CHƯƠNG II: DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ pot

Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi CHƯƠNG II DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ (Non-uniform flow in open channel) *** §2.1 NHỮNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU §2.2 NĂNG LƯỢNG ĐƠN VỊ CỦA MẶT CẮT §2.3 ĐỘ SÂU PHÂN GIỚI I Định nghĩa độ sâu phân giới hk II Cách xác định độ sâu phân giới: §2.4 ĐỘ DỐC PHÂN GIỚI §2.5 HAI TRẠNG THÁI CHẢY §2.6 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ BẢN CỦA DỊNG ỔN ĐỊNH THAY ĐỔI CHẬM, KHƠNG CĨ ÁP A TÍNH KÊNH LÀNG TRU §2.7 CÁC DẠNG ĐƯỜNG MẶT NƯỚC TRONG KÊNH I Khái niệm chung II Cách xác định dạng đường mặt nước Kênh dốc thuận: i> Kênh đáy bằng: i = Kính dốc nghịch: i < §2.8 CÁCH TÍNH VÀ VẼ ĐƯỜNG MẶT NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỘNG TRỰC TIẾP B TÍNH KÊNH KHƠNG LÀNG TRỤ §2.9 TÍNH KÊNH KHƠNG LÀNG TRỤ TRONG TRƯỜNG HỢP CHUNG Bài giảng thủy lực cơng trình Trang 10 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi CHƯƠNG DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH KHÔNG ĐỀU TRONG KÊNH HỞ Non-uniform flow in open channel §2.1 KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU Chuyển động ổn định không chuyển động mà vận tốc điểm tương ứng hai mặt cắt cạnh khơng Về mặt động lực học dịng chảy không kênh hở xuất khi: Lực cản trọng lực không cân nhau, xảy kênh có độ dốc i= 0, i0: Lực cản trọng lực cân hình dạng kích thước mặt cắt ướt dọc theo dịng chảy khơng đổi: ω = const Ta thấy nguyên nhân thường làm cho dòng chảy kênh dốc thuận (i>0) trở thành dòng chảy khơng có chướng ngại lịng kênh, ví dụ xây dựng đập tràn làm mặt nước dềnh lên, hay kênh thay đổi độ dốc làm cho độ sâu nước kênh thay đổi, làm cho đường mặt nước không song song với đáy kênh dòng chảy h=f(l) h o i1 i1 >i l Nghiên cứu dịng chảy khơng hay cịn gọi đường mặt nước khơng đều, quan trọng cần biết quy luật thay đổi chiều sâu h dọc theo dòng chảy h=h(l) Trước vào xét cụ thể, cần biết cách phân loại kênh Nếu hình dạng, kích thước mặt cắt ướt khơng thay đổi dọc theo lịng kênh kênh kênh làng trụ Trong kênh làng trụ, mặt cắt ướt dòng chảy phụ thuộc vào độ sâu h nghĩa là: ω = ω (h) ; h = h (l ) nên: dω dω dh dl = dh d l Bài giảng thủy lực cơng trình Trang 11 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi I-I II-II b ω2 ω1 h1 h2 I II b b I II Nếu hình dạng kích thước mặt cắt lịng dẫn hai yếu tố thay đổi dọc theo lịng kênh kênh khơng làng tru Trong kênh không làng trụ, mặt căt ướt dịng chảy khơng thay đổi độ sâu h mà thay đổi dọc theo dòng chảy: ω = ω( h , l ) , h = h( l) dω ∂ω ∂ω dh dl = ∂l + ∂h dl I-I b2 b1 ω1 h b I I Bài giảng thủy lực cơng trình II-II ω2 h2 b II II Trang 12 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi §2.2 NĂNG LƯỢNG ĐƠN VỊ CỦA MẶT CẮT Tại mặt cắt dòng chảy, mặt chuẩn O-O tuỳ ý thì: p α.v Năng lượng đơn vị dòng chảy E = z + + γ 2g α v 12 p1 γ E1 2g ∋1 h1 E p2 A1 z1 o o1 α2v2 2g a1 γ a1 Mặt chuẩn z2 o2 ∋2 h2 a2 a2 o Tríchj mặt cắt ướt điểm có lượng Ta xét hai điểm:1 A1 2 p α v α.v Tại mặt cắt (1-1): E = z + + = a1 + h1 + γ 2g 2g Trong đó: h1: Độ sâu điểm A1- điểm thấp mặt cắt 1-1, a1 khoảng cách từ điểm tới mặt chuẩn 0-0 chọn α v Dời mặt cắt (0-0) lên O1: a1= E1 = h + ≡ ∋1 , gọi lượng đơn vị mặt 2g cắt (1-1) 2 p α v α.v Tương tự mặt cắt (2-2): E = z + + 2 = a + h + γ 2g 2g α v Dời (0-0) lên O2: a2= E = h + 2 ≡ ∋ , gọi lượng đơn vị mặt cắt (22g 2) Tổng quát: α.v p α.v + =a+h+ E=z+ γ 2g 2g ∋ =h+ α.v , E = a+ ∋ (2.1) 2g ∋ gọi lượng đơn vị mặt cắt, ∋=∋ ( h , l ); h = h (l ) Bài giảng thủy lực cơng trình Trang 13 Khoa Xáy Dựng Thủy lợi - Thủy điện Bộ môn Cơ Sở Kỹ Thuật Thủy Lợi Định nghĩa: “Năng lượng đơn vị mặt cắt lượng đơn vị trọng lượng chất lỏng dòng chảy mặt cắt định tính mặt chuẩn nằm ngang qua điểm thấp mặt cắt ấy” d ∋ dE da Từ (2.1) (2.2) ∋= E −a ⇒ = − =i−J dl dl dl Khi i>J ∋ tăng theo dòng chảy Khi i