II. Mụ hỡnh lũng dẫn cứng
Đ5-4 PHƯƠNG PHÁP TƯƠNG TỰ THỦY KHÍ
Trong nghiờn cứu về dũng chảy đụi khi người ta dựng khụng khớ thay cho nước. Điều đỳ cỳ nhiều thuận lợi. Đỳ là giảm nhỏ cỏc lực và như vậy sử dụng những vật liệu nhẹ hơn. Với dũng khớ nhẹ, chỳng ta cỳ v lớn và như vậy Re sẽ rất lớn. Chỳng ta đưa khụng khớ vào mụ hỡnh bằng quạt.
Ngày nay mụ hỡnh khụng khớ vào mụ hỡnh đú được sử dụng nhiều để nghiờn cứu dũn cỳ ỏp ổn định (ống cỳ ỏp lực, giống cỳ ỏp, ống hỳt, ống xả của trạm bơm, đường hầm cỳ ỏp, ống cấp thoỏt nước vào ừu thuyền…) Bằng cỏch đỳ chỳng ta cỳ thể nghiờn cứu tổn thất dọc đường, tổn thất cục bộ.
Khi nghiờn cứu dũng hở trờn mụ hỡnh khớ chỳng ta thay mực nước bằng bảng kớnh nhẵn. Tuy nhiờn, bằng cỏch đỳ chỳng ta đú phỏ hủy một điều kiện biờn là cỳ ma sỏt giữa khụng khớ và bảng kớnh. Với độ sừu lớn sẽ khụng cỳ ảnh hưởng đến sự khỏc nhau theo chiều ngang của lưu tốc. Nếu trờn mụ hỡnh khụng tạo ra chế độ ỏp suất với sự khỏc biệt đỏng kể.
Mụ hỡnh khụng khớ được sử dụng để so sỏnh cỏc phương ỏn bố trớ tổng thể. Sau đỳ sẽ nghiờn cứu chi tiết tỷ mỉ trờn mụ hỡnh thủy lực. Từ mụ hỡnh khụng khớ thu được cỏc điều kiện biờn và trờn cơ sở đỳ chỳng ta chế tạo mụ hỡnh thủy lực chi tiết của một cụng trỡnh hay một đoạn sụng.
Cả hai chất lỏng khớ trong một khụng gian khộp kớn, chịu ỏp lực được chuyển động theo cỏc quy luật giống nhau, nếu trờn mụ hỡnh tỷ số chờnh lệch ỏp suất lớn nhất và ỏp suất tuyệt đối là nhỏ (≤ 3%). Trong trường hợp này sự thay đổi của khối lượng riờng là bỏ qua.
Chiều cao tổn thất trong ống trũn được xỏc định cựng một cụng thức cho nước và khụng khớ
Với nước hw = (∑ξ + λ ) (5-11)
Với khụng khớ = (∑ξ + λ ) (5-12)
Hệ số ξ, λ trong một ống nhất định đối với dũng khớ và dũng nước là như nhau. Cỳ một chỗ chờnh lệch nhau duy nhất là khối lượng riờng của khớ thay đổi theo ỏp suất và vỡ vậy dũng chất khớ từ nơi cỳ ỏp suất lớn đến nơi cỳ ỏp suất nhỏ bị kỡm lại bởi sự dún ra. Bởi vậy, theo kinh nghiệm với tốc độ trung bỡnh của khụng khớ ≤ 50(m/s) thỡ sai số trong tớnh toỏn ỏp suất nhỏ hơn 1%.
Vớ dụ: Ống cỳ đường kớnh dt= 1,2(m) và Vt= 1,5(m/s) nước cỳ υt = 1,3.106
(m2/s). Cần tớnh lưu tốc và tổn thất trờn mụ hỡnh khớ υt = 1,3.106(m2/s) cỳ tỷ lệ giảm nhỏ đi 10 lần.
Ta cỳ Ret = = = 138500
Lưu tốc khụng khớ trờn mụ hỡnh để đảm bảo cựng một trị số Raynolds nghĩa là vm= = = 173(m/s)
Lưu tốc này quỏ lớn và vỡ vậy khụng thể bỏ qua tớnh nộn được của khụng khớ. Hệ số tổn thất cục bộ ξ (vớ dụ như ở chỗ ống cong phụ thuộc vào Re (Khi Re≤ Regh=200000). Khi Re> 200000 thỡ ξ là hằng số. Đối với mục đớch của chỳng ta thỡ cần vm ≥ = = 25(m/s). Khi đỳ khụng khớ cỳ thể coi như chất lỏng khụng nộn được và tương tự của mụ hỡnh được đảm bảo.
CHƯƠNG 6: NGHIấN CỨU TRONG THỰC TẾ Đ6-1: MỤC ĐÍCH, í NGHĨA VÀ NỘI DUNG
Cụng trỡnh trong thực tế là mụ hỡnh 1:1, vỡ vậy nghiờn cứu trong thực tế cũng là một nội dung của nghiờn cứu thực nghiệm mụ hỡnh thủy lực cụng trỡnh
Mục đớch của nghiờn cứu thực tế là:
1. Củng cố, nõng cao chất lượng, phỏt huy hiệu ớch cụng trỡnh, đảm bảo cụng trỡnh làm việc an toàn.
2. Kiểm tra mức độ chớnh xỏc của cỏc giải phỏp cụng trỡnh, tớnh hợp lý của lý thuyết tớnh toỏn, thiết kế.
3. Rỳt ra những kết luận chung phục vụ cho sự phỏt triển khụng ngừng của lý luận về thủy lực cụng trỡnh và thực nghiệm mụ hỡnh thủy lực.
Từ mục đớch trờn, chỳng ta thấy rừ rằng nghiờn cứu trong thực tế mang một ý nghĩa:
2. Khoa học và kỹ thuật 3. Thực tiễn
Nội dung của cụng tỏc nghiờn cứu thực nghiệm thủy lực cụng trỡnh trong thực tế là:
1. Sử dụng cụng trỡnh: Căn cứ vào đặc điểm cụng trỡnh, điều kiện thủy văn dự bỏo và quy trỡnh đú đặt ra mà xõy dựng kế hoạch cụ thể, quy trỡnh cụ thể chi tiết cho việc sử dụng từng hạng mục, từng bộ phận cụng trỡnh.
2. Quan trắc cỏc yếu tố thủy lực để nắm vững chất lượng làm việc của cụng trỡnh, dự bỏo cỏc sự cố, sửa đổi quy trỡnh, phỏt triển lý luận…
3. Bảo dưỡng cỏc hạng mục, cụng trỡnh
4. Sửa chữa, khắc phục kịp thời những sự cố hư hỏng’ 5. Phũng chống búo, lụt, lũ
6. Tỡm giải phỏp mở rộng và tụn cao
Trong phạm vi này, chỳng ta đề cập đến quan trắc cỏc yếu tố thủy lực thủy văn.
Đ6-2: NGUYấN TẮC VÀ PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC
Vấn đề nước và dũng chảy của nỳ trong mối tương tỏc qua lại với cụng trỡnh chiếm một vị trớ quan trọng trong sự làm việc bỡnh thường, an toàn của cụng trỡnh. Vỡ vậy, cần cỳ nhưng quy định mang tớnh chất bắt buộc đối với cụng tỏc quan trắc cỏc yếu tố thủy lực. Cụng việc này phải cú ngay từ khi xõy dựng cụng trỡnh và trong suốt quỏ trỡnh khai thỏc và sử dụng cụng trỡnh. Quan trắc cỏc yếu tố thủy lực mang ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn. Bởi nỳ đảm bảo an toàn cho khai thỏc cụng trỡnh dự bỏo và phỏt hiện kịp thời những hư hỏng khụng được tớnh toỏn trước. Quan trắc cỏc yếu tố thủy lực khụng chỉ giỳp hoàn thiện cỏc biện phỏp thi cụng, mà cũn kiểm chứng, bổ sung hoàn thiện những lý thuyết tớnh toỏn thiết kế.
1. Nội dung quan trắc phải toàn diện
2. Quy định thời gian và số lần quan trắc cho thớch đỏng
3. Những hiện tượng cú liờn quan với nhau cần quan trắc đồng thời
4. Số liệu quan trắc phải được ghi chộp đầy đủ và trung thực. Sau đú được chỉnh biển và thành bảng, biểu
5. Cú nghiờn cứu phõn tớch và rỳt ra kết luận trờn cơ sở cỏc số liệu thực đo. Cố gắng rỳt ra kết luận tổng quỏt.
Trong việc quan trắc cỏc yếu tố thủy lực của cỏc cụng trỡnh thủy lợi, ta ỏp dụng cỏc phương phỏp sau:
1. Quan trắc bằng mắt.
2. Lấy mẫu và phừn tớch trong phũng thớ nghiệm
3. Định cỏc điểm quan trắc và đo đạc ở mặt ngoài cụng trỡnh 4. Quan trắc bằng cỏc thiết bị đặt trờn trong cụng trỡnh