Ebook bài tập thủy lực (tập 2) phần 2

Chương XVI CHẢY DƯỚI CỬA CỐNG I TÓM TẮT LÝ THUYẾT C hảy cửa công lộ thiền Người ta thường gọi cống lộ thiên cống nắp (hoặc nắp cao), dòng chảy sau cửa cống luôn dòng khống ũp co mặt tự (hình 16-1) Gọi: H - cột nước thượng lưu so với đáy cống; hh - độ sâu hạ lưu; a - độ cao mở cống; V() - lưu tốc tới H+ ^ Ì= H „ 2g Dòng chảy qua cửa cống bị co hẹp theo chiều đứng, đến mặt cắt c-c chỗ co hẹp nhất; mặt cắt c-c gọi mặt cắt co hẹp, có độ sâu hc hc = a Theo Jiucôpxki, E phụ thuộc tỷ số — ; giá tri lấy bảng 16-1, áp dụng phạm H vi tỷ số — < 0,75 H Tuỳ theo quan hệ độ sâu hạ lun hh với độ sâu liên hợp với hc h ' , mà có hình thức chảy đáy đây: h ' > hh chảy tự không ngập (hình 16-la) (sau cửa cống có nước nhảy phóng xa nước nhảy phân giới); h" < hh chảy ngập (hình 16-lb) (sau cửa cống có nước nhảy ngập) 128 Bảng 16-1 Báng trị sỏ co hẹp thẳng đứng £ tính nối tiếp sau cửa công phẳng a Xc e F( t c ) a s — H H tt = Tc o = 0,85 = ,9 o (p = 0,95 0,0 0,611 0,10 0,615 0,264 0,062 0.378 0.403 0,427 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 ,6 ,3 8 ,5 ,0 4 ,1 0.501 0,503 0,567 0,622 0,625 0,633 0,156 0.543 0.580 ,6 ,7 0 0,865 0,630 ,9 0,252 ,638 1,060 ,645 1,182 ,3 0,650 0,660 1.365 1,364 0,356 0,395 0.603 0.623 0,638 0,650 0.655 0,657 0.61 4 0,654 628 ,1 8 ,2 0,65 ,675 1,457 0,440 ,6 0 0,70 0,75 0,690 0,105 ,538 ,4 ,6 0.690 1,611 0,529 0,624 0.67Ĩ ,6 cp = 1,00 0.666 0.6 0,696 0.702 0,706 0,685 0,708 0,726 0,741 0,749 0,752 0,748 0,738 0,720 0,451 0,531 0,600 0,652 0,603 0,726 0,754 0,771 0,788 0,795 0,800 0,797 0,787 0,768 / Cháy không ngập: Lưu tốc mật cảt co hẹp: ==c>>/2g(H ,1 - h j (16-1) (p hệ số lưu tốc, trị số phụ thuộc vào hình dạng, mức ctộ thuận dòng cửa vào cống, lấy sau: Đối với cống có dáy ngang dá;v k ên h , đẩu cống có tường cánh, lượn tròn xiên, lấy (p = 0,95 1,00; Đối với cống có đáy cao đáy kênh cửa vào khòing thuận, (p = 0,85 -ỉ-0,95 Lưu lượng qua cống: Q = V Cúc = i:p03c%/2g( H(, —ĩ i c ) (16-2) co diện tích mặt cắt co hẹp ứng với độ sâu ht Với cống có mặt cắt chữ nhật, rộ n í b: co = hcb = z ab công thức viết thành: Q = (|)Eabv/2;R(H(, - e a ) (16-3) Đặt (ps = Ị-I hẽ số lưu lượng, ta có: Q = ị.utb.v'2g í í - - o n ( - ’) 129 Lưu lượng đơn vị: q = — = (phc^/2g(H0 - h c) = ịiãyj2g(ìỉ0 - e a ) b (16-4) Chảy ngập: Độ sâu nước mặt cắt co hẹp hz: hc < hz < hh Các công thức đổi thành: v c = /2g(H - h z) (16-6) av^ c c) 7/ìn/i 7Ố-/ 130 Đối với cửa cống chữ nhật: q = ■^L(phcự2g(H0 - h , ) = | j a A/2 g (H - h z) b (16-7) h7 tính theo công thức nước nhảy ngập: h (16-8) Khi biết Q, a tìm H dùng trực tiếp công thức (16-6) (16-7) (16-8) để tính; Khi biết H, a, tìm Q biến đổi công thức trèn thànih: (16-9) đó: (16-10) Khi biết Q, H, tìm a, biến đổi thành: (16-11) đó: (16-12) (16-13) Khi độ cao mở cống a nhỏ so với hh nuvớc n:hảy gầ n nhiư bị ngập hoàn toàn hz ss hh ta gọi chảy ngập lặng (hình 16-lc); trường hợp nàv, công thức (16-5); (16-6); (16-7) thay h, hh, nghĩa lèi tính chảy cửa cống chảy ngập qua lỗ: (16-14) Hệ số lưu lượng n lúc lấy khoảng 0,65 -r 0,70 Trường hợp độ mở cửa cống rít lớn (^- > 0.75) hệ s;ố E không lấy theo bảng 16-1 H nữa, độ sâu mặt cắt co hẹp COI n.htr độ sãu hạ lưu, lúc ta coi chảy cửa cống cháy qua lỗ lớn, tánh theo (16-14), với hệ số lưu lượng n =0.65 -ỉ-0,70 Chảy q ua cống ngầm Cống ngầm đoạn mána có mật cắt k.hép kí.n (có nắp phẳng vòm) đầu có cửa cống 131 Có ba hình thức chảy bản: chảy không áp chảy nửa áp, chảy có áp Chế độ cháy không áp xét chương XIV ỉ Chảy nứa áp (hình 16-2a vàl6-2b) Dòng chảy sau cửa cống thấp đỉnh cống, có mặt thoáng, v ề chảy giống chảy cửa cống lộ thiên, công thức tính công thức tính cống lộ thiên từ (16-1) đến (16-13) Chỉ có điều cần ỷ độ sâu hạ lưu cúa cống hh để tính hz công thức (16-8) đến (16-13) độ sâu hn cuối cống, mà độ sâu hx mặt cắt co hẹp c-c sau cửa cống; độ sâu hx phải xác định cách vẽ đường mặt nước dòng không đểu tronìĩ lòng cống, tính xuất phát từ cửa ngược lên đến mặt cắt c-c; độ sâu cửa ra, cuôi đường mặt nước đó, bằng: hr = hn hn > hK hr = hK hn < hK Mặt cắt co hẹp c-c cách cửa cống khoảng bằng: / v o = 1.4 a (16-15) Chảy có áp (hình 16-3a 16-3b): Cống chảy có áp tính vòi ống ngắn khi: h n > — thì: Q = cpL.(D^/2g(H() + i L - h n) 132 (16-16a) khi: (16-16b) Irong đó: i - độ dốc lòng cống; L - chiều dài cống; d - chiểu cao cống (16-17) 0,75 lưu lượng không ổn định Hê số ngập thay đổi phạm vi rộng Khi Ho dùng 11011 lấy trị số trung bình (2) Hệ số ngập đập cỏ chân khứng Lấy theo thực nghiệim củia Rôzanốp Chú ý với - 0,15 < < thực chất chưa phải clnảy ngáp, nhung lúic cló mức nước lưu lên đến gần dinh dập khu chân không giảm tác dụng; hút bị ép lại, đo hiệ số m giảm chút í t Phụ lục 14-2 Bẩhg lọa đo đuờnịị cỉờR.g rlìằt đập kliỔRỊI c'ó íchân không vẽ theo phương pháp Cơrijơ - Ôphixêrỏp i y= X X = —— Hlk Đâp loai ĩ (Kiếu Cưrijơ - Ởphixổrốp) 0 ,1 0,1 0,C)36 ,0 ,3 0,CKXJ 0.007 0.4 0,6 0,8 10 1,2 ,1 1,4 ,5 1,7 ,8 0,060 ,2 ,3 ,2 ,5 ,9 3,0 3,5 ,8 4 ,0 ,9 4,5 ,2 3,818 y H,k Đập loại II (Kiểu Cơrijơ) 0,043 0,010 0,000 0,005 0,023 0,098 0,189 0,321 0,420 0,665 0,992 1,377 1,140 3,060 4,080 5,240 6,580 223 Phụ lục 14-3 Hệ số sửa chữa hình dạng ơhj a" 15 45 75 90 //p,1" P" 0,3 0,6 0,9 1,0 15 0,880 0,878 0,855 0,850 0,933 30 0,910 0,908 0,885 0,880 0,974 60 0,927 0,925 0,902 0,895 1,000 15 0,915 0,915 0,911 0,919 0,933 30 0,953 0,950 0,950 0,956 0,974 60 0,974 0,974 0,970 0,978 1,000 15 0,930 0,930 0,930 0,930 0,933 30 0,972 0,972 0,972 0,972 0,974 60 0,998 0,998 0,998 ,9 9 1,000 15 0,933 - - - 0,933 30 0,974 - - - 0,974 60 1,000 - - - 1,000 ( ) / đ ộ dài p h ầ n t h ả n g đ ứ n g c ủ a m ặ t d ậ p p h í a t h ợ n g lưu Phụ lục 14-4 Hệ sô sửa chữa cột nước ƠH a" H/Hlk 224 15 30 45 60 75 90 0,2 0,897 0,886 0,875 0,864 0,853 0,842 0,4 0,934 0,928 0,921 0,914 0,907 0,900 0,6 0,961 0,957 0,953 0,949 0,945 0,940 0,8 0,982 0,980 0,978 0,977 0,975 0,973 1,2 1,016 1,017 1,019 1,020 1,022 1,024 1,4 1,029 1,032 1,036 1,039 1,042 1,045 1,6 1,048 1,051 1,055 1,060 1,064 1,8 1,042 * 1,054 1,059 1,065 1,071 1,076 1,082 2,0 1,64 1,071 1,078 1,085 1,092 1,099 Phu iuc 14-5 Tọa dò mặt cát dàp có châm kh àn Ị* d í n h en líp a h l én đ iè m j a il ) b = i = b _ X V -1 0 l.O í)() -0 ,7 V X ỹ -0 ,8 30 - 0,472 0,629 0.8 -0.56.0 4S - 0,368 0.189 ị ,0 0 C\C)0() ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ■ a.-ss.-s 0,208 0.62-0 ,2 0,541 ,1 \M 1.302 1,022 ,5 4 S l )6 1, 582 :i 7t= ,4 ,8 0 ,3 2 ,8 5 1,320 3.189) ,2 ,7 :i ,4 3C) ,5 2,270 o ~ í)ị 2,193 3,214 ! 3.()7U 717 s ! 5A()2 ,4 ,4 \) 10 - - ỉ i - - 4,685 5.453 12 ! - - ,5 6,767 Plm lục 14-6 H ê so lưu lượriịí m tU c ủ a dỉập Cíỏ rliiủn k h ô n g d in h t r ò n v (lìmh cnlíịp 'k r' m - = b in ìk r’ " ■ h b -a- = i b b —= b 0.486 0.4S7 0,495 2.4 0.5.38 0,554 0,557 1.2 0.497 S00 0.50Ọ 2.6 0.543 0,560 0,562 1,4 0.506 0.512 O.rPl) 2,íi 0.549 0,565 0,566 1.6 0.513 0.521 0.530 3X 0.553 0,569 0,570 1.8 0.521 0.531 r 0.557 0,573 0,575 2,0 0.526 0.540 0.544 : 3.2 "ì A4 0.560 0,577 0,577 21 0.535 0.548 0.5.Ĩ 225 Phụ lục 14-7 Hệ sò lưu lượng dập thực dụng mặt cát hình thang Hệ số lưu lượng m Độ dốc mái Độ cao tương đôi cùa đập p H H-5 4-3 -2 s íi> Thượng lưu S' Hạ lưu 0,5 0,5 I< — khỏnq cỏ co hẹp bén 226 Phụ luc 14-8 ị i , ữj; i lì Ct ì ' ) l)ì Dập khonỵ tìỊ>ườ/iị> có Cfĩ hẹp hứỉi r - r ầ 1) ế — - b B / ì* B \ » h r> -■ — u II Ị i ' 0350 |b : t / \ ì ' 3 3 Õ r' 45 1* t a/b r/b a \ / B \ L— Ư c o isO r "U4L-L_ t *V ,? 0,3i6C) : õ 0,3.52 0,?'24 (3,345 ) 0,3*62' 0,343 0,348 0,352 0330 0,349 ,3 ) 0.3-64 0.330 0,347 0,351 0,356 Ot3i68ì 0,M ) 0,05 0,10 0.1 0320 0,342: I 0,20 (3,320 0,340 0,345 0,350 0.0 ,3 0 Ơ.324 0,352 0,4 ,3 0.6 0,330 Í U t i 0,340 0,360 ,3 0361 0340 ,5 õ ị 0,?'6?> o.s (U ro ,:m 0.370 036^ 5 Q ^ ó s 0,3.71 0.317? cU 55 0,364 0,366 0,369 1,0 (U i (U S 0,385 0.385 10 S 0.S8-S 5■ 0,3:85 S 0,354 0,357 0,261 0,385 0,385 0,385 c ì Ỉ)ỘỊ> vừa cc Ịỉi>ưò'Hi> vừii có co hẹp òẽìi Hì tính Iheo t ông thức dãy: - klli ÌìlỊỉ > i':ì}] 111 = m ì ■+ (ríìỊỊ - rnn) ỉ ;n + ( (U8 - m.Ịi) Fpị F Ịì - k h i n ìji < n n ' m = m;j + (rnn - rnp) F|J-+ (0,38:5 - m n) F n í F|i Ircnụ đó: m M l trị s ố h n g c u ố i c ù n i í , ứ 11 e v i r\ n i | ì l tr i s ò h n g t i Ý n c ù n g , ứ n g v i p t* = '-X c ủi: p ỉ h ụ lựiC H , a = c ĩì u p h ụ l u c , b B F11=-77J H +W 2P| - , iJ + ^2n p 3,5B - ,5b 3,5-2,5(3 P h ụ lục 15-1 B n g tính siựraói tiiếp [...]... (m2) (m ỉ s ) 3 (m) A9 (m) R (m) c Vr ịnvs) J lỡ"’ 0.7 42 48.1 5,00 J 10>‘J i-J Al (m) I a/ (m) ầ h (m) 1,18 4, 72 3,40 0,59 1,77 0,045 1,10 4,00 4,00 0,815 1,815 :5,1';9 0.667 54.7 49.3 2, 40 6,67 2, 26 42, 7 2, 16 7,40 2, 79 2, 12 7,55 2, 90 3,43 0,419 42, 3 85,63 34,5 40.1 0,0111 33,5 ị 0,100 0,53 40,5 35,0 44,35 128 .,9 0. 425 3,33 0, 022 7 24 ,3 0,470 0,54 0,04 9,33 ■17,3 0.4 62 2,86 0,0 323 10,3 0,795 0,60 1 ,29 ... = 2, 00/7-7 nhưng H chưa biết nêmt;ạrm liấy e = 0, 62 h c = 0 , 6 2 2 , 0 0 = 1 ,24 /71 Tính đường mật nước xuất phát từ hc theo phương pháp c:ộng:: 1 V' h to V ( m) ( m 2) (mỉa) 3 2g (Hì) A3 R c/ r ịm) i m) ịmỉs) 0.466 44,7 Jí J A/ IA / ( m) ( m) (IU) 1 ,24 1,86 9,68 4,77 6,01 0,04 42 0,36 1,30 1,95 9 ,22 4,35 5,65 0.475 45,3 2, 10 8,57 3,75 2, 4 7,50 2, 87 4,47 0, 029 7 23 ,70 0.510 2, 7 6,67 2, 27 407 0, 022 1... 1,5 .2, 46 1,5h Omax Ta có: 10 0 Q, = — - = 4,6 /n''s ứng vói H| = h! = 2, 00m 17,8 Q: = ——- = 5,93 m 's ứng với H2 = h2 = 2, 30m Lấy: em ■Jĩg = 1 0 ,3 6 4 ,4 3 = 1.60/ri"-'Vi ~h02m blhl = 1,6 (2) 5,93 ^Ib2 ~ ,6 (2, 30) 3 /2 = 1,< Rút ra: b, = 1 ,0 2. 2,30-1,067 .2, OC) lìm 2 3 0 -2 ,0 0 m' = 1 ,25 1,067 -1, 02 2 ,3 0 -2 ,0 0 = 0,.19'6 b) Tính nối tiếp và tiêu năng ở hạ liãt với Qmax = 20 m3l.s h h = h 0rr,ax = 2. .. ... 6,67 2, 26 42, 7 2, 16 7,40 2, 79 2, 12 7,55 2, 90 3,43 0,419 42, 3 85,63 34,5 40.1 0,0111 33,5 ị 0,100 0,53 40,5 35,0 44,35 128 .,9 0. 425 3,33 0, 022 7 24 ,3 0,470 0,54 0,04 9,33 ■17,3 0.4 62 2,86 0,0 323 ... 1 62 h2 = 1,18/n, co2 = 1,18 = 4,72m2 16 _ , CLvị _ 1.3,3 82 _ n v2 = — - = 3,38 mìs ; —— = V = 0,58rm 4, 12 2g 19, 62 x = + l,18 = ,3 m ;R c = 55,8 m ^/s ; J2 = C ịR 72 = 0,7 42/ N 6,36 o -Ịn2 _... IA / ( m) ( m) (IU) 1 ,24 1,86 9,68 4,77 6,01 0,04 42 0,36 1,30 1,95 9 ,22 4,35 5,65 0.475 45,3 2, 10 8,57 3,75 2, 4 7,50 2, 87 4,47 0, 029 7 23 ,70 0.510 2, 7 6,67 2, 27 407 0, 022 1 530 3,0 6,00 1,84 3,84