Thủy văn công trình Chương 5

Chng V THIT K THY LC CU NH V CNG 5.1 KHI NIM CễNG TRèNH VT QUA SễNG SUI NH 5.1.1 Cỏc loi cụng trỡnh thoỏt nc nh: Cu nh: Lc < 25m Cng ng trn ng trn liờn hp 5.1 KHI NIM CễNG TRèNH VT QUA SễNG SUI NH 5.1.2 Yờu cu s liu tớnh toỏn Bn lu vc cụng trỡnh õy l yu t quan trng tớnh lu lng theo ma ro v ỏnh giỏ kh nng tim n ca l, vy phi s dng bn cú t l ln xỏc nh chớnh xỏc din tớch v cỏc c im ca lu vc Bỡnh a hỡnh khu vc cụng trỡnh, mt ct dc sụng sui, mt ct lu lng (01 mt ct thng lu, 01 mt ct h lu v 01 mt ct tim cụng trỡnh) Cỏc yu t khớ tng, khớ hu (c bit l lng ma) khu vc Cỏc c trng ca dũng chy (tớnh cht, c im, mt ct ngang, mt ct dc, a hỡnh ỏy dũng chy, dc ỏy, ) Mc nc iu tra ti khu vc Cụng tỏc ny rt quan trng giỳp cho tớnh toỏn v kim soỏt quỏ trỡnh tớnh toỏn thy lc iu tra, ng ký cỏc cụng trỡnh hin cú a cht khu vc Cỏc bn liờn quan khỏc 5.1 KHI NIM CễNG TRèNH VT QUA SễNG SUI NH 5.1.2 S tớnh toỏn Tựy theo loi cụng trỡnh, s tớnh thy lc cú th l: S p trn nh rng (cu nh, cng ngn, ng trn) S dũng chy thay i dn khụng ỏp (cng di chy khụng ỏp) S dũng chy qua l, qua vũi (cng ngn chy cú ỏp) Hay s dũng chy qua ng ng ngn (cng di chy cú ỏp) Chỳ ý: Cng ngn LLk=(38)H Cng di L>Lk ú L l chiu di cng, H l sõu dũng chy thng lu, Lk l chiu di phõn gii gia cng ngn v cng di cho ng nc dõng chy xit cng cú sõu mt ct cui cựng va ỳng bng sõu phõn gii (hD=hk) 5.1 KHI NIM CễNG TRèNH VT QUA SễNG SUI NH 5.1.4 Trỡnh t tớnh toỏn Tựy theo iu kin c th v a hỡnh, a cht v thy vn, la chn loi cụng trỡnh S b chn cu to cụng trỡnh Tớnh (hoc kim tra) khu cụng trỡnh b (Lc) Tớnh nc dõng trc cụng trỡnh H Tớnh sõu v lu tc ti mt ct tớnh toỏn (ht v Vt) La chn vt liu gia c ỏy sụng, sui Xỏc nh cao nn ng Xỏc nh cao ỏy dm cụng trỡnh (vi tớnh toỏn cu nh) 5.2 TNH TON THY LC CU NH 5.2.1 S tớnh p trn nh rng htt = hc + S (a) & (b) l chy t + S (c) chy ngp CT xỏc nh khu thoỏt nc di cu: b Q ng m 2gH 30 / ng: h s chy ngp (tra bng 7-3) m: h s lu lng (ph thuc vo loi m - tra bng 7-1) Ho = H + av2/2g (ct nc dõng trc cu) thng ly Ho H 5.2.1 S tớnh Ch chy di cu: + hh N.H: chy khụng ngp ng = + hh N.H: chy ngp ng < N: tiờu chun ngp, th hin mc ngp, phn ỏnh mc nc h lu bt u nh hng ti kh nng thụng qua ca cu; tra bng 72 theo m hh: chiu sõu dũng chy h lu, thng ly bng sõu dũng chy u h0 tng ng vi dc v hỡnh dng dũng chy lỳc t nhiờn khụng cú nc dõng h lu Mt ct tớnh toỏn: L mt ct co hp di cu, cú sõu tớnh toỏn thay i theo ch chy: + Chy khụng ngp (chy t do): htt = k1.H + Chy ngp (chy khụng t do): htt = kng.H ú: k1 h s, tra bng 7-2 theo m kng h s, tra bng 7-3 theo m v n (n = hh/H) Lu tc tớnh toỏn (Vtt) c xỏc nh theo phng trỡnh liờn tc Vtt = Q/(bhtt) 5.2.1 S tớnh La chn vt liu gia c: Vt liu gia c c la chn cho ỏy sụng, sui khụng b xúi l, ngha l: Vcp Vtt Vcp lu tc cho phộp khụng xúi ca vt liu gia c, ph thuc loi vt liu v sõu tớnh toỏn, tham kho bng 7-4 5.2.2 Cỏc bi toỏn v cu nh Bi toỏn 1: S liu ó bit (u vo): Lu lng QP%; loi m tr (cho h s m); dc dũng chy i0, chiu sõu dũng chy t nhiờn h0 (hay hh); dc dũng chy di cu ioc; ct nc trc cu H, hay iu kin chy Yờu cu:Tớnh khu cu, la chn vt liu gia c di cu Bi toỏn 2: S liu ó bit (u vo): Lu lng QP%; loi m tr; dc dũng chy i0; chiu sõu h0 (hay hh); dc dũng chy di cu ioc; tc cho phộp ti mt ct tớnh toỏn Vcp theo hỡnh thc gia c lũng cu Yờu cu: Tớnh khu cu, nc dõng trc cu v kim tra vt liu gia c di cu Trỡnh t tớnh toỏn thng chia thnh hai trng hp TRNG HP CHY T DO (2TH) - BT1 S liu ó bit (u vo): Lu lng QP %; loi m tr (cho h s m); dc dũng chy i0, chiu sõu dũng chy t nhiờn h0 (hay hh); dc dũng chy di cu ioc; ct nc trc cu H, hay iu kin chy - Yờu cu tỡm: chiu rng thoỏt nc b; la chn dng gia c di cu - Trỡnh t tớnh: Chn loi m cu, xỏc nh h s lu lng m; xỏc nh tiờu chun ngp N; sau ú tớnh N.H; nu h0 < N.H thỡ dũng chy di cu l chy t v ng = 1; Xỏc nh chiu rng thoỏt nc di cu b v chn chiu di cu tiờu chun (nh hỡnh) b1 gn vi b nht (b1 > b) ; Xỏc nh ct nc trc cu tng ng vi b1 theo cụng thc 2/3 di õy: b H1 H b1 H So sỏnh h0 vi N.H1; nu h0 < NH1 thỡ ch chy l chy t do; (Nu h0 > N.H1 thỡ tớnh b theo ch chy ngp.) Tỡm k1 v xỏc nh chiu sõu tớnh toỏn htt = k1H1; Xỏc nh dng gia c lũng sụng di cu phự hp vi tc tớnh toỏn Vt v chiu sõu htt; - BT2 S liu ó bit: S liu ó bit (u vo): Lu lng QP%; loi m tr; dc dũng chy i0; chiu sõu h0 (hay hh); dc dũng chy di cu ioc; tc cho phộp ti mt ct tớnh toỏn Vt theo hỡnh thc gia c lũng cu (song thng ly Vmaxt m/s) - Yờu cu: Xỏc nh chiu rng thoỏt nc di cu b; ct nc trc cu H; Kim tra dng gia c, tc di cu tng ng - Trỡnh t tớnh Chn dng gia c lũng sụng tỡm Vt; Chn dng m, xỏc nh , N, k1; Gi thit ch chy t (ng = 1) tớnh ct nc trc cu H Vt g 2m 10 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh Cỏc yu t nh hng n dũng chy cng: Dũng chy trc cng, Cu to ca ca vo cng (kim soỏt thng lu) hay bi c tớnh ca cng (hỡnh dng kớch thc thõn cng, cu to ca vo, ca ca cng, vt liu lm cng, chiu di cng, dc t cng, ), Dũng chy h lu (kim soỏt h lu) Trc thit k ta khụng th bit trc c ch kim soỏt Vỡ vy cn phi xem xột thit k vi cỏc ch sau ú la chn ch cú giỏ tr ln (HW) lm ch tớnh toỏn tip 15 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh a Ch kim soỏt thng lu Ca vo, ca khụng ngp Ca vo ngp, ca khụng ngp Ca vo khụng ngp, ca ngp Ca vo ngp, ca ngp 16 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh a Ch kim soỏt thng lu Yu t nh hng n ch kim soỏt thng lu: Dũng chy thng lu v cu to ca vo ca cng dc thõn cng cng nh hng n ch kim soỏt thng lu nhng khụng nhiu nờn tớnh toỏn thng b qua Ch thu lc ca kim soỏt thng lu: tu vo mc ngp ca vo ca cng ch thu lc cng c chia thnh khu vc: khụng ngp, ngp v khu vc quỏ Trong trng hp sõu thng lu nh cng c coi nh lm vic theo s ca p trn Trong trng hp ca vo b ngp dũng chy qua cng lm vic theo s dũng chy qua l 17 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Ca vo, ca ngp Ca vo ngp, ca khụng ngp Ca vo khụng ngp, ca ngp Ca vo ngp, ca khụng ngp 18 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Ca vo khụng ngp, ca khụng ngp 19 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Yu t nh hng n ch kim soỏt h lu: sõu thng lu, hỡnh dng kớch thc ca vo v ca ra, c tớnh ca ng cng (mc g gh, din tớch cng, hỡnh dng, chiu di, dc t cng), mc nc h lu cng, ca ca cng Ch thu lc ca kim soỏt h lu: Dũng chy y cng l dng tt nht ca dũng chy mụ t ch thu lc ca kim soỏt h lu Dũng chy ch kim soỏt h lu c tớnh toỏn trờn c s ca phng trỡnh cõn bng nng lng 20 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Biu din ng nng lng v ng o ỏp ca dũng chy qua cng trng hp cng y 21 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng T lu lng ó bit, tu thuc vo iu kin a hỡnh, a cht c th, s b la chn loi cng, kớnh thc cng, cu to ca vo, ca ca cng a Ch kim soỏt thng lu T kớch thc ca cng, lu lng qua cng xỏc nh c t s HW/D Nhõn chiu cao cng D vi t s HW/D c nc dõng trc cng HW Tớnh cao mc nc thng lu: ELhd = ELsf + HW ELhd mc nc thit k thng lu ELsf cao ỏy lũng dn ti ca vo 22 (m3/s) Kiểu đầu thu (1) Tường đầu có mép vuông (2) Tường đầu có ống nối cuối (3) Phần nhô có ống nối cuối 23 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng b Ch kim soỏt h lu Tớnh sõu h lu TW trờn ỏy cng theo lu lng thit k Tớnh sõu phõn gii (dc) theo lu lng v kớch thc, hỡnh dng cng hay s dng th Tớnh sõu ti ca ca cng d0 = Max(TW,(D+dC)/2) Tớnh tn tht qua cng H theo biu hay theo cụng thc nu cỏc giỏ tr vt quỏ biu (1) Nu h s nhỏm ca cng khỏc h s nhỏm ca biu thỡ iu chnh chiu di cng theo cụng thc: L1=L(n1/n)2 L chiu di thc t ca cng L1 chiu di cng iu chnh n h s nhỏm ca biu n1 h s nhỏm thc t 24 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng b Ch kim soỏt h lu (2) S dng mt ng thng ni kớch thc cng (im 1) vi chiu di cng theo h s ke (im 2) c im i hng (im 3) Li dựng mt ng thng ni t lu lng (im 4) vi im i hng (im 3) c tn tht H Tớnh cao mc nc ti ca ra: ELdo = ELo + H + ELo cao ỏy ca Tớnh ct nc dõng thng lu: HW = H + L.S V tớnh cao mc nc thng lu: ELhd = ELsf + HW Nu cao mc nc ti ca ln hn cao mc nc thng lu (ELdo > ELhd) thỡ tin hnh thit k li (chn li cng khỏc hoc kt cu cng khỏc) 25 Phần cuối ống nối (nhô tường đầu Cửa vào dạng (33,7o 45o) Cạnh-vuốt mái dốc-vuốt Phần cuối vuông (nhô có tường đầu cống) Đoạn cuối đúc sẵn 26 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng c ỏnh giỏ kt qu So sỏnh cao mc nc thng lu hai ch kim soỏt, ch no cú cao ln hn l ch kim soỏt ca cng Tớnh lu tc ti ca ra: T ch kim soỏt ca cng, tớnh sõu dũng chy ti ca (do) T sõu ca (do) v hỡnh dng kớch thc cng tớnh lu tc ca + i vi ch kim soỏt thng lu: sõu ti ca xp x sõu chy u cng xem sau : d=dn D : = D (+) Khi D > TW > dC : = TW (+) Khi TW dC : = dC 27 5.3 TNH TON THY LC CNG 5.3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng c ỏnh giỏ kt qu Khi ú cú lu tc ca ra: VO = Q/Ap Ap din tớch dũng chy ti ca tớnh theo kớch thc hỡnh hc cng v sõu dũng chy ti ca d0 d0 sõu ca Ap din tớch ca (theo d v kớch thc cng) Vo lu tc ca dc sõu phõn gii dn sõu dũng chy u TW sõu dũng chy h lu D chiu cao cng 28 VD1: Cng trũn BTCT cú kớch thc D=1.5m; s cng 1; di 30m t dc 0.3%; nhỏm n=0.012; ca vo dng tng cỏnh m gúc 450 (ke=0.2); lu lng qua cng 3m3/s; chiu sõu h lu 1.4m Tớnh thy lc cng VD2: Cng hp vuụng 1,25m x 1,5m; di 30m; t dc 0,3%; cú nhỏm n=0,012; ca vo dng tng cỏnh m gúc 450 (ke=0.2); lu lng qua cng 10m3/s; chiu sõu h lu 1.25m Tớnh thy lc cng 29 [...]... hp ca vo b ngp dũng chy qua cng lm vic theo s dũng chy qua l 17 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Ca vo, ca ra ngp Ca vo ngp, ca ra khụng ngp Ca vo khụng ngp, ca ra ngp Ca vo ngp, ca ra khụng ngp 18 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Ca vo khụng ngp, ca ra khụng ngp 19 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Yu t nh hng n ch kim soỏt h... ch kim soỏt Vỡ vy cn phi xem xột thit k vi cỏc ch sau ú la chn ch cú giỏ tr ln (HW) lm ch tớnh toỏn tip 15 5.3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh a Ch kim soỏt thng lu Ca vo, ca ra khụng ngp Ca vo ngp, ca ra khụng ngp Ca vo khụng ngp, ca ra ngp Ca vo ngp, ca ra ngp 16 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh a Ch kim soỏt thng lu Yu t nh hng n ch kim soỏt thng lu: Dũng chy thng lu v cu to ca vo ca... ln hn cao mc nc thng lu (ELdo > ELhd) thỡ tin hnh thit k li (chn li cng khỏc hoc kt cu cng khỏc) 25 2 4 3 1 5 Phần cuối ống nối (nhô ra hoặc tường đầu Cửa vào dạng (33,7o hoặc 45o) Cạnh-vuốt hoặc mái dốc-vuốt Phần cuối vuông (nhô ra hoặc có tường đầu cống) Đoạn cuối đúc sẵn 26 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng c ỏnh giỏ kt qu So sỏnh cao mc nc thng lu hai ch kim soỏt, ch ... cú kớch thc D=1.5m; s cng 1; di 30m t dc 0.3%; nhỏm n=0.012; ca vo dng tng cỏnh m gúc 450 (ke=0.2); lu lng qua cng 3m3/s; chiu sõu h lu 1.4m Tớnh thy lc cng VD2: Cng hp vuụng 1,25m x 1,5m; di 30m; t dc 0,3%; cú nhỏm n=0,012; ca vo dng tng cỏnh m gúc 450 (ke=0.2); lu lng qua cng 10m3/s; chiu sõu h lu 1.25m Tớnh thy lc cng 29 ... khu thoỏt nc cu nh v gia c di cu Bit Q=38m3/s, h0=1m, d kin lũng sui di cu gia c ỏ c 25cm trờn lp ỏ dm khụng bộ hn 10cm Bit khu cu nh hỡnh cú cỏc kớch c: b0= 8m; 10m; 12m; 16m 13 Hỡnh dng m tr N.A Slovinski (M nh) (a) 0,32 M tng cỏnh (b) 0, 35 M ch U (c) M chõn dờ (d) m 0,32 0,36 0,32 14 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh Cỏc yu t nh hng n dũng chy trong cng: Dũng chy trc cng, Cu to ca ca vo... dũng chy mụ t ch thu lc ca kim soỏt h lu Dũng chy ch kim soỏt h lu c tớnh toỏn trờn c s ca phng trỡnh cõn bng nng lng 20 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Biu din ng nng lng v ng o ỏp ca dũng chy qua cng trong trng hp cng y 21 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng T lu lng ó bit, tu thuc vo iu kin a hỡnh, a cht c th, s b la chn loi cng, kớnh thc cng, cu to... do = dC 27 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng c ỏnh giỏ kt qu Khi ú cú lu tc ca ra: VO = Q/Ap Ap din tớch dũng chy ti ca ra tớnh theo kớch thc hỡnh hc cng v sõu dũng chy ti ca ra d0 d0 sõu ca ra Ap din tớch ca ra (theo d v kớch thc cng) Vo lu tc ca ra dc sõu phõn gii dn sõu dũng chy u TW sõu dũng chy h lu D chiu cao cng 28 VD1: Cng trũn BTCT cú kớch thc D=1.5m; s cng... biu (1) Nu h s nhỏm ca cng khỏc h s nhỏm ca biu thỡ iu chnh chiu di cng theo cụng thc: L1=L(n1/n)2 L chiu di thc t ca cng L1 chiu di cng iu chnh n h s nhỏm ca biu n1 h s nhỏm thc t 24 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng b Ch kim soỏt h lu (2) S dng mt ng thng ni kớch thc cng (im 1) vi chiu di cng theo h s ke (im 2) c im i hng (im 3) Li dựng mt ng thng ni t lu lng (im 4) vi... + HW 1 ELhd mc nc thit k thng lu ELsf cao ỏy lũng dn ti ca vo 22 (m3/s) 3 2 1 Kiểu đầu thu (1) Tường đầu có mép vuông (2) Tường đầu có ống nối ở cuối (3) Phần nhô ra có ống nối cuối 23 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.2 Trỡnh t thit k thu lc cng b Ch kim soỏt h lu Tớnh sõu h lu TW trờn ỏy cng theo lu lng thit k Tớnh sõu phõn gii (dc) theo lu lng v kớch thc, hỡnh dng cng hay s dng th Tớnh sõu...- So sỏnh h0 vi N.H, nu h0 < N.H thỡ dũng chy t do, sau ú: 4 Xỏc nh kớch thc b: b Q m 2gH 3 / 2 - Chn kớch thc nh hỡnh b1 gn vi b nht 5 Tớnh li ct nc trc cu tng ng vi b1; b H1 H b1 2/3 So sỏnh h0 vi N.H1; nu h0 .. .5. 1 KHI NIM CễNG TRèNH VT QUA SễNG SUI NH 5. 1.1 Cỏc loi cụng trỡnh thoỏt nc nh: Cu nh: Lc < 25m Cng ng trn ng trn liờn hp 5. 1 KHI NIM CễNG TRèNH VT QUA SễNG SUI NH 5. 1.2 Yờu cu... toỏn tip 15 5.3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh a Ch kim soỏt thng lu Ca vo, ca khụng ngp Ca vo ngp, ca khụng ngp Ca vo khụng ngp, ca ngp Ca vo ngp, ca ngp 16 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S ... chy qua l 17 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh b Ch kim soỏt h lu Ca vo, ca ngp Ca vo ngp, ca khụng ngp Ca vo khụng ngp, ca ngp Ca vo ngp, ca khụng ngp 18 5. 3 TNH TON THY LC CNG 5. 3.1 S tớnh