Khi có nền đá phải tìm mọi cách bố trí đập tràn trên nền đá. Nếu không có nền đá hoặc nền đá xấu thì cũng có lúc phải bố trí ttrên nền không phải là đá. Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên của long song không bị phá hoại, do đó trước tiên cần nghiên cứu bố trí đập tràn tại lòng sông hoặc gần bãi sông. Nếu cần rút ngắn chiều rộng đập tràn thì điều kiện thủy lực ban đầu có thể bị phá hoại, do đó phải có biện pháp tiêu năng phức tạp. Tuy nhiên, nhiều trường hợp, phương án rút ngắn chiều rộng đập tràn vẫn là kinh tế nhất. Nếu lưu lượng tháo nhỏ hoặc dòng chảy đã điều tiết tốt thì không nhất thiết phải bố trí đập tràn giữa lòng sông. Bố trí đập tràn phải phù hợp với điều kiện tháo lưu lượng thi công và phương pháp thi công. Khi phạm vi nền đá không rộng đập không tràn không phải là đập bê tông, có thể dùng hình thức xả mặt và xả đáy để tháo lũ và tận dụng khả năng tháo lũ qua nhà máy thủy điện, âu thuyền…Ngoài ra cũng có thể xây dựng những đập mà nhà máy thủy điện nằm ngay trong đập và loại đập tràn qua đỉnh nhà máy thủy điện. Khi có công trình vận tải thủy, việc bố trí đập tràn cần chú ý đảm bảo cho dòng chảy và lưu tốc ở hạ lưu không ảnh hưởng đến việc đi lại của tàu bè. Bố trí đập tràn cần bảo đảm cho lòng sông và hai bờ hạ lưu không sinh ra xói lổ, đảm bảo an toàn của công trình.
Câu hỏi ơn tập cơng trình tháo nước Câu 1: Vẽ sơ đồ (mặt bằng, cắt dọc) nêu đặc điểm bố trí, ưu nhược điểm, trường hợp sử dụng loại cơng trình tháo lũ: đập tràn, đường tràn dọc, tràn ngang, xi phông, giếng, gáo Đập tràn: * Bố trí: - Khi có đá phải tìm cách bố trí đập tràn đá Nếu khơng có đá đá xấu có lúc phải bố trí ttrên khơng phải đá - Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên long song khơng bị phá hoại, trước tiên cần nghiên cứu bố trí đập tràn lòng sông gần bãi sông Nếu cần rút ngắn chiều rộng đập tràn điều kiện thủy lực ban đầu bị phá hoại, phải có biện pháp tiêu phức tạp Tuy nhiên, nhiều trường hợp, phương án rút ngắn chiều rộng đập tràn kinh tế Nếu lưu lượng tháo nhỏ dòng chảy điều tiết tốt khơng thiết phải bố trí đập tràn lòng sơng - Bố trí đập tràn phải phù hợp với điều kiện tháo lưu lượng thi công phương pháp thi công - Khi phạm vi đá không rộng đập không tràn đập bê tơng, dùng hình thức xả mặt xả đáy để tháo lũ tận dụng khả tháo lũ qua nhà máy thủy điện, âu thuyền…Ngồi xây dựng đập mà nhà máy thủy điện nằm đập loại đập tràn qua đỉnh nhà máy thủy điện - Khi có cơng trình vận tải thủy, việc bố trí đập tràn cần ý đảm bảo cho dòng chảy lưu tốc hạ lưu không ảnh hưởng đến việc lại tàu bè - Bố trí đập tràn cần bảo đảm cho lòng sơng hai bờ hạ lưu khơng sinh xói lổ, đảm bảo an tồn cơng trình - Đối với sơng nhiều bùn cát, bố trí đập tràn cần tránh sinh bồi lăng nghiêm trọng * ưu nhược điểm: Đập tràn trọng lực cơng trình vừa ngăn nước, vừa nước, khơng cần xây dựng thêm cơng trình nước khác ngồi thân đập, ưu điểm lớn đập tràn trọng lực Đập tràn trọng lực có khả tháo nước lớn, việc bố trí đóng mở cửa van thuận tiện Ngày nay, phát triển vể khoa học kỹ thuật thủy lợi đại cho phép xây dựng loại đập tràn cao đến 200m Xây dựng loại đập tràn cao điều kiện địa chất kết cấu cơng trình định, ngồi cần phải giải vấn đề dòng chảy có lưu tốc lớn dòng chảy hòa tan khí, mạch động, khí thực, tiêu hạ lưu… * Trường hợp sử dụng: Đường tràn dọc: * Bố trí: - Phải xét đến điều kiện địa chất để tránh bị sạt lở, ảnh hưởng tới an tồn cơng trình - Lợi dụng điầu kiện địa hình để giảm tối đa khối lượng đất, đá, bê tông Khi bờ sông tương đối phẳng có eo núi, lợi dụng chỗ lõm có cao độ gần MNDBT hồ chứa để bố trí đường tràn tốt Lợi dụng đất, đá đào để làm vật liệu, sử dụng cho việc XD cơng trình dù có phải đào hợp lý - Vị trí hướng phận vào đường tràn phải thích hợp để khơng làm xói lở đập cơng trình khác, bảo đảm làm việc bình thường cho tồn hệ thống Đường tràn nên tách khỏi đập dâng để nối tiếp cơng trình bê tơng (của đường tràn) với đập dâng vật liêuj địa phương đỡ phức tạp giảm khối lượng tường chắn đất Đặc biệt phần cửa vào cửa phải cách xa đập (riêng phần cửa phải cách chân đập hạ lưu 60m) Tuy nhiên đường tràn không nên cách đập xa làm ảnh hưởng đến việc không chế mực nước hồ đặt sâu vào bờ làm khối lượng đào tăng Nói chung trừ trường hợp đặc biệt để việc quản lý thi công tập trung nên bố trí đường tràn bên bờ cách đập không xa * Ưu nhược điểm: Thi công quản lý đơn giản, xây dựng nhiều điều kiện địa hình khác nhau, u cầu địa chất khơng cao, an tồn tháo lũ * Trường hợp sử dụng: Đặt ven bờ hồ chứa khơng phép khơng có điều kiện tháo lũ qua đập dâng nước Đường tràn ngang: * Bố trí: Đường tràn ngang loại cơng trình tháo lũ kiểu hở có ngưỡng tràn đặt dọc theo bờ hồ chứa, gần thẳng góc với tuyến đập, cong tuyến kênh tháo bố trí giống đường tràn tháo lũ thẳng góc với chiều nước tràn Dòng nước chảy qua ngưỡng tràn vào móng rẽ ngọăt góc thơng thường 900 chảy xuống kênh thoát * ưu nhược điểm: - Có thể bố trí ngưỡng tràn theo đường đồng mức sườn núi, chiều dài ngưỡng tràn bảo đảm tháo hết lưu lượng lũ cần thiết với cột nước ngưỡng thấp mà khối lượng đào đất đá hợp lý Độ dốc kênh tháo tương đối lớn nên mặt cắt kênh giảm nhỏ khối lượng cơng trình giảm Cũng cột nước ngưỡng tràn thấp mà giảm độ cao đập giảm tổn thất ngập lụt thượng lưu - Với mềm dung loại từ sau ngưỡng tràn trở cần gia cố vốn đầu tư lớn * Trường hợp sử dụng: - Trường hợp đầu mối cơng trình khơng có vị trí thích hợp để làm đường tràn dọc, địa hình dốc hẹp nên dùng đường tràn ngang - Đường tràn ngang sử dụng cho tất loại cơng trình lớn, vừa nhỏ Đường tràn ngang thích hợp đá Với mềm dùng loại từ sau ngưỡng tràn trở cần gia cố vốn đầu tư lớn Xi phơng: * Bố trí: * Ưu nhược điểm: - Tự động tháo nước: lũ về, mực nước hồ vượt q MNDBT trị số đó, xi phơng bắt đầu làm việc có áp hồn tồn - Rẻ tiền: lưu lượng tháo xi phông lớn nên chiều rộng xi phông nhỏ so với công trình tháo lũ kiểu hở Sự chênh lệch lớn cơng trình có lưu lượng lũ TK lớn - Khơng cần có cửa van thiết bị đóng mở khơng cần nhân viên phụcvụ - Độ chân không lớn dễ gây xâm thực, tháo lũ gây chấn động ảnh hưởng đến ổn định cơng trình Cấu tạo tương đối phức tạp * Trường hợp sử dụng: Khi XD hồ chứa nước vốn đầu tư XD cơng trình tháo lũ lớn Các cơng trình tháo lũ phải làm việc lâu dài, vững chắc, đơn giản quản lý thỏa mãn điều kiện kinh tế Một cơng trình thỏa mãn điều kiện xi phơng Ở nơi nước lũ nhanh có mưa, việc ứng dụng xi phơng tháo lũ có tác dụng lớn làm việc tự động đảm bảo tháo lũ nhanh chóng Xi phông ứng dụng rộng rãi xây dựng đập bê tông cao, đập đất khơng lớn Giếng: * Bố trí: * Ưu nhược điểm: - Khó thi cơng - Giếng tháo nước có diện tràn lớn nên tháo lưu lượng lớn với cột nước không cao - Khi phễu tràn vào cơng trình tháo nước kiểu giếng đặt gần bờ, mặt đập, cần có biện pháp chống nước chảy cuộn phải làm cho phân bố đều, thẳng góc với ngưỡng tràn trước vào phễu * Trường hợp sử dụng: Là cơng trình tháo lũ mặt thường xây dựng thân đập, nằm ven hồ chứa Giếng tháo lũ xây dựng trường hợp sau: - Bờ hồ đá, có địa hình dốc hẹp khơng thuận lợi để XD cơng trình khác - Bản thân đường hầm tháo lũ đường hầm dẫn dòng lúc thi cơng Giếng tháo lũ thường XD đầu mối cơng trình có đập dâng vật liệu địa phương, có trường hợp đập dâng đập vòm trụ chống phải tháo lũ thi công đường hầm Giếng tháo lũ khơng xây dựng bờ hồ mà có trường hợp XD thân đập đất Gáo: * Bố trí: Đây cơng trình tháo lũ kiểu kín đặt bở sơng hay thân đập Các phận cơng trình gồm: Ngưỡng tràn, ống tháo thiết bị tiêu hạ lưu * Ưu nhược điểm: - Cột nước đỉnh tràn thường từ – 1,5m nên chiều dài ngưỡng tràn tương đối dài - Tháo lưu lượng lớn với cột nước không cao * Trường hợp sử dụng: Chỉ áp dụng cơng trình loại vừa nhỏ Câu 2: Trình bày chức tràn chính, tràn phụ, tràn cố cơng trình đầu mối Khi cần bố trí tràn phụ, tràn cố * Tràn chính: Là cơng trình tháo nước để đảm bảo an toàn cho hạng mục cơng trình đầu mối vùng hạ du Tràn thiết kế kiên cố theo cấp cơng trình đầu mối Kích thước kết cấu tràn tính tốn với lũ thiết kế kiểm tra tương ứng xả lũ kiểm tra * Tràn phụ: Tràn phụ xây dựng để với tràn tháo lũ kiểm tra, đảm bảo an tồn cho cơng trình đầu mối vùng hạ lưu Tràn phụ làm việc lũ xảy vượt lũ thiết kế Do số lần làm việc nên phần hạ lưu tràn thường khơng làm kiên cố, nghĩa chấp nhận xói hạ lưu đường tràn tìm cách khắc phục lại sau lần làm việc Vì thiết kế đường tràn phụ thường cần quan tâm đến an toàn đập thân ngưỡng tràn * Tràn cố: Tràn cố xây dựng để tham gia tháo nước từ hò chứa đường tràn bị cố làm giảm lực tháo( kẹt cửa van…), hay xảy lũ vượt tần xuất quy định Một cách tự nhiên, tràn cố sử dụng tràn phụ để giảm nhẹ quy mơ tràn Mặc dù vậy, tràn cố tràn phụ có đặc điểm khác biệt mục đính sử dụng, cách bố trí kết cấu chi tiết - Tràn tự động - Tràn qua phần đập đất tự vỡ ứng với mực nước hồ quy định Cơ cấu tự vỡ gia tải nước hay có đường dẫn xói riêng Tràn cố có cửa van tự động lật trục ngang Đập tràn có cửa mở nhanh: ngưỡng đập đặt hệ thống phẳn chán nước tựa lên cột đỡ Khi mực nước hồ vượt giới hạn định, hệ thống cột đỡ bị gập nhanh xuống đưa tràn vào trạng thái làm việc, tháo lũ nhanh Tràn qua phần đập gây vỡ nổ mìn định hướng Câu 3: Trình bày cơng thức tính khả tháo nước loại đập tràn Phân tích ảnh hưởng yếu tố khác đến khả tháo Trong trường hợp phải nghiên cứu khả tháo thí nghiệm mơ hình * Công thức: Từ – trang 9, 10 bải giảng tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước - Nguyễn Văn Mạo * Các nhân tố ảnh hưởng đến khả tháo: (Phân tích thêm đầy đủ bải giảng tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước - Nguyễn Văn Mạo từ trang 11 – 21) Đập tràn khơng cửa van: a) Hình dạng mặt đập tràn: b) Hệ số lưu lượng đập tràn Creager - ảnh hưởng H/Htk - Ảnh hưởng hình dạng đập - Tổ hợp ảnh hưởng H/Htk hình dạng đập với tượng trộn khí - Ảnh hưởng chân không - Ảnh hưởng tuyến đập mặt - Một số vấn đề sử dụng đập tràn chân khơng Đập tràn có cửa van: a) Vị trí cửa van: b) Hệ số lưu lượng qua đỉnh tràn có cửa van * Khi phải thí nghiệm mơ hình: - Khi nghiên cứu cơng trình có dòng chảy lưu tốc cao (vượt q 40m/s) trường hợp xuất hàng loạt tượng thủy lực đặc biệt Mạch động dòng chảy xiết tác động vào đường biên cơng trình làm cho kết cấu mảnh, (cửa van, tường ngực…) bị chấn động, bị phá hoại Cục công trình phát sinh vùng áp thấp, xuất chân khơng dẫn đến tượng khí thực Dòng chảy có tượng trộn khí, dòng chảy hỗn hợp ảnh hưởng đến kích thước cơng trình phận tiêu đường dẫn xuất sóng xung kích Các vấn đề liên quan mật thiết đến thiết kế hình dạng chi tiết cơng trình - Theo tiêu chuẩn thiết kế cơng trình quan trọng từ cấp trở lên - Đối với cơng trình có kết cấu khác với cơng trình tiêu chuẩn - Khi thực tế phần co hẹp bên khác với giả thiết tính tốn dẫn đến số yếu tố (hệ số m…) thay đổi nên cần phải thí nghiệm để kiểm chứng Câu 4: Trình bày cơng thức tính khả tháo nước CTTN kiểu kín (xi phơng, giếng) Phân tích khả chịu tải lưu lượng loại CTTN * Cơng thức: Từ 10,11 trang 10 bải giảng tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước - Nguyễn Văn Mạo * Phân tích khả chịu tải lưu lượng loại CTTN: Từ hình vẽ (tự vẽ theo phụ đạo) - Trong đoạn oa chảy không áp: Q tăng lượng ∆Q tương đối lớn mực nước Z tăng lượng ∆Z khơng lớn Cơng trình an tồn - Khi cơng trình nằm đoạn ab đoạn chuyển tiếp từ chảy khơng áp sang chảy có áp mức độ an tồn cơng trình bình thường - Đoạn bc chảy có áp đoạn dẽ ổn định ta tăng lưu lượng Q lượng nhỏ ∆Q mực nước ∆Z tăng lượng lớn, nên dễ gây an toàn 1) Kiểu giếng: Trang 26-27 bải giảng tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước - Nguyễn Văn Mạo 2) Kiểu xi phông: Trang 28 bải giảng tính tốn thủy lực cơng trình thỏo nc - Nguyn Vn Mo Câu 5:Trình bày công thức chung để ktra khả khí hoá phận CTTN Cách xđịnh trị số Kpg K cđa tõng bé phËn - M®Ých cđa viƯc ktra xuất khí hoá để đbảo cho bphận CTTN làm việc đkiện ko có khí hoá or có khí hoá nhng mức độ phtriển cha đủ để gây nên khí thực nguy hiểm - Việc ktra cần tiến hành với chế độ lviệc khác CTTN phải xem xét đến: + CTT với cấp lu lợng khác từ 0-Qmax, với Qmax lu lợng tháo nớc lớn + TH cưa van më hoµn toµn vµ më tõng phần + TH mở cửa TH có cửa bị hạn chế khả lviệc cố - Việc ktra cần tiến hành cho phận, mặt cắt khác CTTN, cần xét đến: + Đầu vào cửa tháo nớc dới sâu có áp, hay đỉnh đập tràn ctrình xả mặt + Các gồ ghề cục mặt đập tràn, dốc nớc mà chúng phát sịnh trình thi công, or qtrình khai thác + Bộ phận buồng van, nơi khe, ngỡng, mố phân dòng + Các mố phân dòng cuối dốc nớc hay bể tiêu năng, có chế ®é ch¶y bao ko thn - øng víi chÕ ®é lviƯc of CTTN, ®kiƯn ®Ĩ ko ph¸t sinh khÝ hoá phận là: K > Kpg (1) Trong đó: K Kpg hệ số khí hoá hệ số khí hoá phân giới Nếu ko thoả mãn đkiện (1) dẫn đến kthớc ctrình lớn ko đảm bảo đkiện kinh tế chấp nhận có khí hoá gđoạn đầu( khả xâm thực nhỏ) Khi đkiện khống chÕ lµ: K > 0.85K pg (2) ë cthøc (1) (2) trị số K đợc xđịnh nh sau: H § T − H pg K= V§2T 2g (3) H§T cột nớc áp lực toàn phần đặc trng dòng chảy bao quanh ctrình hay phận xét (m) H§T = Ha + hd hd – cét níc áp lực d, đợc quy ớc tơng ứng với loại vật liệu cột nớc áp lực khí trời, phụ thuộc vào cao độ mực nớc điểm xét ( tra bảng 2.1 ) Hpg cột nớc áp lực phân giới phụ thuộc vào nhiệt độ ( tra bảng 2.2) VĐT- lu tốc (trị số trung bình thời gian) đặc trng dòng chảy hay phận ctrình xét, đớc quy ớc tơng ứng cho loại vật chảy bao g gia tốc trọng trờng (m/s2 ) Kpg phụ thuộc vào đặc trng hình học vật chảy bao đớc xđịnh từ kết hàng loạt thí nghiệm mô hình Khi hình dạng vật chảy bao xét ko phù hợp với vật chuẩn đợc n/c cần tiến hành thí nghiệm mô hình để xđịnh Kpg tơng ứng a) Ktra xhiện khí hoá đầu vào ống tháo nớc có áp Đầu vào ống tháo nớc có áp cần có dạng chảy thuận dòng để giảm hệ số sức cản thuỷ lực giảm khả xhiện chân ko dẫn đến phát sinh khí hoá khí thực Theo nguyên tắc đoạn đầu vào ống đợc làm với mặt cắt mở rộng dần từ thân ống phía hạ lu më réng theo ko gian or më réng ph¼ng Khi ống tháo đặt sát đáy đập mở rộng đầu vào theo phơng đứng mở rộng lên Đờng biên mở rộng đầu vào phía thợng lu chọn theo dạng đờng cong khác dạng cung 1/4 elip thông dụng đó: + bán trục theo hớng song song víi trơc èng kÝ hiƯu lµ a + bán trục theo hớng vuông góc với trục ống kí hiệu b - Các thông số hình học đầu vào: + Độ thoải đờng cong cửa vào: Ks = a/b ϖ cv + §é më réng cđa m/c èng vÒ phÝa TL: Kr = ϖ t - Hệ số khí hoá phân giới cửa vào: Kpg = C p max + φ δP φ - hệ số mạch động lớn nhất, phụ thuộc vào mức bảo đảm tính toán p%; ( tra bảng 2.3) ( chọn mức đbảo p% cần tính đến cấp thời gian lviệc ctrình, cụ thể là: + Đối với ctrình tạm thời, cửa sửa chữa p=2% + Đối với ctrình lâu dài p lấy theo tần suất ktra đợc quy định quy phạm hành Đối với cửa vào đợc thiết kế theo điều kiện không cho phép phát sinh khí hoá lÊy φ=4 - HƯ sè khÝ ho¸ thùc tÕ: Trong đó: Zv chênh lệch cao độ mực nớc TL tính toán trần cống tháo cuối đầu vào VĐT = VT lu tốc trung bình m/c cuối đầy vào (tiếp giáp với thân ống) K= H§ T − Hpg V§2T 2g H§T = ZV + Ha VĐT = VT b) Tại vị trí có gồ ghề cục bề mặt CTTN Do nhiều ng.nhân khác thi công, trình khai thác tồn mấu gồ ghề cục Đây nguồn phát sinh khí hoá dẫn đến khí thực phá hỏng thành lòng dẫn Một số dạng mấu gồ ghề đặc trng nh sau: + Các mấu dài chạy ngang chiều dòng chảy đợc tạo chỗ nối phần ván khuôn btông or thép lát bề mặt lòng dẫn + Các mấu dài tơng tự, nhng chạy dọc theo chiều dòng chảy + Các lồi cục tơng đối đồng bề mặt CTTN chúng đợc tạo cốt liệu lớn nằm sát bề mặt khối btông, đinh êcu, đầu cốt thép nhô + Độ nhám tự nhiên tơng đối đồng bề mặt: btông, bề mặt kim loại bị ăn mòn + Các lợn sóng thoải bề mặt ( thi công gây ra) * Hệ số khí hoá phân giới Kpg dạng mấu gồ ghề đặc trng đợc tìm thí nghiệm mô hình Trị số Kpg mấu gồ ghề đặc trng đợc tra bảng * Hệ số khí hoá thực tế K đợc xđịnh theo công thức chung (3) nhiên xđịnh HĐT VĐT phụ thuộc vào vị trí có mấu gồ ghề thuộc đoạn khác dòng chảy - Trên phận thuộc đoạn đầu vào dòng chảy, nơi dòng chảy có biến dạng đột ngột thay đổi hình dạng lòng dẫn ( dạng I) + Dòng chảy cửa vào hay dới cửa van: VĐT = Vc Vc lu tốc TB m/c co hẹp sau cửa vào hay sau cửa van + Dòng chảy đập tràn hay đoạn cong lòng dẫn: V ĐT = VCB VCB lu tốc bình quân cục gần bề mặt lòng dẫn, ko kể lớp biên - Trên phận thuộc đoạn có lớp biên ptriển dần , phân bố lu tốc m/c ngang thay đổi theo chiều dài dòng chảy ( dạng II) VĐT đợc xđịnh lu tốc cục cao độ đỉnh mấu gồ ghề đặc trng Riêng bậc thụt theo chiều dòng chảy quy ớc lấy VĐT = Vmax Vmax trị số lu tốc cục vị trí cách bề mặt lòng dẫn đoạn ( chiều dày lớp biên dòng chảy) Nh VĐT = Vy ( Vy lu tốc cục vị trí mặt bề mặt lòng dẫn khoảng cách y Trị số y với dạng mấu đặc trng đợc lấy y = Zm + -chiều cao nhám tơng đơng bề mặt(loại vật liệu, chất lợng Tcông) Zm- chiều cao mấu gå ghỊ cơc bé Víi bËc thơt y = δ + ( chiều dày lớp biên m/c xét) VTB Trị số lu tốc sát thành Vy = ϕ ξ 1.ξ (m/s) v ξ , ξ Trong ®ã phơ thc δ / ∆ vµ y/ ∆ VTB lu tèc TB m/c ϕ v - hệ số biểu thị qhệ lu tốc TB lu tốc lớn dòng chảy chiều dày lớp biên dạng m/c ngang dòng chảy cho Với dòng ko áp m/c ngang hình chữ nhật có bề rộng B độ sâu nớc h: δ2 B + 2h δ δ ϕ v = {(h- δ )( B − 2δ )+ δ [ (ln + 2) − ln − ]}; ln + Bh Với đờng tháo có áp m/c hình tròn bán kính r: 4r δ δ ϕ v = {(r- δ )2+ δ [ (ln + 2) − ln − ]}; ln + σ ∆ ∆ r ∆ Giới hạn dòng chảy dạng II lấy đến m/c mà chiều dày lớp biên bằng: + Với dòng ko áp m/c chữ nhật: =min(h, B/2) + Với dòng có áp m/c chữ nhật: =min(h/2, B/2) + Với dòng có áp m/c tròn: =r - đoạn có lớp biên phát triển đạt đến ổn định, phân bố lu tốc m/c ko đổi dọc theo chiều dài: V ĐT xđịnh nh nhng chiều dày lớp biên ko đổi *Xđịnh cột nớc áp lực đặc trng HĐT = Ha + hd Hd- cột nớc áp lực d xđịnh nh sau: - Với dòng chảy ko áp: hd = hcos h- chiều sâu d/c m/c tính toán - góc nghiêng đáy lòng dẫn so với phơng ngang - Với dòng chảy có áp: hd = Z hw Z- chênh lệch cao độ từ MNTL đến trần cđa m/c ®ang xÐt hw- cét níc tỉn thÊt tÝnh từ m/c trớc cửa vào đến m/c xét đợc xđ thep pp tính toán thuỷ lực thông thờng c) Tại phận buồng van Khớ hoỏ cú thể phát sinh mặt trước mặt sau khe van phẳng hay bán khe trụ van cung * Kiểm tra khí hoá van mở hoàn toàn: - Hệ số khí hố phân giới: +Với mặt trước của khe: Kpgt = Kpgy[1+0,65( W − )] Kd ; t + Với mặt sau khe: Kpgy = AKWKB[1+0,65( W − )]; t đó: Kpgy - hệ số khí hố phân giới có bậc thụt (loại mấu số 2, bảng 6-12) W - bề rộng khe; t - chiều sâu khe; Kd - hệ số sửa chữa thay đổi bề rộng lòng dẫn phía sau khe van; trị số Kd phụ thuộc vào d (bảng 6-13) ; w A, KW, KB - hệ số, -Hệ số khí hố tại: xác định theo ct chung đó: VĐT lấy lưu tốc bình qn mặt cắt có khe van; HĐT - áp lực tuyệt đối bình quân mặt cắt có khe van; δ - chiều dày lớp biên, xác định theo dẫn nêu * KiÓm tra khí hoá van mở hoàn toàn: TH cần ktra khí hoá vtrí: tách dòng chắn van tách dòng phận cố định buồng van - Kiểm tra khí hoá tách dòng sau cửa van: Trị số Kpg = ( hình dạng cửa van, độ choán van khe) Khi độ choán 1.5 th× (Kpg)n = Kpg - α ( n -1) Trị số K xđịnh theo ct chung với h chiều dày lớp nớc ngập mố xđịnh theo tính toán thủy lực VĐT =Vc lu tốc bình quân m/c co hẹp d/c đầu bể tiêu Cõu Cú trang ph 11 Câu 7: Nêu giải thích giải pháp cơng trình phòng chống khí thực CTTN, Làm đường biên cơng trình thoải Để tránh phát sinh khí hố cần làm đường biên cơng trình đủ thoải để thoả mãn điều kiện (679) Ví dụ làm cửa vào cống xả sâu với hệ số K s, Kr lớn; khống chế độ gồ ghề cục (Zm) bề mặt lòng dẫn; lượn tròn mép khe van, bậc thụt, mố tiêu năng, tường phân dòng Các biện pháp loại thường dẫn đến kích thước cơng trình lớn, u cầu khống chế chất lượng thi cơng bề mặt lòng dẫn phải tốt Trong số trường hợp, việc thoả mãn điều kiện (6-79) dẫn đến kích thước cơng trình q lớn xem xét phương án cho phép hình thành khí hố khống chế giai đoạn đầu, khả xâm thực yếu khơng có Khi thay cho điều kiện (6-79), người ta khống chế : K > 0,85 Kpg (6-89) Các phận cơng trình có đường biên thiết kế theo điều kiện cần định kỳ kiểm tra tình hình xâm thực sửa chữa thấy cần thiết Lựa chọn vật liệu theo độ bền khí thực Các giải pháp loại chấp nhận phát sinh khí hố vị trí mà lòng dẫn có đường bao khơng thuận, khe van, mố tiêu năng, phân dòng, hay khớp nối mặt lòng dẫn mà lún khơng tạo gồ ghề cục lớn mức khống chế ban đầu Vật liệu thành lòng dẫn vi trí dự kiến có khí hố cần chọn theo tiêu chuẩn độ bền khí thực Đối với vật liệu bêtơng, lựa chọn độ bền sử dụng quan hệ hình 651: Rb = f(Vng,S) Ở Rb – cường độ bêtông (MPa); Vng- lưu tốc ngưỡng xâm thực, lấy theo lưu tốc đặc trưng (V ĐT) loại vật chảy bao (xem mục II); S - độ hàm khí nước Khi khơng có tài liệu tin cậy trị số S, để an tồn tính tốn lấy S = R b(MPa) 40 30 S=0 2% 4% 6% 20 8% 10 10 15 20 25 30 Vng Hình 6-50 Trị số lưu tốc ngưỡng xâm thực loại bê tơng (tài liệu thí nghiệm MỤSỤ – Nga) 35 (m/s) Dẫn khơng khí vào vùng hạ áp Việc dẫn khơng khí trực tiếp vào vùng bị giảm áp (phát sinh chân khơng) lòng dẫn có tác dụng làm hạn chế mức độ chân không, tăng độ hàm khí nước tăng lưu tốc ngưỡng xâm thực (xem hình 6-51) Các sơ đồ tiếp khí vào dòng chảy sau a) Đối với buồng van (đặt cống xả sâu) : - Tiếp khí vào khoảng khơng phía dòng chảy thơng qua ống dẫn khí (giếng khơng khí) 12 - Tiếp khí thẳng vào vị trí có tách dòng khe van, bán khe, ngưỡng đáy, bậc thụt Các ống tiếp khí loại bố trí ngầm thành bêtơng lòng dẫn, nối từ ống dẫn khí đến vị trí dự kiến có tách dòng b) Đối với dốc nước, đâp tràn Các dốc nước, mặt đập tràn có dòng chảy lưu tốc cao thường chủ động tiếp khơng khí vào dòng chảy để đề phòng khí thực Các sơ đồ tiếp khí hình 6-52 a) b) A-A A L Z/ L® LT i= L® LT A Z Z ® Z Z a) Thơng khí kiểu hở b) Thơng khí kiểu kín Hình 6-52 Các sơ đồ thiết bị khơng khí mặt tràn, dốc nước a dạng mặt nghiêng đáy thành bên ; b dạng mặt nghiêng bậc thụt đáy ; dạng thơng khí kiểu hở, thơng khí tự động hút vào nhờ khoảng hở tách dòng thành bên đáy (hình 6-52a) dạng thơng khí kiểu kín (hình 6-52b), cần bố trí ống dẫn luồn từ thành bên xuống đáy lòng dẫn Cửa vào ống dẫn bố trí tường bên trụ pin có, vị trí cao mực nước lớn mặt cắt có bố trí ống c) Đối với mố tiêu năng, mố phân dòng Việc tiếp khí trường hợp tự động thực nhờ ống dẫn nối với khí trời có lỗ thông mái mố tiêu vị trí có chân khơng (hình 6-53) 10 d2 d3 200 d1 210 d2 860 dv dr d1 Hình 6-53 Sơ đồ mố phân dòng Hình 6-54 Sơ đồ mố tiêu 13 đường tràn Travắc – Nga.Có ống thơng khí tới miền chân khơng (d1 = 30 cm; d2 = cm; d3 = 18cm) có ống thông nước từ mặt trước mặt bên mố dr = 0,6; K pg = 0,7 ÷ 0,8 dv Dẫn nước vào vùng hạ áp Ví dụ giải pháp loại hình 6-54 Nước từ vùng áp lực dương mặt trước dẫn qua hệ thống cửa thông với vùng chân không mặt bên Tỷ lệ tối ưu đường kính cửa cửa vào ống thông nước là: dr /dv= 0,6 Câu VÌ SAO PHẢI BỐ TRÍ CÁC KẾT CẤU ĐIỀU KHIỂN DỊNG XIẾT TRÊN CTTN Các tượng thủy lực bất lợi khi bố trí kết cấu dòng xiết khơng hợp lý 8.1 Sự cần thiết bố trí kết cấu điều khiển dòng xiết CTTN - Bố trí cơng trình tháo phụ thuộc nhiều vào điều kiện địa hình, địa chất - Để bố trí phù hợp điều kiện thực tế, nhiều gặp tốn về: + Đổi hướng dòng chảy +Mở rộng, thu hẹp mặt cắt +Thay đổi hình dạng mặt cắt… 8.2 Các tượng thủy lực bất lợi khi bố trí kết cấu dòng xiết khơng hợp lý - Khi tường ngoặt vào dòng chảy: hình thành tuyến sóng xiên (nơi có thơng số thuỷ lực thay đổi đột ngột) - Khi tường ngoặt khỏi dòng chảy: o Hình thành tuyến sóng xiên thoải o Dòng chảy tách khỏi thành rắn Câu 9: Nêu dạng đường biên đoạn thu hẹp đáy phẳng, ưu nhược điểm điều kiện áp dụng dạng Trình bầy nội dung tính tốn thông số thủy lực đoạn thu hẹp chảy xiết có đáy phẳng tường bên gãy khúc 9.1 Các dạng thu hẹp đáy phẳng - Tường bên gãy khúc (đơn giản nhất) - Tường bên dạng cong liên hợp (với bán kính R1, R2) - Tường bên dạng đường cong không nhiễu - Dạng thu hẹp hướng tâm (khi đập tràn tuyến cong) 9.2 Tính tốn đoạn thu hẹp đáy phẳng tường bên gãy khúc - Các dạng nối tiếp dòng chảy đoạn thu hẹp o Nối tiếp chảy xiết: dòng chảy xiết trì toàn đoạn thu hẹp (chế độ làm việc ổn định) o Nối tiếp có chuyển đổi trạng thái chảy từ xiết đến êm ( thông qua nước nhảy) 14 Đặc điểm: chế độ làm việc không ổn định, vị trí nước nhaỷ di chuyển , rối loạn đường mặt nước phía sau - Tính tốn để đảm bảo nối tiếp ổn định + Bài tốn : có B1, B2, h1, Q, i(độ dốc đoạn chuyển tiếp) Yêu cầu: xác định chiều dài ĐCT (Lct) để đảm bảo chế độ chảy ổn định (nối tiếp chảy xiết) + Giải - Giả thiết Lct - Vẽ đường mặt nước ĐCT, xuất phát từ h1 + Nếu mặt cắt có h hk : chọn lại Lct theo hướng tăng 15 • Xác định vị trí sóng dâng cao sát tường - Khi độ dốc đoạn thu hẹp i=0 Theo đồ thị Satalốp X0 = f ( Fr1 ,θ ) h1 θ : góc ngoặt vào tường - Khi i>0: Xb = X0 ( + 0,7 i) • Chiều sâu nước vị trí dâng cao sát tường: hS = h1 (2,25( Fr1 sin θ ) 0, 63 + 1) Câu 10: Trình bày mục đích TT tiêu sau cơng trình tháo nước Cách xác định lưu lượng TT dạng TN dòng chảy đáy, chảy mặt dòng phóng xa Cách xác định mực nước hạ lưu TT tiêu 1/ Mục đích tiêu sau cơng trình tháo - Tìm biện pháp tiêu huỷ tồn lượng thừa - Điều chỉnh lại phân bố lưu tốc làm giảm mạch động - Để cho dòng chảy trở trạng thái tự nhiên đoạn ngắn - giảm chiều dài gia cố đoạn hạ lưu - chống xói lở hạ lưu Dựa nguyên tắc: - Năng lượng thừa tiêu tán nội ma sát - Năng lượng thừa tiêu hao xáo trộn với khơng khí khuyếch tán theo phương đứng phương ngang 2/ Cách xác định lưu lượng tiêu dòng chảy đáy Lưu lượng tính tốn tiêu Qtn lưu lượng cho ta kích thước bể tiêu lớn Đó trường hợp nước nhảy phóng xa với hiệu số (hc” – hc) (hh’-hc) lớn Trong đó: + hc”: chiều sâu liên hiệp với hc ứng với nước nhảy chỗ + hh’: Chiều sâu trước nước nhảy với giả định hh độ sâu sau nước nhảy Nếu quan hệ hc”=f(Q) hh=f1(Q) hình vẽ trang 33 ‘Nối tiếp tiêu hạ lưu cơng trình tháo’ hạ lưu ln có nước nhảy Qtn = Qmax 3/ Cách xác định lưu lượng tiêu dòng chảy mặt dòng phóng xa + Trong trường hợp ta tính với cấp lưu lượng từ đến Qmax, từ xác định kích thước hố xói tương ứng + Vẽ đường bao hố xói ứng với trường hợp 16 4/ Xác định mực nước hạ lưu + Nếu sau cơng trình tiêu sơng thiên nhiên, từ Qtn tra quan hệ Q~Zhạ ta mực nước hạ lưu tương ứng + Nếu sau cơng trình tiêu kênh dẫn, dốc nước ta phải vẽ đường mặt nước ngược từ hạ lưu lên đến vị trí cơng trình tiêu từ ta xác định hh Câu 11: Vẽ sơ đồ nêu nguyên lý đặc điểm công tác ưu nhược điểm trường hợp áp dụng hình thức tiêu dòng chảy đáy, chảy mặt dòng phóng xa 1, Tiêu dòng chảy đáy a, Sơ đồ: Hình 2-1 trang 22 sách Nối tiếp tiêu hạ lưu cơng trình tháo (Thầy Quý) hh co E01 - hh P H H Sơ đồ tiêu dòng đáy H Sơ đồ tiêu dòng mặt b: Nguyờn lý, c im: Li dụng sức cản nội nước nhảy để tiêu huỷ lượng thừa Điều kiện hình thức tiêu đáy chiều sâu nước hạ lưu h h phải lớn chiều sâu liên hiệp thứ nước nhảy hc” (hh>hc”) để đảm bảo sinh nước chảy ngập tiêu tập trung c, ưu nhược điểm - Ưu điểm: Hiệu tiêu cao, - Nhược điểm: Sau thiết bị tiêu phải gia cố tiếp gọi sân sau thứ với chiều dài lớn – không hiệu kinh tế d, trường hợp áp dụng Dùng với cột nước thấp, địa chất tương đối thuộc hình thức có đào bể, xây tường, bể tường kết hợp Ngồi áp dụng cách giảm độ sâu sau nước nhảy bố trí thiết bị tiêu phụ (mố nhám, dầm tiêu năng….), tạo tường phân dòng để khuyếch tán hạ lưu, làm đáy dốc ngược mực nước hạ lưu nhỏ, làm đáy dốc thuận mực nước hạ lưu lớn 17 2, Tiêu dòng chảy mặt a, Sơ đồ: hình 2-19 trang 42 sách Nối tiếp tiêu hạ lưu cơng trình tháo (Thầy Quý) b, Nguyên lý, đặc điểm: Năng lượng thừa tiêu tán xáo trộn với khơng khí khuyếch tán theo phương đứng phương ngang c, ưu nhược điểm: Nhược điểm: - hiệu tiêu không cao - gây trở ngại cho thuyền bè lại hạ lưu đe doạ ổn định bờ dễ sinh nước nhảy phóng xa, sân sau làm việc với chế độ thay đổi liên tục Ưu điểm: - Chiều dài sân sau thứ ngắn, chiều dày sân sau thứ nhỏ - Có thể tháo vật qua đập mà không sợ hỏng sân sau d, trường hợp áp dụng: Chiều sâu mực nước hạ lưu ổn định lớn độ sâu liên hiệp thứ (hh>hc”) Dùng với lưu lượng lớn chênh lệch mực nước thượng hạ lưu không lớn, bờ hạ lưu có khả ổn định chống xói tốt 3, Tiêu dòng phóng xa a, Sơ đồ: hình 2-20 trang 44 sách Nối tiếp tiêu hạ lưu cơng trình tháo (Thầy Q) b, Ngun lý, đặc điểm: Lợi dụng ma sát với khơng khí để tiêu hao phần năgn lượng, phần lại tiêu tán lớp đệm nước hạ lưu c, ưu nhược điểm: - Ưu điểm Được dùng phổ biến hạ lưu cơng trình thuỷ lợi có cố làm an tồn - Nhược điểm: + Hố xói dòng phun tạo ra, hạ thấp mực nước hạ lưu làm ảnh hưởng đến u cầu dùng nước phía hạ lưu cơng trình + xung kích dòng phun tạo thành dòng cuộn ngược sóng vỗ mai đập + mũi phun xảy khí thực + dòng phun tạo sương mù ảnh hưởng đến giao thông môi trường sống nói chung d, trường hợp áp dụng: - Đỉnh mũi phun phải cao mực nước lớn hạ lưu - Chiều cao cột nước trước đập đủ lớn để tạo dòng phun phóng xa để khơng ảnh hưởng bất lợi đến cơng trình - Cột nước hạ lưu hh phải đủ lớn để chiều sâu hố xói (dx) khơng q lớn 18 ... khúc (đơn giản nhất) - Tường bên dạng cong liên hợp (với bán kính R1, R2) - Tường bên dạng đường cong không nhiễu - Dạng thu hẹp hướng tâm (khi đập tràn tuyến cong) 9.2 Tính tốn đoạn thu hẹp đáy... Đờng biên mở rộng đầu vào phía thợng lu chọn theo dạng đờng cong khác dạng cung 1/4 elip thông dụng đó: + bán trục theo híng song song víi trơc èng kÝ hiƯu lµ a + bán trục theo hớng vuông góc... trục theo hớng vuông góc với trục ống kí hiệu b - Các thông số hình học đầu vào: + Độ thoải đờng cong cửa vào: Ks = a/b cv + Độ mở rộng cđa m/c èng vỊ phÝa TL: Kr = ϖ t - Hệ số khí hoá phân giới