Công trình thủy lợi công trình tháo nước phương pháp tính toán khí thực TCVN 91582012

TIÊU CHU N QU C GIA TCVN TCVN 9158 : 2012 Xu t b n l n CÔNG TRÌNH TH Y L I CÔNG TRÌNH THÁO N C - PH NG PHÁP TÍNH TOÁN KHÍ TH C Hydraulic structures - Discharge structures Calculation method for cavitation HÀ N I - 2012 TCVN 9158 : 2012 M cl c Trang L i nói đ u Ph m vi áp d ng Thu t ng đ nh ngh a Ki m tra s xu t hi n khí hoá b ph n c a công trình tháo n c 10 3.1 Quy đ nh chung 10 3.2 Ki m tra s xu t hi n khí hoá t i đ u vào c a ng tháo n 12 c có áp 3.3 Ki m tra kh n ng xu t hi n khí hoá t i v trí có g gh c c b b m t công trình tháo n c 16 3.4 Ki m tra kh n ng xu t hi n khí hoá t i b ph n c a bu ng van 22 3.5 Ki m tra khí hoá t i m tiêu n ng m phân dòng 27 Ki m tra kh n ng xâm th c thành lòng d n 29 4.1 Quy đ nh chung 29 4.2 Ki m tra theo l u t c ng ng xâm th c 29 4.3 Ki m tra theo l u t c cho phép không xâm th c 29 Gi i pháp phòng khí th c b ng cách ti p không khí vào dòng ch y 30 5.1 Quy đ nh chung 30 5.2 Tính toán b ph n ti p khí m t tràn d c n c 30 i sâu 36 Ph l c A (tham kh o): b n khí th c c a m t s lo i bê tông 42 Ph l c B (tham kh o): th xác đ nh tr s V cp c a lòng d n bê tông có m t c t ch nh t ng v i đ hàm khí n c S =0 5.3 Tính toán b ph n ti p khí t i bu ng van c a ng d R R 43 Ph l c C (tham kh o): Ví d tính toán ki m tra khí hoá b ph n c a công trình tháo n c 47 Ph l c D (tham kh o): Ví d tính toán ki m tra kh n ng khí th c gi i pháp phòng khí th c d c n c Ph l c E (tham kh o): Ví d tính toán b ph n ti p khí t i bu ng van c a c ng d i sâu 54 65 TCVN 9158 : 2012 L i nói đ u TCVN 9158 : 2012 Công trình th y l i - Công trình tháo n tính toán khí th c, đ Các công trình tháo n c chuy n đ i t c - H c - Ph ng pháp 14TCN 198 - 2006 Công trình th y l i - ng d n tính toán khí th c, theo quy đ nh t i kho n u 69 c a Lu t Tiêu chu n Quy chu n k thu t m a, kho n u c a Ngh đ nh s 127/2007/N -CP ngày 01 tháng n m 2007 c a Chính ph quy đ nh chi ti t thi hành m t s u c a Lu t Tiêu chu n Quy chu n k thu t TCVN 9158 : 2012 Trung tâm Khoa h c Tri n khai k thu t th y l i thu c tr ng i h c Th y l i biên so n, B Nông nghi p Phát tri n nông thôn đ ngh , T ng c c Tiêu chu n Công ngh công b ol ng Ch t l ng th m đ nh, B Khoa h c TCVN 9158 : 2012 TIÊU CHU N QU C GIA TCVN 9158 : 2012 Công trình th y l i - Công trình tháo n Ph c ng pháp tính toán khí th c Hydraulic structures - Discharge structures Calculation method for cavitation 1.1 Ph m vi áp d ng Tiêu chu n quy đ nh ph trình tháo n c gi i pháp phòng ch ng khí th c thi t k m i ho c thi t k s a ch a, nâng c p công trình tháo n 1.2 ng pháp tính toán ki m soát khí th c b ph n c a công c Không áp d ng tiêu chu n đ tính toán khí th c máy b m turbin th y l c Thu t ng đ nh ngh a Tiêu chu n s d ng thu t ng đ nh ngh a sau: 2.1 Ch y bao (Boundary layer flow) Ph n dòng ch y n m khu v c ti p xúc v i b m t lòng d n Khi dòng ch y bám sát b m t lòng d n ch y bao thu n Khi dòng ch y không bám sát b m t lòng d n ch y bao không thu n (còn g i hi n t ng tách dòng) 2.2 Vùng tách dòng (Flow separation zone) Ph n không gian gi i h n gi a b m t lòng d n b m t c a ch l u (dòng chính) 2.3 V t ch y bao (Object of boundary flow) V t r n có m t (hay m t ph n c a m t ngoài) ti p xúc v i dòng n c ch y 2.4 Hi n t ng gi m áp (Pressure reduction phenomenon) Hi n t ng gi m áp su t vùng tách dòng không đ c b sung không khí TCVN 9158 : 2012 2.5 Áp su t chân không (Vacuum pressure) Khi áp su t t i m t m gi m đ n tr s nh h n áp su t khí tr i t i m có áp su t chân không Áp su t chân không ký hi u p ck , xác đ nh theo công th c (1): R R p ck = p a - p R R R (1) R đó: p a áp su t khí tr i, Pa; R R p áp su t t đ i t i m xét, Pa 2.6 Áp su t phân gi i (Boundary pressure) Áp su t t ng ng v i nhi t đ xác đ nh làm cho n c b hoá h i, ký hi u p pg R R 2.7 Khí hoá (Bubble generation) Hi n t n ng xu t hi n hàng lo t bong bóng ch a khí h i n có nhi t đ bình th c n c chuy n đ ng ng nh ng áp su t b gi m xu ng th p h n m t tr s gi i h n làm cho c b hoá h i 2.8 H s khí hoá (Bubble generation coefficient) il ng dùng đ bi u th m c đ m nh y u c a khí hoá n c, ký ki u K 2.9 H s khí hoá phân gi i (Coefficient of boundary bubble generation) Giá tr c a h s khí hoá K t ng ng v i tr ng thái ch m khí hoá (tr ng thái m i b t đ u hình thành bong bóng khí), ký hi u K pg R R 2.10 Các giai đo n khí hoá (Stages of bubble generation) M c đ phát tri n c a khí hoá dòng ch y đ c chia thành ba giai đo n sau đây: a) Giai đo n b t đ u khí hoá: hình thành bong bóng khí có kích th b) Giai đo n khí hoá m nh: hình thành bong bóng khí có kích th c nh , m t đ th a; c l n, m t đ dày đ c t p trung m t khu v c t o thành đu c khí; c) Giai đo n siêu khí hoá: bong bóng khí hình thành nhi u nhanh nh ng b cu n m nh theo dòng ch y, không t p trung m t khu v c xác đ nh, đu c khí l n kéo dài d c theo dòng ch y TCVN 9158 : 2012 2.11 H s giai đo n khí hoá (Coefficient of stage of bubble generation) H s bi u th m c đ phát tri n c a khí hoá dòng ch y, ký hi u β Tr s c a β đ c xác đ nh theo công th c (2): β = Tr s c a β t K K pg (2) ng ng v i giai đo n khí hoá nh sau: - Giai đo n b t đ u khí hoá : 0,8 < β ≤ 1,0 ; - Giai đo n khí hoá m nh : 0,1 < β ≤ 0,8) ; - Giai đo n siêu khí hoá : β ≤ 0,1 2.12 Khí th c (Cavitation) Hi n t ng tróc r , phá ho i, xâm th c b m t lòng d n khí hoá đ m nh tác đ ng m t th i gian đ dài 2.13 Chi u sâu h xâm th c (Depth of erosion hole) Kho ng cách theo chi u vuông góc v i b m t thành lòng d n t v trí ban đ u (ch a xâm th c) đ n v trí hi n t i (đã xâm th c), ký hi u h x R R 2.14 Di n tích b m t b xâm th c (Area of the eroded surface) Di n tích ph n b m t lòng d n mà có t n t i h xâm th c, ký hi u F x R R 2.15 Th tích h xâm th c (Volume of the erosion hole) Th tích c a toàn b ph n v t li u b m t lòng d n b phá ho i b i xâm th c b dòng ch y cu n đi, ký hi u W x R R 2.16 C ng đ xâm th c theo th i gian (Erosion intensity with respect to time) T s gi a đ i l ng h x , F x , W x v i th i gian xâm th c t C đánh giá b ng đ i l a) C R R R R R R ng đ xâm th c theo th i gian đ c ng sau: ng đ xâm th c theo chi u sâu, ký hi u i h R R : ih = R R hx t TCVN 9158 : 2012 b) C ng đ xâm th c theo chi u r ng, ký hi u i F : iF = Fx t c) C ng đ xâm th c theo th tích, ký hi u iW : iw = Wx t R R R R R R R R 2.17 b n khí th c c a v t li u (Cavitation stability of material) il ng đ xâm th c, ký hi u R x Tr s R x thay đ i theo t ng lo i v t li u ng t l ngh ch v i c R R R R i v i v t li u bê tông, tr s R x t l thu n v i đ b n nén R b R R R R 2.18 b n khí th c t ng đ i (Relative cavitation stability) T s gi a đ b n khí th c R x c a v t li u xét v i đ b n khí th c R XO c a v t li u chu n (lo i v t R li u đ R R c s d ng nhi u xây d ng công trình tháo n c, đ R c nghiên c u nhi u v đ c tr ng ch ng xâm th c) 2.19 Hàm khí n Hi n t đ ng n c (In-water gaseous function) c ch y qua công trình tháo n c ch a n c có ch a m t th tích không khí nh t đ nh Không khí c có th t ngu n sau đây: - Khí hoà tan t nhiên; - Khí b hút vào dòng ch y t m t thoáng dòng ch y có l u t c l n (g i t hàm khí); - Không khí đ c đ a vào dòng ch y thông qua b ph n ti p khí i v i l p dòng ch y sát b m t lòng d n, đ hàm khí n gi m hàm khí n S= cđ c cao kh n ng khí th c c xác đ nh thông qua h s hàm khí n dWa dWc c, ký hi u S: (3) đó: dW c th tích m t phân t bao g m c n R R c không khí; dW a th tích c a ph n không khí ch a dW c R R R R 2.20 Các tr s l u t c dùng tính toán khí th c (Velocity values using in the cavitation calculation) Các tr s l u t c dùng tính toán khí th c quy đ nh sau tr s l u t c trung bình th i gian (ch a xét đ n m ch đ ng): TCVN 9158 : 2012 a) L u t c c c b : tr s l u t c t i m t m xác đ nh dòng ch y, ký hi u u ; b) L u t c bình quân m t c t : tr s l u t c tính bình quân cho toàn m t c t, ký hi u V: Q V = (4) ω đó: Q l u l ng, m3/s; P P ω di n tích m t c t t , m2; P P c) L u t c sát thành : tr s l u t c c c b t i m t m cách m t c b n c a lòng d n m t kho ng cách b ng y, ký hi u V y ; R R d) L u t c đ c tr ng : tr s l u t c quy V T Tr s V R R R e) L u t c ng T R đ c quy ct c đ xác đ nh h s khí hoá theo công th c (7), ký hi u ng ng cho t ng lo i v t li u ch y bao; ng xâm th c : l u t c c a dòng ch y đ t đ n tr s b m t v t li u lòng d n b t đ u b xâm th c, ký hi u V ng Tr s V ng c a v t li u bê tông ph thu c vào đ b n nén c a v t R R li u (ký hi u R b ) đ hàm khí n R R R R c S (xem hình 1) : Rb, MPa Vng, m/s Hình - Quan h Vng = f(Rb,S) c a v t li u bê tông f) L u t c cho phép không xâm th c : tr s l u t c cho phép l n nh t c a dòng ch y không gây xâm th c b m t v t li u lòng d n m c dù có khí hoá m nh tác đ ng th i gian dài, ký hi u V cp R R Dòng ch y không gây xâm th c b m t lòng d n có v n t c trung bình m t c t t i v trí ki m tra, ký hi u V nh h n l u t c cho phép (V < V cp ) R R TCVN 9158 : 2012 Ki m tra s xu t hi n khí hoá b ph n c a công trình tháo n 3.1 Quy đ nh chung 3.1.1 Ki m tra v i ch đ làm vi c khác nhau, ph i có tr a) Tháo n ng h p sau : ng thay đ i t đ n Q max , Q max l u l c v i c p l u l R R R c R ng tháo x y l thi t k ; b) C a van m hoàn toàn m t ng ph n; c) M đ u t t c c a van tr 3.1.2 ng h p có m t c a van b h n ch kh n ng làm vi c s c Ki m tra b ph n, m t c t khác công trình tháo n c, ph i có v trí sau : a) b) u vào c a c a tháo n cd i sâu có áp; nh đ p tràn c a công trình x m t; c) Các v trí g gh c c b m t đ p tràn, m t d c n c phát sinh trình thi công ho c trình khai thác; d) Các khe, ng ng, m phân dòng… b ph n bu ng van; e) Các m phân dòng cu i d c n c hay b tiêu n ng (n i có ch đ ch y bao không thu n) i u ki n không phát sinh khí hoá h s khí hoá K t i b ph n ti p xúc v i n 3.1.3 công trình tháo n cc a c t t c ch đ làm vi c quy đ nh t i 3.1.1 ph i l n h n h s khí hoá phân gi i : K > K pg R 3.1.4 (5) R N u tính toán, thi t k theo quy đ nh t i 3.1.3 d n đ n kích th không tho mãn yêu c u kinh t , có th cho phép có khí hoá nh ) i u ki n kh ng ch tr c l n giai đo n đ u (có kh n ng xâm th c ng h p nh sau: K > 0,85.K pg R 3.1.5 c công trình tháo n R (6) Giá tr c a h s khí hoá K xác đ nh theo công th c (7): K= H DT - H pg VDT 2g (7) đó: V DT l u t c (tr s trung bình th i gian) đ c tr ng c a dòng ch y bao quanh công trình hay R R b ph n công trình xét, m/s; g gia t c tr ng tr 10 ng, m/s2; P P TCVN 9158 : 2012 B ng D.1 - K t qu tính toán v đ M tc t h χ ω ng m t n V R C R m/s c d c v i Q = 200m3/s, h = 5,44 m P P R R J J TB i - J TB E ∆E R R ∆L L m m m m m m 5,44 77,87 364,30 4,68 152,92 22,51 0,0217 - - 31,2657 - - 0,00 5,10 77,20 341,70 4,43 147,27 24,00 0,0265 0,0241 0,1759 34,4578 3,1921 18,15 18,15 4,80 76,60 321,60 4,20 143,15 25,50 0,0317 0,0291 0,1709 37,9422 3,4844 20,39 38,54 4,50 76,00 301,50 3,97 138,32 27,20 0,0387 0,0352 0,1648 42,2085 4,2663 25,89 64,43 4,25 75,50 284,75 3,77 133,99 28,80 0,0462 0,0424 0,1576 46,5252 4,3167 27,39 91,82 4,05 75,10 271,35 3,61 130,50 30,22 0,0536 0,0499 0,1501 50,5968 4,0716 27,12 118,94 3,90 74,80 261,30 3,49 127,83 31,38 0,0605 0,0570 0,1430 54,0888 3,4920 24,42 143,36 3,75 74,50 251,25 3,37 125,11 32,64 0,0681 0,0642 0,1358 58,0502 3,9614 29,17 172,53 3,65 74,30 244,55 3,29 123,28 33,53 0,0740 0,0710 0,1290 60,9551 2,9049 22,52 195,05 10 3,56 74,12 238,52 3,22 121,67 34,38 0,0798 0,0769 0,1231 63,8038 2,8487 23,15 218,20 P 57 TCVN 9158 : 2012 h M tc t m B ng D.2 - Ki m tra kh n ng khí hoá t i m t c t tính toán Z mn Ha R R m m H DT R m L* m L* ∆ δ 104 103 P δ ∆ m 10-3 ϕV V DT R R P m/s K Kh n ng khí hoá P 5,44 101,23 10,23 15,56 38,0 7,60 0,94 0,470 1,12 222 0,990 11,34 2,307 Có 5,10 97,27 10,23 15,23 56,2 11,24 1,43 0,715 1,05 222 0,984 11,78 2,091 Có 4,80 92,90 10,24 14,95 76,5 15,30 1,98 0,990 1,00 222 0,977 12,30 1,882 Có 4,50 87,43 10,24 14,65 102,4 20,48 2,54 1,270 0,95 222 0,971 12,86 1,686 Có 4,25 81,70 10,25 14,42 129,8 25,96 3,10 1,550 0,92 222 0,964 13,50 1,505 Có 4,05 76,08 10,25 14,22 156,9 31,38 3,56 1,780 0,90 222 0,957 14,11 1,358 Có 3,90 71,05 10,26 14,08 181,4 36,28 4,20 2,100 0,88 222 0,948 14,63 1,250 Có 3,75 65,07 10,26 13,94 210,5 42,10 4,96 2,480 0,86 222 0,938 15,20 1,146 Có 3,65 60,45 10,27 13,85 233,0 46,60 5,28 2,640 0,85 222 0,933 15,61 1,080 Có 10 3,56 55,75 10,27 13,76 256,2 51,24 5,80 2,900 0,84 222 0,926 16,03 1,017 Có CHÚ THÍCH: L* chi u dài đo n dòng ch y t ng c t 1) đ n m t c t tính toán 58 ng tràn đ n m t c t tính toán V i công trình xét : L* = L + 38,0 m, L chi u dài đo n dòng ch y t m t c t đ u d c (m t TCVN 9158 : 2012 Ki m tra kh n ng khí th c d c n D.3 D.3.1 Khi khí hoá đ c trì th i gian đ dài dòng ch y có l u t c c c b t i đ nh m u g gh V DT > V ng thành d c n R R R c c có kh n ng b xâm th c Tr s V DT l y theo b ng D.2, tr s V ng R R R R tra theo đ th hình V i bê tông thành lòng d n có R b = 30 MPa, đ hàm khí n R đ R R c S = 0,0, tra c V ng = 13,0 m/s R R D.3.2 T giá tr V DT R b ng D.2 cho th y : R - T i m t c t có V DT < V ng : không b xâm th c ; R R R R - T i m t c t có V DT > V ng : có kh n ng xâm th c B ng n i suy t R R R dòng ch y, xác đ nh đ R bi u đ l u t c V DT d c theo R R c m t c t có V DT = V ng = 13 m/s m t c t B (n m gi a m t c t 5) cách R R đ u d c m t kho ng L B = 70,4 m Nh R R R v y đo n t R m t c t B đ n cu i d c c n có bi n pháp b o v ch ng khí th c D.4 Thi t k bi n pháp ch ng khí th c D.4.1 L a ch n hình th c công trình đ phòng khí th c đo n d c sau m t c t B, có th xem xét ph a) Làm m nhám gia c ng án sau: ng đ t ng h s nhám, gi m l u t c dòng ch y d c Bi n pháp cho hi u qu t t v i nh ng d c có chi u sâu dòng ch y không l n h n 2,0 m (h ≤ m) V i tr h p xét, dòng ch y có đ sâu h > 3,5 m nên bi n pháp dùng m nhám gia c qu , d n đ n kh i l b) T ng c ng ng s hi u ng công trình t ng nhi u, không kinh t ; ng đ bê tông thân d c Ph ng án hi n t i dùng bê tông M30 Có th xem xét s d ng bê tông M35 ho c M40: - N u dùng bê tông M35 t ng ng V ng = 14,5 m/s: đo n sau m t c t đ n cu i d c v n ph i x R R lý ch ng xâm th c; - N u dùng bê tông M40 t ng ng V ng = 17,3 m/s: toàn d c s có V DT < V ng , đ m b o R khí th c Tuy nhiên, mu n đ t đ ngh thi công thích h p Ph R R ng án c n đ ng án c n đ R ng đ có công c đ a vào đ so sánh l a ch n; c có quy mô l n V i công trình xét d c c ng m t ph R c bê tông M40 c n ph i s d ng ph gia t ng c c) B trí thi t k máng tr n khí d c Gi i pháp đ trình tháo n R c s d ng có hi u qu nhi u công ví d gi i pháp thi t b máng tr n khí c tính toán đ so sánh l a ch n D.4.2 Tính toán b ph n ti p khí D.4.2.1 B trí b ph n ti p khí d c D.4.2.1.1 Theo tính toán t i D.3.2 đo n d c n c t sau m t c t B (cách đ u d c 70,4 m) c n b o v ch ng khí th c Các b ph n ti p khí (ký hi u hình D.1 TBTK) đ c b trí nh sau: 59 TCVN 9158 : 2012 - TBTK đ t t i m t c t M , cách đ u d c 40 m; R R - TBTK đ t t i m t c t M , cách đ u d c 100 m; R R - TBTK đ t t i m t c t M , cách đ u d c 160 m R R Theo cách b trí này, chi u dài b o v L p c a TBTK b ng b ng 60,0m R R D.4.2.1.2 Khi thi t k b trí TBTK công trình tháo n trí khác đ so sánh ch n ph t đ ng m t n c c n tính toán v i m t s ph ng án h p lý nh t V i ph ng án b ng án b trí theo D.4.2.1.1, n i suy c (b ng D.1) có thông s th y l c t i m t c t có b trí TBTK đ c ghi tóm t t b ng D.3: B ng D.3 - Thông s tính toán b ph n ti p khí L Lp h V m m m m/s TBTK 40 60 4,78 TBTK 100 60 TBTK 160 60 V trí Fr Fr 25,60 13,98 3,74 4,19 29,21 20,76 4,56 3,81 32,12 27,60 5,25 CHÚ THÍCH: L kho ng cách t đ u d c đ n v trí đ t TBTK; L p chi u dài c n b o v sau t ng TBTK R R D.4.2.1 B trí b ph n ti p khí d c D.4.2.1.1 Trình t tính toán TBTK nh sau: a) Xác đ nh chi u cao m i b t Z m : R R Xác đ nh theo công th c (D.3): Zm = R R L p ⋅ cos2 (D.3) 25 ( Fr − 1) L p = 60,0 m , ψ = 11,30 , cos2ψ = 0,9232 , Fr = 13,98 Thay tr s vào công th c (D.3) R đ R P P c Z m = 0,81 m ; R R b) Ch n đ nghiêng m i h t: Hình D.2 gi i thi u s đ b trí m i h t Ch n chi u dài m i L m = 3,0 m V i đ d c d c tgψ = 0,2, xác R đ nh đ c tr s sau: Z = 3,0 x 0,2 R R Z = 0,6 m R 60 R R TCVN 9158 : 2012 Z2 = Zm - Z1 R R R R R R Z = 0,21 m R R tgθ = Z2 Lm ng ng v i góc θ = 40 (m i d c ng tgθ = 0,07, t P P c) Hình D.2 - B trí m i h t t i TBTK c) Tính chi u dài bu ng khí sau m i h t: Theo công th c (32) xác đ nh đ d) Xác đ nh l u l c L b = 18,6 m R R ng khí đ n v c n c p q a : R R q a = 0,033V.L b R R R (D.4) R thay tr s V = 25,6 m/s, L b = 18,6 m vào công th c (D.4) cho k t qu q a = 15,71 m3/s.m R e) Tính l u l R R R P P ng khí t ng c ng Q a : R R Qa = qa B R R R R Q a = 052,8 m3/s R R P P f) Tính di n tích t ng c ng c a m t c t ngang ng d n khí: ωa = R R Qa Va (D.5) Ch n V a = 50 m/s, thay vào công th c (D.5) xác đ nh đ R ng R thành bên kích th c ω a = 21,06 m2 Do tr s ω a l n, n u ch làm R R P P R R c m i ng ph i l n, khó b trí không kinh t Gi i pháp h p lý h n b trí thêm tr trung gian lòng d n (t i v trí TBTK), chia b r ng lòng d n thành khoang đ u Chi u dày m i tr d = 3,0 m T i m i tr b trí ng thông khí n i v i bu ng khí đáy lòng d n phía sau m i h t T ng c ng có ng thông khí (2 ng th t ng bên ng tr ) Kích c ng nh Di n tích t i thi u m i ng ω a1 , đ R R c xác đ nh theo công th c sau : 61 TCVN 9158 : 2012 ωa ω a1 = R R ω a1 = 5,265 m2 R g) Ch n kích th R P c ng: B a x t a = 3,5 m x 1,6 m R R R R B a c nh c a m t c t ngang ng theo chi u dòng ch y, t a c nh c a m t c t ng theo R R R chi u vuông góc v i m t bên c a t ng hay tr V i kích th R c ng ch n, v n t c khí ng s là: Va = Qa 4.Ba.ta V a = 47,0 m/s R R h) Xác đ nh đ chân không bu ng khí: h ck tính theo công th c (D.6): R R h ck = R R Va 2g 2 a (D.6) a đó: V a = 47,0 m/s R R γa = γ 780 Tr s µ a xác đ nh theo công th c th y l c (38) Các h s t n th t c t n R R c áp l c công th c (38) xác đ nh nh sau : - T n th t t i c a vào: ξ cv = 0,5 (c a vào không thu n); - T n th t t i v trí u n cong g p 900 : P P = 1,1 (tr c ng t th ng đ ng chuy n sang n m ngang u đáy d c); - T n th t áp l c d c đ La = Ht + R R R ta R + ng, tính v i chi u dài ng L a : R B1 + 2t t (D.7) đó: H t chi u cao thành lòng d n: H t = 8,0 m; R R R R t a chi u r ng m t c t ng thông khí: t a = 1,6 m; R 62 R R R R TCVN 9158 : 2012 B b r ng c a m i khoang : R R B1 = R B − 2d R B = 20,33 cm R R t t Chi u dày thành ng d n tr thành bên, ch n t t = 0,7 m; R R R Thay tr s xác đ nh vào công th c (D.7) đ c k t qu L a = 20,4 m M t c t ng có B a = 3,5 m, t a = 1,6m, χ a = 10,2 m, ω a1 = 5,6 m2, R = 0,549 m, C R R R d cđ R R R R R P P R R R = 40,20 H s t n th t áp l c R ng ξd xác đ nh theo công th c: 2gL ξd = R a R CR ξ d = 0,25 R R K t qu tính đ R = a c t ng h s t n th t Σξ i = 1,85 R = 0,592 1+ ∑ i Thay tr s tính đ c vào công th c (D.6) cho k t qu h ck = 0,41 m Tr s h ck < 0,5 m, R đ m b o u ki n làm vi c n đ nh c a đ i) Tính toán kích th c máng d n khí R R R ng tháo đáy sau m i h t: - B r ng máng B mk : R R B mk = B a = 3,5 m R R R R - Chi u sâu máng: t mk = t a - Z m R R R R R R t a = 1,6 m, Z m = 0,81 m Do v y t mk = 0,8 m R R R R R R 63 TCVN 9158 : 2012 H×nh D.3 ฀ S đ bè trÝ mòi h¾t vµ m¸ng dÉn khÝ c a TBTK1 k) Tính chi u cao l n nh t h b c a bu ng khí R V2 hb = Zm + R R R R 2g R cos ⋅ (tg + tg )2 (D.8) Thay tr s Z m = 0,81 m, V = 25,6 m/s, cosθ = 0,9976, tgθ = 0,0699, tgψ = 0,2 vào công th c (D.8) R tính đ R c h b = 3,23 m R R D.4.2.1.2 V i TBTK khác c ng tính t b ph n ti p khí TBTK đ ng t nh TBTK K t qu tính toán thông s k thu t c a c ghi b ng D.4: B ng D.4 - T ng h p k t qu tính toán xác đ nh thông s k thu t b ph n ti p khí TBTK Thông s k thu t TBTK1 TBTK2 TBTK3 40,0 100,0 160,0 Chi u cao m i h t Z m , m 0,81 0,62 0,52 Chi u dài m i h t L m , m 3,0 2,6 2,3 Góc nghiêng m i θ, đ 4,00 2,20 1,50 18,6 16,3 14,3 1052,8 1052,7 1015,1 4 3,5 x 1,6 3,5 x1,6 3,5 x1,6 0,41 0,41 0,41 10 B r ng máng khí B mk , m 35 3,5 3,5 11 Chi u sâu máng t mk , m 0,8 1,0 1,1 3,23 3,09 3,20 V trí đ t d c n c (kho ng cách ngang) L, m R R R R P Chi u dài bu ng khí L b , m R L u l S ng khí Q a , m3/s R R P P ng d n khí, Kích th R c B a x t a c a m t ng, m R R R R chân không h ck , m R R R R R R 12 Chi u cao bu ng khí h b , m R 64 R P P TCVN 9158 : 2012 Ph l c E (Tham kh o) Ví d tính toán b ph n ti p khí t i bu ng van c a c ng d E.1 i sâu Tài li u ban đ u Tài li u ban đ u dùng đ tính toán thi t k b ph n ti p khí t i bu ng van c a c ng d i sâu đ đ m b o ch đ ch y n đ nh c ng g m có: a) C ng h p bê tông c t thép b trí d i đ p đ t có nhi m v tháo n c th ng xuyên k t h p d n dòng thi công; b) M t c t ngang c ng: B x H = 2,2 m x 2,2 m ; c) Van công tác van ph ng đ t tháp có thi t b kín n d) Kích th c phía sau; c khe van: W = 0,3 m; h = 0,25 m; e) B c th t sau c a van có Z b = 0,2 m; R R f) Cao trình đáy c ng t i tháp: 136,5 m; g) Cao trình tr n c ng sau tháp: 138,5 m; h) Cao trình c a vào ng thông khí: 163,5 m; i) Tr ng h p xét có m c n ng l u Z TL = 161,8 m, đ m c a c ng a = 1,0 m, l u l c th R Q = 28,14 m3/s Sau c a van có đo n ch y xi t không ng p, ti p đ n n P P đo n c ng ch y có áp E.2 sâu n c tr cn ng R c nh y, sau n c nh y c nh y theo k t qu tính toán th y l c h = 0,8 m R R Tính toán ng thông khí E.2.1 S đ b trí ng thông khí có n th ng đ ng, c a vào đ t nh t th ng l u), c a E.2.2 Tính toán l u l E.2.2.1 L u l cl n cao trình tr n c ng 138,5 m đ ti p khí cho kho ng không sau c a van ng thông khí c n thi t ng thông khí c n thi t Q ak xác đ nh theo công th c sau: R R Q ak = Q aB + Q ac + Q ax R Ph cao trình 163,5 m (cao h n m c n R R R R R ng pháp tính toán xác đ nh đ i l R R (E.1) ng công th c (E.1) th c hi n theo quy đ nh t E.2.2.2 đ n E.2.2.4 65 TCVN 9158 : 2012 E.2.2.2 Tính toán l u l ng khí Q aB c n c p cho vùng tách dòng sau khe van b c th t theo công R R th c (E.2): Q aB = Q aB1 + Q aB2 R R R R R (E.2) R đó: ng c n c p sau khe van, ph n n Q AB1 l u l R R c qua: Q aB1 = 0,1(2a x h) V R ng c n c p sau b c th t: Q AB2 l u l R R R Q aB2 = 0,1(B x Z b ).V R R R R a đ m van: a = 1,0 m ; h chi u sâu khe van: h = 0,25 m; B b r ng c ng: B = 2,2 m; Z b chi u cao b c: Z b = 0,2 m; R R R R V l u t c bình quân dòng ch y d V= Q = B.a i c a van; 28,14 2,2x1,0 V = 12,79 m/s Thay k t qu tính toán vào công th c (E.2) cho k t qu Q aB = 1,20 m3/s R E.2.2.3 Tính toán l u l R P P ng t hàm khí Q ac theo công th c (E.3) R R Q ac = 0,04 ⋅ FrR − 40 ⋅ Q (E.3) đó: Q = 28,14 m3/s ; P P Fr R tính theo công th c (45): F rR = R R R Vc2 R gR V c l u t c bình quân t i m t c t co h p sau c a van: V c = R R R Q R Bhc h c đ sâu co h p: h c = α.a; R H c ng tr R R c t n c tr R c c a van B qua l u t c t i g n t n th t c t n c tháp, tr s H xác đ nh nh sau: H = Z TL - ∇ đáy c R R R ng t i tháp H = 161,8 m - 136,5 m H = 25,3 m 66 c ma sát đo n TCVN 9158 : 2012 α h s co h p đ ng, ph thu c vào t s a/H, tra b ng c a Jucopxki s tay tính toán th y l c Trong tr ng h p thi t k , v i t s a/H = 1/25,3 = 0,04 xác đ nh đ c α = 0,613, h c = 0,613 m; R R T i m t c t co h p có: χ = 2.h c + B R R χ = 3,426 m ω = B.h c R R ω = 1,3486 m2 P ω χ R = R = 0,394 m Thay tr s xác đ nh vào công th c (45) tính đ đ c Fr R = 112,7 Thay vào công th c (E.3) tính R R c Q ac = 9,60 m /s R R P P E.2.2.4 Tính toán l u l ng khí b cu n vào t i v trí n Q ax = 0,012 ( ( Fr1 − 1)1,4 Q R T i m t c t tr R R (E.4) R cn c nh y Q ax theo công th c (E.4) c ch y có: h = 0,8 m R R V1 = R Q R Bh1 V = 15,99 m/s R R Fr = R V12 R gh1 Fr = 32,57 R R Thay vào công th c (E.4) tính đ c Q ax = 2,96 m3/s R R P P E.2.2.5 Thay t t c tr s Q aB , Q ac , Q ax xác đ nh theo E.2.2.2, E.2.2.3 E.2.2.4 vào công th c R (E.1) tính đ R R R R R c Q ak =13,8 m3/s R R P E.2.3 Tính toán kích th P c ng d n khí Trình t tính toán nh sau: a) Ch n v n t c dòng khí ng: V ak = 43 m/s; R R b) Tính toán di n tích m t c t ngang ng ω ak : R ω ak = R R R Qak Vak 67 TCVN 9158 : 2012 ω ak = 0,32 m2 R R c) Ch n kích th P P c m t c t ngang ng: B a x t a = 0,8 m x 0,4 m R E.2.4 Tính toán đ chân không R R R kho ng tr ng sau c a van kho ng tr ng sau c a van h ck tính theo công th c: chân không R Vak h ck = R R 2g ak R a (E.5) đó: V ak = 43 m/s ; R R γa ; = γ 780 µ ak = R (E.6) 1+ ∑ ξ i R Σξ i h s t n th t áp l c qua ng d n khí bao g m: R R - T n th t t i c a vào: ξ cv = 0,5 (c a vào không thu n); - T n th t d c đ ng: ξ d = 2gLk C2R (E.7) L k chi u dài ng thông khí chính: R R Lk = ∇c R R R a vào R - ∇c R a R L k = 25,0 m R R M t c t ngang ng d n khí có B a = 0,8 m, t a = 0,4 m, χ = 2,4 m, ω aK = 0,32 m2, R = 0,133 m Tra R R s tay tính toán th y l c v i n = 0,014 đ (E.7) tính đ c d R R R R P P c C R = 20,38 Thay tr s xác đ nh vào công th c = 1,181 Thay ti p vào công th c (E.6) tính đ Thay tr s xác đ nh vào công th c (E.5) tính đ c µ ak = 0,61 R R c h ck = 0,32 m R R K t qu tính toán ki m tra cho th y h ck < 0,5 m, đ m b o ch đ ch y n đ nh c ng R E.3 R Tính toán ng thông khí xu ng b c th t đáy E.3.1 S đ b trí t ng thông khí thành bên c ng: - C a vào: đ t sát tr n c ng, - C a ra: đ t 68 m t c t sau van; đ u b c th t (v trí b n đáy giáp v i thành bên); TCVN 9158 : 2012 - T ng chi u dài ng: L a = 3,0 m ; R R - Trên m i ng có v trí cong g p v i góc đ i h E.3.2 Tính toán kích th ng α = 900 P P c ng d n khí - L u t c khí d n ng: Q ak = R R QaB Q ak = 0,6 m3/s R R P P - Ch n l u t c khí ng V a = 40 m/s; R R - Di n tích m t c t ngang ng: ω a1 = R R Qa1 Va ω a1 = 0,015 m2 R R P - Ch n lo i ng có m t c t tròn, đ R R ω a1 π d1 = R ng kính d : R d = 0,14 m R R E.3.3 Tính toán đ chân không phía sau b c th t a) chân không kho ng tr ng phía sau b c th t tính theo công th c h ck1 = h ck + ∆h R R R (E.8) R đó: h ck đ chân không R R kho ng tr ng sau c a van: h ck = 0,32 m ∆h chênh l ch c t n Va ∆h = 2g R c áp l c R hai đ u c a ng, xác đ nh theo công th c (50): 2 a a V a = 40 m/s ; R R µ a h s l u l R R ng c a ng d n khí tính theo công th c (38) : a = 1+ ∑ Các h s t n i th t áp l c ng công th c (38) g m: - T n th t t i c a vào: ξ cv= 0,5 (c a vào không thu n); - T n th t t i ch u n cong: 69 TCVN 9158 : 2012 ξ cong = x 1,1 R R ξ cong = 2,2 R R - T n th t d c đ 0,014 t ng ξ d = R R 2gLa C 2R : ng có bán kính th y l c R = 0,035 m, v i h s nhám n = R R ng ng có C R = 8,54 Thay s vào công th c tính ξ d xác đ nh đ R R c ξ d = 0,81; R R c vào công th c (38) cho k t qu µ a = 0,47; thay vào công th c (50) cho k t Thay tr s tìm đ R R qu ∆h = 0,47 m; b) Thay tr s tìm đ c vào công th c (E.8) đ xác đ nh h ck1 cho k t qu nh sau: R R h ck1 = h ck + ∆h R R R R h ck1 = 0,32 m + 0, 47 m R R h ck1 = 0,79 m R R c) K t qu tính toán cho th y h ck1 < 1,0 m, đ m b o ch đ làm vi c an toàn R E.4 R Tính toán khác Trong tính toán thi t k b ph n ti p khí, c n tính toán v i nhi u ch đ m c ng khác đ ch n đ 70 c kích th c ng d n khí (ω ak ω a1 ) an toàn nh t R R R R ... u TCVN 9158 : 2012 Công trình th y l i - Công trình tháo n tính toán khí th c, đ Các công trình tháo n c chuy n đ i t c - H c - Ph ng pháp 14TCN 198 - 2006 Công trình th y l i - ng d n tính toán. .. th m đ nh, B Khoa h c TCVN 9158 : 2012 TIÊU CHU N QU C GIA TCVN 9158 : 2012 Công trình th y l i - Công trình tháo n Ph c ng pháp tính toán khí th c Hydraulic structures - Discharge structures... công trình, c p công trình th i gian làm vi c c a công trình, c th nh sau: - i v i công trình t m th i c a s a ch a: p = 2,0 % ; - i v i công trình lâu dài: p l y theo t n su t ki m tra c p công