Đập tràn mỏ vịt có cơ chế tự tràn dạng như một đập tràn thành mỏng. Trên hình chiếu bằng, đập tràn mỏ vịt có dạng một đường gấp khúc nối tiếp của các đoạn đập tràn thành mỏng lại với nhau, trên cơ sở cung cấp một chiều dài tràn có hiệu lớn hơn, tương ứng với một chiều rộng tràn nhất định. Một đập tràn có lợi hơn khi so sánh với một đập tràn tuyến thẳng hay với một đập tràn tiêu chuẩn hình chữ S. Giá trị hệ số lưu lượng của đập tràn mỏ vịt thường gấp từ 2 3 lần giá trị của đập tràn tiêu chuẩn hình chữ S, còn khả năng tháo lũ của nó (biến thiên theo cột nước) về cơ bản khoảng gấp đôi đập tràn tuyến thẳng hoặc đập tràn tiêu chuẩn hình chữ S có cùng chiều rộng tràn.
Phụ lục Phụ lục TỔNG HP MỘT SỐ BÀI BÁO VỀ ĐẬP TRÀN MỎ VỊT (LABYRINTH SPILLWAYS / DÉVERSOIR DU TYPE BEC DE CANARD) SV: Đỗ Văn Sinh Trang 34 Phụ lục Chương TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU -Đập tràn mỏ vòt có chế tự tràn dạng đập tràn thành mỏng Trên hình chiếu bằng, đập tràn mỏ vòt có dạng đường gấp khúc nối tiếp đoạn đập tràn thành mỏng lại với nhau, sở cung cấp chiều dài tràn có hiệu lớn hơn, tương ứng với chiều rộng tràn đònh Một đập tràn có lợi so sánh với đập tràn tuyến thẳng hay với đập tràn tiêu chuẩn hình chữ S Giá trò hệ số lưu lượng đập tràn mỏ vòt thường gấp từ ÷ lần giá trò đập tràn tiêu chuẩn hình chữ S, khả tháo lũ (biến thiên theo cột nước) khoảng gấp đôi đập tràn tuyến thẳng đập tràn tiêu chuẩn hình chữ S có chiều rộng tràn -Tổng chiều dài đập tràn mỏ vòt gấp khoảng ÷ lần chiều rộng tràn Giống kết cấu có chiều dài tràn khác nhau, đập tràn mỏ vòt thường sử dụng để tăng khả tháo lũ điều kiện cao trình ngưỡng chiều rộng tràn cho, để tăng khả trữ nước cách đôn cao cao trình ngưỡng tràn trì khả tràn Chính vậy, đập tràn mỏ vòt thích hợp điều kiện vò trí xây dựng đập tràn có không gian hạn chế, thích hợp để thay cho kết cấu tràn có sẵn mà kết cấu không đáp ứng khả tháo lũ đề (nguyên nhân việc nâng cấp hồ chứa, hay sai sót dự báo tính toán thủy văn) -Đập tràn mỏ vòt nói chung, thường sử dụng để tháo lũ xuống dốc nước với chiều rộng tràn dốc nước thường nhỏ chiều rộng đập tràn mỏ vòt Vì vậy, dòng chảy hỗn loạn phát sinh hạ lưu đập tràn mỏ vòt Để tạo thành lớp nước tháo, cho phép đoạn chuyển tiếp có chiều rộng thay đồi dần từ chiều rộng đập tràn đến chiều rộng dốc nước để không phát sinh sóng ngang dốc nước sau dòng chảy qua đoạn chuyển tiếp (hình 1.2) -Cũng đập tự tràn khác, đập tràn mỏ vòt với hồ chứa có nhiệm vụ điều tiết giảm lưu lượng lũ tháo xuống hạ lưu, đồng thời đảm bảo an toàn cho hệ thống công trình đầu mối Tuy nhiên, ưu điểm trội đập tràn mỏ vòt so sánh với đập tự tràn có chiều rộng tràn khác, là; lưu lượng lũ (tối đa) thiết kế tháo qua đập tràn (tương ứng với trình lũ thiết kế) giảm đáng kể, điều dẫn đến kích thước công trình hạ lưu như: dốc nước, tiêu năng…giảm => hạ thành công trình Ví dụ: đập tràn São Domingos (hình 1.2) lưu lượng lũ thiết kế giảm từ 280 m 3/s xuống 160 m3/s, đập tràn Pisão lưu lượng lũ thiết kế giảm từ 220 m3/s xuống 50 m3/s SV: Đỗ Văn Sinh Trang 35 Phụ lục = chiều rộng đập HÌNH CHIẾ U BẰNG HÌNH CHIẾ U ĐỨNG Chiều dài có hiệu đập tràn L=2.N (A+L2) Tổng chiều dài đập tràn =N.(2L1+A+D) L1 : Chiều dài thực cạnh biên L2 : Chiều dài có hiệu cạnh biên B : Chiều dài đập tràn mỏ vòt N : Số chu kỳ (4 hình trên) Hình 1.1 Sơ đồ bố trí đập tràn mỏ vòt Hình 1.2 Đập tràn mỏ vòt São Domingos SV: Đỗ Văn Sinh Trang 36 Phụ lục 1.2 ĐẶC ĐIỂM THỦY LỰC -Đặc điểm đập tràn mỏ vòt có dạng phẳng, tuyến tràn không thẳng thay đổi có tính chu kỳ theo dạng tam giác hình thang -Chính hình dạng tạo phức tạp cho chế độ thủy lực Lưu lượng tháo qua đập tràn mỏ vòt tăng tuyến tính với việc tăng chiều dài tràn cột nước thấp Ở thượng lưu, cột nước tăng, kiểu dòng chảy tháo qua đập tràn biến thiên theo giai đoạn sau: không áp, bán áp, chuyển tiếp, có áp 1.2.1 Chảy không áp -Trường hợp xuất cột nước thượng lưu thấp, dòng chảy rơi tự qua đập tràn Hướng dòng chảy lưu tốc ảnh hưởng đến hệ số lưu lượng Tuy nhiên, chiều dày lớp nước chảy tràn vàlớp nước hạ lưu không ảnh hưởng đến khả tháo đập tràn Hình 1.3 Chảy không áp đập tràn mỏ vòt chu kỳ hình thang SV: Đỗ Văn Sinh Trang 37 Phụ lục 1.1.2 Chảy bán áp -Khi cột nước tăng => chiều sâu nước hạ lưu tăng cụ thể lớp nước máng thay đổi tiết diện kẹp tường chu kỳ (răng) -Nguyên nhân tiếp xúc, tác động lớp nước chảy tràn bên tường chu kỳ, cao trình mực nước hạ lưu tăng diện tích mặt cắt ngang hạn chế đỉnh, thượng lưu máng thay đổi tiết diện => thông thoáng khí bên lớp nước chảy tràn trở nên khó khăn Điều kiện tiêu biểu bắt đầu gặp lớp nước chảy tràn bên tường chu kỳ kết hạ thấp hệ số lưu lượng Điều kiện bắt đầu trạng thái chảy bán áp Kết gặp lớp nước chảy tràn bên tường chu kỳ dòng chảy đỉnh thượng lưu trở nên có áp, đỉnh hạ lưu trì thông thoáng khí dẫn đến không khí bò vào bên lớp nước chảy tràn (hàm khí) Một túi không khí ổn đònh tạo thành dọc theo cạnh tường đỉnh hạ lưu đập tràn Hình 1.4 Chảy bán áp 1.2.3 Chảy chuyển tiếp -Khi cột nước thượng lưu chiều sâu nước hạ lưu tăng, lớp nước chảy tràn trở nên có áp vò trí khác dọc theo đường tràn Túi không khí ổn đònh trạng thái chảy bán áp thay đổi trở thành túi nhỏ hơn, túi di chuyển lên thượng lưu dọc theo cạnh tràn gây tình trạng ởn đònh lớp nước chảy tràn Đây điều kiện bắt đầu trình chảy chuyển tiếp Đặc điểm đan xen không liên tục túi khí (khoảng trống cục bộ) khối nước đặc (không tồn khoảng trống bên lớp nước chảy SV: Đỗ Văn Sinh Trang 38 Phụ lục tràn), dễ dàng nhận không liên tục đường cong hệ số lưu lượng 1.2.4 Chảy có áp -Khi lưu lượng tháo qua đập tràn mỏ vòt có dạng khối nước đặc dòng chảy trạng thái chảy có áp -Chiều dày lớp nước chảy tràn chiều sâu lớp nước hạ lưu không cho phép không khí vào bên lớp nước chảy tràn Khi cột nước thượng lưu tăng dần lên, điều kiện dòng chảy cuối dẫn đến chảy ngập tràn đập tràn mỏ vòt Hình 1.5 Chảy có áp -Lớp nước chảy tràn bám sát cạnh tường đập tràn mỏ vòt với cột nước thấp quan sát vài nhà nghiên cứu [Kathlen, et al, 1982 1; Houston, 19822; ANCOLD, 19803] Trong điều kiện chảy này, dao động lớp nước chảy tràn tiếng ồn sinh thay đổi áp suất khí quyển, áp suất nhỏ (áp suất chân không) bên bên lớp nước chảy tràn p suất nhỏ bên lớp nước chảy tràn làm tăng khả tháo, tạo vài vấn đề kết cấu kết rung động cộng hưởng -Hơn nữa, trường hợp chảy chuyển tiếp, không liên tục hệ số lưu lượng tương ứng với tỷ số L/W quan sát hình 1.6 Điều kiện dòng chảy tạo vấn đề kết cấu đề cập Điều tránh cách tạo thông thoáng dòng chảy tràn SV: Đỗ Văn Sinh Trang 39 Phụ lục Hình 1.6 Đường cong đặc tính ứng với giá trò tỷ số L/W -Giải pháp phổ biến tạo thoáng khí cách lắp đặt mố tách dòng, áp dụng đập tràn Ute Hyrum [Houston, 19822; Houston, 19834], lắp đặt đường ống thông khí xuyên suốt tường tràn Các mố tách dòng không cần phải đủ cao để tạo thoáng khí dòng chảy cho toàn phạm vi cột nước, cao dòng chảy suốt trình chảy ngập tràn đập tràn mỏ vòt Tuy nhiên, mố tách (phân) dòng tích lũy làm lắng đọng vật trôi nổi, kết làm giảm chiều dài tháo tràn Chính vậy, việc làm thoáng khí ống xuyên suốt chiều dài tường tràn xem xét giải pháp có hiệu cao an toàn tất trường hợp chảy tràn SV: Đỗ Văn Sinh Trang 40 Phụ lục 1.3 ƯU NHƯC ĐIỂM 1.3.1 Ưu điểm -Phạm vi áp dụng rộng rải, đập tràn mỏ vòt giải pháp tốt, tiêu biểu cho trường hợp vò trí xây dựng đập tràn có không gian hạn chế, thích hợp để thay cho kết cấu tràn có sẵn mà kết cấu không đáp ứng khả tháo lũ đề -Một đập tràn mỏ vòt có khả tháo lưu lượng lớn cột nước tràn tương đối thấp Ưu điểm dẫn đến chi phí xây dựng bảo dưỡng thấp, việc vận hành an toàn (tin cậy) so sánh với đập tràn có cửa van -Với cột nước tràn tối đa cho (có thể điều kiện giới hạn ngập thượng lưu), đập tràn mỏ vòt có lợi kinh tế lựa chọn điều kiện giới hạn cao trình đỉnh đập dung tích cắt lũ… 1.3.2 Nhược điểm -Mặc dù, phạm vi áp dụng rộng rãi khó khăn thiết kế (kỹ thuật) chế độ chảy (điều kiện thủy lực) phức tạp, mặt chế việc cân nhắc lựa chọn nhà thiết kế … Ghi chú: Kathlen, L., Houston, K.L and Deangels, CS., “A site specific study of a labyrinth spillway” Proceedings Applying Research to Hydraulic Practice ASCE Conference: 1982 Houston, K.L., “Hydraulic model study of Ute dam labyrinth spillway”, Report No GR – 82 – Bureau of Reclamation Denver Colorado USA: 1982 “Investigation into spillway discharge noise at Avon dam” Metropolitan Water Sewerage and Drainage Board ANCOLD Bulletin No 57: August 1980 Houston, K.L., “Hydraulic model study of Hyrum auxiliary labyrinth spillway”, Report No GR – 82 – 13 Bureau of Reclamation Denver Colorado USA: 1983 SV: Đỗ Văn Sinh Trang 41 Phụ lục Chương THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN MỎ VỊT 2.1 QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN ĐẬP TRÀN MỎ VỊT -Đập tràn mỏ vòt đập tràn gấp khúc hình chiếu bằng, để cung cấp chiều dài tràn có hiệu dài hơn, sở chiều rộng tràn đònh Các thông số ảnh hưởng đến khả tháo đập tràn mỏ vòt: chiều dài chiều rộng đập tràn, chiều cao đập, góc xiên mặt biên, số chu kỳ phần ảnh hưởng quan trọng hơn, là, chiều dày tường, dạng đường tràn hình dạng ngưỡng -Năm 1968 Taylor1 tiến hành nghiên cứu ứng xử đập tràn mỏ vòt Trong phạm vi nghiên cứu mở rộng mình, Taylor trình bày tăng khả tháo lũ (lưu lượng) đập tràn mỏ vòt so với đập tràn thẳng, dạng ngưỡng nhọn có hình dạng đường tràn chiều rộng tràn Tiếp tục công việc năm 1970, Hay Taylor công bố thủ tục (phương pháp) thiết kế cho đập tràn mỏ vòt bao gồm tiêu chuẩn để ước lượng lưu lượng tháo qua đập tràn mỏ vòt dạng chu kỳ tam giác hình thang -Một số mô hình thủy lực thí nghiệm để nghiên cứu việc thiết kế đập tràn mỏ vòt Ví dụ, năm 1971, Davas sử dụng kết thực nghiệm từ mô hình nghiên cứu đập tràn Woronora Avon Autralia để phát triển họ đường cong sử dụng cho đập tràn mỏ vòt Năm 1980, Mayer sử dụng mô hình tỷ lệ 1/20 để nghiên cứu khả tháo lũ cho đập tràn mỏ vòt đề xuất sử dụng công trình Bartllet’s Ferry Quan niệm thiết kế đập tràn mỏ vòt mà Hay Taylor đưa xác đònh không phù hợp kết cấu lưu lượng không đạt yêu cầu Lux5 năm 1984, sử dụng liệu thu từ nghiên cứu máng dẫn nước mô hình đập tràn để đánh giá chế độ thủy lực đập tràn mỏ vòt Ông ta phát triển phương trình xác đònh lưu lượng tháo qua đập tràn mỏ vòt -Viện US Bureau of Reclamation kiểm tra khả tháo lũ đập tràn Ute Dam Hyrun Dam (Houston 1982, 1983 6; Hinchliff Houston 19847), trình kiểm tra thực mô hình đập tràn mỏ vòt với 10 chu kỳ cho đập tràn Ute Dam sở đường cong thiết kế Hay Taylor, kết cho thấy đạt lưu lựơng tràn cần thiết MNGC Họ tìm khác biệt kết họ kết Hay Taylor chừng mực sử dụng cột nước khác Houston (1982,1983) Lux (1984) sử dụng cột nước tổng thay cho cột nước áp suất Sử dụng cột nước áp suất không kể đến cột nước lưu tốc tới gần dẫn đến sai số đáng kể trình dự tính SV: Đỗ Văn Sinh Trang 42 Phụ lục -Gần Bureau of Reclamation hoàn thành thí nghiệm mô hình đập tràn mỏ vòt Ritschard Dam (Vermeyen 1991) Kết mô hình sử dụng để thiết kế cho công trình Standley Lake (1993 Tullis 9) -Những nhà nghiên cứu tìm tòi số liệu mới, phương pháp để cải tiến, đơn giản hoá trình thiết kế đập tràn mỏ vòt Nhiều chương trình thực nghiệm khác hình thành UWRL (Utah Water Research Laboratory) để ước lượng, đánh giá hệ số lưu lượng (C d) cho đập tràn mỏ vòt (Amanian10 1987, Baasiri et al… unpublished report 1992 Waldron 11 1994) Mỗi nhà nghiên cứu sử dụng đường dẫn có bề rộng m (3ft) Đập tràn tuyến thẳng, với hình dạng ngưỡng tràn ngưỡng phẳng, ngưỡng cong ¼ đường tròn, ngưỡng cong ½ đường tròn, để kiểm tra tràn với dãy tỷ số H t/P từ 0,05 đến Các mô hình đập cao 152 mm 229 mm Đập tràn mỏ vòt kiểm tra vơi góc xiên mặt biên từ o đến 35o Trong đa số mô hình cao 152 mm dày 25,4 mm với dạng ngưỡng tràn cong ¼ đường tròn ½ đường tròn Các mô hình đập xếp thẳng hàng, nhau, đánh dấu để xác đònh chiều dài thực cách cẩn thận (xem hình 2.1) Một thước có độ xác đến 0,3 mm đặt vò trí cách đập m phía thượng lưu sử dụng để đo chiều sâu nước Một điểm đo xác khác dùng để xác đònh cao trình ngưỡng kiểm tra suốt trình làm thí nghiệm Lưu lượng xác đònh trọng lượng thể tích đài chứa với độ xác lên đến 0,25 % Chi tiết nghiên cứu thực nghiệm đề cập báo cáo nghiên cứu nhà nghiên cứu (Amanian 1987, Baasiri et al… unpublished report 1992 Waldron 1994) -Kết cuối nghiên cứu thực nghiệm phát triển làm sở liệu cho thủ tục thiết kế đập tràn mỏ vòt Nó sở tiêu biểu cho hình học ngưỡng tràn Cơ sở liệu đầu vào cho thủ tục thiết kế lưu lượng cột nước Thủ tục thiết kế cho phép tự chọn lựa số chu kỳ N góc xiên mặt biên α Nhưng đồng thời hạn chế số thông số chiều cao đập, chiều dài chiều rộng phải tương ứng với đập tràn mỏ vòt Với thông số nhập chọn lựa, bảng tính tự động giải cho kết kích thước đập tràn mỏ vòt tương ứng -Mỗi thông số đầu vào thay đổi để xác đònh ảnh hưởng thiết kế Có nhiều cách cấu tạo để đạt lưu lượng tháo thiết kế tương ứng với cột nước thiết kế Chọn lựa cuối sở thiết kế vừa vặn bố trí tổng thể công trình đầu tư , chi phí xây dựng thấp hiệu thủy lực cao SV: Đỗ Văn Sinh Trang 43 Phụ lục làm cho phân dòng tăng làm cho hệ số lưu lượng, khả tháo Ute Dam nhỏ so với tính toán theo thủ tục đề cập tài liệu Hệ số lưu lượng Ute Dam ước lượng khoảng hệ số lưu lượng đập tràn có ngưỡng phẳng ngưỡng ¼ đường tròn Hệ số lưu lượng trình bày bảng 2.4 trung bình hệ số lưu lượng nêu Với hệ số lưu lượng này, lưu lượng tháo Ute Dam lớn 3,3% so với giá trò tính toán -Đối với đập Bartletts Ferry, cột nước cho đo cột nước áp suất ước lượng cột nước lưu tốc đến gần Cột nước tổng dùng để tính toán 2,44 m -Tổng chiều dài ngưỡng giảm, sử dụng cách tính hình 2.2 để xác đònh chiều dài có hiệu Khác biệt chiều dài đoạn ngắn bên nơi mà lưu lượng gần không tràn qua Sự so sánh thực cách tính toán lưu lượng khắp toàn giá trò tỷ số H t/P Tỷ số Ht/P > 0,3 giá trò tính toán sai khác khoảng 10% giá trò ghi nhận thực tế Khi cột nước nhỏ, giá trò lưu lượng tính toán chừng mực nhỏ 20 % so với giá trò tràn thực Điều xảy vì, hệ số lưu lượng tính toán cho công thức từ 2÷9 điều kiện lớp nước chảy tràn thoáng khí trở nên nhỏ lớp nước chảy tràn tương ứng điều kiện thực không thoáng khí Đây lý cần thiết phải đưa đường cong hệ số cuối tương ứng với mô hình nghiên cứu SV: Đỗ Văn Sinh Trang 57 Phụ lục Công trình (1) Bartletts ferry Ute Dam Avon Dam Boardman Woronnora Navet Rollins Dam Ritchsard Dam SV: Đỗ Văn Sinh Bảng 2.4: Đánh giá kết đưa thủ tục thiết kế Người thiết Góc Chiều Cột Tổng Chiều Lưu kế xiên cao nước chiều dài có lương mặt đập tổng dài hiệu tháo biên (P) (Ht) ngưỡn max (α) (m) (m) g (m) thiết kế (2) (3) (4) (5) (m) (7) (m3/s) (6) (8) Meeks 1983 Houston 1982 Hinchliff 1984 Cassidy 1985 Hinchliff 1984 Hinchliff 1984 Tullis 1986 Vermeyen 1991 14,5o 12,15o 27,5o 19,44o 25,4o 23,58o 9,23o 8,13o 3,43 9,14 3,05 3,51 2,23 3,05 3,35 3,05 2,44 5,80 2,16 1,77 1,36 1,52 2,74 2,74 1441 1024 265 107 344 137 472 411 1412 1020 252 104 344 137 457 399 6796 15574 1416 387 1019 481 1841 1555 Lưu lượng tính toán (m3/s) (9) 6740 15065 1417 399 991 477 1890 1549 Phần trăm sai khác % (10) -0,82 -3,33 +0,60 +3,10 -6,20 -3,20 +2,70 -0,40 Trang 58 Phụ lục 2.7 KẾT LUẬN -Khả tháo lũ đập tràn mỏ vòt hàm số cột nước tổng H t, chiều dài có hiệu đường tràn L hệ số lưu lượng C d Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào cột nước tổng, chiều cao đập P, chiều dày tường t, dạng đường tràn, hình dạng ngưỡng tràn góc xiên mặt biên α Thủ tục thiết kế dựa sở đập có tỷ số Ht/P ≈ 0,9 (tại lưu lượng tối đa), t=P/6 với dạng ngưỡng ¼ đường tròn bo thượng lưu, bán kính bo R= P/12 Hệ số lưu lượng theo đập tràn có đáy mở rộng bán kính bo ngưỡng P/12 Với dạng hình học đònh Cd hàm số α Ht Giá trò hệ số lưu lượng xác đònh điều kiện α từ 6o đến 35o, với hình dạng đập đề xuất xác đònh α theo hình 2.4 theo công thức từ đến cho loại góc xiên mặt biên đập tràn mỏ vòt đập tràn tuyến thẳng -Việc lựa chọn góc α số chu kỳ N có ảnh hưởng đáng kể đến chiều rộng, chiều dài chi tiết khác đập tràn mỏ vòt Với việc tự thay đổi α N nhiều cách bố trí đưa Phương án thiết kế tối ưu xác đònh sau có cân nhắc đến hạn chế tuyến đặt, phân tích thủy lực song song với phân tích kinh tế trình tháo lũ qua hồ chứa sử dụng kết thiết kế đập tràn -Ngay thủ tục thiết kế cho phân tích xác khả tháo lũ đập tràn mỏ vòt, phải cần thiết kiểm tra tính thực đập tràn với mô hình nghiên cứu Mô hình nghiên cứu (tính toán mô hình) cho kết đặc trưng phạm vi thiết kế đập tràn, điều kiện lưu lượng đoạn kênh dẫn vào đoạn kênh tháo, tổn thất đầu vào, chảy tràn, ngập nước tiêu Nếu dòng chảy kênh tháo phân giới, mô hình cung cấp thông tin quan trọng khác chiều cao sóng tôn cao (xây cao) gây đoạn kênh thay đổi tiết diện ngang hay chỗ uốn cong Ghi chú: Taylor.G (1968) “Performance and design of labyrinth weirs.” PhD thesis , University of Nottingham Nottingham England Hay.N and Taylor.G (1970) “Performance and design of labyrinth weirs.” J Hydr Engrg ASCE 96(11) 2337-2357 Darvas L A (1971) “Performance and design of labyrinth weirs.” J Hydr Engrg ASCE 97(8) 1246-1251 Mayer P G (1980) “Bartletts Ferry project labyrinth weir model studies.” Proj No E-20-610 (with addenta) Georgia Institute of Technology Atlanta Ga Lux F III (1984) “Discharge characteristics of labyrinth weirs.” Proc… ASCE Hydr Div Specicalty Conf ASCE New York N.Y Houston, K.L., “Hydraulic model study of Ute dam labyrinth spillway”, Report No GR – 82 – Bureau of Reclamation Denver Colorado USA: 1982 Houston, K.L., “Hydraulic model study of Hyrum auxiliary labyrinth spillway”, Report No GR – 82 – 13 Bureau of Reclamation Denver Colorado USA: 1983 Hinchliff D L and Houston.K.L (1984) “Hyudraulic design and application of labyrinth spillways.” Proc USCOLD Lecture Dam Safety and Rehabilitation USCOLD Denver Colo SV: Đỗ Văn Sinh Trang 59 Phụ lục Veryemen T (1991) “Hydraulic model study of Ritschard Dam spillway.” Rep No R-91-08 Bureau of Reclamation Denver.Colo 1-18 Tullis.J.P (1993) “Standley Lake service spillway model study” Hydr Rep Number 341 Utah State University Foundation Utah Water Reseach Laboratory Logan Utah 10 Amanian N (1987) “Performance and design of labyrinth weirs.” MSc thesis Utah State University Logan Utah 11 Waidron.D.R (1994) ”Design of labyrinth weirs.” MSc thesis Utah State University Logan Utah SV: Đỗ Văn Sinh Trang 60 Phụ lục Chương MỘT SỐ MÔ HÌNH THỰC TẾ CỦA ĐẬP TRÀN MỎ VỊT -Một vài mô hình thủy lực nghiên cứu, thực loại đập tự tràn loại đập tràn mỏ vòt phòng TN Thủy lực thuộc Viện nghiên cứu kỹ thuật môn Kiểm soát chất lượng thuộc khoa Thủy lực học Thổ Nhó Kỳ -Sau hoàn thành mô hình nghiên cứu cho đập tràn Kizilcapinar Sarioglan, theo đập tràn mỏ vòt thiết kế để so sanh chế độ thủy lực vân hành thực tế chúng 3.1 MÔ HÌNH TRÀN NGHIÊN CỨU CỦA ĐẬP KIZILCAPINAR -Đập Kizilcapinar nằm miền bắc Thổ Nhó Kỳ, gần thành phố Zonguldak Nó xây dựng với mục đích cấp nước cho phát điên, tưới, sinh hoạt công nghiệp Các thông số kỹ thuật ghi bảng 3.1 Bảng 3.1 Các thông số đập Kizilcapinar Đập * Loại Đá đổ * Chiều dài đỉnh đập (m) 263 * Cao trình đỉnh đập (m) 117 * Chiều cao từ đáy hồ (m) 53 Hồ chứa * MNGC (m) 115,6 * Dung tích hồ MNGC (10 m ) 47,2 Đập tràn * Loại Tự tràn * Lưu lượng tháo tối đa (m3/s) 2270 * Cao trình ngưỡng (m) 109 * Chiều dài tràn (m) 75,4 3.1.1 Mô hình -Mô hình đập tràn chế tạo với tỷ lệ 1/40, theo luận đồng dạng số Fr Sau lũ tràn tuyến đập thời gian xây dựng công trình, nghiên cứu thủy văn xem xét lại, lưu lượng tối đa tháo qua đập tràn tăng lên 2270 m3/s (thay 1720 m3/s chấp nhận thiết kế ban đầu) Theo kết trên, đỉnh đập cao thêm m SV: Đỗ Văn Sinh Trang 61 Phụ lục Hình 3.1 Tổng quan đập tràn Kizilcapinar thiết kế ban đầu -Sau tiến hành thí nghiệm nhiều mô hình nghiên cứu, mô hình đập tràn mỏ vòt chọn, để khảo sát chi phí xây dựng công trình -Sơ đồ dốc nước đập tràn Kizilcapinar giữ thiết kế ban đầu để giữ lại kiến trúc nguyên thủy vò trí xây dựng đập (xem hình 3.2) SV: Đỗ Văn Sinh Trang 62 Phụ lục Hình 3.2 Đập tràn mỏ vòt Kizilcapinar (P = m, D = m) a/ Tổng quan; b/ Chi tiết -Các mô hình thí nghiệm bắt đầu với ngưỡng tràn phẳng, sơ đồ chu kỳ dạng hình thang với tỷ số L/W = 3,5 Mô hình đập tràn (đã chọn) xây dựng với chu kỳ, xếp cong theo bán kính đỉnh đường tràn (xem hình 3.2) SV: Đỗ Văn Sinh Trang 63 Phụ lục -Sử dụng loại đập tràn mỏ vòt thay cho đập tự tràn cổ điển tăng chiều dài tràn từ 75 m lên đến 240 m -Cao trình ngưỡng đập tràn mỏ vòt giữ 109 m, để so sánh cao trình hồ chứa dạng đập tràn Chiều cao tường tràn thượng lưu (P) hạ lưu (D) thay đổi để quan sát ảnh hưởng chúng đặc tính tràn 3.1.2 Kết so sánh nghiên cứu -Tỷ số lưu lượng đập tràn mỏ vòt đập tự tràn cong thiết kế ban đầu (QL/QR) tương ứng với giá trò H o/P thể hình 3.3 Hình cho thấy ảnh hưởng mực nước hạ lưu khả tháo đập tràn mỏ vòt Nó cho thấy lưu lượng tháo đập tràn mỏ vòt khoảng gấp đôi so với đập tự tràn cong thiết kế ban đầu Hình 3.3 Quan hệ QL/QR Ho/P đập tràn Kizilcapinar SV: Đỗ Văn Sinh Trang 64 Phụ lục Hình 3.4 Quan hệ cao trình mực nước lưu lượng tháo loại đập tràn mỏ vòt -Hình 3.4 trình bày đường cong tỷ lệ lưu lượng tháo đập tràn mỏ vòt, đường cong có từ thí nghiệm mô hình Kết thu được, đập tràn mỏ vòt có P = m, D = m chọn thiết kế -Qmax = 2270 m3/s tháo hồ cao trình MNGC = 115, m, cao trình mực nước tối đa hồ chứa tương ứng với đập tự tràn cong thiết kế ban đầu Cũng với lưu lượng tháo cao trình MNGC thấp m 2,2 m sử dụng đập tràn mỏ vòt có P = m, D = m, P = m, D = m tương ứng -Cao trình MNGC có tác động trực tiếp việc hạ cao trình đỉnh đập từ 117 m xuống 115 m có 1,8 m độ vượt cao -Mặt khác, đáy đoạn kênh dẫn vào phải hạ thấp từ 106,5 m xuống 105 m, yêu cầu đòi hỏi phải đào thêm 1,5 m chiều sâu để đặt đập tràn mỏ vòt có P = m, D = m SV: Đỗ Văn Sinh Trang 65 Phụ lục 3.2 MÔ HÌNH TRÀN NGHIÊN CỨU CỦA ĐẬP SARIOGLAN -Đập Sarioglan nằm miền trung Thổ Nhó Kỳ, gần thành phố Kayseri Nó xây dựng với mục đích cấp nước tưới cho trồng Các thông số thiết kế đập trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2 Các thông số thiết kế đập Sarioglan Đập * Loại Đập đất * Chiều dài đỉnh đập (m) 1783,5 * Chiều rộng đập (m) 10 * Cao trình đỉnh đập (m) 1265,5 * Chiều cao từ đáy hồ (m) 38 Hồ chứa * MNGC (m) 1263,37 * Dung tích hồ MNGC (10 m ) 29,8 Đập tràn * Loại Tự tràn * Lưu lượng tháo tối đa (m /s) 490 * Cao trình ngưỡng (m) 1261,8 * Cao trình đáy kênh dẫn vào (m) 1261,2 * Chiều dài tràn (m) 80 3.2.1 Mô hình -Mô hình đập tràn chế tạo với tỷ lệ 1/40, theo luận đồng dạng số Fr Sau hoàn thành thí nghiệm mô hình sở thiết kế ban đầu, đập tràn mỏ vòt lại khảo sát để so sánh với kết cấu tự tràn thông thường -Đặc điểm đập tràn mỏ vòt Sarioglan sử dụng nghiên cứu mô hình trình bày hình 3.5 SV: Đỗ Văn Sinh Trang 66 Phụ lục Hình 3.5 Đập tràn mỏ vòt Sarioglan (P = m, D = m) a/ Tổng quan; b/ Chi tiết -Đập tràn mỏ vòt thiết kế với chu kỳ bố trí tuyến thẳng, thay cho bố trí cong ttheo trục bán kính thiết kế đập tự tràn ban đầu Thí nghiệm mô hình thực với ngưỡng tràn phẳng, sơ đồ chu kỳ dạng hình thang với L/W = Tổng chiều dài đập tràn mỏ vòt 358,4 m -Trong suốt trình nghiên cứu mô hình, hình dạng đập tràn giữ không thay đổi, thượng lưu đập, trục tràn (hướng dòng chảy thượng lưu) chuyển hướng 30o so với trục chu kỳ đập tràn mỏ vòt trước song song với tuyến đoạn kênh dẫn vào Đường cong quan hệ cao trình lưu lượng tháo đập tràn mỏ vòt, có từ thí nghiệm mô hình thể hình 3.6 SV: Đỗ Văn Sinh Trang 67 Phụ lục Hình 3.6 Quan hệ cao trình mực nước lưu lượng tháo loại đập tràn mỏ vòt -Trong suốt trình thí nghiệm mô hình cao trình ngưỡng đập tràn mỏ vòt giữ không đổi 1261,8 m Cao trình đáy kênh trước sau đập giữ nhau, bậc m áp dụng cho vùng chuyển tiếp, đoạn kênh sau đập tràn dốc nước (xem hình 3.5) Hai mô hình nghiên cứu có P = m, D = m; P = m D = m, thay khảo sát Kết tỷ lệ tăng trưởng lưu lượng đập tràn mỏ vòt so với đập tự tràn cong thiết kế ban đầu trình bày hình 3.7 Tỷ số tăng trưởng khoảng điều kiện chảy có áp SV: Đỗ Văn Sinh Trang 68 Phụ lục Hình 3.7 Quan hệ tăng trưởng lưu lượng QL/QR Ho/P đập tràn Sarioglan 3.2.2 Kết so sánh nghiên cứu -Đập tràn mỏ vòt (P = m, D = m) tháo lưu lượng Q max = 490,7 m3/s cao trình MNGC = 1262,86 m Cao trình thấp 1,02 m so với cao trình MNGC sử dụng đập tư tràn cong thiết kế ban đầu Điều có nghóa cao trình đỉnh đập thấp 1,5 m -Chiều dài đỉnh đập 1783 m khối lượng đất đắp đập = 2,88.10 m3 Khi sử dụng đập tràn mỏ vòt tiết kiệm 272.10 m3 tương ứng 9,4% tổng khối lượng đất đắp (xem hình 3.8) SV: Đỗ Văn Sinh Trang 69 Phụ lục Hình 3.8 Mặt cắt ngang đập đất Sarioglan -Giữ cao trình ngưỡng đập tràn mỏ vòt với cao trình ngưỡng đập tự tràn cong thiết kế ban đầu dẫn đến 2,4 m chiều sâu cần phải đào thêm cho đoạn kênh dẫn vào Tương ứng với yêu cầu 20.10 m3 đào -Còn giữ cao trình đỉnh đập = 1265,5 m (cao trình đỉnh đập tương ứng với đập tự tràn cong thiết kế ban đầu), cao trình ngưỡng đập tràn mỏ vòt tăng thêm 1,2 m so sánh với cao trình ngưỡng đập tự tràn cong ban đầu Trong trường hợp chiều sâu đào kênh dẫn vào giảm 1,2 m so với trường hợp giữ cao trình ngưỡng -Trong trường hợp giữ cao trình đỉnh đập trên, thí nghiệm mô hình thủy lực cho đập tràn mỏ vòt có P = m, theo kết thu từ thí nghiệm mô hình thì: * Lưu lượng Qmax = 490,7 m3/s tháo đập tràn mỏ vòt cao trình MNGC = 1264,06 m, kết cao 0,18 m so với thiết kế ban đầu (cao trình MNGC ứng với đập tự tràn cong ban đầu) với 1,44 m độ vượt cao * Dung tích hồ tăng thêm 1,4.10 m3 trường hợp giữ cao trình đỉnh đập sử dụng đập tràn mỏ vòt này, trường hợp điều tiết lũ cao trình MNGC lại tăng thêm 18 cm SV: Đỗ Văn Sinh Trang 70 Phụ lục Hình 3.9 Đường cong quan hệ dung tích diện tích mặt thoáng hồ 3.3 KẾT LUẬN -Một hướng có hiệu để tăng khả tháo lũ sử dụng đập tràn mỏ vòt với sơ đồ chu kỳ khác nhau, tăng chiều dài có hiệu đường tràn với chiều rộng tràn cho -Mặc dù, đập tràn mỏ vòt có phạm vi áp dụng rộng rãi, chế độ thủy lực phức tạp điều gây vài hạn chế Ví dụ, không liên tục quan sát thực tế vùng chuyển tiếp đường cong hệ số lưu lượng tương ứng với tỷ số L/W, yêu cầu cần tiến xa nghiên cứu -Với cột nước tràn cho, lưu lượng tháo qua đập tràn mỏ vòt lớn so sánh với đập tràn tuyến thẳng -Các mô hình nghiên cứu trình bày cho thấy rằng, đập tràn mỏ vòt có hiệu kinh tế cao so sánh với đập tự tràn việc hạ thấp cao trình đỉnh đập tăng dung tích hồ chứa SV: Đỗ Văn Sinh Trang 71 ... số thông số chiều cao đập, chiều dài chiều rộng phải tương ứng với đập tràn mỏ vòt Với thông số nhập chọn lựa, bảng tính tự động giải cho kết kích thước đập tràn mỏ vòt tương ứng -Mỗi thông số. .. TRIỂN ĐẬP TRÀN MỎ VỊT -Đập tràn mỏ vòt đập tràn gấp khúc hình chiếu bằng, để cung cấp chiều dài tràn có hiệu dài hơn, sở chiều rộng tràn đònh Các thông số ảnh hưởng đến khả tháo đập tràn mỏ vòt:... lũ đập tràn mỏ vòt hàm số cột nước tổng H t, chiều dài có hiệu đường tràn L hệ số lưu lượng C d Hệ số lưu lượng phụ thuộc vào cột nước tổng, chiều cao đập P, chiều dày tường t, dạng đường tràn,