Q = μ ω 2g(Z-Z )d d rg (2.2) Trong đó: μd - Hệ số lưu lượng;
d g 1 μ = 1+∑ξ ; ∑ξg - hệ sốtổn thất của giếng;
ωd - diện tích mặt cắt cuối của giếng(đoạn cong); Z - cao trình mực nước thượng lưu;
Zrg - cao trình mặt cắt cuối của giếng (cuối đoạn cong);
2.2.3. Trường hợp chảy ngập trên toàn hệ thống
Q = μω 2g(Z-Z )h rh (2-3)
Trong đó: μ - Hệ số lưu lượng;
ωrh - Diện tích mặt cắt của đường hầm (tại cửa ra); Z - cao trình mực nước thượng lưu;
Hình 2-1. Sơ đồ tính toán thủy lực của giếng tháo lũ [8] Hệ số lưu lượng μ được tính:
i l μ= l+∑ξ (2-4) Trong đó: ∑ξi - Tổng hệ số tổn thất bao gồm các tổn thất cục bộ và dọc đường; Hệ số kháng cục bộ gồm hệ số kháng chỗ miệng vào (ξv), hệ số kháng chỗ cửa ra (ξr), hệ số kháng chỗ uốn cong (ξu) và hệ số kháng do thay đổi mặt cắt từ giếng đứng sang hầm ngang (ξct).
Hệ số kháng dọc đường bao gồm đoạn giếng đứng, đoạn hầm ngang và các đoạn chuyển tiếp (nếu có).
a) Hệ số tổn thất cửa vào
Hệ số tổn thất cửa vào phụ thuộc vào tỷ lệ H/R (H- cột nước trên đỉnh giếng, R - bán kính miệng giếng). Được xác định theo bảng 2.1.
Bảng 2.1. Hệ số kháng tại cửa vào của giếng tháo lũ [3]
H/R 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
b) Hệ số tổn thất dọc đường ξLi
ξ = Li 2gL2 i
C R (2.5)
Trong đó: Li - Chiều dài đoạn tổn thất thứ i g - gia tốc trọng trường
C - hệ số sezi
R - bán kính thủy lực c) Hệ số tổn thất chỗ cong ξu
Tại các đoạn uốn cong ξu được xác định theo biểu thức: ξu = A.B.C (2.6)
Trị số A phụ thuộc vào góc cong δ lấy theo bảng 2.2 Bảng 2.2. Bảng trị số của hệ số A [3] δ(độ) 0 20 30 45 60 75 90 A 0 0,31 0,45 0,6 0,78 0,9 1 Trị số B phụ thuộc vào tỷ số 0 TL R D , được xác định theo bảng 2.3 Trong đó: R0 - Bán kính của đoạn trục cong
DTL - Đường kính thủy lực: DTL = 4RTL = ω 4
χ (2.7) Đối vớimặt cắt hình tròn: DTL = D - Đường kính mặt cắt
Đối với mặt cắt hình vuông: DTL = a - chiều dài cạnh hình vuông Bảng 2.3. Trị số của hệ số B [3]
0
R /D 1 2 4 6 8 10 15 20
Trị số C phụ thuộc vào chỉ số a/b, tức là tỷ số giữa 2 cạnh mặt cắt chữ nhật, trong đó kích thước của b nằm trong mặt phẳng của đoạn cong (với mặt cắt hìnhvuông và mặt cắt hình tròn lấy C = 1). Trị số của C lấy theo bảng 2.4.
Bảng 2.4. Trị số của hệ số C [3]
a/b 0,25 0,5 0,75 1,00 1,50 2,00 3,0 4,00 5,00 6,00 7,00 8,0 C 1,80 1,45 1,20 1,00 0,68 0,45 0,4 0,43 0,48 0,55 0,58 0,6 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
d) Hệ số kháng do thay đổi tiết diện (đoạn thu hẹp) ξch
Hệ số kháng do thay đổi tiết diện (ξch) phụ thuộc vào trị số β lấy theo bảng 2.5.
Với tgβ = R -R1 2 L
R1: Bán kính miệng giếng ;
R2: Bán kính của giếng đứng; L: Chiều dài đoạn co hẹp :
Bảng 2.5. Trị số của hệ số tổn thất ở các đoạn thu hẹp [3]
β 7 10 15 20 25 30 35 40
ch
ξ 0,13 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28
e) hệ số tổn thất cửa ra: ξr= 1
Nhận xét: Qua sơ đồ tính toán khả năng tháo của giếng, thấy rằng đường quan hệ Q = f(H) gồm 2 phần ( hình 2-1).
- Phần thứ nhất: đoạn ob tương ứng với chế độ dòng chảy không ngập của miệng loa tràn hoặc giếng tháo lũ nói chung.
- Phần thứ hai: đoạn bc tương ứng với chế độ dòng chảy ngập của miệng loa tràn hoặc của giếng tháo lũ nói chung.
Trong phần thứ hai, độ dốc đường cong khá lớn, tức là cột nước tăng nhanh khi lưu lượng tháo tăng. Trong trường hợp này khả năng dự trữ tháo lũ của công trình nhỏ hơn của các công trình tràn hở không áp. Đó cũng là nhược điểm chung của các công trình tháo lũ có áp.
Khả năng tháo nước trước hết phụ thuộc vào chế độ làm việc của ngưỡng tràn, có thể xác định như sau [8]: H<0,46 R - Đập tràn chảy không ngập. H=0,46÷1,0 R - Đập tràn chảy ngập. H=1,0÷1,6 R - Phễu bị ngập. H>1,6 R - Phễu bị ngập nhiều.
Nhận xét: Các giới hạn này chỉ là tương đối và nói chung là không chính xác, vì còn phụ thuộc vào chiều cao của giếng và chiều dài hầm ngang nữa, do đó cần tính toán cụ thể cho từng công trình.
Khi đập tràn chảy không ngập, khả năng tháo nước được tính theo công thức (2.1) hoặc: 3 2 0 Q=εm(2πR-nδ) 2gH (2.8) Trong đó: m – hệ số lưu lượng; R – bán kính phễu; 2 0 αV H =H+
2g , H – cột nước trên đỉnh phễu; V0 - vận tốc đến gần đỉnh phễu;
n,δ,ε - Số trụ pin, chiều rộng trụ pin, hệ số co hẹp lấy gần bằng 0,90 (khi không có trụ pin ε= 1).
Hệ số lưu lượng lấy theo công thức của N.I.RomanKô (khi có kết cấu hướng dòng và H = 0,20÷0,38, P = 0÷1,0 R R ) [8] 1 2 2 3 H P m = 0,490-0,068 -0,03 1- R R (2.9) Trong đó: P - Chiều cao ngưỡng so với đáy kênh dẫn vào.
Khi không có kết cấu hướng dòng, hệ số lưu lượng vẫn có thể tính theo công thức trên, nhưng giảm đi 6%. Khi phễu bị ngập H>1,6
R
, khả năng tháo nước được tính theo công thức thức ( 2.2) [8].
2.3.TÍNH TOÁN ĐOẠN CHUYỂN TIẾP TỪ MIỆNG VÀO TỚIGIẾNG