Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu giải pháp bố trí hợp lí tràn zíc zắc để tăng khả năng phòng lũ cho hồ chứa

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ với dé tài “Nghiên cứu giải pháp bố trí hợp lý tràn zic zacdé tăng khả năng phòng lũ cho hỗ chứa” được hoàn thành với kết quả còn nhiễuhạn chế, tác giả hy vọng van dé được nghiên cứu trong dé tài sẽ được áp dung chocác hô chứa nước vừa và lớn đã và sẽ được xây dựng ở nước ta nhằm mục đích đảm

bảo khai thác có hiệu quả hồ chứa và hạ du.

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thay GS.TS Nguyễn Chiến đã tậntình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.

Tac giả xin chân thành cảm ơn phòng Đào tao ĐH va SDH, Khoa Công

trình, Cơ sở 2, Viện Khoa hoc Thuy lợi miền nam, các Thây, Cô giáo đã tham giagiảng dạy trực tiếp Cao học của trường đại học Thuy lợi đã tận tinh giúp đỡ và

truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học tập chương trình Cao học cũng nhưquá trình thực hiện luận văn này.

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và các

đồng nghiệp đã động viên, khích lệ và tạo mọi diéu kiện thuận lợi để tác giả hoànthành luận văn.

Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các Thây Cô giáo

và các bạn đồng nghiệp dé luận văn này được hoàn thiện hơn.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, ngày 28 tháng 8 năm 2012

Hồ Quang Tuấn

BAN CAM DOAN

“Tên để ti luận văn: “Nghiên cứu giải pháp bổ trí hop lý tràn íc sắc đễtăng khả năng phòng lũ cho ho chứa”

“Tôi xin cam đoan để ti luận văn của tôi hoàn tin là do ôi im, Những kết

quả nghiên cứu, thí nghiệm không sao chép từ bắt kỳ nguồn thông tin nào khác, Nếu

vi phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm, chịu bắt kỳ các bình thức ky luật nào.

của Nhà trường.

Hoc viên

Hồ Quang Tuần

CHƯƠNG 2 NGHIÊN COU CÁC VAN ĐÈ THUY tực CUA NGUONGcủa luận văn -25

TRAN ZÍC ZAC MÔ

2.2 Giảipháp đảm báo chấy tự do qua ngưỡng 302.3 Tinh ton khả năng tháo có xét đến chiy ngập, 39

24 Vấn đễ chân không sau ngưỡng và biện pháp xửlý nHUONG 3 TÍNH TOÁN ÁP DỰNG CHO TRAN SÔNG MONG 44

H 4“

3.2 Giảipháp tri ae zắc ở hồ sông Móng và những vấn đề tổn ại 46

3.3 Thinghiệm vi tinh toán phương in mới bố trí rin 6 hỗ song Mông 51

34 Tôm tắt kết qua nghién cứu bổ sung tin sông Móng, 15KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHAO,

DANH MỤC HÌNH VE

Tình 1-1: Các đại lượng đặc trưng của đập tràn 7

Hình 1-2: Mặt cắt của tràn thực dụng 7

Hink 1-3: Mặt edt của tràn dinh rộng #

Hình 1-4: Các hình dạng cửa tran, siết

"Hình 1-5: Các dạng m;ẫn đập 9

Hinh 1-6: Các hình thức tiêu năng Ay: 1B

"Hình 1-7: Cúc hin thức tiêu năng mặt ss 7"Hình 1-8: Cúc hình thức mal phun trong tiêu năng phỏng xa 1s

“Hình 1 -9 Tran zie zắc - Mỹ (nhìn từ hạ lưu) _— 1S

Hin 1-10: Cắt tạo erin labyrinth 16

Hình I-11; Mặt bằng các dang ngưỡng tran đặc biệt ol

"Hình 1-12: Các dang dink tran 18Hình 1-13: Dòng chảy tên tràn Labyrinth iD"Hình 1-14: Mô hin trần Sng Móng (nhin từ thượng hi 23"Hình 1-15: Ma hình 1 tin Phước Hồu (hin ừ thượng i) +

Hình 2-1: Dòng chảy qua tràn zich zắc kiểu phim đàn piano 26

Hình 2.2: Quan hệ góc mở a đập labyrinth dang tam giác với hệ sé mở rộng (m) 31

Hình 2 3: Hiệu quả đối với đập tam giác [7J 32

Hinh 3.4: Minh họa ảnh hưởng của sự xáo trận dòng chảy 34Hình 2.5: VỊ tri và hướng của đập tràn labyrinth - Houston (1983) 35“Hình 2 6: San phủ ha teu (The performance of labyrinth weir-Taylor 1968) 36

Hình 27: Ảnh hưởng của mật số loại sân phủ đến ha lrong.-Taylor (1968) “The

perfomance of labyrinth weis' - - 37

“Hình 2.8: Câu trie đập tran Labyrinth 38

Hình 2-10: Đập tràn zichzie 6 Mp 40

Hình 2-11: Đập tran zichede TVA's Holston AlHình 3.1: Mo Hình tran Sông Móng (nhìn từ thượng lưu) 46

Hình 3 2 Trin Sông Móng nhìn phía ha lưu.

Hin 3-3 Toàn cảnh h Sống Móng,

Hình 3-4 Quan hệ Zt~ Q khí chưa phú chân không

"Hình 3 5: Quan hệ khả năng thao giữa labyrinth và tràn thăng.

"Hình 3.6: Quan hệ giữa hệ số lw lượng Cả và Ho/P ứng với các góc khúc nhau

"Hình 3.7: Chỉ ti bổ riding thông Bhi

"Hình 3-8 Quan hệ Z1 ~ Q sau khi phá chân không

75

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1-1: Một số sơ đồ và cơng thức tính tộn lưu lượng qua trần 0Bing 1-2 Thơng số cơ ban một số đập tràn labyrinth đã xảy dựng trên thé giới [15]

Bảng 2.1; Hệ số Ai trong cơng thức 2 - Š _ _

"Băng 2.2: Bang tra hệsố tiễt giảm lui lượng của tràn xiên (8) [2] +

Bằng 3- 1: Khả năng tháo trên kế quả mồ hình $I

“Bảng 3.2 Cúc giá trị i đường mặt nước trên đắc " đi“Bảng 3.3 Két quả tink tốn thủy lực đoạn déc nước, Q = 100 m'/s, Đoạn 1 62“Bảng 3.4: Két quả tỉnh tốn thủy lực đoạn đốc nước, Q = 100 mÌ/5, Đoạn 2 63220 ms Đoạn 1 64Bảng 3,6: Kết quả tính tốn thủy lực đoạn đốc nước, Q = 220 mÏ% Đoạn 2 6ŠBang 3.7 Két qua tinh tốn thủy lực đoạn đắc nước, Q = 200 mls Đoạn L 66Bảng 3.8: Kết qua tỉnh tốn thủy lực đoạn đốc nước, Q = 200 m/s, Đoạn 2 6?

“Bảng 3.5 Kết quả tính tốn thủy lực đoạn đắc nước, Q

“Bảng 3.9 Kế quả tinh tán thi lực đoạn đắc nước, Ợ = $0 mV Đoạn l 68"Băng 3.10: Kết quả tính toin thủy lực đoạn đắc nước, Q = 50 má Đoạn 69Bảng 3.11 Xác định giá trị chiều sâu dịng đều trong kênh hạ lưu 72"Bảng 3.12: Kết quả tinh chi

Bảng 3.13: Bang kết quả tính chiều dài phun xa như 74

w hd xi theo Vuzgo 73

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của để ta,

Nhigu năm nay ở nước ta, những hồ chứa nước đã đồng vai tr ích cực trong

việc trữ nước mùa mưa, cắp nước trong mùa khô nắng nóng, làm giảm bớt khó khăn.và thiệt hại do hạn hin gây ra, cải thiện mỗi trường sống Thực té, các hồ đã trở

thành một phần không thé thiếu trong phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống hing

ngàWy của người dân ở địa phương.

“Theo số liệu thông kế của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, dén nay

cả nước cố khoảng 3.500 hd chứa nước các loại Trong đỏ hỗ chứa vừa và lớn cókhoảng 700 hỗ với dung tích mỗi hd hơn 1 triệu m3, đập cao hơn 10m - chiếm 20%,

trong đó có khoảng 72 hồ có dung tích trên 10 tiệu mô - chiếm 2%, còn lại 80% là

Š chứa có quy mô nhỏ hơn,

Sau nhiều năm vận hành sử dụng, điều kiện tự nhiề có sự thay đổi nhiề so

với thiết kế ban đầu, như rừng đầu nguồn bị khai thác bừa bãi dẫn đến thâm thực vật

bị thu hep 60-70% khí hậu khu vực thay i, yêu cầu ding nước ngây cảng tăng

có nhiều hồ đã bộc lộ những hư bỏng và tồn tại can giải quyết.

“Theo kết quả khảo sit mới nhất về hiện trang hỗ đập trên cả nước mới được

Cục Thủy lợi (Bộ NN&PTNT) công bố cho thấy, các hd chứa nước vừa và nhỏ.

chưa được quan tâm, sửa chữa, nâng cắp nên nhiều hỗ đang ở tỉnh trạng mắt an toàncao Cụ thể, trong số 600 hồ chứa vừa và nhỏ, có tới 30% thiểu năng lực xà lũ 17%6

số hỗ đập bị thẳm lậu, x6 tut lớp gia cỗ mái thượng lưu, các cống lấy nước đều bị rò

ri do xuống cắp nghiêm trong.Vi không di năng lực xã lũ, nên ở nhiều nơi người dânđđã phải tháo trần nước từ hỗ ra, chỉ giữ lại dung tích chứa còn 30-40%, điều này đãbiển nhiều hồ thành các ao chứa nước, không còn tác dung tích nước như thiết kế.

Trong cụm công trình đầu mỗi hỗ chứa thường có nhiễu hang mục công trình.

như: đập, trần xả lũ, cổng lấy nước, đốc nước, kênh dẫn v Trong đồ đường trần

là bộ phận không th thiếu đăng để xà lũ, bảo vệ an toàn cho đầu mỗi hỗ chứa

Trong thời gian gin đây, do nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có sự.tần phá của môi tường và biến đổi khi hậu toàn edu làm cho lũ đến hỗ chứa có

chứa có thé gây nên các sự cố hỗ chứa như: nước trin qua định gây hư, hỏng đập,

những biển đổi bt thường, chưa lường trước được Hiện tượng lã vượt hit k ở hỗ

ưu lượng tháo quá lớn làm hư hỏng đường tran hay thiết bị tiêu năng Một trong

những biện phấp đảm báo an toàn cho hỗ chứa là mở rộng đường trần, im trần sựsổ, trong đồ có hình thức ngưỡng trn zie zắc, túc bổ trí ngưỡng trin dạng gắp khúc48 tăng bề rộng trần nước, giảm cột nước trên định trả Tuy nhiên, chúng ta chưa6 nhiều kinh nghiệm về thiết kế loại ngưỡng trần zic zác Một số vẫn đề cần phảiđược tiếp tục nghiên cứu làm rõ như: bổ trí mặt bằng đường zÍc zắc sao cho hợp lýnhất, vẫn đề chảy ngập qua ngưỡng trà, xử lý chân không sau ngưỡng tein.

Vi vậy đề tải “Nghién cứu giải pháp bố trí hợp lý tràn zie zie để tăng khả

năng phòng lũ cho hỗ chứa” là có tính cấp thiết, có ÿ nghĩa khoa học và thực tiễn.

Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

= Lâm rõ phạm vi và điều kiện áp dụng hình thức tràn zíe zie cho các hd chứa nước.

= Xem xếtkhả năng chấy ngập qua ngường trăn zc ắc và giải pháp b tí ngưỡngđỗ hạn chế khả năng chảy ngập, ting khả năng tháo

= Ảnh hướng của hiện tượng chân không sau ngưỡng và giải phip loi tử chân

UL Cáchận và phương pháp nghiên cứu

1- Cách tiép cận

cầu của thực té ma đặ a nhiệm vụ nghiền cứu

= — Từ việc gi quyết các vấn đề và trường hợp cụ thể để khái quất hóa và để

xuất giải pháp hợp lý về bổ trí và tính toán.2 Phương pháp nghiên cứu.

~ Thu thập các tai liệu thực tế về hồ chứa nước và đường tràn.~ _ Tổng hợp các tai liệu nghiên cứu đã có,

= Phân tích và dé xuất phương pháp bổ trí, tính toán.

= _ Ứng dng cho cônginh cụ thể đối hiến với các ii đã có để phân ch, l chọn

IV Kết quả dự kiến đạt được

= Nghiên cứu tổng quan về trin zie aie, đặc điểm bổ trí và phạm vỉ áp đụng:những vấn đề cầntếp te nghiên cứu.

~ Kha năng chảy ngập qua ngưỡng trần và giải pháp hạn chế chảy ngập để

tăng khả năng thảo qua ngưỡng trần

= _ Ảnh hưởng của chân không sau ngưỡng và biện pháp khắc phục

- Ứng dụng tính toán cho hồ sông Móng: đề xuất giải pháp bố trí tràn zic zie

và các tính toán tương ứng'V- Nội dung của luận văn.

“Chương 1 ~ Tổng quan về hồ chứa, đường tràn zi ắc và vẫn để cần nghiên cứu.

1.1 Tìnhhình xây dựng và khai thúc hd chứa nước ở Việt Nam,

1.2 Tổng quan vé các công trình tháo lũ ở hồ chứa.

13 Tổng quan về tran ze ze (rin Lybyrinth)

1.4 Giới hạn các vấn dé nghiên cứu.

2.1 Tính toán kh ning tháo qua ngưỡng

Chương 2 —. cứu các vẫn đề thủy lực cũa ngưỡng trần zie 2

2.2 Giải pháp dim bảo chảy tự do qua ngưỡng.2.3 Tính toán khả năng tháo có xét đến chảy ngập.

24 Vin để chân không sau ngưỡng và biện pháp xử lý.

Chương 3 ~ Tính toán áp dụng cho tràn sông Móng.

3.1 Giớithiệu công trình hồi ng Móng,

3.2 Giải pháp tin zc zắc ở hỗ sông Móng và những vẫn đề ổn tại3.3 Tính toán phương án mới bố tí tin zie ắc ở hd sông Móng.3.4 Phin sch kết quả tinh toán

Chương 4 ~ Kết luận, kiến nghị

4.1 Các kết quả đạt được của Luận văn.

4.2 Motsé vin d8 tn ta

43° Kiếnnghị

TÀI LIỆU THAM KHAOPHỤ LỤC TÍNH TOÁN

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE HO CHUA, DUONG TRAN ZÍC ZAC VÀ VAN ĐÈCAN NGHIÊN CUU

1.1 Tinh hình xây dựng và khai thác hd chứa nước ở Việt Nam

Nhiều năm nay ở nước ta, những hồ chứa nước đã đồng vai tr ích cực trong

việ trữ nước mùa mưa, cắp nước trong mùa khô nắng nóng, lim giảm bớt khổ khăn

và thiệt hại do hạn hắn gây ra, củi thiện mỗi trường sống Thực té, các hồ đã trở

thành một phần không thể thiểu trong phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống hằng.

ngày của người dân ở địa phương.

Theo số liệu thông kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, đến nay

cả nước cô khoảng 3.500 hồ chứa nước các loi Trong đó hỗ chứa vừa và lớn có

khoảng 700 hỗ với dung tích mỗi hỗ hơn 1 triệu mô, đập cao hơn 10m - chiếm 20%,

trong dé có khoảng 72 hi có dung tích trên 10 triệu m3 - chiếm 2%, edn lạ 80% là

các hỗ chứa có quy mô nhỏ hơn.

, điều kiện tự nhiên có sự thay đổi nhiều so

bị khai thác bữa bãi dẫnthảm thực vậtnhư rừng đầu ngu

bị thu hẹp 60-70%, khí hậu khu vực thay đổi, yêu cầu dùng nước ngày càng tinghỗ đã bộc lộ những hư hỏng và tồn tại

“Theo kết quả khảo sit mới nhất v hiện trang hỗ đập trên cả nước mới được“Tổng Cục Thủy lợi (Bộ NN&PTNT) công bổ cho thấy, các hi chứn nước vừa vànhỏ chưa được quan tim, sửa chữa, nâng cắp nên nhiều hd dang ở tinh trang mắt ăntoàn cao Cụ thể, trong số 600 hồ chứa vừa và nhỏ, có tới 30% thiểu năng lực xã lũ,xô tut lớp gia c mãi thượng lưu, các cổng by nước đều

bị rõ rỉ do xuống cấp nghiêm trọng.Vì không đủ năng lực xả lũ, nên ở nhiễu nơi

người dân đã phải thao trần nước từ hồ ra, chỉ giữ lại dung tích chứa côn 30-40%,điều này đã biến nhiều hồ thành các ao chứa nước, không còn tác dụng tích nướcnhư thiết kế.

"Nguyên nhân chủ yếu của tình trạng xuống cắp các hồ đập là phần lớn các hồ

chứa nước hiện nay được xây dựng từ những năm 70, 80 của thể ky trước Do thời

sian thi công gắp nên công tác khảo st thiết kế, thi công có nhiề thiểu sót, nhiềuhồ chứa còn thiếu năng lực xả lũ - do mé hình thiết kế lũ không phù hợp với tìnhhình mưa (thực tẾ) trên lưu vực, do tà liệu quan trắc khí tượng thuỷ văn ngắn nên

thiết kế không chính xác, trong khi đó diễn biến thời tiết ngày càng bắt lợi, hạn hán,

1G lụt xây ra ign tip, rừng đầu nguồn hỗ chứa bị tin phi nên tốc độ lũ trên lưu vực

đổ tập trung về hồ nhanh, mạnh và nhiều hơn so với trrớc đây làm mực nước trong

hỗ dang cao xấp xi cao trình đập, gây mắt an toàn.

Một nguyên nhân khác làm cho các hồ chứa ở tinh trạng mắt an toàn la cơ so

hạ tầng phục vụ cho công tác quản lý vận hành còa thiểu và yếu kém: nhiều hồi

không có đường cho xe cơ giới fp cận công tỉnh để ứng cứu khi có sự cổ, nhiều

hồ thiểu phưctiện thông tin liên lạc phục vụ công tác quản lý và phòng chống lụt

bão Bến cạnh đó, công tác quản lý các hd (đặc biệt là các hd nhỏ) đã bộc lộ nhiều

bắt cập Đó là, năng lục cần bộ kỹ thuật, cán bộ quản lý côn yếu Các khâu đảo tạo,

tập huẳn những kién thức tối thiểu về quản ý hỗ chưa được ai chú trong (nhất là các

hồ do dân quản ý) Thiếu kinh phí cho việc duy tu, bão dưỡng định kỷ, cho nên

thường là chỉ đến khi công trình có nguy cơ sụp 46 cao hoặc đã bắt đầu hư hỏng.

mới được cắp kính phí sữa chữa

“rong khi tỉnh trạng các hd chứa như trên th theo dự bảo của ngành khítượng thủy văn, thời tết năm nay tiếp tục có những diễn biển phúc tạp hạn hin

diễn ra trên điện rộng và kéo đãi trong những thing dầu năm, thing 9, 10 vữa qua

đã có những trận mưa, lũ lớn Vì thế, chuẩn bị sẵn sảng chống lũ cho dé, kè và cáchồ chứa nước la việc cần phải được hm ý.

"Để giải quyết nhu cầu cần tăng dung tích hb mà vẫn đảm bảo yêu cầu thoát

Ii hoặc như cầu cin phải dim bảo thoát được những cơn là ngày cảng lồn, có nhiềubiện pháp công trình đã được để xuất

1 - Nâng ngưỡng tran chính bing đập trần bê tông trong lực có mặt cắt thực

dụng kiểu Creager-Ophixerov: Phương án này có giá thành thấp nhưng không dim

bảo khả năng thoát lũ thiết kế (vì giảm mặt cắt thoát lũ)

2 - Lam tràn nhiều khoang có cửa van: Phương án này đảm bảo mục đích

công trình đề ra nhưng kết edu công trình phức tạp, giá thành công trình cao, vận

hành khó khăn.

3 — Mé rộng ngường trin để tăng khả năng thoát lũ: đây là giải pháp mới,

đang được ứng dụng ở Việt Nam Phương án này có ưu điểm là tăng được lưu

thành thi công rẻ, vận hành đơn

giản an toản, thích hợp với các công tỉnh vừa và nhỏ, đặc bit ee công tình cần

lượng xa, giảm điện tích ngập ở thượng lưu, gi

nâng cấp tràn để đáp ứng nhu cầu dùng nước hoặc đảm bao khả năng thoát lũ trong.

tinh hithời tiết hiện tại

1.2 Tổng quan về các công trình tháo lũ ở hồ chứa

“rong cụm công trình đầu mỗi hỗ chứa thường có nhiều hạng mục công trình,

như: đập, trăn xa lũ, cổng lấy nước, kênh đẫn v.v Trong dé trần xà lũ là hang mục

quan trong và chiếm tỷ lệ khá cao về kinh phí xây dựng trong cụm công trình đầu.

mối, có nhiệm vụ đảm bảo an toàn cho công trình đầu mỗi va cả vùng hạ du.

Trong những năm gin đây nhiều công trình bị lũ đe doa phá hoại nên đã

cấp hoặc xây đựng thêm trần sự cổ, Qua thing ké cúc trin xã lũ ở các hỗ chứađđã xây dựng cho thấy tran xã lũ được thiết k rắt đa dạng về chủng loại, quy mô,

kích hước.

1.2.1 Phân loại trần

1.2.1.1 Phân loại theo hình dạng kích thước mặt cắt ngang tràn:

“heo cách phân loi này đập trần có th chiara làm 3 loại sau dy:a Đập trần thành móng (hình 1-1),

Khi chiều diy của dinh đập 8 < 0.67H, lin nước ngay sau khi trần qua mếp,

thượng lưu của định đập thì tách rở khỏi định dp, không chạm vào toàn bộ mat

định đập, do đó hình dạng và chiều day của đập không ảnh hưởng đến lần nước tràn

và lưu lượng tran,

Hình 1-l: Các đại lượng đặc trưng của dap tranVới: bi Chiều ring dip trần: là chiều đài đoạn trần nước

Pi: Chiều ao của đập so với day kênh hoặc sông thượng lưu

P: Chiều cao của đập so với đáy hạ lưu.

Hi: Cộtnước trần: là chiều cao mặt nước thượng lưu so với dinh đập.

é: Chiều dày dinh dap,

hye Chiu siu cbt nud ha hn

hai Độ ngập hạ lưu: là chiều sâu từ mặt nước hạ lưu đến đỉnh đập (khi

b Đập trần có mat cất thục dụng (hình 1-2).

Khi chiều diy đỉnh đập ảnh hưởng đến làn nước tràn, nhưng không quá lớn, cụ thể

nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập), h, =

0.67 <ð<(213)H

Mat cắt đập có thể là da giác hoặc hình cong.

4) Đập thực dụng hình cong: 6) Đập thực dụng hình thang: e) Đập tràn thựcdạng có cửa van đu tế ha lượng

e Đập tràn đình rộng (hình 1-3)

Khi đính đập nằm ngang (hoặc rit ít dốc) và có chiều day tương đổi lớn:

(2=3)H <ã< (&=I0)H

Trên định đập hình thành một đoạn dòng chảy có tính chất thay đổi dẫn

Nhưng nếu chiều dây đính đập quá lớn ö > (&z10)H, thì không thé coi là đập tran

nữa mà phải coi như một đoạn kênh.

Hinh 1-3: Mat cắt của tràn đình rộng

1.2.1.2 Phân loại theo hình dang củu trần:

a, Đập tràn cửa chữ nhật (I-4a)_ e.Đập tràn eta hin tháng (1-4e)

b Đập tràn cửa tam giác (I-Ib) đ Đập tran cửa hình cong (1-44)

1.2.13 Phân toa theo dang myễn đập trên mặt bằng:a Ngường tràn trên mặt bằng có dạng đường thẳng.

~_ Đập tên thẳng hoặc trăn chính diện (hình l-5a)

= Đập tin xiên (hình 1-56)

+ Đập tràn bên (hình 1-Se)

6 Ngường trần trên mặt bằng có dang không phải là đường thing.

~ Dip trin hình gay Khúe (hình 1-5)

= Dap tran hình cong (hình 1-Se)

= _ Đập trin khép kin (thưởng là kiêu giếng đứng) (hình 1-51)

b Đập trin chảy ngập: Khi mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập đến mức độ

nh hưởng đến hình dạng làn nước trần và năng lực tho nước của đập

Ngoài ra đập tràn cửa chữ nhật còn phải căn cứ vào quan hệ giữa chiều dai trànnước của đập với chiều rộng lòng dẫn ở thượng lưu mà chia ra ha loại là: đập không

có co hep bên và đập có co hep bên1.2.2 Lam lượng qua đập tràn

“rong trường hợp chung, khi cửa trin hình chữ nhật, lưu lượng qua tràn phụ

thuộc vào các đại lượng chủ yếu sau:

© Chiều rộng cửa trần b,

~ _ Chiều rộng sông thượng lưu B,

© Cộtnước toàn phần trên đỉnh tin HỤ

= Chiểu sâu ở hạ lưu hy,

~ _ Chiều cao đập P.= Gia tố trọng trường g

Khi đó, có công thức chung tính lưu lượng qua trần: [2]

Q=ø,smb.28.H.2 ay

“Trong đó;

m: Hệ số lưu lượng phụ thuộc đặc tính, cầu tạo từng loại đập.

ø: Hệ số co hep bê „ phụ thuộc mức độ co hẹp l/B và hình dang cửa vào trên

mặt bing.

cụ: Hệ số ngập (g/=1), phụ thuộc chủ yếu vào mức độ ngập, tức quan hệ giữa

Cie t số m, ,ơ sẽ được xét riêng cho từng loi đập cụ thể

Một số công thức tính lưu lượng của dòng chảy qua một số loại mặt cắt đập

thường gặp thể hiện ở bang 1-1

Bảng 1-1: Một số sơ đồ và công thức tink toắn lew lượng qua tràn

Công thức tính lưu | Hệ số lưu h

TT Sơ đồ & lệ lượng

" Q=pe/2g(1+Z,) | Ši là tổn thất từ cửa

(HIR=1.6 bị ngập) | và tới BB

Bang trên chỉ mang tinh chất tong quát, khi tính toán chi tiết phải sử dụng cácsé tay tin toán thủy lực và hướng dẫn thiết kể.

1.3.3 Tiêu năng sau đập tràn.

Cö 3 hình thức tiêu năng ứng với 3 hình thức nối tiếp đồng chảy ở hạ lưu Khimực nước hạ lưu thay đổi các hình thức đó có thể chuyển hóa lẫn nhau.

4) Tiên năng đồng day

- Điều kiện áp dụng: Dùng với cật nước thấp: nỀn hạ lưu công trình tương đốikém; độ sâu hạ lưu by, thay đối trong phạm vi lớn.

Các hình thức iều năng dòng đáy: Hình thie bể tiêu năng (hình 1-69), tường

tiêu năng (hình 1-6b), bể tường kết hợp (hình 1-6c).

~ Ưu điểm: Biện pháp nảy có hiệu quả tiêu năng tốt và làm việc én định.

~ Nhược điểm: Khi cột nước cao, he" rit lớn, yêu cầu chiều sâu nước &

năng tương đối lớn, như vậy sin sau cần phải đào su và gia cổ nhiều, Trong trườnghợp này hình thức tiêu năng đầy không kính tế

sa BE tiêu năng b, Tưởng tiêu năng © Bễ- tường kết hợp

Ð) Tiêu năng mặt.

~ Điều kiện áp dụng

+ Nền hạ lưu công trình bình thường: bậc thụt ở hạ lưu công trình cổ đình bộc

thấp hơn mực nước hạ lưu (MNHL)

+ Dé chế độ nối tiếp chảy mặt được én định thi:

a/P >2 (a: chiều cao bậc, P chiều cao trần)

+ Lưu lượng qua công trình vừa và lớn nhưng chênh lệch mực nước thượng ha

lưu không lớn:

+ Bờ sông ở hạ lưu công trình tương đổi ôn định.

- Các hình thức tiêu năng đòng mặt: Hình thức nỗi tgp chảy mặt không ngập,(hình 1-70), nỗi tiếp chảy mặt ngập (hình 1-76) tạo ra khu xoáy cuộn tác động xéu

vào mặt công trình.

= Un điểm: Biện pháp này có hiệu quả tiêu năng không kém hơn so với iêu

năng ding đáy Chiều dai sản sau thường ngắn hon (1/5 1/2) lần, đồng thời lưu tốc

6 day nhỏ nên chiều day gia cổ bé, thậm chi trên nền đá cứng không cần làm sản

sau Ngoài ra, có thé tháo vật nỗi mà không sợ hong sẵn sau.

= Nhược điểm: Làm việc khôiin dinh khi MNHLL thay đổi nhiều; ở hạ lưu có.

sóng nên ảnh hưởng đến sự làm việc của các công trình khác như thủy điện, âu

tu và gây xói lở bờ sônghte< hn

i<ik +

a b,Tình 1-7: Các hình thức tiêu năng mặt

a, Tiêu năng mặt b Tiêu năng mặt ngập©) Tiêu năng phỏng xa

-Điểu kiện ấp dung:

+ Công trình có cột nước trung bình và lớn, địa hình thuận lợi, địa chất tốt

+ Dinh mũi phun phải cao hơn MNHL ax

+ Chiều cao cột nước trước dp phải đủ lớn để tạo ra đồng phun phóng xa.

~ Các loại mũi phun: Mũi phun liên tục (hình I-8a), mũi phun không liên tục

(hình 1-86), mũi phun mở rộng (phát tấn), mỗi phun thu hẹp,

~ Uu điểm: Khả năng tiêu năng tốt do tia nước ma sát với cả không khí và khốinước hạ lưu, hỗ xói được tạo ra xa chân công trnh nên đảm bảo an oan,

~ Nhược điểm: Khi đặp thấp chiều dài phóng xa ngĩn, dùng hình thức tiêu nang

này sẽ bị hạn ché, Dòng phun xuống hạ lưu gây sương mù, âm ướt, đ gây sat lở bờ

Hình 1-8: Các hình thức mũi phun trong tiêu năng phỏng xa

1.3 Tổng quan về tràn zi ắc (trần Labyrinth)

13.1 Khái niệm:

‘Tran labyrinth là tràn tự do có mặt bằng hình gap khúc (zie zắc) nhằm kéo dài

đường trần nước đi hơn trần thẳng cổ cũng khẩu độ

Hink 1 9 Tram zc sắc - Mỹ (nhìn từ hạ ly)

Lâu nay, đập tin zie zie truyền thống đã được áp dụng thành công tại ritnhiều nơi trên thể giới Trin zie zie đầu tiên được xây đựng ở Australia vio nim1941, có lưu lượng xả lớn nhất Q=1020m'/s, cột nước trần H^1,36m,chiều cao"ngưỡng trăn P72, lâm, số nhịp n=I1 Những nghiên cứu sâu về lý thuyết và mô hìnhcó từ cuối những năm 60, đầu những năm 70 của thể ky XX Trần zie Zắc lớn nhất

hiện nay là đập Ute trên sông Canadian ở New Mexico có Q„„.=15.00m 5, cộtnước tràn H=1,36m,chiều cao ngưởng tràn P = 9,14m; n = 11 chu ky zie zắc, tổng.chiều đài định la W = 1024m trên đường trần ộng 256m:

1.3.2 Đặc điểm cấu tạo và kích thước của trài

'Ngưõng trần gồm những tường bé tông cốt thép thẳng đứng, tương đối mỏng.

được đặt tên sin phẳng theo dang răng cưa hình thang (b.1-10) Tỷ số N-LIW

thường bing 4 (L là chiễu dài ngưỡng theo tuyển răng cưa và W là bé rộng khoang

trần) cho lưu lượng xả trin lớn gấp đôi so với ngường trần thông thường kiểu

Creager, Nhược điểm của kiểu ngưỡng tran này là muốn tăng lưu lượng tr thì phải

tăng chiều cao tường và cần điện tích rộng cho sn phẳng, khó bổ trí trên dinh đập,

"Hình 1-10: Cầu tao tràn labyrinth

B Chiều di I cánh tưởng bên

D : Chiều đài trin labyrinth, theo hướng dong chảy vẻ hạ lưu.112 Số răng trăn (rong hình 1-101 2)

We : Khẩu độ tràn.

W:Œrộng chân | răng tràn.2a: BE rộng định ring trân

ác Gée hợp bai tường nghiêng và phương đồng chy

+ : Chiều day tường tràn (Hình 1-12)

R : Bán kính định tin (Hình 1-12)

P: Chiều cao tin (Hình 1-12)

HH,: Tổng chiều cao cột nước bao gồm cả cột nước gin

* Các kích thước của dp labyrinth được xác định như sau:

“Chiều rộng mỗi răng trin

Chiều dai định đập:

Aø=(A/0)0=,@Gĩc mỡ tường bên:

any

1.13 Các dạng mặt bing cia trần Labyrinth

a) bì e) d) _) 9

Tình 1-11: Mặt bằng các dạng ngưỡng tran đặc biệt

~ Loại hình tam giác (hình 1-11b): Có mặt bing hình tam giác, loại này thưởng ít

được sử dụng vi ti vị í định tam giác hiệu quả không cao, trong khi đỗ hi kế dải phần

nong trằn.

+ Logi hình thang (hin I-La> Hằu hết trân labyinh cỏ hình dạng mặt bằng kiên

hình thang, thậm chí có tác giả còn định nghĩ “rà labyrinth là tràn tự do có hình dạng

mặt bằng là một số hình thang sắp lin kế" Kiễu hình thang khắc phục được nhược điểmcủa iễu tam giác, vị tí gốc hinh tam giác thì được cất i, mục dich là cắt bò phần màkhả năng thoát không hiệu quả, đồng thời còn làm giảm chiều rộng dé móng.

~ Kiễu chữ nhật hay phim dân piano (Hình 1-116)~ Kidu mỏ vit(Hình 1-114)

Dini Dink 1a dang a inh dang die

ining ‘Dinh LP dang wi

Hinh 1-12: Các dang dink trần

Loaicgong dang định nhọnLogi cổ ngường dang phẳng

Loại só ngưỡng dạng 4 dưỡng trồn

Loại có ngưỡng 1⁄4 đường tròn.

Loại só ngưỡng dang đặc biệt

1.3.5 Đặc điểm làm việc.

Dang chy qua đập tràn labyrinth có những đặc điểm khác biệt so với dòngchay qua đập tin định thẳng Với trần định thẳng, tt cả các đường đồng vuông góc

với với đình tràn và là dòng chảy 2 chiều Với tràn labyrinth được đặt không vuông.

góc với dòng chay, dng chảy qua ngưỡng là động 3 chiễu (Hình 1.13), Phía dướilớp nước ding chảy vuông góc với ngưỡng, tại mật thoáng các đường đồng hướng

Đương dùng

Dòng chảy qua đập trin labyrinth cảng phức tạp hơn với hiện tượng giao thoa của

các tia nước từ các đỉnh nhọn của tràn (hình 1.13 - dạng không gian) Hiện tượng này là do

các tia nước của 2 tường bên kề nhau sẽ tương tác với nhau và làm giảm lưu lượng tràn

(sau này sẽ được phan ánh trong hệ số lưu lượng) Cap độ ánh hướng càng tăng néu chiều.

cao cột nước trên dinh tin tăng, khi ting đến Ì gi tỉ nhất định dòng chiy qua tràn

labyrinth cũng chỉ tương đương với ác loại trần thẳng khác

Indlckofer và Rouvé (1975) bằng lý thuyết đã chứng minh được ring chiễu di

gan xảo trộn trên dịnh trăn nơi mà lưu lượng bị ảnh hưởng bởi sự giao nhau của dòng

cháy (Ld) phụ thuộc vào chiều cao cột nước tràn, chiều cao đập, góc giữa 2 tường bên.tt)

Ihe là chiều dài đập mà có hệ số lưu lượng =0

Cụ: Hệ số lu lượng đồng chiy tên trăn thẳng không bị ảnh hưởng của vùng xảo

yy: Phụ thuộc vào sự giảm bớt hệ

Ly: Chiều dài doan xáo trộn là chi

lưu lượng

đài trên đình tràn nơi mà lưu lượng bị ảnh

hưởng bởi sựgiao thoa của dòng chúy

5: Chiều đãi định trồng nghiêngbạ : Chiều sầu cột nước rên tràn

Lge được tinh gần ding theo công thức kinh nghiệm sau:

‘Tran labyrinth được xây dựng rên khắp thé giới, nước ứng dung loại trần nàynhiều nhất là Mỹ và Bộ Đào Nha Trin có lưu lượng thoát lớn nhất hiện nay là tràn Utethuộc Mỹ Bảng 1-2 thống kê một số dập trin labyrinth đã được xây dựng trên thể giới.

Bang I-2, Thông số cơ bản một số đập tràn labyrinth đã xây dựng trên thé giới [15]

‘Agua Brance |Poutugal 124] 1.65) 3⁄5) 12.5] 280| 2| Quinteletal

‘Alfaiates ÏPemugal | 1999/99) 1.6) 25) 132) 375] 1] Quinteletal

Alijo Poutugal | 1991) 52] 123) 25) §7| 21.05] 1| MagallacsAroso Poutugal 72001 $8] 125) 2ã) 133] 1668| 1| Quinteletal‘Avon ‘Australia| 1970) 1420) 216) 30) 135] 265] 10|Darvis

Bartletts Ferry |USA 1983) 5920| 2.19) 3.43) 183] 703] 20] Mayer

Belia Zaire 400| 2.00) 372) 180) 31.0) 2| Magallaes

Beni Bahdel | Algeria | 1944) 1000| 03) [4] 625] 20] Afshar

Boardman [USA 1978) 387) 177 216 183) 535] 2) Babb

Calde Poutugal | 2001-21} 06) 25) 74) 2819| 1| Quintel talCary USA 1977 387] 18)2843j 183) 546] 2] Afshar

Cimia Ttaly 1982 1100) lãj 155) 300) 87.5) 4) LoxiHinehlit

Dungo ‘Angola | 1985) 576) 240 43) 97| 286] 4/ Lux (1989)

Estancia |Veneela | 1967) 661| 3.01 32.0] 65.0] 1 | Magalhaes

Forestpot | USA [18881 76) T02) 294) 610| 21.9) 2] Lux (1989)

Garland Canal | USA [H988] 255] 047 140) 457| 196) 3|LuvHimehit

Genma Pouugal [| 115] 112) 3.0) 128] 3060| 2| Quintel etal

Haneza | Algeria | 1983) 350| 19) 35) 9.7] 286) 3] Lux( 1989)

Hyrum USA 256) 1.68) 3.66) 9.1) 45.7) 2| Lux( 1989)

Tnfluente | Mozambique 1985) “60| 1.00) 1.60) 4.15] 24.76] 3]Magalhaes

Jutamaiba | Brazil 1983) S6] 07 ARhar

Keliea [Algeria | 1985) 250] 246 '3ãj '§9] 7263| 2|Iux(1989)Kizileapinr | Turkey 2210| 46) 40) 754) 2639| 5| Yitdiz

Meteer USA 1972) 239] 183) 457) $49] 17.6) 4] CRIM HiT

Navet Trinidad | 1974) 481] 168) 3⁄05) 549| 1328| 10] Phelps‘hau Canal |New Zealand | 1980) 540] 1.08) 2.50) 6.25) 37.5) 12| Walsh

Pacoti Brazil 1980 3400| 2.72/40) §&0| 4153| 15] Magalhaes

Quiney USA 1973) 265] 213) 396 13.6) 265] 4] Magalhaes

Risischard [USA 1555) 2.74) 3.05) 83.8) 411) 9) Vermeyen

Rollins USA [ HAI] 274) 335) 472] 9) Tullis

Saco Brazil 1986) 640) 15 45] 2484] [Quin etal

‘SDomings | Poutugal | 1993) 160 1.84) 3.0) 7.5] 2253| 2] Magalhaes

Santa Justa | Poutugal 285) 135 3.00) 105) 67.4) 2] LuxSarioglan | Turkey 4907| 1.06) 3.0) T0, 3584| 7) Vildiz

Sarno ‘Algeria 1952) 360] 15) 6.0) 219 §[ARhar

Teja Poutugal | 1995) 61] 1.08) 20) 120) 36.0] 1 | Quintel etalUie USA 1983 1550| 5.79) 9.18) 183] 737| 14] Lux

Woronora | Australia | 1941) 1020| 1.36) 2.13) 1341| 3123| 11] AfsharFlamingo [USA 1990) 1591] 223) 7.32) 95.1) 674| 4) LasVegasaav

Twin Lake |USA 1989570] 274) 3.35) 831] 3405) 4| Buftalo, WY

(© Vi Nam, đập tin labyrinth bước đầu dang được nghiên cứu v áp dụng ở mộtsố công trình như: Trin xá lũ Sông Móng - Bình Thuận hinh 1-14), Trin xả a Phước Hòa

Binh Phước (hình 1-15), rin xa hi Tuyển Lâm (Lâm Đồng) Một s thông số cơ bản

cửa trn như sus

* Trần xa Sông Móng (Bình Thuận)

~ Lưu lượng xả: Qtk = 224,44 mÌ/s~ Cột nước tràn max: H= 2,54m.~ Chiều cao ngưỡng tràn: 5,1 m

~ Cột nước tràn max: H,„=7.85m; H„„=18.25m.= Tổng chiều đài rn mô vịt L= 190m

- Chiều đã tần có cm: Lm

~ Số răng trần trên mỏ vịt: n=201

“Hình 1-15 : Mô hình trần Phước Hỏa (nhìn từ thượng lưu)* Nhận xét

“Ta thấy khả năng thoát của tràn labyrinth có thể gấp từ 2 đến 5 Hin các tràn cóngưỡng thẳng do vậy có thé tăng mức độ an toàn hồ chứa hoặc nâng cao khả năng tíchnước của hồ, Tuy vậy các điều kiện rằng buộc về các yếu tố thuỷ lục cũng rất khất khe,như là cột nước trin thấp, dòng chảy sau trin là dòng xiế, khả năng điều tit hỗ chứa

v.v đến các yêu tô vẻ mặt cầu tạo tràn như là giới hạn về tỷ số giữa chiều cao trản với

cột nước tê tàn, giới hon góc tường bên, chiều dồi vùng xáo trộn v là hết ức ple

tạp, Điều kiện ứng dụng tích hop:

inh dạng ngường tràn: Cn có chiều cao ngường tran đảm bảo sao cho H/P<0,9,do vậy thay thé trin cũ có chiều cao ngưỡng, như là: trin thực dụng, hình thang hoặc thành.

mỏng làthích hợp nhất

- Bộ phận thân đốc: Cần phải to m sao cho phía sau ngưỡng rin là đồng xiết

- Bộ phận tiêu năng sau tràn: đơn giản và có thé tăng tỷ lưu lên hoặc mở rộng đuôi

- Địa hình: Đắi với trần labyrinth, khẩu din rin nếu bằng khẩu diện trăn cũ khảnăng tháo có thé lớn hon từ 2 đến 5 lần tràn thắng, do vậy không edn phải mở rộng mà vẫn

có khả năng tháo với fn lượng lớn hơn Như vậy thích hợp loại trên khó mở rộng, địa

hình sườn dốc đứng chẳng hạn.

~ Địa chit; Do cần phải có chiều cao ngưỡng tần đảm bảo sao cho HUP<09, dovây nếu cin phải đào sâu ngường trần th đị chất nên có thé dio sâu được, Đặc bit bộ

phân tiêu năng, do đảm nhận tiêu năng vớ tỷ lưu lớn hơn trước (nường hợp không mở

rộng bộ phận sau tràn) thì nền phía sau tốt nhất là nền đá cứng chắc hoặc tiêu năng bằng.

mũi phon

Tran labyrinth đạt hiệu quả cao hơn các loại tràn có ngưởng thẳng khi các yêu tố

như: hình dạng trin, địa hình, địa chất thuận lợi cho việc áp dung như phân tích ở trên, khảnăng dit tết của hồ kém, bộ phận tga năng dom gn, hoặc không cin thiết (nén đá gốcchẳng bạn) Với Khả năng tháo tu thể, tràn labyrinth đã làm giảm đáng kể chiéu cao cộtnước tin giảm thời gia ngập dol va giảm diện tích ngập, Nhược diém của Ku ngưỡng

này là muốn tầng lưu lượng thì phải ting chiều cao tưởng và cần dig ích rộng rên sản

phẳng, do đó khó bổ trí trên đỉnh đập trọng lực.1.4 Phạm vi nghiên cứu của luận vãi

“rong luận văn nay giới hạn nghiền cứu các vấn để thủy lực của trăn zie zắc cụ thé

như sau

~_ Nghiên cứu khả năng tháo qua tran: giới hạn nghiên cửu dong chảy

«qua trần ở chế độ chảy tự do

~ Khai thác các số liệu thí nghiệm đã có để xây dựng méi quan hệ giữa

sắc yếu tổ thủy lực với khả năng thio qua tràn Xây dựng công thức thựcnghiệm tính hệ số lưu lượng cho trần

= Xem xét khả năng chảy ngập qua ngưỡng trần zie ắc và giải pháp bổ

trí ngưỡng để hạn chế khả năng chảy ngập, tăng khả năng thio.

- Ảnh hưởng của hiện tượng chân không sau ngưỡng và giải pháp loại.

trữ chân không.

~ Tinh toán ứng dụng cho công trình thực tế.

CHUONG 2

NGHIEN CỨU CÁC VAN DE THỦY LUC CUA NGUONG TRAN ZÍC ZAC

2.1 Tính toán kha năng tháo qua ngưỡng.

21.1 Đặc điểm của dong chảy qua ngưỡng và máng xá:

Dang cháy qua đập tràn zich ắc có đặc điểm khác biệt so với dng chảy qua

tràn thẳng Với tàn có ngưỡng thẳng đặt vuông góc với trục trin thi đường đồng

vuông göc với trc ngường tràn Còn trong tran zich zie thi có dòng chảy vio đầu

mắng và qua hai tưởng bên của mắng trân đỏ vào máng xa tạo nên dng chiy từ 3phía và trong máng xa là đồng chảy xoắn be phức tạp,

“Các tia nước từ hai tưởng bên kề nhau sẽ tương tắc với nhau làm giảm lưu

lượng qua trân Mức độ ảnh hung cảng ting khi chiều cao cột nước rên đình trên

tăng đến một giá trị giới hạn thi lưu lượng chảy qua tràn zich zie cũng chỉ tương

tương với các loại tràn thẳng khác.

Hình 3-1: Dong chảy qua tran zich sắc Kiểu phim đàn piano212 Tính toán thuy lực đập tràn zie

21.2.1 Công thức tỉnh lưu lượngng thức chung:

Trong đó:

~ Q: Lư lượng qua tràn (m/s);

~ B„: Chiều dai của toàn bộ tuyển tran zic zắc (m);

Ho: Cột nước trên đập trần (m), có tỉnh đến lư tốc đến gần Vo (ts);~ 2: gia tốc trong trường (m/s?

= mạ: hệ số lưu lượng không thứ nguyên của trin zic zie,2.1.2.2 Công thức tính hệ số luu lượng của trà

+ Công thức chung tính hệ số lưu lượng của đập tin thing:

m=B.C,m, (22)“Trong đó.

- Ä hệ số co hẹp cửa vào B <1 (<1 cóco hep cửa vio);

~ Cn: Hệ số chảy ngập Cn <1 (<1 chay ngập);

- mo: Hệ số lưu lượng đập tin tiê chuẩn (đập thành mỏng, đập thực dung,đập đình rộng), tính theo quy phạm hiện hành Tính hệ số m, theo Quy phạm tínhthuỷ lực đập tràn QP.TL.C- 8-76 [2],

‘Tham khảo thêm: Số tay kĩ thuật thuỷ lợi, SỐ tay tinh toán thuỷ lực

KIXELEP - bản dịch ra tiếng việt [5]; Công trình thảo nước của Nguyễn Văn Mao ~

GS Đại học thuỷ lợi.

Công thức chung tính hệ số lưu lượng của trần zie Zắc (m,) =

cam, (2-3),~ m: hệ số lưu lượng của tần thẳng (2

~ k : hệ số hiệu chỉnh hệ số lưu lượng của trên thẳng, k, <1;“Tính k,

~ Không có quy phạm tính k,

= Một số nghiên cứu trên thực nghiệm.

ng thức của Tullin, Nosratollah và Waldron (1995) [16];

~ Tác giá [16] giới thiệu công thức tỉnh lưu lượng cho trin zác zắc kiểu tam

giác, ngưỡng % hình tron:

(Hoy „(HUY

- Ho: Cột nước tràn có kế tới lưu ốc tới gắn;

- Ai: ((=1-5) phụ thuộc FUP tra theo bang 2.1

~ a: Góc hợp bởi phương của tường tran với phương dng chảy.

Bảng 2.1: Hệ số Ai trong công thức 2-5

Aila-sj6 8 RD JIS ]is J2 3 [90Ai j049 T049 |049 |049 |049 049 049 [049Ay 024 108 106 |1l 132 Jlối J169 | 1.46

B, : Khẩu độ tràn zic zie;

+H, Cột nước trên ngưỡng tràn zi

(Tinh theo kiểu trần xiên giới thiệu trong Kixlep: Hệ số lưu lượng trần xiên

my = my.k ; (2-6)

k-tr bằng (2):

mụ - Hệ số lưu lượng của trin thẳng (Đường trần vuông góc với hướng

chấy), tra quy phạm tính thuỷ lựe dp tràn - QP.TL-C-8-76 [2]

Bảng 2.2: Bảng tra hệ số sridt giảm haw lượng của tràn xiên () [2]

Gốc a (độ) 15 30 4 oO 90

k 0.86 091 094 096 1

a Góc hợp bởi phương của tưởng tràn với phương đông chảy, Nếu œ khác

thì nộisuy:

Kiến nghị khi chưa có thí nghiệm xác định (kz) th tính theo (2-6),

2.1.2.3 Tính thu lực kênh dẫn sau tràn:

= Mục dich xác định đường mặt nước tong kênh để tính cao trình bờ kênh;

“Xác định lưu tốc cực đại của dòng chảy đẻ lập các giải pháp chống xói lở lòng kênh.

thước trin, thỏa mãn yêu cầu thoát lũ tính toán;

- Tính thủy lực cho ding chảy hạ lưu đập nhằm xác định mực nước hạ lưu

trần, để xác định trang thái chảy qua đập (chảy tự do bay chảy ngập) Tỉnh mục

nước đạc theo dng chảy bạ lưu để xác định cao trình bờ của lỏng dẫn; Tính tiêu

năng và kiểm ta xó lờ lòng dẫn.

2.2 Giải pháp đảm bảo chảy tự do qua ngưỡng

2.2.1 Ý nghĩu các thông số

Khi nghiên cứu về đập labyrinth th phải chi cúc thông số quan trong nhất đ là

số giữa chiều di / chi rộng của dp (LAW): Tý sổ giữa tổng cột nước trên trn vàchiều cao dip (HyP); Góc mở a Người ta cho rằng các thông số W/P là rit quan trọng vànó được thay thé bởi sự biến thiên của tỷ số LyB Các yếu tổ iền quan đến đinh đập như làbình dạng định dp, tổn thất trên đình v ch ảnh hưởng nhỏ ti hệ số hu lượng (39%).

Số lượng răng trì(0) không ảnh hưởng gì tới các đặc tum của đồng chy qua dp tràn

labyrinth, Tuy nhiên điều đồ ại ảnh hường đến khổi lượng và gt thành công tinh do thayđồi kích thước để móng Cúc điều kiện về đồng cháy ti gằn thực sự có ý nghĩa rong việc

quyế định bg số lưu lượng của đường ồn.

2.2.2, Cúc thông sd ảnh hưởng dén việc dim bảo chay tự do trên trầm

2.2.2.1 Tỷ số cột nước thượng lưu (Hy/P)

“Ty số cbt mde thượng lư đập (D1/P) là số giữa cột nước ton phần trên ăn Hyvit chiều cao đập P Do hệ số lưu lượng giảm khí mực nước thượng lưu ting nên đậpLabyrinth được ứng dụng hợp lý nhất khi mục nước thượng lưu thấp Lux (1989) đ nghị

tỷ số trên tôi đa nằm trong phạm vi từ 045 đến 05, Tuy nhiên có một số đường tin cia

“đập labyrinth được thiết kế với (Hạ'P)„„„=1 Tỷ số (Hu/P)„„ là một vấn đề lớn khi mà hệlưu lượng được xác định không phối là một giáị cụ thể (ch là một ii tỉ tương đổ) Ví

dy Tullis et al (1996) đã thử nghiệvới (HP) 0.9 Các phương tình giảiich sau đó

đều ấy tỷ số HyP^0.9 là giới hạn trên Nếu các giá tị lớn hom là cần thi thì cần có những,

nghiễn cứu sâu hơn

2.2.2.2 Tỷ sổ theo phương đứng (WP)

‘Ty số theo phương đứng là tý số giữa chiều rộng cửa một răng trn (W) cha chochiều cao đập (W/P) Taylor (1968) cho ring để giảm ảnh hưởng của vùng xáo trộn trên bemặt tràn, nên chọn ỷ số tên lớn hơn 2 Lux (1989) để nghị t số trên nằm giữa 2,025.

2.2.2.3 Hệ số mở rộng (m= L/W)

Hệ số mỡ rộng là tỷ số giữa chiều dai đỉnh đập (phần tường nghiêng) chia cho

chiều rộng một răng trin-(L/W) Giới hạn của góc tường bên theo Tullis (1994) là 6°,

tương ứng với hệ số mở rộng khoảng 9,5 Kha nang của đập labyrinth sẽ giảm nhanh khihệmở rộng vượi quả l0 tức (ø }<6! Với mổ rộng nhỏ hơn 2 tì cần cân nhắc là

sẽ mở rộng cửa vào hay sửtràn hình chữ S trên định thay cho trăn labyrinth.

2.2.2.4 Góc mở của tường bên

‘ei tan tin dạng tam sic, gốc mở tưởng bên và bệ mỡ rộng có quan hệ với

a= aresin| =aresin|

2B m

Giới hạn của đường tran tam giác

nhau, được cho bởi công thức:

‘Voi đập tr labyrinth dang hình thang, góc mở của tường bên sẽ nhỏ hơn so với

Hình 22 mà cho cùng một giá tị m Có nghĩa là mỗi quan hệ giữalở rộng (m) vàgốc mở của tường bén (cr) của đập tràn dạng hình thang sẽ nằm dưới đường cong trên

(Hình 2-2)

2.2.2.5 Hiện qua (0)

“Ty sb gta ch ca hệsố ư lượng (C2 và hệsố mổ rộng(m) chia cho bg số lưi

lượng của đập tràn thẳng (C,90") gọi là tinh hiệu quả của đập labyrinth Tính hiệu quả của

log đập ny () được xá định theo công thức

“Trong đó

Caz): là hệ số lưu lượng phụ thuộc vào góc mở tường bên.

m:hệ số md rộng

lưu lượng trường hợp đường tin thing có cũng khẩu độ.

ing như thông số Qu/Q,, mà Taylor (1968) đã sử.Hiệu quá thì về bản ch 5

dung, (Q,): Lưu lượng qua tràn labyrinth; Qy: Lưu lượng qua tràn thẳng cùng khẩu độ.

Tuy nhiên hiệu quả của việc kết hợp giữa hệ số mở rộng và ảnh hưởng góc mở tường bên<u nằm tong mộtthông sổ Do đỏ vớ các thông số này, lo ich ca việc thay đổ về hìnhhọc của đập labyrinth có thể được dùng dé đánh giá nhanh trong quá trình thiết kế,

Khi mực nước thượng lưu ting lên thì hệ số lưu lượng giảm di, Do đó nêu trầnlabyrinth cần thoát với lưu lượng lớn nhất tuơng ứng với một cao trình hỗ chứa đã cho, thì

giá trị của hệ số lưu lượng (C,) vả hệ số mớ rộng (m) lúc đó nên là giá trị lớn nhất

Ảnh hưởng giữa góc mở tường bên và tỷ số H/P đến hiệu quả («), thé hiện trên

Hình 2.3 Hệ số lưu lượng ứng với các góc Khác nhau đã xác định trong phần xây dựng,

đường cong lưu lượng

Vi dụ: Với một giá tị HyP=07, gc mở tường bên a =| ta có Cự )20485:m=3,24 va C907}-76 Điều này cho biết la hiện quả tương đương gấp 2.1 lin, Có nghĩa là

cđập labyrinth có khả năng tăng lưu lượng gấp đôi đường tràn thẳng Nếu góc mé tường.

bên giảm xuống còn 8", Ca }>0.315, m= 7,18 và Cy 90?}-0,76, thì hiệu quả () sẽ tăng

gấp 3 lẫn Do đó lưu lượng thoát có khả năng tăng gấp 3 lần so với đập tràn thẳng.

Hiểu aud

Hinh 2 3: Hiệu quả đối với đập tam giác {17J

DE hiệu quả đạt được một giá tị lớn nhất dBi với định đặp thi góc nghiéng củatường bên vào khoảng 8° Giá trj này tương ứng với hệ số mở rộng là 7,2 Hiệu quả sẽ

giảm rắtnhanh nêu gốc mở của tường bên giảm nhỏ dưới 8 Đồng thời, iệu qua giảm khỉ

cột nước thin tăng (xem Hình 2.3).

Ảnh hường của đập trần hình thang cũng trơng tự như đập tn tam ge việc

hiệu quả của nó không tiến dẫn tới 0 như trường hợp đập tràn tam giác có góc mở tường.

bên tiễn tới 0 Đối với đập hình thang hoặc hình tam giác thì đính của chúng được ngăn

cách bằng hai tường ngăn nước riêng bgt Ví dụ đối với tuyén đập hình chữ nhật góc mở

của tường bên bảng 0 có nghĩa là hai tường ngăn nước song song với nhau.

2.2.2.6 Ty lệ định (2/0)

Ty lệ din là ỷ số giữa chiều rộng đỉnh nhỏ của một răng tràn (28) chia cho chiều

rộng toa bộ của một răng tran (w): 2a4v Tỷ lệ này không nên nhỏ hơn 0,08 vi những lýdo sau: Một là, cản trở dong chảy trên định phía đưa sâu vào thượng lưu, sự cản trở này

lầm cho mặt cắt giới hạn bởi bai tường bên không tải hết tổng lượng nước đó là lý do tại

sao phải thay thé gốc nhọn của đập labyrinh dang tam giác bởi các góc tì ở đỉnh để ri

thành đập bình thang (ct ge).

“Tương tự như vậy đối với ding chảy trên đỉnh phía đưa sâu về hạ lưu của trần

labyrinth dang tam giác thi v8 bản chất cũng gây ra một vùng nước đọng, lâm ting sự

chênh lệch mặt nước của dng chảy xuôi dòng của kênh được giới hạn giữa hai tường bên(đồng chiy trong răng rin Do vũng nước bị đọng nên ding chy xuôi của đường tràn

labyrinth cũng được thay thé bởi đính tù làm tăng hiệu qua tổng hợp của sự làm việc của.đập

2.2.2.8 Ty lệ chiều dài xáo trộn/ chiều đài tường bên (Lig/B)

Như đã tỉnh by, ý số của chiu di xáo tn (vũng ảnh hưởng do xáo rộn đồngchay) chia cho chiều đi tường bên là một thôn số ắ quan ong, Chi đã áo trộn được

xác định trong công thức:

hh: Chiều cao cột nước tràn

«4: Góc hop ba tường bên với phương dng chảy.

Hinh 2.4: Minh họa ảnh hưởng của sự xáo trộn dòng chảy.

“Ty ệ chiễu dit áo trộn chia cho chiễu di tông bên, Lu/B- không lớn hơn 03

Điều này có thd vide nh sau

Tạ Beret sua oo

[Nur vậy t lệ Ly/B cảng nhs, thin hưởng ving xáo rộn cing giảm va cing im

tăng hệ số lưu lượng, tuy nhiên cần phải cân nhắc kỹ (xem Hình 24), vì khi đó chiễu rộng.để mỏng tần sẽlớn làm tng gi thành xây dựng.

2.2.2.9 Điều ign của ding chảy tới gần (hượng lưu tràn)