V. Bố cục của luận văn
2.1.2 Tràn đỉnh rộng:
Tràn đỉnh rộng làm việc cú thể theo chế độ chảy khụng ngập hoặc chảy ngập. Trong trường hợp chảy ngập, khả năng thỏo sẽ giảm rất nhiều. Do đú đối với ngưỡng tràn của đường tràn thỏo lũ cần cú những biện phỏp thiết kế để tăng khả năng thỏo và thụng thường ngưỡng tràn làm việc theo chế độ chảy khụng ngập.
Cú nhiều phương phỏp tớnh toỏn đập tràn đỉnh rộng: 1. Phương phỏp của P.K. Kixờlep;
2. Phương phỏp của A.R. Bờrờzinxki; 3. Phương phỏp của N.N. Paplụpxki; 4. Phương phỏp của R.R. Tsugaep;
Sau đõy sẽ trỡnh bày hai phương phỏp thụng dụng của: P.K. Kixờlep và của R.R. Tsugaep.
2.1.2.1 Tớnh toỏn ngưỡng tràn đỉnh rộng chảy khụng ngập (hỡnh 2.7):
- Tiờu chuẩn khụng ngập
Theo Beklonjờ thỡ tiờu chuẩn khụng ngập như sau: h < Hn 2 0 3 Theo Bahmờđep: hn < hpg hoặc hn < P + hpg;
Theo R.R. Tsugaep: hn<nH0 hoặc hn<(P+nH0). Trong đú: Z’’- độ sõu hồi phục sau ngưỡng tràn
2 pg n n
v v -v z'' =
g
Trong đú: Vpg, Vn - lưu tốc phõn giới và lưu tốc ở sau đập; hn – chiều sõu mực nước hạ lưu so với ngưỡng tràn hpg - chiều sõu phõn giới, lấy bằng 0,66H0;
H0 - cột nước tràn;
n - hệ số, n = 0,85 ữ 0,75;
P - chiều cao ngưỡng đập so với đỏy kờnh dẫn.
Hỡnh 2. 7: Sơ đồ tớnh toỏn đập tràn đỉnh rộng khụng ngập
- Tớnh khả năng thỏo nước
Đập tràn đỉnh rộng chảy khụng ngập cú hai chỗ hạ mực nước Zt và Zh. Vỡ tổn thất cột nước trờn chiều dài ngưỡng tràn khụng đỏng kể nờn sau chỗ hạ Zt, mặt nước trờn ngưỡng coi như nằm ngang.
Theo P.K. Kixờlep, độ sõu nước trờn ngưỡng tràn lấy bằng độ sõu phõn giới (chứng minh từ giả thiết tỷ năng dũng chảy nhỏ nhất):
2
pg 2 0 0
2φ
h = h = H 0,6H
1+2φ ≈
Lưu lượng tớnh theo biểu thức
3 2 0 Q=mb 2gH Hoặc 3 2 0 Q=MbH , (M=m 2g)
Cỏc hệ số j (lưu tốc), m (lưu lượng) tra theo bảng của N.N. Paplụpxki (Phụ lục 2-7). Cần chỳ ý rằng theo kết quả thớ nghiệm, nếu làm ngưỡng tràn cú mộp nghiờng, trong trường hợp cú kờnh dẫn vào tuyến cong, thỡ loại mộp nghiờng 450 cú hệ số lưu lượng lớn nhất.
Theo R.R. Tsugaep, độ sõu nước trờn ngưỡng tràn phải là:
pg 0
2 h<h < H
3 Lưu lượng cũng tớnh theo biểu thức (2 - 8).
Nếu Ω > 4 (bH), (Ω - mặt cắt ướt của kờnh dẫn vào phớa trước ngưỡng) thỡ v0 rất nhỏ cú thể bỏ qua và lưu lượng tớnh theo biểu thức:
3 2
Q=mb 2gH
Hệ số m theo bảng của Đ.I. Kumin, cú kể đến co hẹp bờn do thay đổi chiều rộng và co hẹp đứng do chiều cao P và dạng ngưỡng, khi khụng cú co hẹp bờn hoặc khụng cú ngưỡng (tức là Bk = BT hoặc P = 0); m tra theo (Phụ lục 2-8) và (Phụ lục 2-9).
Khi co hẹp bờn (Bt<Bk) hoặc cú ngưỡng (P>0) hệ số lưu lượng m xỏc định theo biểu thức:
m = mη + (mβ - mη)Fη + (0,385 - mβ) FηFβ (2-9) (2-8)
hoặc m = mβ + (mη - mβ)Fβ + (0,385 - mη) FηFβ (2-10)
Ở đõy mη lấy theo hàng cuối (phụ lục 2-8) (η=∞) và mβ lấy theo hàng đầu (phụ lục 2-9) (β=0) tựy theo điều kiện co hẹp bờn. Hệ số m sẽ được tớnh theo biểu thức (2-9) nếu mβ>mη theo biểu thức (2-10) nếu mβ<mη.
Cỏc trị Fη và Fβ tớnh theo cỏc biểu thức sau đõy:
η H F = H+2P T β T B F = 3,5-2,5B
Trong trường hợp chảy khụng ngập, chiều sõu nước trờn ngưỡng tràn được tớnh theo biểu thức (R.R. Tsugaep):
1 0 1
Q=φh b 2g(H -h )
Ở đõy φ được xỏc định phụ thuộc vào hệ số m đó nờu ở trờn và tra theo bảng của Đ.I. Kumin (phụ lục 2-10)
2.1.2.2 Tớnh toỏn ngưỡng tràn đỉnh rộng chảy ngập (hỡnh 2.8):
Hỡnh 2. 8. Sơ đồ tớnh toỏn ngưỡng tràn đỉnh rộng chảy ngập
Chảy ngập xảy ra khi hn> 1,25hpg, hoặc: Hn> nH0 với n= 0.85ữ0.75 Lưu lượng tớnh theo biểu thức:
(2-11)
(2-14) (2-12)
3/2
n 0
Q = m.σ .b 2g.H Trong đú:
σn - hệ số ngập, tra theo bảng N.N. Paplụpxki (Phụ lục 2-11).
Theo quy phạm C8-76 (phương phỏp của R.R. Tsugaep và Đ.I. Kumin), lưu lượng thỏo được tớnh theo biểu thức (2 - 13), nhưng hệ số lưu tốc j được hiểu là jn phụ thuộc vào m theo số liệu của Đ.I. Kumin (Phụ lục 2-12).
Chiều sõu h1 trờn ngưỡng tớnh bằng h1 = h2 = hn - Z". ở đõy hn đó biết, trị số Z''=ξhpg
(ξ xỏc định theo biểu đồ, xem Quy phạm tớnh toỏn thủy lực đập tràn).
Trị số co hẹp ngang do trụ pin
Trị số độ co hẹp ngang ε do ảnh hưởng của trụ pin cú thể xỏc định theo biểu thức (2- 15).
B- d
ε= B ∑
Với B là chiều rộng lũng dẫn cửa vào tràn.
Chỳ ý: Việc sử dụng cỏc bảng ở trờn, khi kờnh dẫn dũng và tường hướng dũng hai bờn theo dạng đường dũng, do ảnh hưởng của thu hẹp kờnh dẫn hoặc tường hướng dũng khụng đỏng kể, nờn mβ = 0,385 [17].