Nghiên cứu hiệu quả và điều kiện bố trí mố tiêu năng sau công trình tháo nước

MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TIÊU NĂNG SAU CÔNG TRÌNH THÁO NƯỚC 1.1 Tình hình xây dựng công trình tháo nước .4 1.2 Nghiên cứu tiêu sau công trình tháo nước 1.2.1 Mục đích công trình tiêu 1.2.2 Các hình thức công trình tiêu 1.2.3 Tính toán tiêu đáy 12 1.3 Về bố trí thiết bị tiêu phụ cho hình thức tiêu đáy .13 1.3.1 Mục đích bố trí thiết bị tiêu phụ 13 1.3.2 Các dạng thiết bị tiêu phụ 14 1.3.3 Những tồn thiết kế thiết bị tiêu phụ 18 1.4 Xác định nhiệm vụ nghiên cứu luận văn .20 CHƯƠNG :NGHIÊN CỨU CỞ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ HIỆU QUẢ CỦA MỐ TIÊU NĂNG 21 2.1.Bố trí mố tiêu bể 21 2.1.1 Mục đích việc bố trí mố bể tiêu 21 2.1.2 Phân loại mố tiêu 21 2.1.3: Các mố quân cờ .24 2.2.Thiết lập phương trình xác định hiệu việc bố trí mố tiêu .25 2.3.Vai trò thí nghiệm mô hình thiết kế bể có bố trí mố tiêu 28 2.3.1.Khái niệm mô hình 28 2.3.2 Vai trò thí nghiệm mô hình 29 2.4.Về khả khí thực mố tiêu 30 2.4.1 Điều kiện phát sinh khí hóa 31 2.4.2 Điều kiện phát sinh khí thực 32 2.5 Quy trình thiết kế tiêu đáy có sử dụng thiết bị tiêu phụ 33 2.6 Kết luận chương 34 CHƯƠNG TÍNH TOÁN ÁP DỤNG CHO MỘT SỐ CÔNG TRÌNH 35 3.1 Đập tràn Nước Trong 35 3.1.1 Giới thiệu công trình hồ Nước Trong .35 3.1.2 Kết tính toán tiêu cho tràn Nước Trong 39 3.1.3 Tính toán kiểm tra khí hóa mố tường tiêu [3] 39 3.2 Đường tràn hồ Tả Trạch 42 3.2.1 Giới thiệu công trình hồ Tả Trạch 42 3.2.2 Tính toán bể có bố trí mố tiêu 46 3.2.3 Các kết thí nghiệm mô hình .51 3.3 Đường tràn hồ Ngàn Trươi 53 3.3.1 Giới thiệu công trình hồ Ngàn Trươi 53 3.3.2 Tính toán bể có bố trí mố tiêu 57 3.3.3 Kết thí nghiệm mô hình tiêu sau tràn 62 3.4 Kết luận chương 63 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 65 I – CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN 65 II- MỘT SỐ ĐIỂM CÒN TỒN TẠI 65 III- KIẾN NGHỊ 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 : Một số công trình tháo nước xây dựng gần .4 Bảng 3.1: Các thông số hồ chứa Nước Trong 38 Bảng 3.2: Các thông số tràn xả lũ hồ chứa Nước Trong [3] .38 Bảng 3.3: Các thông số hồ chứa Tả Trạch 43 Bảng 3.4: Bảng thông số đập phụ hồ chứa Tả Trạch 44 Bảng 3.5: Các thông số để tính toán tiêu cho hồ chứa Tả Trạch [11] 46 Bảng 3.6: Bảng kết thí nghiệm bể tiêu cho hồ chứa Tả Trạch [11] 52 Bảng 3.7: Các thông số để tính toán tiêu cho hồ chứa Ngàn Trươi [11] 57 Bảng 3.8: Bảng kết thí nghiệm bể tiêu cho hồ chứa Ngàn Trươi [11] 63 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đập tràn xả lũ hồ Hoà Bình – Hoà Bình Hình 1.2: Tràn xả lũ hồ chứa nước suối Đuốc – Bình Định .7 Hình 1.3: Tràn xả lũ hồ Tả Trạch – Thừa Thiên Huế Hình 1.4: Sơ đồ tính toán tiêu dòng đáy - bể tiêu [2] Hình 1.5: Sơ đồ tính toán tiêu dòng đáy - tường tiêu năng[2] 10 Hình 1.6: Sơ đồ tính toán tiêu dòng đáy – bể tường tiêu kết hợp[2] 10 Hình 1.7: Sơ đồ tính toán tiêu phóng xa [2] 10 Hình 1.8: Trạng thái dòng chảy hạ lưu có bậc thụt [2] 11 Hình 1.9: Bể tiêu khuyếch tán[2] .11 Hình 1.10: Sân tiêu có độ dốc thuận[2] 11 Hình 1.11: Ngưỡng tiêu 14 Hình 1.12: Các hình thức mố tiêu năng[8] 15 Hình 1.13: Các dạng mố nhám lòng dẫn [8] 16 Hình 1.14: Ngưỡng theo kiểu Rehbock [8] .17 Hình 1.15: Ngưỡng theo kiểu Smirceck [8] 17 Hình 1.16: Mố tiêu theo kiểu II [8] 17 Hình 1.17: Mố tiêu theo kiểu III [8] .17 Hình 1.18: Mố phân dòng 18 Hình 2.1: Các dạng mố 22 Hình 2.2: Các ví dụ ngưỡng tiêu 22 Hình 2.3: Nối tiếp hạ lưu (khi hc – const) .25 Hình 2.4: Sơ đồ tính độ sâu liên hiệp nước nhảy có mố tiêu .26 Hình 2.5: Hình ảnh mố phân dòng 33 Hình 3.1: Cụm công trình đầu mối hồ chứa Nước Trong 35 Hình 3.2: Cụm công trình đầu mối hồ Tả Trạch .42 Hình 3.3: Sơ đồ tính toán độ sâu đào bể tiêu 47 Hình 3.6: Sơ đồ bố trí mố tiêu theo kinh nghiệm 50 Hình 3.5: Sơ đồ bố trí mố tiêu 51 Hình 3.6 Cụm công trình hố chứa Ngàn Trươi 53 Hình 3.7: Sơ đồ tính toán độ sâu đào bể tiêu 58 Hình 3.8: Sơ đồ bố trí mố tiêu theo kinh nghiệm 61 Hình 3.9: Sơ đồ bố trí mố tiêu 62 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết Đề tài: Một vấn đề tính toán thiết kế công trình thủy lợi, thủy điện việc giải tiêu hạ lưu Năng lượng dòng chảy qua công trình xả lũ lớn, biện pháp tiêu tạo nên chế độ nối tiếp thủy lực phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định công trình Để tăng cường hiệu tiêu hao lượng thừa, ta sử dụng thiết bị tiêu phụ, thường áp dụng hạ lưu công trình, đặc biệt với dòng chảy có lưu tốc lớn Về hình thức tiêu phụ theo điều kiện hình thức công trình để xét chọn: - Đối với sau tràn có dốc nước để giảm bớt phần lượng dòng chảy trước đổ xuống hạ lưu, dốc nước dùng mố tiêu phụ, bố trí nhiều hàng để giảm lưu tốc dòng chảy trước xuống cuối dốc, mố nhám có nhiều dạng: - Mố dạng chữ nhật - Mố dạng trám - Ngưỡng tiêu Dùng mố tiêu phụ bể tiêu năng: Trường hợp dòng chảy xiết từ tràn xả lũ hay dốc nước đổ xuống bể tiêu tạo nước nhảy phóng xa bất lợi cho xói lở hạ lưu, nên cần phải dùng đến hàng mố tiêu đặt đầu bể gần 1/3 chiều dài bể Các tồn nghiên cứu tiêu phụ tượng xâm thực khí thực ăn mòn xảy xung quanh thiết bị tiêu phụ tượng vật va đập Để lựa chọn hình dáng, kích thước cà bố trí thiết bị tiêu phụ cho hợp lý phụ thuộc vào công trình cụ thể, điều kiện địa hình, địa chất, chưa có tiêu chuẩn, lý thuyết tính toán chuẩn mực để áp dụng cụ thể Vì cần phải qua nghiên cứu thí nghiệm mô hình xác định hình dáng, kích thước bố trí, dạng tiêu phụ là: loại mố nhám dùng lòng máng dẫn; ngưỡng tiêu năng, tường phân dòng Tóm lại, tính toán nghiên cứu hiệu quả, điều kiện để bố trí mố tiêu sau công trình tháo nước cần thiết quan trọng, có ý nghĩa mặt khoa học thực tiễn công tác thiết kế, xây dựng công trình Với tất lý trên, tác giả chọn đề tài: “ Nghiên cứu hiệu điều kiện bố trí mố tiêu sau công trình tháo nước” Từ kết nghiên cứu công trình cụ thể, ta rút kết luận chung cho công trình có điều kiện hình thức tương tự Mục đích Đề tài: Nghiên cứu phương pháp xác định hiệu điều kiện thực tế bố trí mố tiêu sau công trình tháo nước, đề xuất quy trình thiết kế tiêu có áp dụng mố tiêu nhằm hợp lý hóa, tối ưu hóa trình thiết kế, lựa chọn kích thước bố trí mố tiêu Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu: - Tiếp cận từ thực tế làm việc công trình tiêu trình thiết kế tiêu - Vận dụng lý luận thủy lực tính toán xác định hiệu tiêu - Đối chiếu với kết thí nghiệm mô hình thủy lực Kết đạt được: - Trên sở lý thuyết, thiết lập phương trình tính toán kích thước tổng cộng mố tiêu (Am) đảm bảo yêu cầu giảm nhỏ kích thước bể tiêu đặt - Đưa quy trình thiết kế tiêu phòng xói sau công trình tháo áp dụng thiết bị tiêu phụ - Kiến nghị phạm vi áp dụng thiết bị tiêu phụ sau công trình tháo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TIÊU NĂNG SAU CÔNG TRÌNH THÁO NƯỚC 1.1 Tình hình xây dựng công trình tháo nước Nước ta trình công nghiệp hóa, đại hóa, nhu cầu sử dụng nước ngày tăng Vì thế, năm gần nhiều công trình thủy lợi, hồ chứa xây dựng Kèm theo nhiều công trình tháo xây dựng như: đường tràn hồ Tả Trạch, đường tràn hồ Nước Trong, đường tràn hồ Ngàn Trươi… Công trình tháo nước công trình quan trọng thiếu cụm đầu mối công trình thủy lợi, thủy điện Mục đích tháo phần nước thừa mùa lũ để đảm bảo an toàn cho đập, cụm công trình đầu mối Ngoài ra, công trình tháo kết hợp để tháo nước thường xuyên xuống hạ lưu (với đường tràn có cửa van điều tiết cao trình ngưỡng nằm mực nước dâng bình thường) Qua thực tế công trình tháo từ hồ chứa xây dựng cho thấy công trình tháo nước thiết kế đa dạng chủng loại, quy mô, kích thước Căn vào cao trình đặt, phân thành hai loại: công trình tháo nước kiểu xả sâu (lỗ tháo nước) công trình tháo nước mặt (đường tràn tháo nước) Bảng 1.1 : Một số công trình tháo nước xây dựng gần T T Công trình Tdnh Đà Nẵng An Trạch Bái Thượng Bàn Thạch Bản Vẽ Bàu Nít Cam Ranh Cẩm Sơn Cần Đơn Lưu lượng q Q (m3/s (m3/s) m) 1800 37,5 Chiều cao đập (m) Chiều rộng tràn (m) 48 Số khoang tràn Loại đập 12 Đập tràn Thanh Hóa 9700 44,1 17,0 220 Đập dâng Thanh Hóa Nghệ An Đà Nẵng Khánh Hòa Hà Bắc Sông Bé 36,72 7847,2 750 2,8 130,8 31,3 4,2 135 13,2 10 24 6 Đập tràn Đập tràn Đập tràn 720,25 30,1 23,2 24 Đập tràn 476 5287 24,4 105,7 5,0 19,5 50 Đập tràn Đập tràn Lưu lượng q Q (m3/s (m3/s) m) T T Công trình Tdnh Cẩm Ly Quảng Bình 265 29,4 10 Đại Lải Vĩnh Phú 366 11,4 11 Đồng Mô Hà Tây 120 7,5 12 Sông Hinh Phú Yên 6128 85,9 13 Hùng Sơn Hòa Bình 296 7,4 14 Kẻ Gỗ Nghệ An 912 15,2 15 Minh Hòa 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Thanh Hóa Bình Lòng Sông Thuận Đập Nại Hòa Bình Năng Phai Yên Bái Tuyên Nhân Mục Quang Ngòi Nhì Yên Bái PleiKrong Gia Lai Sông Tiêm Hà Tĩnh Sê San Gia Lai Tân Quang Hà Giang Thác Thái Huống Nguyên Thác Quảng Nhông Ninh Thạch Quảng Nham Ngãi Thông Gót Cao Bằng Thuận Bình Định Ninh Thượng Hà Tĩnh Tuy Vạn Hội Bình Định 1540 Chiều cao đập (m) 12,5 Chiều rộng tràn (m) Số khoang tràn Loại đập Đập tràn 32 72 2,7 40 60 10,5 48 2093 433,6 270 1430 6,0 26,0 3,0 45 55 Đập tràn Đập dâng 197 4,7 6,0 42 Đập dâng 1291 7606 2519 20090 1092 19,9 126,8 25,2 167,4 22,4 8,0 54,7 49,0 11,0 65 60 100 120 48,8 Đập tràn Đập tràn Đập tràn Đập tràn Đập dâng 3000 32,4 6,7 92,6 540 9,8 2,2 55 Đập tràn 16200 81,0 11,5 200 Đập dâng 1530 15,3 5,5 200 Đập tràn 590 24,6 28,7 24 177 3,0 2,5 60 329 36,6 Đập tràn đỉnh rộng Đập tràn Đập tràn đỉnh rộng Đập dâng Tràn thực dụng Đập tràn Tràn xả lũ Đập tràn Đập dâng Đập dâng Đập tràn thực dụng 54 - Giảm lũ cải tạo môi trường sinh thái hạ du (với lưu lượng Q = 4,0 m3/s) Phát triển du lịch 3.3.1.2 Quy mô, kết cấu hạng mục công trình Đập ngăn sông: - Chọn phương án tuyến I, thuộc xã Hương Đại, huyện Vũ Quang, cách cầu Ngàn Trươi đường HCM khoảng 0,5 km phía thượng lưu - Hình thức đập đất đá nhiều khối, gồm: + Khối chống thấm đập đất sét + Khối gia tải thượng, hạ lưu đất đá gồm: lớp đất đá phong hoá hoàn toàn mỏ vật liệu lớp đất đá tận dụng đào móng hạng mục công trình + Khối gia cố bảo bệ chân mái thượng, hạ lưu đống đá - Đập dài khoảng 342,0 m, chiều cao lớn khoảng Hmax = 53,9 m Đỉnh đập rộng 12,0 m, mặt bê tông (BT) át phan nhựa đường, phía thượng lưu làm tường chắn sóng, bố trí điện chiếu sáng Phía hạ lưu thân đập bố trí thoát nước cát theo phương thẳng (dạng ống khói) cát, sỏi, đá theo phương ngang (dạng ống lọc) Mái thượng, hạ lưu bố trí hai Gia cố bảo vệ mái thượng lưu bê tông cốt thép (BTCT) đổ chỗ; mái hạ lưu trồng cỏ, từ cao trình +16,5 m đến +17,5 m đá lát khan Rãnh thoát nước mái BT & gạch xây Chân mái thượng, hạ lưu bố trí đống đá bảo vệ thoát nước Chống thấm qua chân khay khoan vữa xi măng Đập phụ - Vị trí đặt yên ngựa phân thuỷ sông Ngàn Trươi Khe Trí bờ phải sông Ngàn Trươi, cách đường HCM khoảng 4,5 km hai bên tràn xả lũ - Hình thức đập đất đá nhiều khối, gồm: + Khối chống thấm đập đất sét 55 + Khối gia tải thượng & hạ lưu đất, đá đào móng tràn - Đập dài khoảng 222,0 m, chiều cao lớn khoảng Hmax = 24,30 m Đỉnh đập rộng 8,0 m, mặt BT át phan, phía thượng lưu làm tường chắn sóng Phía hạ lưu thân đập bố trí thoát nước cát theo phương thẳng (dạng ống khói) ống lọc cát, sỏi, đá theo phương ngang Mái thượng lưu bố trí Gia cố bảo vệ mái thượng lưu BTCT đổ chỗ mái hạ lưu trồng cỏ Rãnh thoát nước mái BT & gạch xây Chống thấm qua chân khay khoan vữa xi măng Tràn xả lũ - Vị trí đặt đập phụ - Tràn kết cấu BTCT, tổng chiều rộng tràn nước 40 m, chia làm khoang Cửa vào (phần gia cố BTCT) dài 60,0 m, đáy cao trình +41,0 m, chiều rộng đáy thu hẹp dần từ Bđ = (60,0-53,0) m Thân tràn dài 35,0 m, cao trình ngưỡng +45,00 m, mặt cắt kiểu thực dụng Ôphixêrốp BT bọc BTCT; đỉnh bố trí cầu công tác để đóng mở phai cầu giao thông nối đỉnh đập phụ hai bên tràn; bố trí khe phai nhà để phai vai phải Sau thân tràn sân tiêu Nối tiếp sân sau mặt cắt chữ nhật dài 60,0 m kênh xả mặt cắt hình thang, dài khoảng 1.000 m; đoạn đào 10,0 m theo chiều cao bố trí rộng 3,0 m, hệ số mái m = 1,5; sau nuớc xả theo Khe Trí đổ vào sông Ngàn Trươi Công trình lấy nước số - Nhiệm vụ cấp nước cho tưới với lưu lượng Q = 56,8 m3/s, đảm bảo môi trường với lưu luợng Q = 4,0 m3/s để kết hợp phát điện; dẫn dòng thi công với lưu lượng lũ lớn khoảng Q = 610 m3/s - Vị trí bên bờ trái đập - Kết cấu BTCT gồm hạng mục: 56 + Tuy nen đường kính d = 7,0 m, dài khoảng 286,5 m, sau cửa vào chuyển hướng góc khoảng 1550 Tuy nen (chế độ chảy có áp) để dẫn dòng, xả lũ giai đoạn thi công tận dụng làm hành lang kiểm tra, sửa chữa quản lý khai thác + Cửa vào nen sau hoàn thành nhiệm vụ dẫn dòng thi công cải tạo thành cửa lấy nước nhà máy thuỷ điện (NMTĐ) Lấp cửa vào nen BT, cao trình +19,0 m bố trí thành hai khoang Cửa lấy nước NMTĐ bố trí khe chắn rác khe van (1 cho cửa sửa chữa, cho cửa đóng nhanh NMTĐ); sàn công tác cao trình +57,8 m; sau cửa vào lắp đặt đường ống thép áp lực đường kính d = 4,0 m lòng nen + Đường ống áp lực cửa nen chia làm nhánh: nhánh đường kính d = 2,2 m chonhà máy thuỷ điện nhánh đường kính d = 3,0 m để chủ động tháo nước hạ du NMTĐ ngừng phát điện + Mái đào cửa theo chiều cao 10,0 m bố trí cơ, m = (1,0 ÷1,5) Công trình lấy nước số - Nhiệm vụ cấp nước tưới với lưu lượng thiết kế Qtk = 8,86 m3/s cho kênh Hương Sơn Vũ Quang - Vị trí bên vai trái, cách công trình lấy nước số khoảng 150 m thượng lưu - Kết cấu BTCT Công trình lấy nước dạng nen, chảy có áp, đường kính d = 2,0 m thép bọc BT, dài khoảng 104,5 m - Cửa vào bố trí khe chắn rác khe van sửa chữa; làm cầu từ bờ dài 27,5 m rộng 5,0 m sàn công tác cao trình +57,8 m Nối tiếp cửa đến nhà van côn đường ống thép bọc BT đường kính d = 2,0 m, dài khoảng 30,0 m Mái đào cửa vào theo chiều cao 10,0 m bố trí cơ, hệ số mái m = (1,0 ÷ 1,5) Cầu Khe Trí xây - Thay cho cầu Khe Trí cũ đường HCM để đảm bảo thoát nước xả từ hồ qua tràn xả lũ vào Khe Trí 57 - Vị trí phía thượng lưu song song với tuyến cầu cũ - Kết cấu BTCT, sơ đồ trục gồm nhịp x 33,0 m = 99,0 m Các thông số kỹ thuật lấy theo tiêu chuẩn thiết kế cầu cũ đường HCM Nhà máy thuỷ điện - Hình thức: NMTĐ kiểu sau đập - Công suất lắp máy: Nlm = 15 MW - Số tổ máy: tổ máy - Chế độ làm việc: Kết hợp phát điện theo tưới 3.3.2 Tính toán bể có bố trí mố tiêu 3.3.2.1 Các thông số đầu vào Bảng 3.7: Các thông số để tính toán tiêu cho hồ chứa Ngàn Trươi [11] TT Thông số Đơn vị Trị số Kích thước công trình - Loại công trình tháo - Cao trình ngưỡng tràn m 45.00 - Bề rộng tràn nước m 5x8 - Cao trình đáy kênh hạ lưu m +30 - Bề rộng kênh hạ lưu m 53 - Mái kênh hạ lưu Ứng với Qtínhtoán tiêu - Lưu lượng m3/s 2443.0 - Mực nước thượng lưu m 54.54 - Mực nước hạ lưu m 37.00 Tràn tự 2.0 (Nguồn: http://www.vncold.vn/Web/Content.aspx?distid=2113) 58 d hh hc'' Z 3.3.2.2.Tính toán chiều sâu đào bể chưa bố trí thiết bị tiêu phụ Hình 3.7: Sơ đồ tính toán độ sâu đào bể tiêu Độ sâu đào bể tính toán theo công thức sau: d = σ.hc”- hh - ∆Z Trong đó: + d: độ sâu đào bể + hc’’: độ sâu liên hiệp bể + hh : độ sâu mực nước hạ lưu + Để tính ΔZ , ta xuất phát từ giả thiết gần coi sơ đồ dòng chảy khỏi bể sơ đồ chảy ngập qua đập tràn đỉnh rộng ΔZ coi độ chênh lệch mực nước thượng lưu đập với mực nước đỉnh đập Để xác định d ta phải tính dần, giả thiết giá trị d1 tính lại hc”, tính lại d, d ≈ d1 giá trị d giả thiết Ngược lại d ≠ d1 ta phải giả thiết lại tìm giá trị d thích hợp - Sơ giả thiết d1 = hc” - hh Ta tính hc”: F (τ c ) = q ϕ E0 (3-3) 59 Trong đó: + E0 – lượng toàn phần mặt cắt đầu bể E0 = ∇ MNTL − ∇ KenhHL = 54,54 − 30, = 24,54(m) + q – Lưu lượng đơn vị mặt cắt đầu bể: q= → F(τc) = q ϕ E0 Q 2443 = = 61, 075 b 40 = 61, 075 = 0,55822 0,9.24, 243 Tra Phụ lục 15-1 BTTL có τc = 0,1360 → hc = τc E0 = 0,1360.24,54 = 3,34m τc” = 0,5868 → hc” = τc” E0 = 0,5868.24,54 =14,40m * Giả thiết: d1 = hc” – hh = 14,40–7,00= 7,40 m Với hh = ∇ MNHL − ∇ KenhHL = 37, 00 − 30, =7,00m Tính lại hc hc” E01 = E0 + d1 = 24,54 + 7,40 = 31,94 m F(τc) = q ϕ E0 = 61, 075 = 0,376 0,9.31,943 Tra Phụ lục 15-1 BTTL có τc = 0,0887→ hc = τc E01 = 0,0887.31,94 = 3,64m τc” = 0,5610→ hc” = τc” E01 = 0,5610.31,94 = 18,07m q2 q2 61, 0752 61, 0752 ΔZ = '2 − = − = 3, 68m ϕ hh 2.g (σ hc′′) 2.g 0,952.7, 002.2.9,81 2.9,81 (1,1.18, 07 )2 (Với: ϕ’ =0,95 hệ số lưu tốc cửa bể ; σ = 1,1 hệ số an toàn ngập) Độ sâu bể: 60 d = σ.hc”- hh - ∆Z = 1,1.18,07- 7,00 – 3,68 = 9,20 (m) Giá trị d ≠ d1 nên giá trị giả thiết chưa hợp lý * Giả thiết lại d2 = 9,20 E02 = E0 + d2 = 24,54+ 9,20= 33,74 (m) F(τc) = q ϕ E0 = 61, 075 = 0,3916 0,9.33, 743 Tra Phụ lục 15-1 BTTL có τc = 0,0987→ hc = τc E02 = 0,0987 33,74= 3,33m τc” = 0,5453→ hc” = τc” E02 = 0,5453.33,74= 18,40(m) q2 q2 61, 0752 61, 0752 ΔZ = '2 − = − = 3,83m ϕ hh 2.g (σ hc′′) 2.g 0,952.7, 002.2.9,81 2.9,81 (1,1.18, 40 )2 (Với: ϕ’ =0,95 hệ số lưu tốc cửa bể ; σ = 1,1 hệ số an toàn ngập) Độ sâu bể: d = σ.hc”- hh - ∆Z = 1,1.33,15 –7,00 – 3,83 = 9,30m Giá trị d ≈ d2 Vậy chiều sâu bể để tạo nước nhảy ngập bể d = 9,30 (m) 3.3.2.3.Tính toán chiều sâu đào bể bố trí thiết bị tiêu phụ bể Theo kết tính toán phần trên, độ sâu đào bể chưa bố trí thiết bị tiêu phụ (mố tiêu năng) d=9,30 m Dựa kết thí nghiệm bảng 3.8 cao trình đáy bể là: +23,00 m, cao trình kênh hạ lưu +30,00 m Vậy chênh cao đáy bể kênh hạ lưu 7,00 m So sánh với kết tính toán (d=9,30m) độ sâu đào bể thực tế giảm 75% (giảm 2,3m chiều sâu đào bể) Áp dụng công thức 2-6 thiết lập chương 61 -h2cómố =0,75h2khôngmố =0,75x9,3 = 7,00 m Vậy số liệu tính toán là: h1= 3,31 m ; h2 = 7,00 m ; Q=2443 m3/s ; B=40m ; Thay vào phương trình 0,5 B h12 − 0,5 B h22 − 1, 44 Am γ Q2 g B h12 Q2 Q2 + =0 gh2 gh1 − 499, 29 Am = 66331, 26 Vậy Amy/c = 132,85 (m2) Bố trí mố theo công thức kinh nghiệm Chiều cao mố: c = 0,9h1 = 0,9x3,3 = 3,0 m Chiều rộng mố: b= 0,6c = 0,6x3,0 = 1,8 m 1,8 0,5 1,8 7,5 1,8 7,5 40 7,5 1,8 7,5 1,8 0,5 Khoảng cách mép mố lân cận: d=2,5c = 2,5x3,0 = 7,50 m Hình 3.8: Sơ đồ bố trí mố tiêu theo kinh nghiệm Tổng diện tích mặt chịu áp lực mố : Am = 6x3,0x1,8= 32,4 m2 < Amy/c = 132,85 (m2) Với diện tích mố bố trí theo công thức kinh nghiệm, tiến hành tính toán kiểm tra lại thấy nhỏ diện tích mố yêu cầu Vậy phải tăng diện tích mố lên cách bố trí thêm hàng mố thứ tăng diện tích hàng mố thứ Chọn giải pháp bố trí hàng mố tiêu năng: 62 Hàng mố tiêu thứ nhất: Chiều cao mố: c=2,8m Chiều rộng mố: b=2m 2 2 2 2 2 2 0,85 2 1,3 1,3 2 1,3 1,3 2 1,3 40 1,3 1,3 2 1,3 2 1,3 1,3 2 1,3 0,85 Số mố hàng: 12 Hình 3.9: Sơ đồ bố trí mố tiêu Hàng mố tiêu thứ hai: Chiều cao mố: c=3,3m Chiều rộng mố: b=2m Số mố hàng: 10 Am =12x2x2,8+10x2x3,3= 133,2 m2 > Amy/c = 132,85 m2 Vậy kết thí nghiệm phù hợp với tính toán , có thiên an toàn với hệ số dự trữ K=133,2/132,85 = 1,003 phù hợp 3.3.3 Kết thí nghiệm mô hình tiêu sau tràn Từ kết bố trí mố bảng 3-9 cho thấy trị số Amy/c tính toán phù hợp; kết thí nghiệm cho Am xấp xỉ trị số tính toán (lựa chọn thiên an toàn) 63 Bảng 3.8: Bảng kết thí nghiệm bể tiêu cho hồ chứa Ngàn Trươi [11] TT Thông số Đơn vị Trị số Kích thước bể tiêu - Cao trình đáy bể m +23,00 - Chiều dài bể m 31,0 Hàng mố đầu: Dạng - Vị trí đến đầu bể m - Số mố x bề rộng mố (bm) m 12x2 - Chiều cao mố m 2,8 Hàng mố thứ 2: Dạng - Vị trí đến đầu bể m 16,5 - Số mố x bề rộng mố (bm) m 10x2,0 - Chiều cao mố m 3,3 Tường tiêu : m/c Dạng Thang Thang Không có 3.4 Kết luận chương Trong chương luận văn tính toán với công trình thực tế, dựa vào lý thuyết chương 2, tác giả tính toán so sánh kết tính toán với kết thông qua mô hình thí nghiệm Đối với đập tràn Nước Trong có chiều cao lớn, cột nước toàn phần tính đến đáy bể E0 = 50,3m, kết thí nghiệm mô hình cho giải pháp bố trí mố tiêu nêu mục 3.1.2 Tuy nhiên kết tính [3] cho thấy mố có khả bị phá hoại khí thực, kiến nghị phải có biện pháp phòng chống khí thực cho mố Trong trường hợp giải pháp phòng chống khí thực đắt, thực kiến nghị không làm mố tiêu cho trường hợp (chấp nhận phải đào bể với kích thước lớn hơn) Kết nghiên cứu [4] phù hợp với kết luận 64 Đối với tràn Tả Trạch E0 =68,8m tràn Ngàn Trươi E0 33,15m, kết tính toán tổng diện tích chắn nước mố tiêu Am theo phương trình (2-6) cho thấy kết tính toán phù hợp với kết chọn bố trí mố tiêu theo thí nghiệm mô hình Như vậy, việc tính toán Am theo phương trình (2-6) đáng tin cậy giúp cho việc định hướng thí nghiệm rõ ràng, tránh phải mò mẫm với nhiều kịch thí nghiệm khác nhau, tiết kiệm thời gian kinh phí cho việc thiết kế công trình tháo nước Tuy nhiên, đối chiếu với kết nghiên cứu [4] mố tiêu tràn Tả Trạch tràn Ngàn Trươi có nguy bị khí thực, kiến nghị đơn vị tư vấn quan quản lý cho nghiên cứu giải pháp phòng khí thực để đảm bảo an toàn lâu dài cho công trình 65 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ I – CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN VĂN Luận văn tập trung nghiên cứu hiệu điều kiện bố trí mố tiêu sau công trình tháo nước Các kết đạt sau: 1- Thiết bị tiêu phụ nói chung mố tiêu nói riêng giải pháp kỹ thuật hữu hiệu để hỗ trợ tiêu năng, làm giảm nhỏ kích thước bể tiêu sơ đồ tiêu đáy Tuy nhiên, quy trình thiết kế cho giải pháp tiêu chưa hoàn chỉnh Tồn chủ yếu người thiết kế phải mò mẫm giải pháp thí nghiệm mô hình để tìm phương án bố trí mố tiêu Ngoài công đoạn kiểm tra khí thực chưa trọng thiết kế 2- Luận văn thiết lập phương trình 2-6 để tính toán tổng diện tích mố yêu cầu Am, từ định hướng cho nghiên cứu thí nghiệm rõ ràng 3- Từ kết nghiên cứu, luận văn đề nghị quy trình thiết kế tiêu có áp dụng thiết bị tiêu phụ mục 2.5 Quy trình khắc phục hạn chế, tồn thiết kế tiêu đáy 4- Áp dụng tính toán cho số công trình cụ thể, luận văn cho thấy việc áp dụng phương trinh 2-6 để tính toán tổng diện tích chắn nước mố tiêu Am phù hợp Tuy nhiên, luận văn cảnh bảo khả thiết bị tiêu bị phá hoại khí thực công trình kiểm tra (Nước Trong, Tả Trạch, Ngàn Trươi) II- MỘT SỐ ĐIỂM CÒN TỒN TẠI Phương trình 2-6 để tính toán tổng diện tích cản dòng chảy mố tiêu xuất phát từ lý thuyết với số giả thiết gần nên kết tính toán sơ để định hướng cho nghiên cứu thực nghiệm Thực tế, diện tích phụ thuộc vào hình dạng, mức độ thuận dòng cách bố trí mố, yếu tố cần phản ánh công thức chung thông qua hệ số tương ứng 66 Các hệ số xác định thông qua hàng loạt thí nghiệm mô hình Đây vấn đề tồn tiếp tục nghiên cứu đề tài III- KIẾN NGHỊ Quy trình thiết kế tiêu đáy nêu mục 2.5 tính toán, kiểm nghiệm luận văn đề tài nghiên cứu khác Vậy kiến nghị quan quản lý cho phổ biến để áp dụng rộng rãi đơn vị tư vấn thiết kế công trình thủy lợi, thủy điện 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hoàng Tư An - Thủy lực công trình Bài giảng cho cao học nghiên cứu sinh Đại học Thủy lợi – Hà Nội, 1999 [2] Nguyễn Cảnh Cầm nnk (1978)- Thuỷ lực tập II, Nxb Đại học Trung học Chuyên nghiệp, Hà Nội [3] Nguyễn Chiến (2010) Về tính toán kiểm tra khí thực thiết bị tiêu sau đập tràn cao, áp dụng cho tràn Nước Trong Tuyển tập công trình khoa họcCông ty tư vấn xây dựng thủy lợi Việt Nam (HEC) [4] Nguyễn Chiến, Vũ Bá Chi (2013) Nghiên cứu điều kiện khí hóa khí thực mố tiêu sau công trình tháo nước Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường [5] Nguyễn Hữu Huế (2014) Nghiên cứu kết cấu phụ bể tiêu tràn xả lũ Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi Môi trường [6] Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng – Công trình tháo lũ đầu mối hệ thống thủy lợi NXB Xây dựng – Hà Nội, 2005 [7] Lê Văn Nghị, Nguyễn Việt Hùng, Đặng Thị Hồng Huệ nnk- Kết Nghiên cứu thực nghiệm chon kết cấu tiêu hợp lý cho tuynel xả lũ thi công cầu Ngàn Trươi– Tạp chí khoa học công nghệ -Viện khoa học thủy lợi Việt Nam 2012 [8] Phạm Ngọc Quý – Nối tiếp tiêu hạ lưu công trình tháo nước – Nhà xuất xây dựng – Hà Nội, 2003 [9] Phạm Ngọc Quý – Mô hình toán mô hình vật lý công trình thủy lợi – Phần Mô hình thủy lực công trình – Bài giảng cao học nghiên cứu sinh ngành công trình thủy lợi – Đại học Thủy lợi – Hà Nội, 1998 [10] Tiêu chuẩn 9158:2012 Công trình thủy lợi - Công trình tháo nước - Phương pháp tính toán khí thực [11] Trần Vũ, Nguyễn Huy Thắng – Một số kiến nghị lựa chọn kết cấu tiêu đáy tràn xả lũ công trình thủy lợi thủy điện Kết nghiên cứu 68 đề tài cấp Bộ năm 2011: Nghiên cứu, lựa chọn hợp lý kết cấu tiêu đáy tràn xả lũ công trình thủy lợi thủy điện Tiếng Anh [12] D.C.J.D Hoyal, J.V Depinto, J.F Atkinson & S.W Taylor – Tubulent flow in smooth wall open channel – Journal of Hydraulic Research – Vol 33/1995 International Associatian for Hydraulic Research Delf – The Netherlands [13] D Husain, A.A Alhamina & Addel-Azim M.Negm – Length and Depth of hydraulic jump slopping channels-Journal of Hydraulic Research-Vol 32/1994 [14] G.I Sukhomel – Những vấn đề thủy lực kênh hở công trình Kiev, 1969 [15] Ir.A.Verworey – Mathermatical for Hydraulic Engineers and Hydrologits International Institute for Infrastructural, Hydraulic and Environmental Engineering Delt – The Netherlands [16] P Boreiu – Physical Models International Institute for Infrastructural, Hydraulic and Enviromental Engineering Delft – The Netherlands [17] R.I Nokes & G.O Hughes – Turbulent mixing in uniform channels of irregular channels – Journal of Hydraulic Research – Vol 32/1994 [18] Willi H Hager, Markus Schwarlt, Oscal Jimener & M Hhanif Chandhry – Super critical flow near an abrupt wall deflection – Journal of Hydraulic Research – Vol 32/1994 [19] Willi H.Hager – Hy Draulisc Jump and Stilling Basin – Kuwer Acadenmic Publisher – Dordrecht/Boston/London ... cứu hiệu điều kiện bố trí mố tiêu sau công trình tháo nước Từ kết nghiên cứu công trình cụ thể, ta rút kết luận chung cho công trình có điều kiện hình thức tương tự Mục đích Đề tài: Nghiên cứu. .. định hiệu điều kiện thực tế bố trí mố tiêu sau công trình tháo nước, đề xuất quy trình thiết kế tiêu có áp dụng mố tiêu nhằm hợp lý hóa, tối ưu hóa trình thiết kế, lựa chọn kích thước bố trí mố tiêu. .. áp dụng thiết bị tiêu phụ sau công trình tháo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU TIÊU NĂNG SAU CÔNG TRÌNH THÁO NƯỚC 1.1 Tình hình xây dựng công trình tháo nước Nước ta trình công nghiệp hóa, đại