Xác định ảnh hưởng của độ ngập, co hẹp bên tới khả năng tháo qua tràn piano bằng nghiên cứu thực nghiệm

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định phạm vi xuất hiện và ảnh hưởng của chế độ chảy ngập, co hẹp bên gây ra bởi các trụ pin tới khả năng tháo qua tràn Piano loại A, nguyên mẫu là tràn Piano - tràn xả lũ Ngàn Trươi (PA3) tỉnh Hà Tĩnh.

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ NGẬP, CO HẸP BÊN TỚI KHẢ NĂNG THÁO QUA TRÀN PIANO BẰNG NGHIÊN CỨU THỰC NGIỆM PG S.TS Lê Văn Nghị , ThS Đồn Thị Minh Yến Phịng Thí nghiệm trọng điểm Quốc Gia Động lực học sông biển Tóm tắt: Tràn Piano (PKW) ngày quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng giới Việt nam Các đặc trưng thủy động lực học loại tràn khả tháo, mức độ sinh chân không sau tràn, phân vùng làm việc (ngập, không ngập) nhiều điểm chưa rõ ràng, m ối quan tâm nhà khoa học chuyên gia tư vấn Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định phạm vi xuất ảnh hưởng chế độ chảy ngập, co hẹp bên gây trụ pin tới khả tháo qua tràn Piano loại A, nguyên m ẫu tràn Piano - tràn xả lũ Ngàn Trươi (PA3) tỉnh Hà Tĩnh Từ khóa: Tràn Piano, khả tháo Summary: Piano Key Weir is more interests, studied, applied on the world and in Viet nam Its hydraulic performances as discharge capacity, flow condition has non-aerated, work range (subm erged, free flow)… has problem s weren’t clearly, still being interesting of the scientists and consultants The acticle presents the results of empirical research to specify appear range and influence on submerged conditions, influence of the transverse shrinking that was caused by the walls to discharge capacity on PKW configuration A, prototype was Piano Key Weir - Ngan Truoi (PA3) spillway, Ha Tinh province Key words: Piano Key Weir, discharge capacity I MỞ ĐẦU* Tràn Piano (PKW) ngày quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng giới Việt Nam Với bề rộng tràn cột nước làm việc, tràn Piano có khả tháo lớn nhiều so với tràn thực dụng (từ 1,5 đến lần), giải pháp nâng cao khả xả cho cơng trình tràn xả lũ hồ chứa, dập dâng sơng Tuy nhiên đến chưa có tiêu chuẩn thiết kế chung cho tràn mặt thủy lực, có vấn đề tính tốn khả tháo Các nghiên cứu ảnh hưởng độ ngập mức độ co hẹp bên trụ pin đề cập Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực Người phản biện: PGS.TS Trần Q uốc Thưởng Ngày nhận bài: 05/9/2013 Ngày t hông qua phản biện: 20/6/2014 Ngày đuyệt đăng: 13/10/2014 nghiệm nhằm xác định phạm vi, mức độ ảnh hưởng độ ngập co hẹp bên tới khả tháo tràn piano loại A, với nguyên m ẫulà tràn Piano - tràn xả lũ Ngàn trươi PA3, tỉnh Hà Tĩnh II MƠ H ÌNH NGH IÊN C ỨU, THIẾT BỊ THÍ NG HIỆM 2.1 Mơ hình thí nghiệm Mơ hình nghiên cứu thiết kế nguyên m ẫu tràn Piano Ngàn Trươi PA3, m ô m ặt cắt khoang tràn piano rộng 30,4m Mỗi khoang gồm phím tràn có tổng chiều rộng tràn nước theo phương ngang 13,8m nửa trụ pin dày 0,7m đỡ cầu công tác Ngưỡng tràn m ực nước dâng bình thường cao trình 52,0m Tràn thiết kế theo loại A với hệ số lưu lượng khoảng m =4,0 Các phím tràn thiết kế dài 9,5m , phím hướng nước vào rộng 2,6m phím hướng nước rộng 2,0m Tràn cao P=2,5m [5] (1.1.1 Hình 1, TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 KHOA HỌC CƠNG NGHỆ 1.1.1 Hình 2) Đảm bảo tương tự nhám , sử dụng kính hữu để mơ kết cấu phím tràn, trụ pin đảm bảo hệ số nhám nm =0,007÷0,009 Mơ hình xây dựng m kính rộng 1,0m , có tỷ lệ hình học l=1/30,4, tương tự theo tiêu chuẩn trọng lực (Froude=idem ), số Reynolds (Re) đạt Rem =47754>Regh=5000 thỏa m ãn điều kiện dòng chảy làm việc khu tự động mơ hình [4] Cắt dọc tràn Piano – loại A Mặt khoang tràn Piano Hình Kết cấu tràn Piano thí nghiệm mơ hình m ặt cắt Kết cấu ngưỡng dâng cuối sân hạ lưu Trụ pin tràn Ơ nước vào Ơ nước Hình Tràn Piano thí nghiệm mơ hình mặt cắt 2.2 C ác thiết bị đo đạc Thông số mực nước xác định kim đo mực nước cố định đọc xác tới 0,1m m máy thuỷ bình Ni04 sai số không vượt 0,5m m Xác định giá trị lưu tốc trung bình thời gian đầu đo điện tử PEMS, E40 Hà Lan chế tạo; dải đo từ 0,05m/s đến 5,0m/s, sai số thiết bị đo 1% Lưu lượng tháo vào m hình xác định máng lường hình chữ nhật có lắp đập tràn thành mỏng tính tốn cơng thức Rebock, sai số nhỏ 1% 2.3 Thông số đầu vào giới hạn thí nghiệm Trong nghiên cứu xác định hệ số ngập hệ số co hẹp bên tràn piano với giá trị cột nước ngưỡng tràn khoảng H = TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 23 - 2014 10 KHOA HỌC 4,0m ÷ 1,5m tương đương tỷ lệ H/P = 1,62 ÷ 0,68, gồm trường hợp cụ thể H = 4,00; 3,50; 3,00; 2,62; 2,30 1,7m tương đương với m ức độ ngập hn/H