Nghiên cứu giải pháp nối tiếp tiêu năng sau bậc hạ thấp áp dụng cho tràn xả lũ ngàn trươi

L IC M N Sau kho ng th i gian h c t p làm Lu n v n v i s giúp đ t n tâm c a th y giáo PGS.TS Lê V n Ngh th y giáo, cô giáo tr ng i h c Thu L i, b n bè đ ng nghi p c ng v i s n l c c g ng h c t p, tìm tịi, nghiên c u, tích l y kinh nghi m th c t c a b n thân, tác gi hoàn thành lu n v n th c s t i Phịng Thí nghi m tr ng m qu c gia v đ ng l c h c sông bi n v i đ tài: “Nghiên c u gi i pháp n i ti p tiêu n ng sau b c h th p áp d ng cho tràn x l Ngàn Tr i” Tác gi xin g i l i c m n trân thành t i lãnh đ o tr Phòng ng i h c Th y L i, t o đ i h c sau đ i h c, khoa Cơng trình, th y tham gia gi ng d y th i gian qua t o u ki n thu n l i đ tác gi có th hồn thành khóa h c Lu n v n c a c bi t tác gi c ng xin đ Lê V n Ngh đã t n tình h c g i l i c m n sâu s c t i th y giáo PGS.TS ng d n, ch b o cung c p thông tin khoa h c quý báu cho tác gi su t trình th c hi n Lu n v n Cu i cùng, tác gi xin g i l i c m n t i gia đình, b n bè, đ ng nghi p nh ng ng i đ ng viên, t o u ki n cho tác gi su t trình h c t p nghiên c u v a qua Do h n ch v th i gian, ki n th c lý lu n ch a sâu, kinh nghi m th c t cịn nên Lu n v n khơng th tránh kh i nh ng thi u sót Tác gi r t mong nh n đ c ý ki n đóng góp c ng nh ch b o t n tình c a th y giáo b n bè đ ng nghi p đ Lu n v n đ c hoàn thi n h n Xin trân thành c m n! Hà N i, ngày 20 tháng 11 n m 2013 Tác gi Lu n v n Nguy n Th Minh Ng c B N CAM K T Tôi là: Nguy n Th Minh Ng c H c viên l p Cao h c: 19C12 Tôi xin cam đoan lu n v n Th c s v i đ tài: “Nghiên c u gi i pháp n i ti p tiêu n ng sau b c h th p áp d ng cho tràn x l Ngàn Tr i ” cơng trình nghiên c u c a b n thân Các thông tin, tài li u, b ng bi u, hình v … l y t ngu n khác đ u đ c trích d n ngu n đ y đ theo quy đ nh N u có sai trái tơi xin hoàn toàn ch u trách nhi m theo quy đ nh c a nhà tr ng Hà N i, ngày 20 tháng 11 n m 2013 Tác gi lu n v n Nguy n Th Minh Ng c M CL C M U 1 TÍNH C P THI T C A M C TIÊU C A TÀI TÀI .2 CÁCH TI P C N VÀ PH K T QU D KI N NG PHÁP NGHIÊN C U T C B C C C A LU N V N CH NG T NG QUAN V N NGHIÊN C U 1.1 T NG QUAN V TÌNH HÌNH XÂY D NG 1.2 TÌNH HÌNH XÂY D NG D C N P TRÀN VI T NAM .4 C TRONG CÁC CƠNG TRÌNH X L T I VI T NAM 1.3 CÁC BI N PHÁP N I TI P TIÊU N NG SAU TRÀN 1.3.1 Tiêu n ng dòng ch y đáy 1.3.1.1 B tiêu n ng 1.3.1.2 T 1.3.1.3 B t ng tiêu n ng .8 ng k t h p 1.3.2 Tiêu n ng dòng ch y m t 1.3.3 Tiêu n ng phóng xa 10 1.4 M T S CƠNG TRÌNH S D NG NHÁM GIA C NG TRÊN M T CÔNG TRÌNH .11 1.5 K T LU N CH CH NG 12 NG LÝ THUY T TÍNH TỐN N I TI P, TIÊU N NG 13 2.1 TÍNH TỐN TH Y L C CƠNG TRÌNH N I TI P B NG D C N 2.1.1 Tính tốn th y l c d c n C .13 c 13 2.1.1.1 Tính tốn c a vào 13 2.1.1.2 Tính tốn thân d c 13 2.1.2 Tính đ sâu đ u d c n c .14 2.1.2.1 Tính đ sâu đ u d c n c theo ph ng trình Becnuli 14 2.1.2.2 Tính đ sâu đ u d c n c theo 14TCN 81-90 .15 2.1.2.3 Tính đ sâu đ u d c n 2.1.3 ng m t n c theo công th c th c nghi m 15 c d c n c 16 2.1.3.1 Ph ng pháp sai phân 16 2.1.3.2 Ph ng pháp tích phân g n 17 2.2 TÍNH TỐN DỊNG CH Y TRÊN D C CĨ 2.2.1 Tính tốn nhám gia c NHÁM L N 18 ng theo E A Zamarin .18 2.2.2 Tính toán nhám nhân t o theo F I Pikalov 19 2.2.3 Tính tốn nhám nhân t o theo P I Goocđiencô .22 2.3 TÍNH TỐN TIÊU N NG 2.3.1 L u l H L U CƠNG TRÌNH 23 ng tính tốn tiêu n ng 23 2.3.2 Tính chi u sâu b tiêu n ng 25 2.3.3 Tính chi u dài b tiêu n ng .26 2.3.4 Các y u t nh h ng đ n hi u qu tiêu n ng dịng đáy h l u cơng trình 28 2.3.4.1 nh h ng c a tr s Froude 28 2.3.4.2 nh h ng c a c t n 2.4 K T LU N CH CH c h l u 28 NG 28 NG TÍNH TỐN XÁC NH HÌNH TH C N I TI P, TIÊU N NG H L U CƠNG TRÌNH 29 3.1 GI I THI U V CƠNG TRÌNH NGÀN TR I 29 3.1.1 V trí 29 3.1.2 Nhi m v 29 3.1.3 Tóm t t quy mơ cơng trình 30 3.2 TÍNH TỐN N I TI P TIÊU N NG DÒNG CH Y TRÊN D C TR N 33 3.2.1 Xác đ nh đ sâu m c n 3.2.2 Xác đ nh d ng đ ct iđ ud cn ng m t n c d c n c 33 c .33 3.2.3 Tính tốn dịng ch y d c v i đ nhám bé 34 3.2.4 Tính tốn xác đ nh chi u sâu b tiêu n ng sau tràn 34 3.3 TÍNH TỐN N I TI P TIÊU N NG DỊNG CH Y TRÊN D C CĨ NHÁM L N 37 3.3.1 Tính tốn xác đ nh đ c tr ng th y l c cu i d c n c 37 3.3.2 Tính chi u cao m nhám 38 3.3.3 ng m t n c d c v i đ nhám gia c 3.4 K T LU N CH CH ng 40 NG 3: 40 NG SO SÁNH K T QU TÍNH TỐN VÀ THÍ NGHI M MƠ HÌNH TH Y L C TRÀN X L NGÀN TR I 45 4.1 LÝ THUY T MƠ HÌNH HĨA CÁC HI N T NG TH Y L C 45 4.1.1 Mơ hình v t lý 45 4.1.2 Lý thuy t t ng t 46 4.1.2.1 T ng t hình h c 46 4.1.2.2 T ng t đ ng h c .46 4.1.2.3 T ng t đ ng l c h c 47 4.2 GI I THI U V MƠ HÌNH TH Y L C TRÀN X L NGÀN TR I .48 4.2.1 Lo i mơ hình 48 4.2.2 Tiêu chu n t ng t t l mơ hình .48 4.2.3 Ph m vi thí nghi m mơ hình t ng th tràn 49 4.2.3.1 Chi u dài theo chi u dịng ch y c n xét mơ hình .49 4.2.3.2 Chi u cao c n mơ hình hố 50 4.2.3.3 Chi u r ng c n mơ hình hóa 50 4.2.4 Thi t b đo đ c thí nghi m mơ hình 51 4.2.4.1 o kích th 4.2.4.2 o đ c cơng trình, đ a hình 51 ng m t n c 53 4.2.4.3 o l u t c, m ch đ ng l u t c dòng ch y 53 4.2.4.4 o l u l ng 53 4.2.4.5 o áp su t trung bình, m ch đ ng áp su t 53 4.2.5 V trí m t c t đo đ c thí nghi m .54 4.2.6 Các ph ng án thí nghi m mơ hình 56 4.3 K T QU THÍ NGHI M V I PH NG ÁN D C N C G N NHÁM LIÊN T C (PA1) 58 4.3.1 Thí nghi m xác đ nh kh n ng tháo 58 4.3.2 Tình hình th y l c 60 4.3.3 ng m t n c 62 4.3.4 K t qu đo l u t c dòng ch y 66 4.3.5 Xác đ nh chi u cao sóng kênh x h l u 67 4.3.6 ánh giá hi u qu tiêu n ng 68 4.4 K T QU THÍ NGHI M PH NG ÁN NHÁM SO LE 70 4.4.1 Kh n ng tháo 70 4.4.2 Tình hình th y l c 72 4.4.3 K t qu thí nghi m đ ng m t n c .73 4.4.4 K t qu thí nghi m l u t c dòng ch y 76 4.4.5 Xác đ nh chi u cao sóng kênh x h l u 78 4.4.6 ánh giá hi u qu tiêu n ng 79 4.5 SO SÁNH K T QU TÍNH TỐN VÀ THÍ NGHI M MƠ HÌNH TH Y L C 81 4.6 K T LU N CH NG 82 K T LU N VÀ KI N NGH 84 TÀI LI U THAM KH O .86 DANH M C HÌNH Hình 1.1 Các hình th c tiêu n ng h l u cơng trình 11 Hình 2.1 Các d ng dịng ch y d c n Hình 2.2 Các d ng m nhám gia c c 14 ng d c n c 21 Hình 2.3 Bi u đ xác đ nh Q tính toán tiêu n ng 24 Hình 2.4 S đ tính tốn b tiêu n ng 25 Hình 2.5 S đ tính chi u dài b tiêu n ng 26 Hình 3.1 C t d c, m t b ng tràn, d c n c g n nhám PA1 32 Hình 4.1 V trí m t c t đo đ c, thu th p s li u thí nghi m 55 Hình 4.2 Nhám ki u d m so le b trí tồn d c n c 57 Hình 4.3 Quan h Q-ZTL qua tràn c a PA1 59 Hình 4.4 Quan h Q-m’ qua tràn c a – PA1 59 Hình 4.5 Quan h Q-ZTL qua tràn c a – PA 71 Hình 4.6 So sánh thí nghi m Q x qua tràn PA1 PA2 71 DANH M C B NG BI U B ng 1.1 B ng th ng kê đ c m m t s đ p tràn xây d ng B ng 1.2 c m m t s d c n c đ c xây d ng Vi t Nam Vi t Nam B ng 2.1 Các giá tr C o đ i v i ch y d c = b/h1 ≥ (theo P I Goocđiencô) 22 B ng 3.1 B ng thông s c a cơng trình đ u m i ph B ng 3.2 B ng tính đ sâu đ u d c n ng án tràn 6B 31 c 33 B ng 3.3 B ng tính đ sâu dịng đ u, đ sâu phân gi i d c n c 33 B ng 3.4 K t qu tính chi u sâu b tiêu n ng sau d c tr n 34 B ng 3.5 B ng tính đ ng m t n c d c n c v i đ nhám bé (tr ng h p Qx = 3129m3/s, Bk = 100,8m) 35 B ng 3.6 B ng tính đ ng m t n c d c n c v i đ nhám bé (tr ng h p Qx = 2464m3/s, Bk = 100,8m) 36 B ng 3.7 B ng tính đ sâu v n t c dòng ch y cu i d c s d ng nhám gia c ng 38 B ng 3.8 B ng tính chi u cao m nhám gia c B ng 3.9 B ng tính h s nhám gia c B ng 3.10 B ng tính đ ng m t n ng theo tác gi 38 ng v i chi u cao m nhám đ c d c n c l a ch n 39 c g n nhám liên t c, tr ng h p Qx = 3129m3/s; ngc = 0,042 41 B ng 3.11 B ng tính đ ng m t n c d c n c g n nhám liên t c, tr ng h p Qx = 2464m3/s; ngc = 0,044 42 B ng 3.12 B ng tính đ ng m t n c d c n c g n nhám so le tr ng h p Qx = 3129m3/s; ngc = 0,048 43 B ng 3.13 B ng tính đ ng m t n c d c n c g n nhám so le tr ng h p Qx = 2464m3/s; ngc = 0,052 44 B ng 4.1 Các thơng s c a mơ hình t ng th tràn 49 B ng 4.2 V trí m t c t thí nghi m 56 B ng 4.3 Kh n ng tháo qua tràn c a ng v i c p MNTL 58 B ng 4.4 B ng thông s n c nh y PA1 62 B ng 4.5 K t qu thí nghi m chi u sâu dòng ch y khu v c đ u m i tràn PA1 63 sâu dòng ch y (m) ng v i c p MNTL (m) 63 B ng 4.6 K t qu đo l u t c l n nh t ph m vi đ u m i tràn PA1 66 B ng 4.7 Chi u cao sóng hai b kênh x h l u PA1 67 B ng 4.8 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua cơng trình PA1 69 B ng 4.9 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua d c n c v i m t so sánh cao trình đáy kênh 30,0m PA1 69 B ng 4.10 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua d c n c tính v i m t so sánh cao trình cu i d c 36.4m, PA1 69 B ng 4.11 Kh n ng tháo qua tràn c a ng v i c p MNTL – PA2 70 B ng 4.12 Các thông s n c nh y t i b tiêu n ng PA2 73 B ng 4.13 K t qu thí nghi m đ sâu dịng ch y PA2 75 B ng 4.14 K t qu đo l u t c l n nh t ph m vi đ u m i tràn Vmax/Vmaxday (m/s) 77 B ng 4.15 Chi u cao sóng hai b kênh x h l u PA2 79 B ng 4.16 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua cơng trình PA2 80 B ng 4.17 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua d c n c PA2 80 B ng 4.18 So sánh k t qu tính tốn thí nghi m đ ph ng m t n c d c ng án 81 B ng 4.19 So sánh k t qu tính tốn thí nghi m v n t c trung bình d c n ph c ng án 81 B ng 4.20 So sánh k t hi u qu tiêu tán n ng l ng (%) d c n c 82 M TÍNH C P THI T C A U TÀI Vi t Nam m t nh ng n c có h th ng sơng ngịi dày đ c ây m t ti m n ng l n đ xây d ng phát tri n cơng trình th y l i, th y n ph c v cho công cu c công nghi p hóa, hi n đ i hóa đ t n c, góp ph n vào q trình phát tri n xã h i, c i thi n đ i s ng nhân dân n c ta đ n có kho ng h n 3600 h ch a n trình đ u có đ c lo i, m i công ng tràn x l h n 4000 đ p tràn lịng sơng lo i v a l n H u h t sau m i cơng trình tràn nh v y đ u có cơng trình n i ti p tiêu n ng Trong h th ng cơng trình thu l i, cơng trình n i ti p có m t v trí quan tr ng chi m m t t tr ng t ng đ i l n c a giá thành cơng trình M t nh ng gi i pháp cơng trình n i ti p nh m gi m nh k t c u tiêu n ng, gi m giá thành công trình d ng nhám gia c ng nh m tiêu n ng m t cơng trình Gi i pháp nhám gia c ng m t cơng trình mang nhi u u m v kinh t k thu t v i b c m t tràn có tác d ng tri t gi m m t ph n l n n ng l ng dòng ch y tràn tr c đ xu ng b tiêu n ng, cho phép gi m nh h n k t c u công trình tiêu n ng, đ m b o an tồn cho đ p c ng nh h l u công trình, đ đ c áp d ng m t s tràn nh Sông Sào, Ngàn Tr i, Bái Th ng c n c nghiên c u hoàn thi n đ áp d ng r ng rãi, phù h p v i u ki n c a Vi t Nam Vi c tính tốn d a c s lý thuy t v tính tốn thu l c đ p tràn, d c n c dòng tràn m nhám l n Tuy nhiên, v i tính tốn lý thuy t cịn nhi u sai s v y áp d ng gi i pháp c n ph i ti n hành thí nghi m mơ hình v t lý Do vi c tính tốn lý thuy t, k t h p thí nghi m mơ hình nh ng u ki n biên c th c a m i cơng trình s r t h u ích phù h p cho cơng trình tài “Nghiên c u gi i pháp n i ti p tiêu n ng sau b c h th p áp d ng cho tràn x l Ngàn Tr tích k t qu đo đ i ” ti n hành tính tốn lý thuy t l a ch n gi i pháp, phân c t thí nghi m mơ hình So sánh, đ i ch ng v i k t qu tính 72 4.4.2 Tình hình th y l c ng v i ch đ m c n c th ng l u đ a vào thí nghi m, qua quan sát hi n t ng th y l c mơ hình nh n th y: - Th ng l u tràn x l : Mái ph ng chuy n ti p t mái th ng l u đ p sang tràn c a ph ng án đ c hi u ch nh thay b ng b ng mái cong v i chân mái kéo dài v phía th ng l u tràn qua ph m vi đo n d c 5.1% Phía b ph i th ng l u tràn v n t n t i xoáy n c l n, b t đ u xu t hi n t m m nhô c a mái b ph i (đi m giao v i mái đ p) xoáy di chuy n v đ n khoang s c a tràn (th t khoang tràn tính t b trái sang) ng kính xốy r ng t 13m ÷ 17m, l u t c khu v c xốy đ t 2,08m/s ÷ 4,02m/s x v i m c n c h t 52,0m ÷ 55,86m (gi m t 6% ÷ 25% so v i ph ng án 1), v i m c n c thi t k ZTL = 54,64m, l u t c t i vùng xoáy đ t 3,41m/s (gi m 14% so v i ph ng án 1) Xoáy di chuy n vào t i khoang s 7, nh h ng t i dòng ch y c a khoang 1/2 khoang 6, vùng nh h ng xoáy gi m kho ng 30% so v i ph ng án nhiên xoáy di đ ng nên s nh h ng ph c t p h n trình v n hành c a van so v i xoáy c đ nh c a ph ng án - Hình d ng th ng l u tr pin đ c hi u ch nh t d ng l n tròn sang nh n nên hi n t ng n c d nh tr c đ u tr gi m đ c so v i ph ng án kho ng 0,15m cịn 0,45m ÷ 0,15m ZTL = 55,86m ÷ 52,0m nh 4.9 - Trên d c n c: tình hình th y l c t ng t nh ph ng án 1, hi n t ng hình thành dòng xiên sau tràn giao thoa t o gân n c ph m vi 19m ÷ 26m đ u d c ng v i c p m c n c th ng l u t ZTL= 52,0m ÷ 55,86m Trên tồn d c n c dịng ch y phân tán đ u, b m t dịng ch y hình gân n c theo b trí nhám, chia theo n gân n c rõ r t, b m t dòng ch y nhi u b t khí tr ng h n ph ng án 1, dòng ch y đ c xáo tr n m nh h n so v i ph ng án - o n chuy n ti p xu ng b tiêu n ng: tình hình th y l c t ng t nh ph ng án 1, dòng ch y ln hình thành n c nh y hồn ch nh t i mái d c có m = 3,0; v trí b t đ u xu t hi n n c nh y n đ nh t i m t b c 4/9 (g n h n t 0,3m ÷ 0,8m so v i ph ng án 1), đ sâu co h p đ t t 2,8m ÷ 1,3m (cao h n ph ng án thi t k t 0,3m ÷ 1,5m), ph m vi n c nh y g n b tiêu n ng, xoáy cu n c a khu v c n c nh y nh h n ph ng án nh 4.11 Các đ c tr ng c a n c nh y ghi B ng 4.12 73 B ng 4.12 Các thông s n c nh y t i b tiêu n ng PA2 Các thông s n n Thông s c nh y ng v i c p m c c th ng l u (m) 55,86 54,64 54,00 53,30 52,00 2,80 2,58 2,25 2,15 1,30 k t cu i d c Lbd 10,25 10,75 11,50 12,25 14,75 Chi u dài n 27,00 27,00 23,50 20,50 13,50 sâu co h p hc V trí b t đ u n c nh y c nh y Lnn - Trên kênh x h l u: Phân b dòng ch y t ch y cu i d c đ xu ng b tiêu n ng t tràn Khơng có hi n t ng t nh ph ng án 1, dòng ng đ i đ u đ i x ng v i tr c cơng trình ng l ch dịng kênh x h l u 4.4.3 K t qu thí nghi m đ ng m t n c ng v i c p m c n chi u sâu dòng ch y gi a ph k t qu thí nghi m đ c th ng l u thí nghi m, t ng h p, so sánh giá tr ng án ph ng m t n ng án đ c ghi c cho th y ng v i m c n ZTL = ∇52,0 ÷ ∇55,86m nh 4.9 Hi n t ng n c d nh đ u tr pin PA2 B ng 4.13 T c th ng l u t 74 nh 4.10 nh 4.11 N ng m c n c d c b tiêu n ng – PA2 c nh y n đ nh b tiêu n ng- PA2 75 B ng 4.13 K t qu thí nghi m đ sâu dịng ch y PA2 54,64 54,00 53,30 52,00 MC3 11,98 10,76 10,14 9,36 8,10 MC4 10,73 9,50 8,93 8,17 6,90 MC5 9,94 8,82 8,24 7,54 6,29 MC6 8,94 7,76 7,15 6,51 5,47 MC7 6,02 4,36 3,76 3,26 2,48 MC8 3,95 3,23 2,68 2,41 2,21 MC9 3,63 3,14 2,71 2,53 2,05 MC10 3,62 3.10 2,69 2,51 2,06 MC11 3,60 3,04 2,66 2,44 1,91 MC12 8,83 8,84 7,21 6,54 4,63 MC13 9,61 8,76 7,22 6,30 4,68 MC14 10,89 9,42 8,71 7,76 5,90 MC15 10,93 9,44 8,73 7,76 5,91 MC16 10,70 9,25 8,58 7,60 5,75 MC17 10,19 8,87 14,19 7,27 10,50 MC18 10,13 8,79 8,14 7,16 10,55 MC20 9,90 8,45 7,90 6,91 - MC21 9,52 8,27 7,60 6,72 10,28 o n BTN chuy n ti p D cn c 55,86 Kênh x h l u - Trên kênh th th sâu dòng ch y (m) ng v i c p MNTL (m) Th ng l u M tc t Tràn Ph m vi ng l u: Do mái b ph i tràn kéo dài qua h t đo n d c 5,1% ng l u tràn nên đ nhau, m c n ng m t n c kênh th ng l u tràn t ng đ i đ u c phía b trái v n h i thiên cao h n b ph i (chênh l ch t 0,13m ÷ 0,28m), đ d c ngang 2,8% (ph ng án d c ngang 0,3% ÷ 1,1%) 76 - T i khu v c tràn: t n ng t nh ph c b trái cao h n b ph i nh h h ng án 1, 0,8m ÷ 0,5m ng v i m c n - Trên d c n 0,12m v i ph ng l u tràn đ ng m t ng c a xoáy cu n b ph i m t ph n ng dòng ch y vào tràn theo bán cong kênh th - Tâm quay c a van cao h n đ th ng m t n ng l u c, cách m c n c ki m tra m c n c l n nh t kho ng c thi t k c: đ sâu dòng ch y hai bên b đ u, chênh l ch t 0,03m ÷ sâu dịng ch y t ng t 0,16m ÷ 0,47m (t ng án 1), đ ng m t n ng đ ng t ng 6% ÷ 13% so c cao nh t d c xu t hi n t i v trí gi a d c (m t c t 10), đ sâu trung bình dịng ch y d c l n nh t đ t 3,32m ng v i ZTL = 54,64m, đ t 4,0m ng v i ZTL = 55,86m - Khu v c b tiêu n ng, đ u kênh x h l u: m c n 39,96m ng v i m c n c th c đ t t i cao trình ng l u thi t k , 40,81m ng v i m c n c ki m tra, ch a k sóng - Khơng có hi n t ng t p trung dịng ch y dòng xiên d c, dòng ch y phân tán d c, cu i b kênh x h l u đ u h n so v i ph Nh v y k t qu thí nghi m cho th y chi u cao t ZTL = 55,86m m c n T ng bên d c n c đ t yêu c trung bình d c kho ng 0,7m ng v i ZTL = 54,64m, v i c u, cao h n m c n sóng dịng ch y v ng án c trung bình khu v c gi a d c ch m đ nh t t qua t ng, n u c t i ng kho ng 0,2m ng bên đo n chuy n ti p b tiêu n ng đ t yêu c u ng v i m c n thi t k , v i m c n c ki m tra, chi u cao t ng bên th p h n m c n c 0,8m ch a k sóng 4.4.4 K t qu thí nghi m l u t c dòng ch y K t qu thí nghi m l u t c l n nh t, l u t c đáy l n nh t t i v trí ch y u c a cơng trình ghi B ng 4.14 c 77 B ng 4.14 K t qu đo l u t c l n nh t ph m vi đ u m i tràn PA2 Giá tr Vmax / Vmaxday (m/s) ng v i c p ZTL (m) Ph m vi V trí 55.86 54.64 54.00 53.30 52.00 Vmax Vmaxday Vmax Vmaxday Vmax Vmaxday Vmax Vmaxday Vmax Vmaxday MC6 4.91 4.63 3.51 3.51 3.31 2.99 3.38 3.02 2.73 2.73 MC7 8.25 8.24 8.57 8.57 6.39 6.39 6.18 6.18 5.27 5.27 MC8 9.56 9.28 9.43 9.43 9.28 8.83 8.69 8.17 8.12 MC9 11.77 8.62 10.7 9.92 10.44 9.74 7.53 6.70 5.19 MC10 11.17 9.31 10.8 9.57 10.19 10.19 9.32 9.32 4.80 MC11 12.14 12.14 11.4 8.40 9.90 9.10 6.56 5.75 6.85 B tiêu n ng MC11A 12.09 10.52 11.0 11.06 10.43 8.71 9.75 9.60 7.81 MC12 9.42 9.42 7.44 6.65 7.50 7.50 7.05 7.05 6.43 6.43 MC13 5.76 5.76 5.18 5.18 4.11 4.11 3.66 3.66 2.97 2.97 Kênh HL thu h p d n MC14 3.69 3.12 3.51 3.09 3.55 2.36 3.62 1.92 2.17 1.60 MC15 3.45 3.04 2.78 2.62 2.73 2.44 2.56 2.41 1.90 1.90 MC16 3.99 3.68 2.98 2.98 3.21 3.14 3.41 2.91 2.68 2.60 MC17 4.90 4.80 4.35 4.25 4.15 3.75 3.97 3.49 3.14 3.09 MC18 4.79 4.63 4.08 3.61 3.89 3.88 3.67 3.44 3.20 3.20 MC19 4.76 4.39 3.99 3.80 3.94 3.74 3.45 3.33 3.69 3.30 MC20 5.00 4.54 4.26 4.05 3.97 3.85 4.08 3.40 3.30 3.25 MC21 5.39 5.05 4.80 4.50 4.27 3.90 4.06 3.63 3.67 3.67 12.14 12.14 11.4 9.92 10.44 10.19 9.32 9.32 8.12 12.09 10.52 11.0 11.06 10.43 8.71 9.75 9.60 7.81 9.42 9.42 7.44 6.65 7.50 7.50 7.05 7.05 6.43 6.43 4.90 4.80 4.35 4.25 4.15 3.75 3.97 3.49 3.14 3.09 4.79 4.63 4.08 3.61 3.89 3.88 3.67 3.44 3.20 3.20 Tràn, D c n c Kênh HL B=53 m Max tràn, d c un c nh y Max BTN Max h p HL Max B=53m thu HL 78 T k t qu đo đ c giá tr l u t c, cho th y: - Giá tr l u t c l n nh t d c n n c đ t 11,46m/s ÷ 12,19m/s ng v i m c c thi t k ki m tra, n u tính c m ch đ ng l u t c v n nh h n l u t c ch ng xói cho phép c a bê tơng M250#; (gi m t 1,05m/s ÷ 1,54m/s t ÷ 12% so v i ph ng ng 8% ng án nhám ki u d m liên t c) - Ph m vi đo n chuy n ti p, b tiêu n ng: giá tr l u t c dòng ch y l n nh t đ t 12,09m/s ÷ 11,06m/s t i v trí m t c t b t đ u n - T i kênh th m cn c nh y ng l u tràn, l u t c l n nh t đ t 2,77m/s ÷ 4,09m/s ng v i c thi t k ki m tra, giá tr xu t hi n tràn 20m (mc5) l n h n ph làm di n tích m t c t tr m t c t th ng l u cách tim ng án thay đ i mái b ph i kênh th ng l u c tràn b thu h p - Ph m vi đ u đo n kênh x l h l u, đo n kênh chuy n ti p sang kênh B = 53,0m, giá tr l u t c l n nh t đ t t 3,12m/s÷4,76m/s (t ng t nh ph ng án 1) - Dòng ch y đo n kênh x l h l u B = 53m, giá tr l u t c l n nh t đ t t 3,18m/s÷4,54m/s; (gi m không đáng k so v i ph ng án 1, kho ng 0,2m/s) 4.4.5 Xác đ nh chi u cao sóng kênh x h l u ng v i m c n c h yêu c u thí nghi m, k t qu đo chi u cao sóng ghi B ng 4.15 T s li u đo sóng cho th y: Biên đ dao đ ng sóng l n nh t kênh x h l u xu t hi n t i m t c t cu i đo n kênh thu h p d n đ u kênh B = 53m (MC17) đ t 0.85m ng v i m c n c ZTL = 53.3m ng v i m c n đ t t i 0,85m nh ng xu t hi n gi m so v i ph c thi t k ZTL = 54,64m chi u cao sóng c ng v trí đ u kênh x , cu i b tiêu n ng Giá tr ng án kho ng 0,5m 79 B ng 4.15 Chi u cao sóng hai b kênh x h l u PA2 M t c t đo sóng MC14 Chi u cao sóng hs (m) ng v i c p m c n c th ng l u (m) 55,50 54,62 54,00 53,30 Trái Ph i Trái Ph i Trái Ph i Trái Ph i 0,65 0,75 0,80 0,85 0,70 0,70 0,60 0,70 MC15 0,60 0,40 0,70 0,80 0,60 0,60 0,45 0,50 MC16 0,40 0,45 0,75 0,70 0,75 0,70 0,55 0,55 MC17 0,60 0,65 0,75 0,80 0,70 0,70 0,75 0,85 MC18 0,40 0,40 0,70 0,80 0,70 0,60 0,50 0,65 MC19 0,40 0,35 0,75 0,65 0,65 0,60 0,50 0,45 Max 0,65 0,75 0,80 0,85 0,75 0,70 0,75 0,85 4.4.6 ánh giá hi u qu tiêu n ng V i5c pl ul ng đ c ti n hành thí nghi m nêu trên, v i cách tính nh ph ng án 1, k t qu tính tốn hi u qu tiêu n ng qua tồn cơng trình qua d c n c th hi n b ng B ng 4.16 B ng 4.17 T s li u tính hi u qu tiêu n ng cho th y: - ng v i c p m c n c th ng l u t 55,86m ÷ 52,0m, n ng l dịng ch y tiêu hao qua cơng trình đ t t 57% ÷ 73% (t ng t nh ph tiêu n ng qua cơng trình đ t đ n gi i h n, ph n n ng l hao nh t n th t d c đ ph ng d c n ng c a ng án 1), ng đ c tiêu c đ t 41% ÷ 55% (t ng 2% ÷ 5% so v i ng án nhám b trí ki u d m liên t c); Nh v y cịn 16% ÷ 19% n ng l ng dòng ch y tiêu hao b i b tiêu n ng đ c bi t ng v i ZTL = 55,86m ph n n ng l ng tiêu hao d i b ch 16%, ( ph ng án 1, n ng l ng tiêu hao b 20% ng v i c p ZTL), s giúp cho b tiêu n ng đ t n n m m gi m t i l n, tránh rung đ ng m nh an tồn cho cơng trình vào v n hành 80 B ng 4.16 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua cơng trình PA2 ZTL TT (m) Các thơng s t i m t c t th ng l u tràn –MC4 (m) Z4 α v4 2g Các thông s t i m t c t đ u kênh – MC14 (m) E4 Z14 α v14 E14 ∆E =E4 E14 (m) T l ∆E/E4 (%) 2g 55,8 55,87 0,27 26,14 40,89 0,35 11,24 14,90 57% 54,6 54,64 0,15 24,79 39,42 0,32 9,74 15,06 61% 54,0 54,07 0,11 24,18 38,71 0,26 8,97 15,20 63% 53,3 53,31 0,09 23,40 37,76 0,22 7,98 15,41 66% 52,0 52,04 0,09 22,12 35,90 0,13 6,04 16,09 73% B ng 4.17 Xác đ nh hi u qu tiêu n ng qua d c n TT ZTL (m) Các thông s t i m t c t th ng l u tràn –MC4 (m) Z4 α v4 2g c PA2 Các thông s t i m t c t cu i d c – MC11 (m) E4 Z11 α v11 E11 ∆E =E4 E11 (m) T l ∆E/E4 (%) 2g 55,86 55,87 0,27 26,14 40,00 5,42 15,42 10,71 41% 54,64 54,64 0,15 24,79 39,44 4,85 14,29 10,51 42% 54,00 54,07 0,11 24,18 39,16 4,41 13,57 10,60 44% 53,30 53,31 0,09 23,40 38,84 3,36 12,20 11,20 48% 52,00 52,04 0,09 22,12 38,31 1,72 10,03 12,09 55% 81 4.5 SO SÁNH K T QU TÍNH TỐN VÀ THÍ NGHI M MƠ HÌNH TH Y L C T k t qu thí nghi m hai ph V kh n ng tháo ph giá tr tính tốn ng án, ta th y: ng án t t h n ph ng án kho ng 1% l n h n T k t qu tính tốn theo lý thuy t t i ch ng k t qu thí nghi m đ c trình bày đây, ti n hành so sánh k t qu v đ ng đ sâu v n t c dịng ch y có nhám v i hai tr ng h p nhám liên t c nhám so le th hi n B ng 4.18 B ng 4.18 So sánh k t qu tính tốn thí nghi m đ ng m t n c d c ph ng án Tính tốn Q KT Thí nghi m Chênh l ch h đ u d c (m) 3,91 4,02 h cu i d c (m) 2,95 h đ u d c (m) h cu i d c (m) V trí Ph Ph ng án Tính tốn QTK Thí nghi m Chênh l ch -0,11 3,39 3,55 -0,16 3,33 -0,38 2,59 2,87 -0,28 3,96 3,95 0,01 3,16 3,23 -0,07 3,24 3,60 -0,36 2,91 3,04 -0,13 ng án T B ng 4.18 cho th y: K t qu thí nghi m v đ sâu dịng ch y d c n c, cho th y ph ng án l n h n ph ng án 1, t i cu i d c 30cm, giá tr m c n c đ u d c thay đ i không đáng k B ng 4.19 So sánh k t qu tính tốn thí nghi m v n t c trung bình cu i d c n c ph ng án Tính tốn QKT Thí nghi m Chênh l ch V đ u d c (m) 7,93 9,19 V cu i d c (m) 10,52 V đ u d c (m) V cu i d c (m) Ph Ph V trí ng án Tính tốn QTK Thí nghi m Chênh l ch 1,26 7,21 8,50 1,29 11,54 1,02 9,44 10,97 1,53 7,84 9,54 1,70 7,74 8,64 0,90 9,58 10,59 1,01 8,40 8,74 0,34 ng án 82 V đ sâu dòng ch y k t qu tính tốn thí nghi m sai khác t 0,07m đ n 0,28m, đ sâu dòng ch y tính tốn nh h n so v i thí nghi m V v n t c dịng ch y k t qu tính tốn thí nghi m sai khác kho ng 1,00m/s, s li u tính tốn nh h n s li u thí nghi m B ng 4.20 So sánh k t hi u qu tiêu tán n ng l V trí Ph ng án Tính tốn 31,0 Ph ng án 34,0 Q KT Thí nghi m 41,0 Chênh l ch 10,0 42,0 8,0 4.6 K T LU N CH NG - Kh n ng x c a tràn Ngàn Tr ng (%) d c n c Tính tốn 34,0 QTK Thí nghi m 41,0 Chênh l ch 7,0 38,0 42,0 4,0 i PA6B - ph ng án đ m b o đ c yêu c u tháo l theo tính tốn c a thi t k , l n h n tính tốn c a t v n thi t k t 5% ÷ 8% l n h n kh n ng tháo c a ph ng m t n - ng án t 1% ÷ 2% c d c n c chuy n ti p xu ng b tiêu n ng phân tán đ u m t c t ngang, hi n t gi a b Trên d c n c hi n t ng dòng ch y t p trung vào gi a d c, ng dòng xiên giao thoa thành gân n c nh ng ch xu t hi n ph m vi 19m ÷ 26m đ u d c Trên tồn b chi u dài 120m l i c a d c n c, dòng ch y đ m nh, b m t dòng ch y d c n c phân tán đ u, khơng có dịng xiên c có gân n so le, b m t dịng ch y nhi u b t khí tr ng h n ph tr n m nh h n so v i ph v i ph ng án 1), đ ng án 1, dòng ch y đ c xáo ng án sâu dịng ch y t ng t 0,16m ÷ 0,47m (t - c rõ r t theo hình b trí nhám ng m t n ng đ ng t ng 6% - 13% so c cao nh t d c xu t hi n t i v trí gi a d c (m t c t 10), đ sâu trung bình dịng ch y d c l n nh t đ t 3,32m ng v i ZTL = 54,64m, đ t 4,0m ng v i ZTL = 55,86m; T yêu c u T ng bên d c thi t k cao 4,0m đ t ng bên đo n chuy n ti p b tiêu n ng đ t yêu c u ng v i m c n thi t k , v i m c n c ki m tra, đ nh t ng th p h n 0,8m ch a k song - Giá tr l u t c trung bình d c n ng v i m c n c c l n nh t đ t 11,46m/s ÷ 12,19m/s c thi t k ki m tra, n u tính c m ch đ ng l u t c v n nh 83 h n l u t c ch ng xói cho phép c a bê tơng mác 250#; (gi m t 1,05m/s ÷ 1,54m/s t ng ng 8% ÷ 12% so v i ph ng án nhám ki u d m liên t c), nh h n v n t c ch ng xói cho phép đ i v i bê tông mác 250#; Trên x l h l u B = 53m có giá tr l u t c l n nh t đ t t 3,18m/s ÷ 4,54m/s khơng gây nh h ng xói l v i kênh bê tông C n ý chi u cao sóng 0,6m ÷ 0,85m tính n đ nh c a t m lát bê tông gia c - Ph m vi cu i kênh đào đ n kênh t nhiên, giá tr l u t c l n nh t đ t 3,23m/s ÷ 5,42m/s nên v i đ a ch t kênh đá phong hóa m nh s gây xói s t mái kênh lịng kênh q trình v n hành x l nguy c xói lan vào kênh h l u làm h th p m c n -D cn c kênh c b trí nhám gia c ng cao 0,35m ki u d m so le, b 2,8m làm cho dòng ch y d c tiêu hao ph n l n n ng l đ ng (t 41% ÷ 55% t ng n ng l c nhám ng nh t n th t d c ng dòng ch y, t ng 2% ÷ 5% so v i ph ng án nhám b trí ki u d m liên t c), giúp gi m t i cho b tiêu n ng cu i d c (ch cịn 16% ÷ 19% n ng l ng dòng ch y tiêu hao b i b tiêu n ng), t ng đ an toàn, n đ nh cơng trình Ngồi ra, vi c b trí nhám gia c dịng ch y d c đ ng toàn chi u dài d c làm c phân tán đ u, khơng có hi n t ng dòng xiên m nh, dòng t p trung - Dòng ch y t d c n c xu ng b tiêu n ng n i ti p b ng n n đ nh v i v trí đ u n c nh y t i b c c a mái chuy n ti p, n b áy b tiêu n ng cao trình 30,0m, kích th - Hi u qu tiêu hao n ng l đ c nh y hoàn ch nh, c nh y n m tr n c dài 30m phù h p ng c a tràn x l ph ng án 57% ÷ 73% c chia làm hai ph n, tiêu hao d c t 41% ÷ 55% cịn l i 16% ÷ 19% tiêu hao qua đo n chuy n ti p b tiêu n ng - V sóng cho th y ph h l u ph ng án nh h n ph ng án có hi u qu tiêu n ng t t h n ph ng án 0,20m i u ng án - Khi so sánh k t qu tính tốn thí nghi m cho th y s phù h p gi a hai k t qu , sai s l n nh t v đ ng m t n c 28cm, kho ng 10% giá tr c t n Giá tr v n t c sai khác 10% gi a thí nghi m tính tốn c 84 K T LU N VÀ KI N NGH K t lu n Qua k t qu nghiên c u c a lu n v n thu đ v tràn x l Ngàn Tr i ph c k t qu nh sau ng án 6B: - Kh n ng x c a tràn Ngàn Tr i PA6B - ph ng án thi t k đ m b o đ c yêu c u tháo l theo tính tốn c a thi t k , l n h n tính tốn c a t v n thi t k t 4% ÷ 6% ng m t n c d c n c chuy n ti p xu ng b tiêu n ng phân tán đ u m t c t ngang, khơng có hi n t gi a b Trên d c n c hi n t ng dòng ch y t p trung vào gi a d c, ng dòng xiên giao thoa thành gân n nh ng ch xu t hi n ph m vi 20m ÷ 25m đ u d c nh h c ng c a h l u tr pin sâu dòng ch y ng v i ZTL = 54,64m đ t 3,7m đ u d c 3,0m thân d c; T ng bên d c thi t k cao 4,0m đ t yêu c u T ti p b tiêu n ng đ t yêu c u ng v i m c n ng bên đo n chuy n c thi t k , k c sóng m c n c x p x cao trình 40,0m Giá tr l u t c trung bình d c n c l n nh t 11,4m/s ÷ 13,1m/s, nh h n v n t c ch ng xói cho phép đ i v i bê tông mác 250#; Trên kênh x l h l u Bkênh = 53m có giá tr l u t c l n nh t đ t t 3,38m/s ÷ 4,64m/s khơng gây nh h ng s t l v i kênh bê tông Ph m vi cu i kênh đào sau t ng c ch ng xói tr đi, giá tr l u t c l n nh t đ t 3,23m/s ÷ 5,42m/s nên v i đ a ch t kênh đá phong hóa m nh s gây xói s t mái D cn c b trí nhám gia c ng cao 0,3m ki u d m liên t c, b 2,8m làm cho dòng ch y d c tiêu hao ph n l n n ng l đ ng (t 38% ÷ 53% t ng n ng l c nhám ng nh t n th t d c ng dòng ch y), giúp gi m t i cho b tiêu n ng cu i d c, t ng đ an toàn, n đ nh cơng trình Ngồi ra, vi c b trí nhám gia c toàn chi u dài d c làm dòng ch y d c đ ng c phân tán đ u, khơng có hi n 85 t ng dòng xiên m nh, dòng t p trung Tuy nhiên vi c b trí nhám ki u d m liên t c có hi u qu khơng cao b ng vi c b trí so le v i chi u dài 6m, gi m 2% ÷ 3% Dịng ch y t d c n đ nh, v i v trí đ u n n c xu ng b tiêu n ng sinh n c nh y b c 4, đ u b c c a mái nghiêng chuy n ti p, c nh y n m tr n b tiêu n ng Kích th Khi s d ng nhám gia c 57% ÷ 73%, đ c nh y hoàn ch nh n c b tiêu n ng phù h p ng, hi u qu tiêu hao n ng l ng c a tràn x l c chia thành hai ph n, tiêu hao d c kho ng 36% đ n 53% l i tiêu hao qua đo n chuy n ti p b tiêu n ng Khi s d ng d c n n ng l ng d c n c v i đ nhám gia c c lên đ n 42%, làm gi m n ng l d c, v y s d ng nhám gia c n ng ng th a t p trung cu i ng v i ki u nhám so le không c n đào b tiêu cu i d c sau b c th t Khi so sánh hi u qu tiêu n ng d c n nhám gia c l ng t ng kh n ng tiêu hao c c a hai lo i nhám liên t c ng n u ch xét riêng v hi u qu tiêu n ng theo ph ng trình n ng ng hi u qu tiêu n ng c a tồn b cơng trình có sai khác nh , nh ng xem xét v sóng h l u cơng trình cho th y gi i pháp s d ng nhám so le có hi u qu rõ r t làm gi m chi u caao sóng l n nh t kênh h l u t 1,05 m xu ng 0,85m Tuy ch gi m 20cm chi u cao sóng nh ng có ý ngh a vi c gi m nh kh i l ng gia c b o v mái kênh h l u sau tràn Ki n ngh i v i tràn x l nói chung tràn x l có d c n b trí d ng nhám nhân t o d c n qu tiêu n ng gi m kích th c nói riêng nên xem xét c u ki n cho phép đ t ng cao hi u c b tiêu n ng h l u công trình - Trong lo i m nhám nhân t o m nhám so le có hi u qu h n m nhám liên t c nh ng thi cơng khơng g p nhi u khó kh n h n lo i m nhám khác, nên đ c quan tâm s d ng - V m t th y l c lo i m nhám hình qn c , hay hình W, có hi u qu tiêu n ng t t h n hai lo i m nhám đ c nghiên c u tính toán lu n v n, v y c n nghiên c u ti p t c v tác d ng c a lo i m nhám đ l a ch n t i u v m t th y l c 86 TÀI LI U THAM KH O Nguy n C nh C m nnk (2006), Th y l c t p & 2, Nhà xu t b n Nông nghi p, Hà N i Nguy n V n Cung, Nguy n Xuân ng, Ngơ Trí Vi ng (1977), Cơng trình tháo l h th ng đ u m i th y l i, Nhà xu t b n khoa h c k thu t, Hà N i Nguy n Nh nnk (1998), Báo cáo thí nghi m mơ hình th y l c tràn x l sơng Sào, Hà N i Kixêlep (2008), S tay tính tốn th y l c (b n d ch), Nhà xu t b n Xây D ng, Hà N i Nguy n V n M o (2010), Tính tốn th y l c cơng trình tháo n cao h c, c - Bài gi ng i h c Th y l i, Hà N i Nguy n Ng c Nam (2002), Nghiên c u th c nghi m x lý dòng xi t d c n c ch n k t c u tiêu n ng h p lý cho cơng trình x l sơng Sào, Lu n v n th c s k thu t, Tr ng i h c Th y L i, Hà N i Lê V n Ngh nnk (2013), Báo cáo thí nghi m mơ hình th y l c tràn x l Ngàn Tr i – ph ng án tràn c a (PA6B), Hà N i L u Nh Phú nnk (1994), K t qu nghiên c u tràn x l th y n Yaly, Nhà xu t b n Nông nghi p, Hà N i L u Nh Phú nnk (1996), K t qu nghiên c u thí nghi m đ p dâng Bái Th ng – t nh Thanh Hóatràn, Hà N i 10 Ph m Ng c Quý (2003), N i ti p tiêu n ng h l u cơng trình tháo n c, Nhà xu t b n xây d ng, Hà N i 11 Ph m Ng c Q (1998), Mơ hình tốn mơ hình v t lý cơng trình th y l i Bài gi ng cao h c, i h c Th y l i, Hà N i 12 GS.TS Ngơ Trí Vi ng nnk (2006), S tay K thu t Th y l i, Ph n 2, t p ” p bê tông bê tông c t thép & Công trình tháo l ”, Nhà xu t b n Nơng nghi p, Hà N i ... ích phù h p cho cơng trình tài ? ?Nghiên c u gi i pháp n i ti p tiêu n ng sau b c h th p áp d ng cho tràn x l Ngàn Tr tích k t qu đo đ i ” ti n hành tính tốn lý thuy t l a ch n gi i pháp, phân c... i d1 = d Ngồi ph ng pháp chung trình bày sâu b theo ph Smetana, ph ng pháp khác nh : Ph ng pháp Baskirova, ph có th tính tốn chi u ng pháp c a Tréctôux p, ph ng pháp ng pháp c a C c khai hoang... Ngàn Tr i đ tài c n thi t có ý ngh a th c ti n M C TIÊU C A TÀI - Nghiên c u gi i pháp n i ti p tiêu n ng sau tràn x l , áp d ng c th cho tràn x l Ngàn Tr i t nh Hà T nh - ánh giá so sánh k t qu