BÀI GIẢNG THỦY lực THỦY văn

BÀI GIẢNG THỦY LỰC THỦY VĂN NGÀNH ĐÀO TẠO: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT GIAO THÔNG CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG Hệ đào tạo: Đại học liên thơng từ Cao đẳng ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN NGÀNH ĐÀO TẠO: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT GIAO THÔNG CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG đào THỦY LỰC Hệ - THỦY VĂNtạo: Tên học phần: Mã học phần: DL2CT61 Số tín chỉ: Trình độ: Sinh viên năm thứ nhất Phân bổ thời gian: - Lý thuyết: - Kiểm tra: 29 tiết; tiết Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: - Điểm chuyên cần: 10% - Điểm kiểm tra kỳ: 20% - Điểm thi kết thúc học phần: 70% Đại học liên thông từ Cao đẳng THUỶ LỰC THUỶ VĂN Mục tiêu học phần: - Kiến thức: Trang bị bổ sung cho sinh viên kiến thức thuỷ lực - thủy văn đáp ứng yêu cầu trình độ đại học - Kỹ năng: Tính tốn dòng chảy qua lỗ, vòi, ống, cống, đập tràn; tính tốn q trình lũ thiết kế; tính tốn số tốn thủy lực thủy văn phục vụ phục vụ xây dựng cơng trình Tài liệu học tập: - Sách, giáo trình chính: Nguyễn Cảnh Cầm cộng (2006), Thủy lực tập I, II, Đại học Thủy lợi, NXB nông nghiệp Hà Văn Khối, Nguyễn Văn Tường, Dương Văn Tiển, Lưu Văn Hưng, Nguyễn Đình Tạo, Nguyễn Thị Thu Nga (2008), Giáo trình thuỷ văn cơng trình, Trường Đại học thuỷ lợi, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ Chương THỦY LỰC 1.1 Tổng quan: Thủy lực môn khoa học ứng dụng nghiên cứu qui luật cân chuyển động chất lỏng biện pháp áp dụng qui luật Phương pháp nghiên cứu môn thủy lực đại kết hợp chặt chẽ phân tích lý luận với phân tích tài liệu thí nghiệm, thực đo, nhằm đạt tới kết cụ thể để giải quyết vấn đề thực tế kỹ thuật; kết nghiên cứu mơn thủy lực có tính chất lý luận nửa lý luận nửa thực nghiệm hoàn toàn thực nghiệm Kiến thức khoa học thủy lực rất cần cho người cán kỹ thuật nhiều ngành sản xuất thường phải giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật có liên quan đến cân chuyển động chất lỏng, đặc biệt nước Những ngành thủy lợi, giao thông đường thủy, cấp thoát nước cần nhiều áp dụng nhất khoa học thủy lực, thí dụ để giải qút cơng trình đập, đê, kênh, cống, nhà máy thủy điện, tuốc bin, cơng trình đường thủy, chỉnh trị dòng sơng, hệ thống dẫn tháo nước v.v Thuû văn môn khoa học nghiên cứu quy luật tồn vận động nớc tự nhiên Thuỷ lực - Thuỷ môn học sở chuyên ngành cung cấp cho sinh viên kiến thức nhằm khảo sát, thu thập tài liệu đáp ứng cho công việc thiết kế, thi công quản lý khai thác công trỡnh cấp thoát nớc cho ngành cầu đờng nói riêng ngành xây dựng nói chung 1.2 Dòng chảy qua lỗ, vòi 1.2.1 Khái niệm: - Trên thành bỡnh chứa chất lỏng có khoét lỗ, dòng chất lỏng chy qua lỗ gọi dòng chy khỏi lỗ - Vòi ống ngắn dính liền với thành bỡnh chứa, dòng chất lỏng chy qua vòi dòng chy khỏi vòi - Lý thuyết dòng chy qua lỗ, qua vòi c së cho sù tÝnh to¸n thđy lùc vỊ cèng lÊy nớc, cống tháo nớc, õu thuyền, máy phun ất, vòi cha cháy v.v Phân loại lỗ nh sau: Theo độ cao e lỗ so với cột nớc H tính từ trọng tâm lỗ, mà phân ra: lỗ nhỏ, lỗ to a) Nếu e < H/10 thỡ gọi lỗ nhỏ Ta coi cột nớc điểm lỗ nhỏ cột nớc H trọng tâm lỗ b) Nếu e > H/10 thỡ gọi lỗ to Cột nớc phần phần dới lỗ to có trị số khác rõ rệt Theo độ dày thành lỗ, phân lỗ thành mỏng lỗ thành dày a) Nếu lỗ có cạnh sắc độ dày thành lỗ không ảnh hởng đến hỡnh dạng dòng chảy thỡ lỗ gọi lỗ thành mỏng; b) Nếu độ dày > (3ữ 4)e, ảnh hởng đến hỡnh dạng dòng chảy thỡ loại lỗ gọi lỗ thành dày Theo tỡnh hỡnh nối tiếp dòng chảy ra, chia thành: a) Chảy tự do: dòng chảy khỏi lỗ tiếp xúc với không khí b) Chảy ngập: dòng chảy khỏi lỗ bị ngập dới mặt chất lỏng c) Chảy nửa ngập: mặt chất lỏng phía lỗ nằm phạm vi ềộ cao lỗ 1.2 Dũng chy qua l, vũi 1.2.2 Dũng chy qua l 1.2.2.1 Dòng chảy tự do,ổn ịnh qua lỗ nhỏ thành mỏng Dòng chảy khỏi lỗ, cột nớc tác dụng H không ổi, dòng chảy ổn định, tức lu tốc, áp lực không thay đổi với thời gian Khi chất lỏng chảy khỏi lỗ, mặt lỗ, đờng dòng không song song, nhng cách xa lỗ đoạn nhỏ, độ cong đờng dòng giảm dần, đờng dòng trở thành song song với nhau, đồng thời mặt cắt ớt luồng chảy co hẹp lại; mặt cắt gọi mặt cắt co hẹp Vị trí mặt cắt phụ thuộc hỡnh dạng lỗ; lỗ hỡnh tròn, mặt cắt co hẹp cách lỗ chừng nửa đờng kính lỗ Tại mặt cắt co hẹp, dòng chảy coi dòng đổi dần; khỏi mặt cắt co hẹp, dòng chảy mở rộng rơi xuống dới tác dụng trọng lực Ta cần tỡm công thức tính lu lợng lỗ Lấy hai mặt cắt: 1-1 mặt tự thùng chứa C-C mặt cắt co hẹp dòng chảy ra, ta chọn mặt chuẩn nằm ngang 0-0 qua trọng tâm lỗ (hỡnh 5-2) viết phơng trỡnh Bécnuiy cho điểm đặt mặt cắt 1-1 cho điểm đặt trọng tâm C-C: Trong H cột nớc kể từ trọng tâm diện tích lỗ, v lu tốc trung bỡnh mặt cắt 1-1, v c lu tốc trung bỡnh mặt cắt C-C; hw tổn thất dòng chảy từ 1-1 đến C-C, chủ yếu tổn thất cục qua lỗ: 1.2.2.1 Dòng chảy tự do,ổn ịnh qua lỗ nhỏ thành mỏng Trong H cột nớc kể từ trọng tâm diện tích lỗ, v lu tốc trung bỡnh mặt cắt 1-1, v c lu tốc trung bỡnh mặt cắt C-C; hw tổn thất dòng chảy từ 1-1 đến C-C, chủ yếu tổn thất cục qua lỗ: đặt thỡ phơng trỡnh (5-1) viết thành: hoặc: VC = 2gH Lu lợng Q chảy qua lỗ là: hệ số lu tốc lỗ: = Qc = Vc c = c gH Trong c diện tích mặt cắt co hẹp ặt c = lµ hƯ sè co hĐp tøc lµ tØ sè diƯn tích mặt cắt co hẹp diện tích lỗ, ta cã: Qc = ϕ ε ω gH = gH Trong = là.hệ số lu lợng lỗ Nên ý rằng, lỗ nhỏ thỡ hệ số lu lợng chủ yếu biến đổi theo hỡnh dạng lỗ, cã quan hƯ víi cét níc H 1 = c + c 1+ c 1.2.2.1 Dòng chảy tự do,ổn ịnh qua lỗ nhỏ thành mỏng Các loại co hẹp dòng chảy qua lỗ nhỏ dạng dòng chảy khỏi lỗ: Các loại co hẹp dòng chảy khỏi lỗ Ta thấy rõ co hẹp mặt cắt dòng chảy khỏi lỗ có ảnh h ởng lớn đến lu lợng Các phần tử chất lỏng chảy dọc thành bỡnh chứa, chảy lỗ theo đờng cong có độ cong Nếu đặt lỗ sát cạnh thành bỡnh thỡ đờng dòng tơng ứng đờng thẳng phận đờng dòng chảy biên giới lỗ co hẹp Nh ta chia (hỡnh 53a): a) lỗ co hẹp toàn chu vi lỗ có co hẹp nhiều (lỗ 1, lỗ 2) b) lỗ co hẹp không toàn có phần chu vi lỗ không co hẹp (lỗ 3, lỗ 4) - So với co hẹp toàn thỡ co hẹp không toàn bộ, hệ số lu lợng tất nhiên tng lên Theo Pavlốpski, hệ số lu lợng c có co hẹp không toàn tính theo công thức: hệ số lu lợng có co hẹp toàn đồng thời hoàn thiện; p độ dài biên giới lỗ không co hẹp; toàn chu vi lỗ Nếu lỗ khoét chỗ xa cạnh thành bỡnh chứa xa mặt cắt tự thỡ độ cong đờng dòng lớn dòng chảy co hẹp hớng, ta gọi co hẹp hoàn thiện 1.2.2.1 Dòng chảy tự do,ổn ịnh qua lỗ nhỏ thành mỏng Các loại co hẹp dòng chảy khỏi lỗ Sự co hẹp gọi không hoàn thiện vị trí lỗ đặt gần cạnh bỡnh chứa mặt tự do, cho cạnh bỡnh chứa mặt tự ảnh hởng không nhiều đến độ cong đờng dòng (cụ thể giảm møc ®é co hĐp) ThÝ nghiƯm chøng tá: a) Co hẹp hoàn thiện xảy khoảng cách cạnh lỗ đến cạnh thành bỡnh không nhỏ ba lần kích thớc theo phơng tơng ứng lỗ, thí dụ lỗ hỡnh (5-3a): L1 > 3b1 vµ L2 > 3b2 b) Co hẹp không hoàn thiện xảy khoảng cách từ cạnh lỗ đến cạnh thành bỡnh chứa nhỏ ba lần kích thớc theo phơng tơng ứng lỗ tức lỗ gần mặt thành bỡnh thỡ co hẹp yếu đi, thí dụ lỗ 2,3, 4, hỡnh 5-3a, có: L1 < 3b1 L2 < 3b2 Khi co hẹp co hẹp toàn bộ, nhng không hoàn thiện thỡ hệ số lu lợng k.h.t lớn hệ số lu lợng ứng với lúc co hẹp toàn hoàn thiện: Trong diện tích lỗ, Ω lµ diƯn tÝch cã tiÕp xóc víi chÊt láng thành bỡnh có khoét lỗ Chng MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.1 Lũ đặc trưng lũ a Khái niệm: Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.1 Lũ đặc trưng lũ Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.1 Lũ đặc trưng lũ Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.1 Lũ đặc trưng lũ Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.2 Xác định tổng lượng lũ thiết kế Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.2 Xác định tổng lượng lũ thiết kế Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.2 Xác định tổng lượng lũ thiết kế Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1 Tính q trình lũ thiết kế 3.1.3 Xây dựng đường trình lũ thiết kế Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH 3.1.3.1 Xây dựng đường q trình lũ thiết kế theo phương pháp mơ hình hình học Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH Chương MỘT SỐ ỨNG DỤNG TÍNH TỐN THỦY LỰC - THỦY VĂN CƠNG TRÌNH ... toán thủy lực thủy văn phục vụ phục vụ xây dựng cơng trình Tài liệu học tập: - Sách, giáo trình chính: Nguyễn Cảnh Cầm cộng (2006), Thủy lực tập I, II, Đại học Thủy lợi, NXB nông nghiệp Hà Văn. .. Nguyễn Văn Tường, Dương Văn Tiển, Lưu Văn Hưng, Nguyễn Đình Tạo, Nguyễn Thị Thu Nga (2008), Giáo trình thuỷ văn cơng trình, Trường Đại học thuỷ lợi, NXB Khoa học tự nhiên công nghệ Chương THỦY LỰC... ngành thủy lợi, giao thơng đường thủy, cấp nước cần nhiều áp dụng nhất khoa học thủy lực, thí dụ để giải qút cơng trình đập, đê, kênh, cống, nhà máy thủy điện, tuốc bin, cơng trình đường thủy,