sis đồ thế lập phương tinh đu tết lĩ

TẾ hợp các hình thức kết edu của tràn chính và trần phụ

Đường quá trình xả lũ khi tràn chỉnh và tràn phụ đều không cóĐường quả trình xả khí tràn chính tự do và tràn phụ kiểu tamgập nhanh hoặc đập tự vo ( Trường hợp 1)

Đường quả trinh xả kh tràn chính ự do và trên phụ Miếu tắn

gdp (Trưởng hop 2)

37

Trang 6

“Trường Đại học Thủy lợi 6 Luận văn thạc sĩ kỹ thuậtHình 3-6

Hình 3-7

Hình 3-8:Hình 3-9

Hình 3-11

Hình 3-12:

Hình 3-13:Hình 3-14Hình 3-15Hình 4-1Hình 42:Hình 43:44:

Hình 4-5:

Hình 4-6.Hình 4-7ình 4-8:

Hình 4-9.

Hình 4-10:

Hình 4-11

Đường quả trình xả khi tràn chính là tràn tự do và tràn phụ kiểubản lệch trục ngang (Trường hợp 1)

"Đường quả trình xã khi tàn chính tự đo và tràn phụ kid bảnlệch trục ngang (Trường hợp 2)

Đường quả trình xẻ ta khi trin chink có cửu và trần phụ tự doĐường quá trình xà Bhi tàn chính cócău van và tràn phụ kiẫutắm gdp nhanh hoặc đập tự vỡ ( Trường hop 1)

Đường quả trình xả khi tràn chính cócửa van và tràn phụ kiểutẩm gdp nhanh hoặc đập tự vỡ ( Trường họp 2)

ang qué trình xả khỉ màn chỉnh có cửa van và trần phụ kiểuBản lệch trục ngang (Trường hợp 1)

Đường quả trình xả khi màn chỉnh có cửa van và trần phụ kiểu

bản lệch trục ngang (Trường hợp 2)

Biểu đồ phụ trợ biểu diễn quan hệ 1, 2 theo q.Đường quả trình lũ tam giác theo PP Kétréin“Sơ đồ Khối của chương trình

Đường đặc tính quan hệ Z~V hé chứa Tân GiangĐiều iế lữ qua tràn Ang Cung với is hitĐiều tiết lũ qua tran Ang Cang với lũ thiết k

Điều tiết lit qua tràn zich sắc Ang Cang (kiểu ngường răng cưa)với lĩ tt kế

Điều tiết lề qua tràn zich sắc Ang Cang (kiểu ngưỡng răng cưa)

với lĩ thiết kế

Ngưỡng zich sắc congNgwing zich sắc thẳng

Điều tiét lũ qua tran zich sắc Ang Cang (kiéu ngưỡng răng cưa)

với lit thiết kế P=1%

Diéu tiết lũ qua tran zich sắc Ang Cang (kiểu ngưỡng răng cưa)

9Ị

Trang 7

Hình 4-13 Mö đình màn Tên Giang sau Khi nồng cáp tao phản tran re do

thành trin ich sắc kiẫu phim din piano loại A 94

Hình 4-13: Điển tế a qua tran Tân Giang với ma hình 1a hi tra tin sắt

% 9Hình 4-14: Điều side Ia qua trim Tân Giang với mô hành ta kiến tra tin suất

2% 95Hình 4-15: Bidw iế lũ qua tran Ophixerop Nam Bú có kt hợp thio l với

cổng xả sâu qua mô hình lĩ thất tẫn suất P=1% %Hình 4-16: Điển iế it qua tràn Ophixerop Nim Bú có ket hợp thảo a vái

tế tdin suất P=0,2% 96cổng xả sâu qua mồ hình lĩ th

Hình 4-17: Hinh dang một đơn nguyên tràn ziHình 4-18

c kiểu piano loại B 9mổ phỏng ngưỡng sich ắc kiểu piano loại B cho trấn Nậm

Bi 97Hình 4-19: Bid id ta qua trần Nộm Bú có kế hop thio lũ với cổng xd sâu

với mô hình lũ thie lẻ tin suất P= 19% °Hình 4-20: Điển tide lũ qua tran ôm Bú có ket hợp thảo lũ với cổng xả sâu

Trang 8

Bảng I-I

Bảng 2-1Bảng 2-2Bảng 2-3

Bảng 2-4

Bảng 4-1Bảng 4-2Bảng 4-3Bang 4-4Bang 4-5Bing 46Bang 4-7

DANH MỤC CAC BANG BIEU

Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth da xây dụng trê thé

“Một số sơ đổ vũ công thức tỉnh toán lu lượng qua trên

Hé số của đường cong mẫu

“So sánh đập tràn sich sắc kiẫu A wi đập trin Crigio, đập thành:

So sánh đập tràn zich zắc kiểu B với đập tràn Crigiơ, đập thành.mỏng với cùng bé rộng tròn nước

(M6 hình lĩ hỗ chứa nước dng Cung

Quan hệ Z ~ F ~ Whé chita nước Ang Cang

Quan hệ Q = #2) hạ lưu hề chúa nước Ang CungĐường quá trình lit hỗ chia nước Tân GiangBảng quan hệ Z-F-V hồ Tân Giang

Đường quá trình lit hỗ chúu nước Nm BisV hd chúa Nậm BitBang quan hệ

Trang 9

“Trường Đại học Thủy lợi 9 Lun văn thạc sĩ kỹ thuậtMỞ DAU

inh cấp thiết của đề tai

Công trình thảo lũ một phần không thé thi được trong cụm công trình đầumi, nhằm xả nước lũ thừa của hồ chứa, đảm bảo an toàn cho đập chắn Với vai trồnhư vậy, công trình tháo lũ phái được chú ý đặc biệt trong thiết kể, thi công, quản lý và"vận hành.

'Ở nước ta, đập tràn tháo lũ mặt (chảy tự do hoặc có cửa van điều „ thường

được thiết kế theo dạng ngưỡng đình rồng, hoặc ngưỡng thục dụng kiễu Ofixerop Đôi với các kiểu ngưỡng này, khỉ cao trình đặt ngưỡng và kích thước cửatháo nước đã xác định, nếu muốn tăng năng lực tháo lũ thì cin phải tăng chiễu cao cộtước trên ngưỡng tin Điều này có nghĩa là tăng cột nước siêu ao, tức à tăng dungtích trữ lũ, dn đến phải nâng cao cao trình đỉnh đập, làm tăng diện tích ngập lụt củalòng hd, vì thể công tác đền bù và ái định cư gặp nhiều khó khăn

Crigio-‘Ching ta biết, theo quan hệ giữa cao trình mực nước trong hd và thể tích hd

chữa (V

tich nước tong hồ sẽ lớn hơn rất nhiều so với phần bung hồ ở dưới thấp Như vậy, nếu

{{2)), ở phần trên cao của bụng hd, cứ mỗi met chiều cao cột nước thì thé

chúng ta tìm được kiểu đập tràn mới có năng lực tháo nước lũ lớn hơn nhiều so với các.kiểu truyền thống, thì ứng với việc giữ nguyên cao trình đình đập không trin (khi sử<dyng đập tràn kiểu truyền thống), chúng ta 66 thé nâng cao trinh mục nước dâng bìnhthường lên, và như vậy nâng cao được dung tích hữu ích Đây là vẫn để có ý nghĩa đặcbiệt quan trọng, nó có thể Lim thay đổi các quan điểm cũ, cho phép chúng ta lựa chọn

được phương án kinh tế kỹ thuật tốt hon trong thi

chứa đã xây dựng, nếu áp dụng một kiểu đập tràn mới có năng lực tháo nước lũ lớnơn nhiều so với các kiểu truyền thống, có thé cho phép cải tạo công trình tháo lũ đểnâng cao dung ích hữu ich của hỗ chứa

Dap tràn kiểu mới có ngưỡng zich zắc đã được áp dụng ở nhiều nước trên với ty

1g 1/1000 đập lớn và lâm giảm được dung tích siêu cao (Vse) 100-109 m3 trên toàn thểgiới, dom lại hiệu quả tăng năng lực tháo nước lũ thừa của hi chứa, nâng cao an toànhữu ích, giảm diện tích ngập lụt và đền bù Pháp,cho đập chắn, nâng cao dung

Angêi, Trung Quốc là những nước khởi đầu, đã và dang tip tục nghiên cứu để ấpcdụng loại đập tràn này, Ở Việt Nam, tràn zich zie đã được nghiên cứu và ứng dụng

Trang 10

“Trường Đại học Thủy lợi 10 Tuận văn thạc sĩ kỹ thuật

‘vaio một số công trình như tràn sông Móng, đập dâng Văn Phong, tràn Nam Bú, tràn

“Tiên Thành v

Tiếp cận với thành tựu nghiên cứu về đập tràn zichzắc trên thể giới (abyrinhh

weir, hoặc key piano weir - gọi theo tiếng Anh) và trong nước, việc nghiên cứu ứngdụng những thành tựu này trong thiết kế những công trình tháo nước đã, dang và sẽxây dựng là một vin đề rất cần thiết Sự phát triển của công nghệ tin học, đặc biệt là sựra đồi của nhiều ngôn ngữ lập trình bậc cao cũng với nhiều phẫn mềm tinh toán mạnh

giúp cho những kỹ sư có thêm nhiều công cụ, nhiều phương pháp giải quyết những bai

toán trong thiết kế với độ chính xác cao, Do vậy, việc nghiên cứu thiết lập một chươngtrình tính toán khả năng tháo và điều tết Ha qua tran zich ze xuất phát ir bài toán điềutiết xác định quy mô công trình xã vi hình thức trăn này là đi

Nội dung của luận văn thạc sỹ này nghiên cứu lập một chương tình tính toánkhả năng tháo va điều tiết lũ qua tràn zich zắc với mục dich cung cấp thêm một công.cu cho các kỹ sử thiết kế công trình thu lợi và mong muốn hình thúc trả zich zie nàyngày càng được ứng đụng rộng rãi hơn rong thực

IL Mục đích nghiên cứu

“Thông qua việc sử dụng một ngôn ngữ lập trnht lập chương tình tỉnh toán thiekế tràn zich zie cho một số hình thức tràn zich zie thông dụng hiện nay- Trên cơ sởsắc số liệu đầu vào, chương trình sẽ cung cấp cho người thiết kế các kết quả tinh toán

về xác định quy mô tràn trong các trường hợp làm việc có và không có kết hợp với các

3- Phương pháp nghiên cứu

Dùng các lý thuyết về tính toán năng lực tháo với công trình tháo nước là tràn zich Zắc.

trên thể giới, kết hợp với cá :án điều tiết xác định quy mô tran để

giải quyết vấn đề nghiên cứu đã đưa ra

3- Đối tượng nghiên cứu

Ứng dung vào một số công trình inn trong nước đã được xây dựng hoặc sẽ xây‘dung trong tương lai

Trang 11

“Trường Đại học Thủy lợi u Tuận văn thạc sĩ kỹ thuật

'CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CÁC LOẠI DAP TRAN TREN THẺ GIỚI

1.1 TONG QUAN VỀ CÁC LOẠI DAP TRAN THỰC DUNG:

Dip và hỗ chứa có những đồng góp lớntới mỗi trường và sự phất triển kinh tếcủa khu vực Trong đó công trinh xã lũ nơi đầu mỗi hồ chứa đóng vai trò rất quantrong trong quả ình thực hiện dự án Ha hết quy mô các công nh xả lồ đượcnghiên cứu lựa chọn sao cho thoả mãn các điều kiện

~ XA lũ được thuận lợi, hạn chế đến mức thấp nhất các ảnh hưởng xắu đến chế độ.thủy lực của đồng chảy ở hạ lưu.

~ Ning cao vừa đủ đầu nước trước đập để có thể dẫn nước vào kênh đảm bảo tướitr hủy cho phần lớn diện ích đất canh tic của khu tdi

= Diện tích ngập lụt it nhất

= Thi công thuận lợi, quản lý vận hành dlàng

= Có khối lượng xdựng và giá thành hợp lý.= Phù hợp với cảnh quan môi trường,

Đập ding tran là biện pháp công trình để ding cao mực nước tron;sông suối

phục vụ tưới ty chảy cho khu vue nhỏ lân cận mà vốn đầu tư không cao, xây dựng

không phúc tạp như biện pháp bỗ đập

họ; - Chiềusâu edt nude hạ lưu

Trang 12

hạ Độ ngập hạ Mu: là chiều sầu từ mặt nước ha lưu đến định đập (khi nướchạ lưu cao hơn định đập), hạ =hy P

Người ta phân lại các dạng công trình xa lũ theo ác iêu chí sau:1) Phân loại theo hình dang kích thước mất cắt ngang tràn

Theo cách phân loại này đập tin có thể chia ra lâm 3 loại sau dy:

a, Đập tràn thành mỏng (hình 1-1).

Khi chiều day của dinh dip ö < 0.6711, lần nước ngay sau khi tin qua mép

thượng lưu của đỉnh đập thì tách rời khỏi đỉnh đập, không chạm vào toàn bộ mặt đỉnh.4p, do đồ hình dang và chiều diy của đập không ảnh hướng đến làn nước trần và lưulượng tràn

Khi đình dip nằm ngang (hoặc rit ít đốc) và có chiều dày tương đối lớn(2z3)H <ä<(§z10)H

Trên định đập hình thành một đoạn đồng chay có tính chất thay đổi din Nhưng,

chiều đây định đập quá lớn ö > (8+10)H, thì không thé coi là đập tràn nữa mà phảicoi như một đoạn kênh.

Trang 13

a, Ngường tràn trên mặt bằng có dạng đường thẳng.

= Đập trăn thẳng hoặc trăn chính diện (hình ]-5)

= Bap tràn xiên (hình I-Sb)

6 Ngưỡng trân trên mặt bằng có dạng không phải là đường thẳng= Đập trần hình gây khúc (đình 1-50)

= Đập tri hình cong (hình 1-5e)

"Đập tràn khép kín (thường là kiểu giếng đứng) (bình 1-51)

» » ° #ớ

Hình 1-5: Các dang tuyển đập

4) Phân loại theo ảnh hưởng của mure nước ha lưu đối với đồng chảy:4 Đập tran không ngập, lúc đó Q và H đều không phụ thuộc vào h,.

5, Đập trin chảy ngập: Khi mye nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập đến mức độ ảnh.

hưởng đến hình dạng lần nước tràn và năng lực tháo nước của đập.

Trang 14

Ngoài ra đập trin cửa chữ nhật còn phải căn cứ vào quan hệ giữa chiều dài trànnước của đập với chiều rộng lòng dẫn ở thượng lưu mã chia ra hai loại là: đập không

có co hẹp bên và đập có co hẹp bên.

5) Phân loại theo hình thức Kết cầu, vật liệu làm đập:

Đối với đập ding trân thường được phân loại theo các hình thức sau:& Đập gỗ trần nước: Theo kết cẫu có các loại

Đập cọc gỗ (Hình I-6a) : Ding cọc gỗ kết hợp với vật liệu đất đá

~ Đập tường chống: Bản chắn nước và các tường chống đẻu bằng gỗ.

Đập cai gỗ (Hình 1-6b): Ding ed gỗ trong đó chứa đất, cát, đá để tạo thành đập

Vit liệu gỗ tuy sẵn có nhưng loại đập này không nên khuyến khích phát triển nhấtTà trong điều kiện điện tích rừng ngảy cảng bị thu hẹp hiện nay.

4» DI

Hình 1-6: Một số dang đập gỗ

'b, Đập đá tràn nước: Sử dụng vật liệu đá kết hợp với một phần vật liệu khác như.

đất, bê tông Do khối đá đỗ thin đập có chuyển vị nên mặt trân thường bị biễn dạngsau mùa lũ cần phải tu sửa li

~ Đập trên nền đất (Hình 1-7a): có mặt tram nước thoải

- Đập trên nền đá (Hình 1-7b): có mặt tran dốc hơn, ở đình và chân mái hạ lưu có

khối bê tông giữ ôn định, mặt tràn được xây bằng tắm bê tông hoặc đá xây.

Hình L7: Một số dạng đập đá tràn nước& Đập bằng r đã: (Hình 1-80)

4d Đập BT (Hình 1-§a) , hỗn hợp BT, BTCT - vật liệu địa phương (Hình 1-§b).

Trang 15

“Trường Đại học Thủy lợi Lun văn thạc sĩ kỹ thuật

: es)

3 D

Hình 1-8: Đập ding phản theo vật liệu làm đập

~ Đập xen cốp: gồm bản mặt và các vách dọc ngang bing đá xây phía trong chấting vật liệu tai chỗ như:L cát, sối, đ

lõi là

Đập đá xếp bọc bé tông: ph đá xếp

c Đập cao st.

“Thân đập là một túi cao su có thể bơm căng bằng nước hay không khí dé tạo

thành vật chắn nước.Thành túi được gắn chặt với bin day bing BTCT tiếp giáp với

nền Khi tháo lũ thì xã hết nước hay không khí để ti xep xuống bản đây và nước chytrần tự do trên đó,

Hình 1-9: Bap cao su6) Phan loại theo phương thức giữ ỗn định

‘Theo cách thức giữ én định có các loại đập sau: Đập trọng lực, đập vòm, đập trụchống

~ Dip trong lực giữ ôn định nhờ trọng lượng ban thân, đập có thể làm bằng bêtông, bé tông cốt thép, đá xây, đá đồ, đá bọc bề tông (hình 1-10)

~ Đập vom có thể bằng đá xây nhưng là p rất thấp, phần lớn lim bằng bêtông, bê ting cốt thép (hình 1-11)

“Các mặt cắt nằm ngang dip là những vòng vòm, chân tựa vio hai bờ do vậy yêusầu về địa chất nơi xây dựng đập phải tốt thường là đá rin chắc

Ngoài địa chất phải tốt thì địa hình cũng ảnh hưởng rõ rệt đến khả năng xây dựng.4p Ling sông có mặt cắt chữ V là trường hop địa hình lý tưởng nhất để xây dựng đập

Trang 16

“Trường Đại học Thủy lợi

~ Bip trụ chống được tạo bởi các bản chắn nước nằm nghiêng và ác tru chống48 đỡ ban, Đập có các hình thức sau: đập chắn nước và đập tran nước,

Hình 1-12: Các dang đập tru chống chắn nước4) Đập bin phẳng; b) Đập liên vim: Đập to đầu

Hình I-13: Các dang mặt cắt đập trụ chẳng cho tràn nước2) Theo hình thức diều tắt hau lượng có của van hay Không cửu van

i loại không có cửa van edn

Ưu điểm của cửa van: Tháo cùng một lưu lượng tỉ

một cột nước cao hơn Muốn giảm thấp MN trong hồ cin phải tăng chiều rộng đườngtràn làm tăng khối lượng đập, giá thành công trình tăng lên; thêm nữa cửa van tạo khả.

năng thảo bản cit hay vật nỗi một eich đễ đàng

Tuy vậy, vệ chế tao, thì công và quản lý vận hành cửa van phức tạp Do vậy,

cửa van thường chỉ áp dụng cho những công trình có mực nước, lưu lượng lớn vả khu.

Trang 17

Hình 1-14: Một số loại van trên mặt thưởng được sử dung4) Phat; b) Van phẳng kéo lên; c) Van cung: d) Van trụ lan

1.2 TONG QUAN VỀ BAP TRAN ZÍCH ZAC:

Trong hệ thống thủy lợi thủy điện ngảy nay, đập tràn kiểu mới có ngường zichzie dang được tiẾp tục nghiên cứu, dp dụng ở nước ta và nhiễu nước trên thể giới, hình

thức trần nảy ra đời xuất phát từ yêu cầu tăng khả năng tháo nhưng vẫn phải giữ

nguyên bể rộng tháo nước như cũ đồng thời đơn giản trong quản lý vận hành côngtrình Khi ma các hình thie tràn tự do khác như trần ngang hay tran dọc đều khongthoá mãn yêu cầu trên thi hình thức đập zich zắc đang chứng minh được tính ưu việtcia nó Khoi đầu từ những năm 60 của thập kỷ 17, hình thức đập này ban đầu đượchình thành dựa trên nguyên lý ko dài ngưỡng tràn (chidu rộng trần nước) đ nang caođầu nước và tăng khả thio nước Bhi cầu Dựa trên nguyễn lý này, người ta ải tạongưỡng tràn truyền thống có phương vuông góc với phương đồng chảy thành một

hình thức khác như trin ngưỡng xiên so với phương dòng chảy, tràn ngường hình chữ.

Các hình thức công trình này ban đầu được ứng dụng rat hiệu quả vào một số công,trình điều tết trên kênh rong các hệ thống thuỷ nông nội đồng phục vụ cho việc dângcao đầu nước tưới nhưng vẫn đảm bảo tháo lưu lượng thừa khi cần thiết

Hình 1- 15: Trin mỏ vịt với nhiễu răng tràn - Hình 1-16: Tran mỏ vit kết hợp cổng điều

trên sông tế và phân chia nước trên kênh

Trang 18

“Trường Đại học Thủy lợi 1s Tuận văn thạc sĩ kỹ thuật

‘Qua một thời gian ứng dụng hình thức đập trin mới này, người ta đã cải tiến và pháttriển thêm các hình thức trin zich zắc khác áp dụng cho cả những công trình tháo lũ

trong đầu mối hệ thống thuỷ lợi nhằm làm giảm giá thành đầu tư xây dựng công trình,

giảm kinh phí vận hành quan ý và bào đưỡng nhưng vẫn đảm bảo những mục tiêu màdarn cần dat

L1 Newong trần ích cắc kiểu truyền thé

Hình 1-17: Trân zich sắc - MP (nhìn tit hạ lưu)

Lâu nay, đập tran zich zc truyền thông đã được áp dụng thành công tại rất nhiều

nơi trên thé giới Tran zich zie đầu tiên được xây dựng ở Australia vào năm 1941, cólóm,chiểu cao ngưỡng tràn.lưu lượng xả lớn nhất Q=1020mÌ/s, cột nước tràn H:

những năm 60, đầu những năm 70 của thé ky XX Tràn zich zắc lớn nhất hiện nay là

1 Những nghiên cứu sâu về lý thuyết và mô hình có từ cuối13m, số nhịp

đập Ute trên sông Canadian ở New Mexico có Quax=15.700m"Ns, cột nước trảnH=I,36m,chiều cao ngưỡng tràn P = 9,14m; n = 11 chu kỳ zich zắc, tổng chiều daiđình là W(024m trên đường tran rộng 256m,

Ngưỡng trân gồm những tưởng bê tông cốt thép thẳng đứng, tương đối mỏng,giống đập tràn thành mỏng đặt trên sàn phẳng và bố trí dạng răng cưa hình thang haytam giác nên cho lưu lượng xả tràn lớn gấp đối so với ngưỡng trần thông thường kiểuCreager

Loại đập này có nhiễu biển thải khác nhau, nhịn chung đều nhằm mục dich kéođài ngưỡng tràn giống như hình 1-18

Trang 19

4) Hình dạng 1 rng tràn 8) Hình dạng b ti ngưỡng tràn

Hình 1-18: Hình thức cấu tạo trần labyrinth kidu ngưỡng rằng cưa2 Các dạng mặt bằng của trần Labyrinth

Hình 1-19: Mặt bằng các dang ngường trà đặc bit

+ Loại hình tam giác (hình 1-6b): Có mặt bằng hình tam giác, loại này thường it

được sử dung vì tai vị trí gốc tam giác hiệu quả không cao, trong khi d6 lại kéo dai

phần để móng tràn

~ Loại hình thang (hình I-6a) lầu hết tràn labyrinth có hình dang mat bằng kiểuhình thang, thậm chí có tác giả còn định nghĩa “tran labyrinth là tràn tự do có hìnhđang mặt bằng là một số hình thang xếp liễn kÈ" Kiểu hình thang khắc phục được

nhược điểm của kiểu tam giác, tai vị tí góc bình tam giác tì được cất di (ct tại vị tí

nào xem phần su), mục dich là cất bộ phần mà Khả năng thoát không hiệ quả, đồngthời côn làm giảm chiều rộng để móng

~ Kiểu chữ nhật hay phim đàn piano (Hình 1-6c)

~ Kiểu mỏ vịt (Hình 1-6d)~ Kiểu tràn xiên (Hình 1-6e).

(Hình 1-60)- Kiểu trần bị

3 Ứng dụng tràn labyrinth trên thé gic

Trin labyrinth được xây dựng trên khấp thé giới, nước ứng dung loại tràn này.nhiều nhất là Mỹ và Bỏ Bao Nha Tran có lưu lượng thoát lớn nhất hiện nay là tran Utethuộc Mỹ Bảng 1-2 thống kê một số đập tràn labyrinth đã được xây dựng trên thé giới

Trang 20

“Trường Đại học Thủy lợi20Tuận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bang 1-1 Thông số cơ bản một số đập tran labyrinth đã xây dựng trên thé giới.Năm Ho} POW L Tie giả cả

Areose | Poutugal [2001 85/125) 2ã| 133) 1668) 1 | Quiniel etal

‘Avon ‘Australia | 1970 | 1420/26/30) 135) 265] 10] DarvisBarlets Ỉ

Boardman |USA| 1978 387) 177, 276) 183 535| 2/ Babb

Calde Poutugal [200121 06| - 25) 74 28.19] 1] Quintel et alCary USA — [1907 30] 18) 2883) 183) 546] 2[ARhar

Foretpot |USA [198 76 1023| 294 610, 219| 2|Lux(1989)Gatland Ỉ LuvHinchii

usa |193 255] 037| 140) 457 196, 3

Canal f

Genma | Poutugal 115} 112/30) 125) 300] 2] Quintel etal

Hanezza | Algeria | 1983350] 19) 35) 97) 286) 3/Lux (1989)

Hyrum | USA 256| 168] 366) 9.1, 45.7) 2|Lux(1989)Mozamb [

Influente 1985 60| 1.00) 1.60) 4.15 2476| 3|Magalhass

Juamaiba | Brazil [1983 862] '07 | ARharKeddera | Algeria |1985 2250| 246| 3ã] §9 2634| 2|Lux(1989)Kizileapinr | Turkey 2210| 46) 40) 715412689] 5[YildizMeeer [USA ÏH92 239] 183] 457) 549 176) 4| CHOM illNavet | Trinidad | 1974481} 168| 305) 549) 12.8) 10] Pheips

‘Chuyén ngành Xây dựng công tình thủy Khóa 2009-2011

Trang 21

‘hau Canal 1980 s40| 108| 2.50) 625, 37.5) 12) Walsh

Pacoti | Brazil | 1980 3400| 272| 740) 780 4152] 15] Magathaes

Pisao Poutugal 50/10/35) 80, 2000] 1] Quintet etalQuiney |USA [H93 265] 213) 396) 136 265) 4| Magathaes

Ristsehand | USA 1555| 274| 305) 838) 4II| 9|Vemeyen

usa - | 1996 6.1) 195.1, 5267| 16

nLake ulletin

Santa Fusta | Poutugal 285] 135] 300) 105 674) 2] Lux

Sarioglan | Turkey 4907| 1.06) 30) 70.3584] 7] Yitdiz

Samo | Algeria |1952 360) lã| 60) 279) 8] Afshar

Teja Poutugal | 1995 61| 105[ 2.0) 120, 360] 1/ Quintel et al

1557 |

Ue USA [I3 5/579) 9.14) 183, 787| M|Lux

Woronora | Australia | 1941 1030| 136| 213) 1341 3123| 11] AisharFlamingo |USA [1990 1591} 223| 732) 951 674) 4|LaVegasavTongue |

T Butfalo,

Twin Lake [USA | 1989 570] 274) 335) 831 3405| 4] V

GVigt Nam, đập tran labyrinth bước đầu dang được nghiên cứu và ap dung ởmột số công trình như: Trin xã lũ Sông Móng - Bình Thuận (bình 1-10), tràn xã lũPhước Hòa -Bình Phước (hình 1-11 trần xã lũ Tuyển Lâm, Lâm Đồng) Một số thôngsố cơ bản của trân như sau:

“Chuyên ngành Xây dựng công trình thủy Khóa 2009.2011

Trang 22

* Trin xã lũ Sông Măng (Bình ThuậnLưu lượng xa: Qtk = 224,44 m/s= Cật muse trần max H= 2,54 m~ Chiều cao ngường trần: 5.1 m

“Trần có cửa kết hợp tran mỏ vịt.

- Lưu lượng xâ:Q,„„ = 8700 mls

- Cột nước trần max: Hy=7.85m;

- Tổng chiều ải tn m vịc L= 190m- Chiều đài tràn có cửa: L=40m

Hình 1-21: Mé hình 1/2 tản Phước Hỏa ~ SỐ răng tràn trên mỏ vịt n=20

(hin từ thượng ưa)

* Nh

ra thấy khả năng thoát của trin labyrinth có thể wap từ 2 đến 5 lần các tràn có

ngưỡng thing do vậy có thé tăng mức độ an toàn hỗ chứa hoặc nâng cao khả năng tíchnước của hồ Tuy vậy các điều kiện ring buộc về các yếu tổ thuỷ lực cũng rit khắt khe,như là cột nước trin thấp, dong chảy sau tran là dong xiết, khả năng điều tiết hồ chứavw đến các yếu tổ về mặt cầu tạo trăn như là giới hạn về tỷ số giữa chiều cao trànvới cột nước trên tràn, giới hạn góc tường bên, chiều dai ving xáo trộn v.v là hết sức.phức tp Điễu kiện ứng dụng thích hợp:

~ Hình dang ngưỡng tràn: Cần có chiều cao ngưỡng trần đảm bảo sao cho

H/P<0,9, do vậy thay th

thang hoặc thành mong là thích hợp nhất

~ Bộ phận thân dốc: Cần phải tạo ra sao cho phía sau ngưỡng tràn là dòng xiết.

tràn cao ngưỡng, như là: tram thực dụng, hình

Trang 23

~ Bộ phận tiêu năng sau trần: đơn giản và có thé tăng ty lưu lên hoặc mở rộng,đuôi trân

~ Địa hình: Đối với tràn labyrinth, khâu diện trin nếu bằng khẩu diện tran cũ khả

năng thảo có 1 lớn hơn từ 2 đến 5 ần tin thẳng do vậy không edn phải mở rộng mà

"vẫn có khả năng tháo với lưu lượng lớn hơn Như vậy thích hợp loại tran khó mở rộng,

địa hình sườn đốc đứng chẳng hạn.

Địa chit: Do cần phải cócao ngưỡng trin dim bảo sao cho H/P=0,9, do

‘vay nếu cần phải đảo sâu ngường tràn thi địa chất nền có thé đảo sâu được, Đặc biệt bộ.

phận tiêu năng, do đảm nhận tiêu năng với tý lưu lớn hơn trước (trường hợp không mởrộng bộ phận sau tri) thi nén phía sau tốt nhất là nén đá cổng chắc hoặc tiêu năngbing mũi phun.

“Trần labyrinth đạt hiệu quả cao hơn các loại trần có ngưỡng thẳng khi các yêu tổ như:hình dạng tràn, địa hình, địa chất thuận lợi cho việc áp dụng như phân tích ở trên, khả.năng diều tiết của hỗ kém hoặc coi như bằng không, bộ phận tiêu năng dom giản, hoặc

không cần thiết (nên đá gốc chẳng hạn) Với khả năng tháo ưu thé, trin labyrinth đã

lâm giảm đáng ké chiều cao cột nước tràn, giảm thời gian ngập do lũ và giảm diện tích.ngập Nhược điểm của kiểu ngưỡng này là muốn tăng lưu lượng thì phải tăng chiều caotường và cin diện tích rộng trên sản phẳng, do đó khó bổ trí trên đỉnh đập trọng lực.1.32 Ngường trin ích cắc kiểu phim Piano: (Piano Keys Weir)

Hình 1-22: Bép tran phim Piano Maguga ở Xoa zỉ lân

Trang 24

“Trường Đại học Thủy lợi Lun văn thạc sĩ kỹ thuật

Hình 1-25: Mé hình đập tran phim Piano Văn Phong ở Việt Nam

Năm 1999, nhóm của giáo sư F Lempér

hoà Pháp ) đã tiễn hành các nghiên cứu va tim ra kiểu đập tràn mới này với kiểu thiết

n L.N.HLE của Điện lực Pháp và(thuộc tổ chức Hydrocoop Cộng

kế đầu tiên đã được thử nghiệm vào ở phòng thí nghị

vào năm 2002 ở trường đại học Roorke của An Độ cùng với trường đại học Biskra củaAlgeria

Trang 25

4) Mé hình nghiên cứu tran phim đàn Piano

kiểu A ) Mé hình nghiên cứu tran phim đàn

Hình 1-26: Hai mổ hình nghiên cứu đập tràn phim Piano của giảo sự E LempérigreTừ năm 2000, nhiều nghiền cứu và thí nghiệm mô hình v8 trin theo kiểulabyrinth có thê bố trí được trên đập trọng lực thông thường đã được thực hiện ở Pháp,Algeri, Trang Quốc, An Độ, Việt Nam và Thụy Sỹ Một số kiểu đã được cổ gắng tôiuw về phương diện thủy lục cũng về phương diện kết cấu và thi công Hơn 100 kiểudạng trần đã được nghiền cứu và thí nghiệm, nhiễ giải pháp cổ tinh khả thi song các

kiểu thuận lợi nhất đã được xây dựng trên hai nguyên lý sau:

“Các tường cỏ dạng chữ nhật trên mặt bằng, tương tư như cá phim din piano:cũng vi vậy kiểu trần này được da tn là trăn phim đần piano, gọi tt la tran phim dn,từ tiếng Anh là Piano Keys Weirs, viết tắt là P.K Weirs.

- Các tường theo phương thing göe với đồng chảy đều được bổ trí theo mặt dốc(nghiêng) BS trí này tạo nên thuận lợi về phương diện thủy lve, nhất là trong trường

hợp lưu lượng xa lớn, đồng thi lại giảm được chiều rộng đáy của kết cấu, vi do vi

số thể bổ trí tran phim dan trên các đập trần ngưỡng định rộng hay đập bitông trọng

le thông thường.

8 diều kiện thi công, trin phim din có thể được xây dựng bằng bê tông cốt thép đúcsẵn hoặc đỗ tại chỗ Trong trường hợp tường thấp, có thể chọn chiều diy tường từ yêucầu sử dụngt thép Trường hợp H < 2 m, có thé sử dụng tưởng thép có các đai tangcứng Chi phí xây dựng theo một mét chiều rộng tràn thường tỉ lệ với HL

Trang 26

“Trường Đại học Thủy lợi 36 Lun văn thạc sĩ kỹ thuậtKhông nên bố trí kết cầu gia cường hay các thanh giảng tại các tường ở ô vào và

4 ra vì chúng có thé kim các vật nỗi mắc lại

“Có thể đưa khí vào bên dưới phầnconsole hạ lưu dé tránh bị rung độngbing các ống dẫn khí gin don

Do xảy ra cuốn khí mạnh nên dòng

chảy m khỏi trăn phim đản được tiêunăng nhiều hơn và xối ở hạ lưu giảm

đảng kể, nhất là với các lưu lượng xã từ ——— ~Hình 1-27; Thi công tràn phim déin- dng dẫntrùng bình trở xuống

1.3 KET LUẬN CHƯƠNG I:

6 Việt Nam cũng như nhiều nước trên thé giới, vấn đề phát triển nguồn nước.nói chung và vấn đề phát triển thủy lợi nồi riêng luôn là tiêu chí được đặt lên hang đầu.“Từ khi đất nước thống nhất năm 1975, hàng loạt đập dâng được xây dựng trên khắp bamiễn Bắc, Trung, Nam Các đập ding được xây dựng đã phát huy tác dụng và đóng

sgốp không nhỏ vio sự phát triển của nén nông nghiệp nước nh.

Bằng các phương pháp nghiên cứu từ Ii uận đến thực iễn như: phương phíp thínghiệm mô hình, phương pháp giải tich, phương pháp phân tích thống kể, nước tacũng đã xây dựng được các tiêu chuẩn, quy phạm trên các khâu thiết kế, thi công vàcquản lý vận hành đập Những tiều chun ngày một hoàn thiện minh chứng cho sự phát

triển của nên khoa học - kỹ thuật của nước ta,Một số va

bê tổng dim tn, vt liệu cao su, vật liệu composi bên cạnh vật liga đất đã và beđề mới hiện nay đang được quan tâm như: Việc ứng dụng vật liệutông truyén thông; ngoài hi

và áp dung vào thiết kế thực tẾ nhiễu hình thúc khác như: WES, đặc biệt là hình thứcthức trần đỉnh rộng, Ofixerov, hiện nay còn nghiên cứu.

tràn zichzie, kiểu phim đản piano va mỏ vịt Một số nước trong đó có nước ta đã xâydmg được cơ sở li hận, tiêu chun tính toán thết kể, nâng cấp và sửa chữa đập dàng

Trang 27

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET TÍNH TOÁN NANG LỰC THÁO.CUA TRAN ZÍCH ZAC

3⁄1 NẴNG LỰC THÁO CUA NGƯỠNG TRAN THỰC DỤNG3.1.1 Ngưỡng trần thực đụng tổng quát

Thong trường hợp chung, khi cũa trản hình chữ nhật, lưu lượng qua trần phụthuộc vào các đại lượng chủ yêu sau:

= Chiều rộng cửa tin b

~ _ Chiều rộng sông thượng lưu B,

~ Cpt nước toàn phần trên đình trăn M,

= Chiễu sâu ở hạ lưu hạ

mm: Hệ số lưu lượng phụ thuộc đặc tính, cấu tạo từng loại đập

+: Hệ số co hẹp bên, phụ thuộc mức độ co hẹp l/B và hình dang cửa vào trên

mặt bằng

4: HỆ số ngập (ø,<1), phụ thuộc chủ yếu vào mức độ ngập, tức quan hệ giữaby vàH

Cac trị số m, e, 6, sẽ được xét riêng cho từng loại đập cụ thể

Một số công thức tính lưu lượng của đồng chảy qua một loại mặt cắt đậpthường gặp thể hiện ở bang 2-1

Trang 28

Bảng 2-1: Một số sơ đồ và công thức tính toán hưu lượng qua tran‘Cong thức tính lưu ` Hệ số lưu lượng.TM Seas lượng thiết kế@ @ @ @

my-0.33+0.446 Q=mb 2g H,`” | (phụ thuộc mụ, mụ)

mụ70.320 385Ta Qemb./2.H | (không ngập)

2 lates

Trang 29

YS Pr hoài nước (H/RsI không,

alan Poem yo not ngập)

21.2 Ngưỡng trần Creager - Ofixerov:

Mặt cắt Creager - Ofixerov được các nhà khoa học Braxin nghiên cứu và công bổ.năm 1929 và được các nhà khoa học Mỹ nghiên cứu và công bố năm 1945

"Nguyên tắc thiết kế mặt cắt đập Không có chân không là làm cho mặt cắt đập ănkhớp với mặt dưới của lân nước chảy qua đập trân thành mong tiêu chuẩn, ứng với mộtcột nước Hạ cho trước, gọi là cột nước thiết kế

Creager nghiên cứu đường cong nước roi tự do từ đập trân thành mỏng, về quỹdao của bạt nước từ vị trí 2/311, từ quỹ đạo đó lấy xuống một đoạn bằng 1/3 chigu day

Trang 30

lân nước thì được mặt dưới của làn nước tràn tự do và cho mặt đập hơi ăn lần vào lànnước trần tự do

Sau này, Ofixerov nghiên cứu và sửa chữa mặt cắt Creager, cải bin điều kiện

da mặt cắt Creager - Ofixerov (hình 1-16) và đưa mthủy lực đưa ra mặtgọi là

bang tra tọa độ của trần ứng với cột nước Hạ,

Hình 2-1: Một số dang mặt cắt đập tràn* Khả năng tháo của tran có ngưỡng thực dụng Ophixerop:

Lưu lượng chảy qua đập trin có ngưỡng thực dụng tính theo biểu thức:

Q= o.emB gH!

B: BE rộng trước tin

'b: Chiều rộng mỗi khoang cửa.

sø,: Hệ số ngập (Trường hợp không ngập thi ơ,71)“Trong đó;

im: Hệ số mù lượng

H,: Cột nước trên đỉnh đập có kể đến lưu tốc đến gần.

Muốn tính được Q theo (1-2) cần xác định được các hệ số m, o,, £ Các hệ số

này được xác định bằng công thức thực nghiệm hoặc tra bảng.

Nếu trên định đập có cửa van, khí của mở với độ mớ a nào đó, lưu lượng tho quađập được tính theo biểu thức:

Qe emBa (2E, —øa) es)

“Trong đó;

Trang 31

a Độ mở cửa van

1-H số co hợp đứng do ảnh hưởng độ ma

9 = 0.65 -0, 1867 +0, 25-0357), cos8 (24)

Khi cửa van mở hoàn toàn công thức tinh lưu lượng trở v dang (1-2)

* Các yếu tổ ảnh hưởng đến khả năng tháo của trin thực dung:

1 Hệ số ngập ơ,

Khi hạ lưu có nước nhảy xa thi hạ lưu luôn luôn không ngập ø,=1 Nếu hạ lưu cónước nhảy ngập thì nước chảy qua đập tràn có thé ngập hoặc không ngập, khi đó ø,

phụ thuộc vio 7" (với hy là chiễu sâu nước ngập - khoảng cách từ mực nước hạ lưu

đến nh đập trần, nu mực nước hạ lưu thấp hơn định dp thì h, có tị số âm),

Rozannov đã thí nghiệm và xây dựng nên đường cong để xác định a, của đậptràn mặt cắt thực dụng

“Trong đó: n - số cửa (khoang)

E, - hệ số giảm, xét đến hình dang của trụ pin Ofixerov đã thí nghiệm và đưa ra

ứng với hình dang khác nhau của trụ pin.

Trang 32

Trang #1 ib edge dh ho id the ei

3 Hệ sổ lưu lượng m

Theo Pavlovxki, hệ số lưu lượng đập trin tính theo biểu thức sau:

{Tuy en

mụ Hệ số lưu lượng dẫn xuất, xác định bằng thí nghiệm.

cụ - Hệ số điều chỉnh cột nước, do khi thiết kế mặt cắt đập dùng Hạ, mà dp làm

với cột nước H thay đổiøạ- Hệ số hình dạng

(cay sắc định bằng cách tra bằng)* Nhận xi

Đây là loại mặt cắt tran được áp dụng rộng rãi nhất hiện nay trên thể giới và đặcbiệt ở Việt Nam Cơ sở lý thuyết của loại mặt cất trăn này tương đổi đầy đủ và hoànchỉnh Lưu lượng đơn vị của lọai đập tràn này xắp xi q=2.2H, `” Vì vậy để tăng cườngKhả năng tháo lũ của dip tein thường phải hạ thấp cao trình ngưỡng trần và sử dụngccủa van để điều tiết lưu lượng Tuy nhiên điều này dẫn tới những ảnh hưởng đến khảnăng tháo qua trản do hình dang cửa vio, trụ pin, khe va | khe phai, vị trí đạt cửavan Ngoai ra việc vận hành cửa van sẽ phức tạp và đôi khi it an toàn do sự cổ về cửa

2.2 NGUONG TRAN ZÍCH ZAC221 Đặc

Ngưỡng trần gồm những tường bể tổng cốt thép 1im cấu tạo và kích thước của trần zich

ing đứng, tương đối móngđược đặt trên sin phẳng theo dang răng cưa hình thang (hình.1-5) Ty số N=L/Wthường bằng 4 (L là đài ngưỡng theo tuyển ring cưa và W làng khoang.trần) cho lưu lượng xã rin lớn ấp đồi so vớ m cing trần thông thường kiểu Creager.Nhược điểm của kiểu ngưỡng tràn nảy là muốn tăng lưu lượng tràn thì phải tăng chiêusao tường và cin điện ích rồng cho sản phẳng khổ bổ trên din đập trọng lực

Loại đập này có nhiều hình thai khác nhau, song nhìn chung đều giống nhau &

mục tiêu là nhằm kéo dai ngưỡng trần

Trang 33

Hình 2-2: Cu rao tràn labyrinth kiểu ngưỡng rằng cưaB : Chiều dai cánh tường bên.

D: Chiều dai tran labyrinth, theo hướng đồng chảy về hạ lưu.nn: Số răng trân (trong hình 2-2 là 2)

* Các kích thước của đập labyrinth được xác định hue sau:

Chiều rộng mỗi răng trản

2-0," esChiều dai định đập:

Ao=(A9).0=i9 eo»Ge nở tường bên

Trang 34

eyChiều dai đập theo hướng dong chảy:

@-12)Cột nước trên đỉnh (cột nước tran):

= Loại có ngưỡng dang phẳng

~ _ Loại có ngưỡng dang 1⁄4 đường tròn.

~ Losi có ngưỡng Ys đường tron

~ _ Loại có ngưỡng dạng đặc biệt

Hiện nay dang được sử dụng nhiễu nhấ là loại tần 66 ngưỡng 14 đường tròn Cáccông thức tính oán sau này cũng chủ yếu nghiên cứu từ dang này

3⁄3:2 Các kết quả nghiên cứu vé năng lực tháo của ngưỡng trần zich zie

- Đăng chảy qua đập trin labyrinth có những đặc điểm khác biệt so với ding

chảy qua đập tràn đình thẳng Với tràn đình thing, tit cả các đường dòng vuông góc.với với định trần và là đồng chảy 2 chiều Với tràn labyrinth được dat không vuônggốc với ding chảy, các đường dòng là đồng 3 chiều Phía dưới lớp nước ding chảyvuông góc với ngưỡng, tại mặt thoáng các đường dòng hướng theo chiều chảy hạ lưu.

- Dang chảy qua đập tràn labyrinth cảng phức tạp hơn với hiện tượng giao thoa

của các tia nước từ các dink nhọn của trản Hiện tượng nảy là do các tia nước của 2

Trang 35

tường bên kẻ nhau sẽ tương tác với nhau và làm giảm lưu lượng tràn (sau này sẽ đượcphản ánh trong hệ số nu lượng) Cấp độ ảnh hưởng cing ting nếu chiều cao cột nướctrên ình tin tăng, khi tăng đến 1 giát nhất định dong chảy qua tn labyrinth cũngcủi tương đương với cúc loại rin thẳng khác.

“Từ các kết quả nghiên cứu xác định lưu lượng từ mô hình vật lý của ông

ing thức tính lưu lượng qua tran: Tullis và nnk (1995) đưa ra công thức tính lưu

lượng dựa vào tổng cột nước thượng lưu:

0,=C.b2 Bg

3 on

~ Xây dựng các đường cong mẫu xác định lưu lượng từ mô hình

Xuất phát từ đường ho đường cong mẫu (hình 2-4), Tullis cho ra được phương,

trình nh hệ số lưu lượng (Ca)

—¬ẽẽ8 nể.

"` “rong đồ các số hang A,, Aa, An, As, As được đưa ra trong Bảng 2-2

Trang 36

Bảng 2-2: Hệ số của đường cong mã

a AL Ay Ay Ay As6 049 024 -120 217 -1038 049 108 1327 679 -283

2 049 106 148 5.18 “197

15 049 100 -357 3.82 3

18 049 132 “4.13 4.24 “1.50,25 049 151 3.83 340 =1.0535 049 1.69 “4,05 3.62 “110

90 0.49 146 256 144 0

Để xác định gid trị hợp ý góc a, tién hành tính ton bg số lưu lượng cho hai gócin kề và sau đồ nội suy giữa bai giá tị và không được nội suy giữa 2 hộ số Hệ số chođập labyrinth chi có giá trị khi tý số Ho/P < 0,9 Với tràn thẳng, hệ số có giá trị khi tysố HolP <07

Với độ ngập lớn thi dùng Cụ = 0.76.

~ Một số nguyên tic tiết kế lựa chọn các thông số kết cấu:

+ Tỷ số cột nước thượng lưu ` > <0; Hy = H+

Do hệ số lưu lượng giảm khi cột nước thượng lưu tăng nên trin zich zắc đượcng dụng hợp lý nhất khi cột nước tràn thắp

w

+ Ty số theo phương đăng: Theo Lux (1989) = 22.5

W: Chiều rộng của một ring trin

+ Chay ngập:iêu mực nước trin ở khoảng giữa đập vượt quá cao độ đính tran thì

sẽ bị ngập Chay ngập sẽ làm giảm lưu lượng dòng chảy qua đập Độ ngập (hạ) đượcinh nghĩa là chênh lệch của mực nước hạ lưu ngay sau đập với đỉnh đập Với đập tranđinh nhọn, lưu lượng chảy ngập Q, cho bởing thức Villemonte (1947):

Trang 37

“Trường Đại học Thủy lợiLun văn thạc sĩ kỹ thuật

Trong đó

Q, : Lưu lượng khi chảy ngập

Q lưu lượng trong trường hợp không kể ảnh hưởng ngập.h, : Cột nước thượng lưu trên định đập.

hạ : Cột nước hạ lưu trên đính đập.P : Chiều cao đập

QQ 5

* Nhân x

Ta thấy khả năng thoát của tràn labyrinth có thé gấp từ 2 đến 5 là

ẢnhHưởng chủy ngập,đến lưu lượng.

các tràn có

ngưỡng thẳng do vậy có thé ting mức độ an toàn hỗ chứa hoặc nâng cao khả năng ích

nước của hồ Tuy vậy các điều kiện rằng buộc ác yếu tổ thuỷ lực ‘ing rất khắt khe,như là cột nước tràn thấp, dòng chảy sau tràn là ding xiết, khả năng điều tiết hồ chứa.

Trang 38

“Trường Đại học Thủy lợi 38 Tuận văn thạc sĩ kỹ thuậtVive đến các yêu ô về mặt cầu tạo tàn như là giới hạn về tý số giữa chiều cao tràn

‘i ột nước trên tri, gi hạn gốc tường bên, chi di vùng xo trộn v.v là ht sứcphức tp.

= Địa chất Do cần phải có chiều cao ngường trin đảm bảo sao cho H/P<0,9, do

vây nếu cin phải đo sâu ngưỡng trăn thì da chit nền có thể đảo sâu được Đặc biệt bộphận tiêu năng, do đảm nhận tiêu năng với tỷ lưu lớn hơn trước (rường hợp không mớirộng bộ phận sau tran) thì nền phía sau tốt nhất là nền đá cứng chắc hoặc tiêu ningbằng mũi phun.

Trin labyrinth đạt hiệu quả cao hơn các loại tràn có ngưỡng thẳng khi các yếu tố.như: hình dạng tran, địa hình, địa chất thuận lợi cho việc áp dụng như phân tích ở trênkhả năng điều tiết của hồ kém hoặc coi như bằng không, bộ phận tiêu năng đơn giản,hoặc không cần thiết ( én đá gốc chẳng han), Với khả năng tháo wu thể, tràn labyrinthđã làm giảm đáng kế chiều cao cột nước trần, giảm thời gian ngập do lũ và giảm diệntích ngập Nhược điểm của kiểu ngưỡng nay là muỗn tăng lưu lượng thi phải tăngchiều cao tring và cần diện tích rong trên sin phẳng do đó khó bổ trí trên định đậptrọng lực,

2.3 NGUONG TRAN ZÍCH ZAC KIÊU PHIM PIANO (PIANO KEYSWEIR):

Trang 39

si A (PKA): máng tràn (thường đối xứng) ở cả 2 phía thượng và hạ lưu (Hình 1~15)

Hình 2-6: Mat bằng, cắt ngang tràn PK-A (L=W'+8H; N=L/W=6)+ Tỷ lưu của đập phim dan lại A là: q =4hVH m'vsim, 2-10)“Trong đó: h (đầu nước), H (chiều cao lớn nhất của tường) tinh bằng m.

+ Tỷ sổ giữa chiều dải phím đântrên /đầi trần N6

+ Phin công xôn thượng và hạ lưu có cùng độ đốc 2/1 (H/V) Chiều rộng của.

phím vio (Inlet) bằng 1.2 lần chiều rộng phim ra (outlet

+ Chiều rộng day phim din “b” bing 1/2 chiều rộng định “a” Chiễu cao lớn nhấtga tường "H” bằng ald

Bảng các thí nghiệm thuỷ lực, F Lempéritre và nhóm cộng sự đã xây dựng được một‘bang kết quả so sánh về khả năng tháo (biểu thị qua lưu lượng đơn vị và cột nước trêntrần) giữa đập tran phim din Pianô, đập trần Crigi và đập tran thành mỏng Những kết«qua nghiên cứu được thể hiện ở bảng 2-3

Trang 40

“Trường Đại học Thủy lợiLun văn thạc sĩ kỹ thuật

Brichrie =2540mTHÔN = 6

‘So sánh đập trăn ích sắc kiểu A với đập tran Crigio, đập thành mỏng với

I Chệu cao cột nước dp tin

Tau lượng đợn vi dpzich i too phương vuông

be đồng chảy (035i)

5 Lau lượng dvi dip Sản

‘ich re then Berne in

T Độ chen lư lượng don vĩ

củ tần ich ắc the bệ rộng

trân nude thực và tân

igi tmBism) O44)

5 Độ chnh hr lượng doa vị

của trà lc ae heo thươngung gúc với ding chiy vàtrì thin mỏng (mm) 2)

9.05 chênh lư lượng dom vi

của tr ich ae theo b rộng

‘rin nước hye tv tân thành,

T0 1158 fu lượng don vi vow

tràn ích zắc theo phương.vung góc Với đồng cây vàtản Chgio O4)

Tis fi lượng dom vic

tin ich 2 theo bồ rộng hầmhước thục lễ và tần Chat

12.118 au lượng don vi soe

trân ích zắc theo phương.vung góc với đồng cây vàtản hành móng [23 G1

“Chuyên ngành Xây dựng công trình thủyKhóa 2009.2011