Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)

Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến chế độ thủy lực ở đập tràn cao (Luận văn thạc sĩ file word)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ĐINH LÊ PHƯƠNG ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY LỰC Ở ĐẬP TRÀN CAO LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà Nội – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI ĐINH LÊ PHƯƠNG ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY LỰC Ở ĐẬP TRÀN CAO Chun ngành: Cơng trình thủy Mã số:60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS Nguyễn Chiến Hà Nội – 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến chế độ thủy lực đập tràn cao” chun ngành xây dựng cơng trình thủy hồn thành vào tháng năm 2014 với giúp đỡ, bảo tận tình thầy cơ, cán khoa sau đại học, khoa Cơng trình thủy – Trường Đại học Thủy lợi Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, cán trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện, giúp đỡ trình theo học hồn thành luận văn tơi Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo GS.TS Nguyễn Chiến dành thời gian, công sức trực tiếp bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Đồng thời tác giả xin gủi lời cảm ơn chân thành đến cán lãnh đạo, đồng nghiệp Trung tâm Thủy điện – Viện lượng giúp đỡ trình thực đề tài Cuối tác giả xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln quan tâm, khích lệ tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu, hoàn thành luận văn Do thời gian nghiên cứu lực thân nhiều han chế, chắn luận văn tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy bảo, bạn bè đồng nghiệp góp ý để tác giả hồn thiện phát triển đề tài Xin chân thành cảm ơn./ Hà Nội, Tháng năm 2014 Đinh Lê Phương Anh LỜI CAM KẾT Tên là: Đinh Lê Phương Anh Học viên lớp: CH19C11 Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những nội dung kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khoa học Tác giả Đinh Lê Phương Anh MỤC LỤC a Tính cấp thiết đề tài b Mục đích đề tài c Phương pháp nghiên cứu d Kết nghiên cứu e Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRÀN VÀ CHẾ ĐỘ THỦY LỰC CỦA ĐẬP TRÀN 1.1 Tình hình xây dựng đập tràn cao Việt Nam 1.2 Các dạng mặt cắt đập tràn ứng dụng Việt nam 1.3 Các vấn đề thủy lực đập tràn cao 1.4 Một số ví dụ hư hỏng đập tràn cao .10 1.5 Giới hạn phạm vi nghiên cứu .11 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ THỦY LỰC ĐẬP TRÀN 12 2.1 Phương pháp xây dựng mặt cắt đập tràn (dạng WES Ofixerop), so sánh hai phương pháp 12 2.2 Cơng thức tính lưu lượng qua đập tràn 18 2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến khả xả qua tràn 21 2.4 Phân bố áp suất mặt tràn 27 2.5 Kết luận chương II 32 CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM MƠ HÌNH THUỶ LỰC ĐẬP TRÀN .33 3.1 Sự cần thiết phải nghiên cứu thí nghiệm mơ hình 33 3.2 Lý thuyết tương tự để thiết lập mơ hình thủy lực .34 3.3 Tiêu chuẩn tương tự thí nghiệm đập tràn 36 3.3 Thiết bị đo thực nghiệm mô hình 38 3.4 Kết luận chương III 42 CHƯƠNG ỨNG DỤNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHẾ ĐỘ THỦY LỰC ĐẬP TRÀN LAI CHÂU .43 4.1 Giới thiệu cơng trình 43 4.2 Tính tốn thiết kế đập tràn 49 4.3 Nghiên cứu thí nghiệm mơ hình 53 4.4 Phân tích kết tính tốn thí nghiệm 71 4.5 Kết luận chương IV 77 CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78 5.1 Các kết đạt luận văn .78 5.2 Hướng tiếp tục nghiên cứu 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 CÁC BẢNG Bảng 1.1: Một số cơng trình Việt Nam sử dụng mặt cắt tràn .6 Bảng 2.1: Tọa độ đường cong mặt đập khơng có chân khơng .13 Bảng 2.2: Trị số bán kính nối tiếp R chân đập 14 Bảng 2.3: Bảng tra giá trị k, n a,b .16 Bảng 2.4: Bảng hệ số hiệu chỉnh C .20 Bảng 2.5: Bảng tra hệ số lưu lượng m 21 Bảng 3.1: Bảng danh sách thiết bị máy móc thí nghiệm .38 Bảng 4.1 Các thơng số cơng trình thuỷ điện Lai Châu (DAĐT) 45 Bảng 4.2: Bảng hệ số lưu lượng tư vấn thiết kế tính tốn 49 Bảng 4.2: Bảng tính tốn khả tháo tràn xả lũ vận hành 51 Bảng 4.3 Các thông số mơ hình tổng thể tỷ lệ λ l = 50 54 Bảng 4.4: Các cấp lưu lượng thực thí nghiệm mơ hình 58 Bảng 4.3: Mực nước không chế hạ lưu 59 Bảng 4.5: Kết thí nghịệm xác định hệ số lưu lượng số phương án thí nghiệm 62 Bảng 4.6: Vận tốc trung bình (m/s) mặt cắt thượng lưu tràn 65 Bảng 4.7: Giá trị áp suất mạch động áp suất trường hợp thí nghiệm 66 Bảng 4.8: Kết tính tốn thí nghiệm mơ hình phânđoạnđểxác định khả xả 74 Bảng 4.9: Giá trị mạch động áp suất mặt tràn dạng WES 75 CÁC HÌNH Hình 1.1: Một số hình ảnh cơng trình tràn cao Việt Nam .5 Hình 1.2 Biểu đồ phân bố mạch động phân bố chuẩn mạch động áp suất Hình 1.3: Phá huỷ bê tơng cốt thép bờ phải đập PleiKrông 10 Hình 2.1: Mặt cắt thực dụng đập tràn khơng chân khơng .14 Hình 2.2 Các dạng mặt cắt tràn phi chân không Crighe-Ofixerop 15 Hình 2.3: Các dạng mặt cắt tràn tiêu chuẩn WES ứng với hệ số góc nghiêng bề mặt thượng lưu 17 Hình 2.4: Hình dạng đầu vào trụ bin .19 Hình 2.5: Sơ đồ để xác định hệ số m hệ số C 20 Hình 2.6 Bố trí đập tràn bên bờ phải – cơng trình thuỷ điện Lai Châu 22 Hình 2.7: Mặt cắt đập hình thang 22 Hình 2.8: Mặt cắt đập có chân khơng 23 Hình 2.9: Mặt cắt đập khơng có chân không 23 Hình 2.10: Mặt cắt đập tràn có cửa van 24 Hình 2.11: Các loại tường cánh trước ngưỡng tràn .25 Hình 1.12 Quan hệ (P/H0) (mnghiêng/mthẳng) 27 Hình 2.13: Phân bố áp suất mặt tràn trường hợp có bán kính cong nối tiếp .28 Hình 2.14: Phân bố áp suất mặt tràn trường hợp có bán kính cong nối tiếp .30 Hình 3.1: Hình ảnh máy móc thiết bị đo 39 Hình 3.1: Hình ảnh máy móc thiết bị đo (tiếp theo) 40 Hình 4.1: Bố trí tổng thể cơng trình thuỷ điện Lai Châu .46 Hình 4.2: Cắt dọc tràn thuỷ điện Lai Châu 47 Hình 4.3: Mặt cơng trình tràn xả sâu thuỷ điện Lai Châu 48 Hình 4.4 : Phương án lựa chọn cho thiết kế cơng trình tràn Lai Châu 50 Hình 4.6: Bố trí mặt cắt đo đường mặt nước, vận tốc thượng hạ lưu cơng trình tràn mơ hình 56 Hình 4.7 : Mặt cắt, thủy trực điểm đo vận tốc, đường mặt nước đập tràn 57 Hình 4.8 : Bố trí tuyến đo, điểm đo áp mặt đập tràn 58 Hình 4.9: Đường cong khống chế mực nước hạ lưu (D3+1000m) 60 Hình 4.10: Ảnh hưởng hình thức đầu trụ pin đến khả tháo 71 Hình 4.11: Ảnh hưởng nối tiếp hạ lưu 72 Hình 4.12: Ảnh hưởng cao độ mũi phun 73 Hình 4.13: So sánh khả xả phương án tính tốn phương án thí nghiệm 74 Hình 4.14: Áp suất trung bình đầu tràn mặt tháo cấp lưu lượng phương án tiêu đáy (PA3) 75 Hình 4.15: Áp suất trung bình đầu tràn mặt tháo cấp lưu lượng phương án mũi phun (PA1÷PA2) 76 MỞ ĐẦU a Tính cấp thiết đề tài Đập tràn hạng mục chủ yếu quan trọng nhiều cơng trình thủy lợi Nó có nhiệm vụ xả lưu lượng thừa mùa lũ để giữ an toàn cho toàn cơng trình.Với nhiệm vụ chế độ thủy lực đập tràn xả nước yếu tố quan trọng định khả làm việc hiệu đập tràn Đối vói cơng trình lớn, có đập cao, lưu lượng xả lũ lớn, đập tràn dễ bị hư hỏng chế độ thủy lực không thuận dẫn đến xâm thực Khi nghiên cứu chế độ thủy lực đập tràn ta xem xét yếu tố sau: hình dạng mặt cắt tràn, tràn có hay khơng cửa van ảnh hưởng co hẹp cửa van khơng mở hết, hình dạng trụ bên trụ pin đến hệ số co hẹp biên, hệ số lưu lượng phận tiếp khí Đối với hình dạng mặt cắt tràn chia làm loại chính: đập tràn thành mỏng, đập tràn mặt cắt thực dụng, đập tràn đỉnh rộng Trong đập tràn thực dụng hình cong khơng chân khơng dạng WES Ofixerop ứng dụng nhiều nước ta Một số đập tràn cao có tràn MC Ofixerop: Hịa Bình, Thác Bà Sơng Hinh YaLy đập có tràn MC dạng WES: Sơn La, Cửa Đạt, SeSan 3, Bình Điền … Về tràn khơng cửa van hay tràn tự tràn có bố trí trụ pin, cửa van, độ mở cửa van, hệ số co hẹp đứng cửa van hệ số co hẹp bên hình dạng trụ pin ảnh hưởng lớn đến khả tháo tràn Ngoài hệ số lưu lượng phụ thuộc vào hệ số lưu lượng dẫn xuất (xác định thực nghiệm), hệ số hiệu chỉnh cột nước, hệ số hình dạng định lượng tháo qua tràn Đối với tràn khơng chân khơng phận tiếp khí quan trọng để bảo vệ mặt tràn không bị xâm thực Vì lựa chọn phận tiếp khí thích hợp yêu cầu cấp thiết cơng trình Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến chế độ thủy lực đập tràn chủ yếu loại mặt cắt tràn này, sử dụng phương pháp tính tốn thực nghiệm để xác định khả tháo áp suất mặt tràn Sau so sánh, phân tích kết trường hợp có chi tiết kỹ thuật khác để lựa chọn hình thức chi tiết thích hợp Đề tài có tính thiết thực việc thiết kế tràn cho cơng trình đập thủy lợi thủy điện b Mục đích đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố (cửa van, hình dạng mặt cắt tràn, hình dạng trụ bên trụ pin giữa, hình thức tiếp khí ) đến chế độ thủy lực đập tràn cao c Phương pháp nghiên cứu Trong nghiên cứu chủ yếu sử dụng phương pháp sau: ⋅ Phương pháp tính tốn theo lý thuyết ⋅ Phương pháp thực nghiệm mơ hình ⋅ Phương pháp so sánh kết lý thuyết thực nghiệm ⋅ Phương pháp ứng dụng đánh giá chế độ thủy lực công trình thực tế cụ thể d Kết nghiên cứu ⋅ Đánh giá ảnh hưởng yếu tố (cửa van, hình dạng mặt cắt tràn, hình dạng trụ bên trụ pin giữa, hình thức tiếp khí ) đến chế độ thủy lực đập tràn cao ⋅ Ứng dụng đánh giá chế độ thủy lực cơng trình đập tràn Thủy điện Lai Châu e Nội dung nghiên cứu ⋅ Tính tốn theo lý thuyết khả tháo qua tràn áp suất phân bố mặt tràn ⋅ Tiến hành nghiên cứu xây dựng mơ hình theo tiêu chuẩn tương tự, thí nghiệm mơ hình thống kê kết khả tháo tràn áp suất phân bố mặt tràn ⋅ So sánh phân tích tính tốn lý thuyết thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng chi tiết kỹ thuật đến chế độ thủy lực tràn Lựa chọn chi tiết kỹ thuật hợp lý, phù hợp với mặt cắt tràn Ứng dụng đánh giá chế độ thủy lực đập tràn công trình Thủy điện Lai Châu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRÀN VÀ CHẾ ĐỘ THỦY LỰC CỦA ĐẬP TRÀN 1.1 Tình hình xây dựng đập tràn cao Việt Nam Trước thời điểm 1990, nước ta có số cơng trình thuỷ điện lớn xây dựng Thác Bà, Hồ Bình, Trị An Các cơng trình Liên Xô cũ giúp đỡ thiết kế, nghiên cứu chuyên gia xây dựng Từ 1990 trở lại nhu cầu lượng cho phát triển kinh tế đất nước, loạt nhà máy thuỷ điện lớn xây dựng, đa số cơng trình tràn có cột nước cao điểm hình số cơng trình sau: 1.1.1 Cơng trình thuỷ điện Đồng Nai (hình 1.1a) Tràn tổng thể cơng trình thủy điện Đồng nai có mặt cắt đập thiết kế đập tràn thực dụng mặt cắt hình cong không chân không, đường cong trước đỉnh tràn thiết kế có dạng theo phương trình Mái hạ lưu 1:0,73; bán kính cong chân đập R = 20m Tồn đập gồm khoang, chiều rộng khoang 15m, mố trụ mố bên phía thượng lưu dạng lượn trịn, phía hạ lưu vng góc, chiều dày mố trụ mố bên 3,5m, có bố trí khe van Cao trình ngưỡng tràn +665,1m Hình thức tiêu năng: Mũi phun, hố xói với góc hắt mũi phun 30o, cao độ mũi phun +635,00m Đáy hố xói cao trình +580,0 m Tràn tổng thể đầu mối cơng trình thủy điện Đồng nai có khoang, xả thường sử dụng khoang, khoang cuối bên trái sử dụng trường hợp xảy cố Do khoang phải xả với lưu lượng ứng với trình xả lũ khác 1.1.2 Cơng trình Thuỷ điện Trung Sơn (hình 1.b) Theo hồ sơ thiết kế kỹ thuật cơng trình Thủy điện Trung Sơn - tỉnh Thanh Hóa Đập tràn xả lũ thiết kế có thơng số sau: Kích thước khoang tràn (BxH) :14 x 15,0 m; dạng đập tràn: Ofixerop khơng chân khơng; cao trình đỉnh tràn:162,8m; cao trình ngưỡng tràn:145m; cao trình mũi hắt:110,05m; chiều cao đập tràn lớn nhất: 66,66m; hệ số mái thượng lưu đập tràn: m = 0,35; góc hắt: 28o Tràn vận hành bố lịng sơng Mã, tràn có khoang, phân chia khoang tràn trụ pin đơn trụ pin kép, tường phân dòng tràn nối liền với trụ pin kép 1.1.3 Cơng trình thuỷ điện Lai Châu (hình 1.c) TT Chiều cao ¸p suất dư hp,m mạch động σp ,m trªn tràn- Tuyến phun CT 225.0 m) Ký hiƯu Cao Cp lu lng toạ độ độ Q(m3/s) điểm X ®o PMF 0.01 0.10 (m) TuyÕn ®iÓm ®o % % (m) Q=27448m3 Q=20771m3 Q=15637m3 /s /s /s hp, m σp, m hp, m σp, m hp, m σp, m T1 271, 1,20 11,73 0,47 12,23 0,30 12,23 0,76 69 T1 274, 9,27 15,26 1,04 12,61 0,63 12,36 0,41 31 T1 274, 14,8 5,88 0,25 6,48 0,23 6,48 0,24 95 T1 272, 23,6 1,36 0,12 2,51 0,19 3,26 0,25 92 T1 267, 33,6 0,84 0,11 1,24 0,19 1,94 0,23 49 T1 263, 38,6 6,03 0,35 5,78 0,26 5,53 0,28 64 T1 T1 % Q=11994m3 /s hp, σp, m m 10,9 0,08 11,6 0,34 5,98 0,14 % Q=9647m3/ s hp, σp, m m 10,9 0,18 9,61 0,28 5,23 0,08 3,11 0,08 3,11 0,19 2,44 0,12 1,94 0,24 5,53 0,22 4,53 0,19 mạch động σp ,m trªn tràn- Tuyến (PA2: mũi phun CT 237.5.0 m) Cp lu lng toạ độ Q(m3/s) X Q=27448m Q=20771m Q=15637m Q=11994m (m) 3 3 /s /s /s /s hp, m σp, m hp, m σp, hp, m σp, hp, m σp, m m m 271,62 -4,52 14,34 0,44 13,73 0,34 Chiều cao ¸p suất dư hp,m Ký hiƯu Cao ®é TT ®iĨm ®o ®iĨm ®o TuyÕn (m) (PA1.2.1: mũi 274,37 3,27 14,31 0,40 12,52 0,32 Q=9647m3 /s hp, σp, m m TT Chiều cao ¸p suất dư hp,m mạch động σp ,m trªn tràn- Tuyến (PA2.1: mũi phun CT 237.5.0 m) Ký hiƯu Cao ®é toạ Cp lu lng độ Q(m3/s) điểm đo điểm đo X TuyÕn (m) Q=27448m Q=20771m Q=15637m Q=11994m (m) 3 3 /s /s /s /s hp, m σp, hp, m σp, hp, σp, hp, m σp, m m m m m T1 271,62 -4,52 13,09 0,73 14,02 0,43 14,1 0,28 12,71 0,61 T1 274,37 3,27 15,11 2,90 14,05 1,66 13,0 1,04 10,02 0,93 T1 274,94 8,94 5,68 0,87 6,44 0,43 6,22 0,26 5,77 0,25 T1 272,80 17,60 2,41 0,31 3,30 0,32 3,62 0,16 3,66 0,14 T1 267 39 27 60 15 16 13 11 71 09 49 18 T1 261,41 35,04 0,84 0,13 0,52 0,09 0,36 0,09 0,33 0,46 Q=9647m3 /s hp, σp, m m 12,4 0,33 10,3 0,81 5,77 0,39 3,69 0,20 23 54 0,29 0,27 Chiều cao ¸p suất dư hp,m mạch động σp ,m trn- Tuyn (PA3 - tiêu đáy) Cấp lu lợng Q Ký hiệu Cao độ toạ độ TT ®iÓm ®o ®iÓm ®o (m3/s) X TuyÕn (m) Q=27448m Q=20771m Q=15637m Q=11994m3 Q=9647m3 (m) 3 /s /s /s /s /s hp, σp, hp, σp, hp, m σp, hp, σp, hp, m σp, m m m m m m m m T1 271, 1,48 14,4 0,97 14,2 0,54 12,93 0,41 12,4 0,31 12,10 0,19 62 1 2 T1 274, 9,27 14,2 1,81 13,4 1,88 12,55 1,22 10,9 0,86 10,31 0,63 37 5 90 Ký hiƯu TT ®iĨm ®o Tun 1 T1.1 T1.2 T1.3 T1.4 T1.5 T1.6 Chiều cao ¸p suất dư hp,m mạch động p ,m trn- Tuyn (PA3.1: TH x sâu) Cao Cp lu lng toạ độ độ Q(m3/s) X PMF 0.01 0.10 1% ®iĨm (m) ®o % % (m) Q®Õn=27448 Q®Õn=20771 Q®Õn=15637 Q®Õn=11994 m3/s m3/s m3/s m3/s hp, σp, hp, σp, hp, m σp, hp, σp, m m m m m m m 271,6 1,48 12,1 0,62 13,2 0,42 12,48 0,35 12,2 0,25 274,3 9,27 11,7 0,71 12,5 0,06 11,27 0,28 10,0 0,18 274,9 14,9 5,77 0,49 6,22 0,29 6,16 0,38 6,00 0,28 4 272,8 23,6 2,34 0,31 3,37 0,30 3,85 0,13 3,88 0,28 0 267,3 33,6 1,35 0,43 1,48 0,09 1,93 0,27 1,61 0,25 261,3 41,0 0,08 0,13 0,15 0,27 0,08 0,23 0,15 0,23 4 % Q®Õn=9647 m3/s hp, σp, m m 11,7 0,19 8,97 0,18 5,45 0,22 3,50 0,22 1,42 0,43 0,15 0,27 91 92 4.4.Phân tích kết tính tốn thí nghiệm 4.4.1.Về khả tháo 4.4.1.1 Ảnh hưởng hình thức đầu trụ Pin 0.450 H ệ số lư u lư ợ 0.445 0.440 4.5 PA2 m PA2 m PA2.1 0.435 0.430 0.425 0.420 10 PA2.1 0.415 0.410 0.405 7,000 12,000 17,000 22,000 Lưu lượng xả qua tràn 27,000 Hình 4.10: Ảnh hưởng hình thức đầu trụ pin đến khả tháo PA2- Đầu trụ hai đường cong tròn R = 6mcắt PA2.1-Đầu trụ lượn tròn bán kính 2m Dịng chảy vào với thiết kế đầu trụ pin PA2 thuận PA2.1 khả xả phương án tốt PA 2.1 4.4.1.2 Ảnh hưởng nối tiếp hạ lưu a) Nối tip mi phun (PA 1) PA1 mặt tràn xả mỈt chi tiÕt A Tû lƯ: 1/1000 4.5 8.8 6.0 8.8 Chi tiÕt A chi tiÕt A Tim tuyÕn đập 40 4.5 bậc thụt mặt tràn b) Ni tip bể tiêu (PA3) chi tiÕt A PA3 23 6.0 4.5 6.0 10 11 Tim tuyến đập 12 13 bậc thụt mặt tràn 614 HL10 HL5 HL9 15 16 HL1 HL2 HL3HL4 HL6 HL7 HL8 mặt tràn xả mặt Tỷ lệ: 1/1000 8.8 6.0 8.8 Chi tiÕt A H ệ số Lư u lư ợn 0.450 0.445 0.440 0.435 0.430 0.425 0.420 0.415 0.410 0.405 5,000 m PA1 m PA3 10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 Lưu lượng xả qua tràn m3/s Hình 4.11: Ảnh hưởng nối tiếp hạ lưu Chế độ nối tiếp bể tiêu lưu lượng xả lớn mực nước hạ lưu cao dịng quẩn trở lại mặt tràn mạnh ảnh hưởng tới điểm đo số10 11 phương án làm ảnh hưởng khả xả tràn 4.4.1.3 Ảnh hưởng cao độ mũi phun PA1 a) Cao độ mũi phun 225m (PA1) mỈt b»n g tràn xả mặt Tỷ lệ: 1/1000 chi tiết A 8.8 6.0 8.8 4.5 Chi tiÕt A chi tiÕt A Tim tuyến đập 40 4.5 bậc thụt mặt tràn b) Cao độ mũi phun 237.5m (PA2) PA2 mỈt b»ng tràn xả mặt Tỷ lệ: 1/1000 8.8 6.0 8.8 6 Chi tiÕt A 78 chi tiÕt A 4.5 chi tiÕt A 10 12 13 14 15 4.5 PA2 H ì n h hệ số lư u lư ợ ng 0.450 0.445 0.440 0.435 m PA1 0.430 m PA2 0.425 12: Ảnh hưởng cao độ mũi 0.420 phun 0.415 0.410 Độ chênh từ đỉnh tràn xuống cao độ mũi 0.405 phun nhỏ hệ số lưu lượng -5,00010,00015,000 nhỏ 20,000 Lưu lượng xả qua tràn m3/s 25,000 30,000 4.4.2.So sánh kết tính tốn kết quảthí nghiệm Bảng 4.8: Kết tính tốn thí nghiệm mơ hình phân đoạn để xác định khả xả TT H b n (m) (m) (khoang) 10 12 14 18 22 27 28 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5 6 6 6 6 6 kết tính tốn Kết thí nghiệm MNTL Qtính tốn MNTL Q thí nghiệm (m3/s) tính tốn thí nghiệm (m3/s) (m) PA1.2.1 (m) 159 276 162 276,10 1774 280 1613 279,90 2327 281 2590 281,66 3646 283 3571 283,15 6806 287 6461 286,90 8618 289 8808 289,45 12678 293 12451 292,67 17281 297 17507 296,95 23581 302 24151 302,00 24903 303 26884 304,00 305 300 M ực nư 295 ớc th 290 ợn g lư 285 u (m 280 MNTL tính tốn (m) Z PA1.2.1 275 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Lưu lượng xả qua tràn (m3/s) Hình 4.13: So sánh khả xả phương án tính tốn phương án thí nghiệm So sánh kết tính tốn với kết thí nghiệm mơ hình phân đoạn (hình 4.13 bảng 4.8) biểu thị kết tính kết thí nghiệm mơ hình phân đoạn khả tháo đập tràn không kể đến ảnh hưởng bồi lắng hồ chứa Các kết biểu thị hình vẽ cho thấy trùng hợp tính tốn theo thí nghiệm sai số chúng khơng vượt q 5% Từ khả tháo ta có: - Khi MNTL = MNDBT = 295m Q = 15000 m 3/s - Khi MNTL = MNGC = 297m Q = 17300m 3/s - Khi MNTL = PMF =302,82m Q = 24770m 3/s 4.4.3.Về áp suất mặt tràn Profil đầu tràn lựa chọn không chân khơng Với cột nước profil hóa H, tính bằng: MNTL=PMF=27,82m (trong tính tốn để xây dựng profil lấy trịn 28,00m, tức cao độ PMF = 303,0m) Cao độ đỉnh đập tràn lấy 275,00m Áp lực cột nước trung bình đầu tràn tất trường hợp tính tốn tất tuyến gần trục khoang cạnh trụ pin dương (áp suất âm khơng xuất hiện) (từ điểm đo 1÷6 trường hợp thí nghiệm), ví dụ mực nước hồ=MNDBT áp suất khoảng 4m (xem hình 4.14 4.15) Khi tăng mực nước hồ lên đến PMF áp suất có su hướng giảm (điểm đo 1), có giá trị dương Mạch động áp suất mặt tràn max tất trường hợp thí nghiệm đạt σp < 3,3m (bảng 4.9) Bảng 4.9: Giá trị mạch động áp suất mặt tràn dạng WES Giá trị σp max (từ điểm 1÷6) ến Tuy ến 2,65 3,3 1,48 1,9 0,5 1,29 0,9 0,65 1,25 2,47 0,44 0,49 2,9 1,09 1,88 0,95 0,45 2,07 TT Tên thí nghiệm Tuy PA1 PA1.1 PA1.1.1 PA1.2 PA1.2.1 PA2 PA2.1 PA3 PA3.1 PA3 23 Q=27448 Q=20771 Q=15637 Q=11994 Q=9647 4 5 7 Hình 4.14: Áp suất trung bình đầu tràn mặt tháo cấp lưu lượng phương án tiêu năngđáy (PA3) PA1 PA1.1 Q= 27448 Q= 20771 Q= 15637 Q= 11994 Q= 9647 10 ,9 6, PA1.2.1 4 Q= 27448 Q= 20771 Q= 15637 Q= 11994 Q= 9647 PA1.2 2 Q= 27448 Q= 20771 Q= 15637 Q= 11994 Q= 9647 O (0;275) 5 6 6' 6" Q= 27448 Q= 20771 PA2 O PA2.1 Q=27448 Q=20771 Q=15637 Q=11994 Q=9647 Hình 4.15: Áp suất trung bình đầu tràn mặt tháo cấp lưu lượng phương án mũi phun (PA1÷PA2) 99 4.5.Kết luận chương IV Cơng trình xả mặt đầu mối thủy điện Lai Châu gồm có khoang, kích thước 14,5x20m đầu vào dạng phi chân khơng có cao trình đỉnh 275,00m, lưỡi gà kết cấu cấp khí cao trình 261,24 mái có độ dốc 1:0,75, mũi phun có bán kính R= 40,0m, cao trình điểm thấp (điểm võng) 211,75m góc α= 30 о cao trình cuối mũi hắt 225,0 m Trong chương tác giả trình bày chi tiết cách tính tốn khả tháo đập tràn với trường hợp lũ PMF có kết tính cho trường hợp mực nước khác Để xác định khả xả thơng số thuỷ lực cần xác định vận tốc, mực nước thượng lưu tràn (vị trí từ 3÷5Ho); Lưu lượng đầu vào đo máng chữ nhật đặt khu vực cấp nước vào mơ hình Để xác định áp suất trung bình đo pizomet (ống thuỷ tinh nối với điểm đo áp mặt tràn) Để xác định áp suất mạch động dùng máy có đầu đo áp suất WIKA (W557 W134) Các phân tích kết tính tốn luận văn thể khả tháo bị ảnh hưởng khác của: hình thức đầu trụ pin; tiếp khí mặt tràn; nối tiếp hạ lưu; chiều cao mũi phun Về áp suất mặt tràn: giá trị áp suất mặt tràn đo cho giá trị dương Mạch động áp suất mặt tràn max tất trường hợp thí nghiệm đạt σp < 3,3m So sánh kết tính kết thí nghiệm mơ hình phân đoạn khả tháo đập tràn không kể đến ảnh hưởng bồi lắng hồ chứa KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết đạt luận văn Luận văn giành cho việc nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến chế độ thuỷ lực đập tràn cao, phần chủ yếu tập trung nghiên cứu khả xả áp suất mặt tràn không chân khơng dạng WES Ophixerop Các kết đạt sau: Các mặt cắt đập tràn không chân không dạng WES Ophixerop xây dựng theo quỹ đạo nước rơi tự sau đập tràn thành mỏng nên dạng mặt cắt không khác nhiều So sánh cụ thể cho thấy cột nước tràn cao, mặt tràn Ophixerop có chân rộng so với tràn WES nguyên tắc xây dựng, mặt Phixerop có lấn sâu phía nước Sự sai khác nhận thấy đập có cột nước tràn cao Khi mặt tràn WES suất chân không nhẹ kéo theo hệ số lưu lượng mặt tràn WES có cao mặt tràn Ophixerop chút Lợi đuợc khai thác khống chế độ chân không mặt tràn đến mức khơng gây rung động khí thực Khả tháo nước qua đập tràn phụ thuộc nhiều yếu tố khác vị trí đập tổng thể mặt bằng, hình dạng cửa vào, mặt cắt đập tràn, cột nước tràn, lưu tốc tới gần Khi tính tốn cần phân tích kỹ đặc điểm cơng trình để lựa chọn mơ hình hệ số tính tốn phù hợp để đặt độ xác u cầu Trong trường hợp cơng trình quan trọng (Cấp II trở lên) cơng trình có đặc điểm khác nhiều so với đập tràn dạng chuẩn nghiên cứu kỹ đưa vào sổ tay tính tốn cần phải nghiên cứu thí nghiệm mơ hình thuỷ lực để kiểm chứng lại kết tính tốn khả tháo nước qua đập tràn Nghiên cứu thí nghiệm mơ hình cần thiết cho việc xác định áp suất mặt tràn nhằm không chế mực độ chân không phạm vi cho phép Thí nghiệm mơ hình thuỷ lực đập tràn cao cần thiết kế đảm bảo điều kiện tương tự hình học, động học động lực học Kích thước mơ hình cần chọn đủ lớn để đảm bảo độ xác yêu cầu; sử dụng thiết bị đo có độ xác cao vào tn thủ quy trình đo đạc chặt chẽ để đảm bảo độ xác Trong thiết kế cần quy hoạch seri thí nghiệm để đạt kết cần thiết với số lần thí nghiệm Nghiên cứu áp dụng cho đập tràn Lai châu ⋅ Đã tính tốn xác định khả tháo đập tràn gồm khoang, chiều rộng khoang 14,5m mặt cắt tràn dạng WES TVTK lựa chọn, ứng với mực nước thượng lưu khác Đối chiếu với kết tính tốn tư vấn thiết kế điểm khác biệt luận văn đề cập kỹ ảnh hưởng yếu tố khác đến khả tháo ⋅ Đối chiếu với kết thí nghiệm mơ hình thuỷ lực cho thấy kết sai khác không 5% Như từ kết nghiên cứu lựa chọn sơ đồ công thức tính tốn cho phù hợp để đảm bảo độ xác cần thiết ⋅ Kết đo áp suất mặt tràn Lai châu (theo thí nghiệm mơ hình thuỷ lực) cho thấy áp suất mặt tràn đạt giá trị dương trường hợp xả lũ, kể xả lũ PMF Như đập tràn đảm bảo bao an tồn rung động khí thực khu vực đỉnh đập Do xây dựng mặt tràn lấy cột nước lớn (ứng với lũ PMF) để làm cột nước định hình nên mặt tràn nên diện tràn lớn (khối lượng đập tràn lớn); Hệ số lưu lượng đập tràn mức trung bình khơng khai thác mặt tích cực chân khơng xả với cột nước cao Vì chọn trị số cột nước định hình xây dựng mặt cắt đập tràn cần phải tiếp tục nghiên cứu để có quy định phù hợp Hướng tiếp tục nghiên cứu Đối với đập tràn cao nhiều vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu để làm rõ quy luật đưa khuyến cáo cần thiết cho người thiết kế Một số hướng tiếp tục nghiên cứu sau: ⋅ Nghiên cứu để đưa quy định cụ thể xác định cột nước định hình xây dựng mặt cắt tràn ⋅ Nghiên cứu khả khí hố, khí thực mặt tràn gồ ghề cục giải pháp đề phịng khí thực cho mặt tràn ⋅ Nghiên cứu vấn đề hình thành sương mù tràn xả lũ ảnh hưởng đến an tồn cơng trình lân cận TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS-TS Nguyễn Cảnh Cầm, GS-TS Nguyễn Văn Cung, GS-TS Lưu Công Đào, GS-TS nguyễn Như Khuê, GS-TS Võ Xuân Minh, GS-TS Hoàng Văn Quý, GSTS Vũ Văn Tào (2006): Giáo trình Thủy lực tập II, Tường Đại học Thủy lợi, nhà xuất Nông nghiệp [2] Nguyễn Cảnh Cầm, Vũ Văn Tảo Nguyễn Như Khuê (2007): Thủy lực I, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội [3] GS-TS Nguyễn Chiến (2011): Tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước, mơn Thủy cơng, Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội [4] GS-TS Lưu Công Đào, Nguyễn Văn Tài biên dịch từ tài liệu tiếng Nga: Sổ tay tính tốn thủy lực, tái lần 2, nhà xuất Xây dựng Hà Nội [5] Nguyễn Xuân Đặng, Trịnh Trọng Hàn, Nguyễn Xuân Trường (2005): Thủy công tập 1, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội [6] Nguyễn Xn Đặng, Hồng Văn Q, Ngơ Trí Viềng (2005): Cơng trình tháo lũ đầu mối thủy lợi, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội [7] PGS-TS Trần Quốc Thưởng (chủ biên), PGS-TS Vũ Thanh Te (2007): Đập tràn thực dụng, Viện khoa học Thủy lợi, nhà xuất Xây Dựng [8] Bộ nông nghiệp phát triển Nông thôn (2005): Sổ tay kỹ thuật thủy lợi, Nhà xuất Nơng nghiệp [9] P.G.Kixelep (1960): Cẩm nang tính tốn thủy lực (Bản dịch) ... HỌC THUỶ LỢI ĐINH LÊ PHƯƠNG ANH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN CHẾ ĐỘ THỦY LỰC Ở ĐẬP TRÀN CAO Chuyên ngành: Công trình thủy Mã số:60-58-40 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: GS.TS... hiệu đập tràn Đối vói cơng trình lớn, có đập cao, lưu lượng xả lũ lớn, đập tràn dễ bị hư hỏng chế độ thủy lực khơng thuận dẫn đến xâm thực Khi nghiên cứu chế độ thủy lực đập tràn ta xem xét yếu tố. .. nghiên cứu d Kết nghiên cứu e Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐẬP TRÀN VÀ CHẾ ĐỘ THỦY LỰC CỦA ĐẬP TRÀN 1.1 Tình hình xây dựng đập tràn cao