cho tràn xả lũ
Lập phương trỡnh nhằm xỏc định sờ ry thớ nghiệm nghiờn cứu tiờu năng cho tràn xả lũ ta dựa vào phương phỏp phõn tớch thứ nguyờn.
Phõn tớch thứ nguyờn là phương phỏp mà nhờ nú chỳng ta cú thể nắm được những kiến thức cơ bản về hiện tượng thuỷ lực cần nghiờn cứu. Cơ sơ
lý luận của phương phỏp là: một phương trỡnh vật lý đỳng phải là một phương trỡnh đồng nhất về thứ nguyờn.
Tất nhiờn khụng thể cho rằng, mọi phương trỡnh miờu tả hiện tượng thủy lực sẽ cõn bằng thứ nguyờn. Phương trỡnh chỉ cú thể đạt được đồng nhất thứ nguyờn khi cỏc đại lượng biến đổi cú trong phương trỡnh được suy diễn qua lại và đủ diễn tả một hiện tượng vật lý. Do đú, khi ỏp dụng phương phỏp thứ nguyờn, điều quan trọng nhất là phải lựa chọn đỳng đắn cỏc đại lượng biến đổi ảnh hưởng đến hiện tượng thủy lực cần nghiờn cứu.
Khi nghiờn cứu trờn mụ hỡnh thủy lực, ta tiến hành khảo sỏt mối quan hệ tương hỗ giữa cỏc đại lượng mà bất kỳ một đại lượng nào đú cũng được suy ra từ cỏc đại lượng khỏc.
Khi chọn cỏc đại lượng biến đổi, ta cần đưa vào quan hệ cần thiết lập cả đại lượng khụng đổi. Để lựa chọn đỳng đắn cỏc đại lượng biến đổi cần cú sự phõn tớch lý luận hiện tượng cần nghiờn cứu.
Phương phỏp phõn tớch thứ nguyờn cú hai phương phỏp gần giống nhau: phương phỏp Raybigh và phương phỏp Buckingham. Trong phạm vi nghiờn cứu của luận văn này chỉ nghiờn cứu phương phỏp Buckingham.
Theo trỡnh tự một nghiờn cứu thực nghiệm mụ hỡnh thủy lực cú sử dụng phương phỏp Buckingham:
1. Xỏc định cỏc đại lượng biến đổi aR1R,aR2,aR R3R ... aRnR, miờu tả hiện tượng
thuỷ động lực học cần nghiờn cứu trong một phiếm hàm.
f(aR1R, aR2R, aR3R ... aRnR) = 0 (2.15)
hay aR1 = Rf’( aR2, aR R3R ... aRnR) (2.16)
2. Quan hệ (2.15) và (2.16) cú thể biểu diễn dưới một quan hệ cỏc biến
khụng thứ nguyờn ΠR1R, ΠR2R, ΠR3R, ... với ΠR1R, ΠR2R, ΠR3R, ... được thiết lập từ cỏc đại
luợng aR1R, aR2R, aR3R, ... aRnR. Tổng số cỏc biến khụng thứ nguyờn sẽ ớt hơn tổng số
f( ΠR1R, ΠR2R, ΠR3 R, ... ) = 0 (2.17)
Hay ΠR1R = f( ΠR2R, ΠR3 R, ... ) (2.18)
Nếu quan hệ miờu tả hiện tượng thuỷ lực cần nghiờn cứu cú n đại
lượng biến đổi độc lập aR1R, aR2R, aR3R, ... aRnR mà thứ nguyờn tương ứng là AR1R, AR2R,
AR3R, …..ARnR và với việc chọn r thứ nguyờn cơ bản thỡ chỳng ta cú (n-r) biến
khụng thứ nguyờn ΠR1R, ΠR2R, ΠR3R, ..., ΠRn-rR. Nghĩa là ở quan hệ (2.15) cú n đại
lượng biến đổi thỡ ở (2.17) cú (n-r) biến khụng thứ nguyờn. Khảo sỏt quan hệ
(2.17) về thực chất giống như khảo sỏt quan hệ (2.15) nhưng tổng số biến
giảm đi, cũng cú nghĩa là số thớ nghiệm giảm đi. Tổng cỏc thứ nguyờn cơ bản r càng gần với tổng số đại lượng biến đổi n thỡ giải bài toỏn càng đơn giản
hơn. Thường thỡ r ≤ m = 3. Đú là cỏc thứ nguyờn cơ bản: Độ dài (cú thứ
nguyờn L), khối lượng (cú thứ nguyờn M) và thời gian (cú thứ nguyờn T).
3.Mỗi biến Πi là tớch của cỏc đại lượng biến đổi với số mũ nào đú để tớch
đú trở thành khụng thứ nguyờn. Mỗi biến Πi cần cú (r+1) đại lượng biến đổi. Khi
chọn cỏc đại lượng biến đổi trong mỗi Πi cần thoả món hai điều kiện:
Một là đại lượng biến đổi được trựng lặp ở cỏc ΠRiRphải chứa đựng đủ r
thứ nguyờn cơ bản đó chọn.
Hai là cỏc thứ nguyờn cơ bản khụng tự tạo nờn cỏc biến khụng thứ nguyờn.
Trong trường hợp r = m =3, muốn thoả món hai điều kiện trờn thỡ trong
(m+1) = 4 đại lượng biến đổi của mỗi ΠRi Rsẽ cú 3 đại lượng được lặp lại với số
mũ xRiR, yRiR, zRiR. Đại lượng biến đổi thứ tư ở mỗi ΠRiR với số mũ là pRiR (thường pRiR =
±1), để tất cả n đại lượng biến đổi đều cú mặt trong (2.17). Nghĩa là:
ΠR1R = a1x1. a2y1. az31.ap41 ΠR1R = 2 x 1 a . 2 y 2 a . 2 z 3 a . 2 p 4 a (2.19) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ΠRn-3R = n 3 x 1 a − . n 3 y 2 a − . n 3 z 3 a − . n 3 p 4 a −
Tiến hành làm phộp tớnh cõn bằng thứ nguyờn ta tỡm được cỏc đại
lượng ΠRiR để tỡm cỏc Sờri thớ nghiệm nhằm giải quyết yờu cầu bài toỏn. Biến
khụng thứ nguyờn ΠRi Rlà một số đơn giản, vỡ vậy xỏc định xRiR, yRiR, zRi Rsao cho vế
phải phương trỡnh (2.19) thành một số khụng thứ nguyờn, số mũ xRiR, yRiR, zRi Rcủa
cỏc ΠRj Rkhỏc nhau sẽ khỏc nhau và thỏa món:
RRxRiR + yRiR + zRi R+ pRi R= 0 .
Nếu tất cả cỏc đại lượng trong (2.19) đều là cỏc đại lượng động học thỡ
thứ nguyờn của chỳng ta xỏc định bằng hai đại lượng cơ bản (L và T) nghĩa là
r = 2 và mỗi ΠRi Rcú r + 1 = 3 thừa số.
Nếu vấn đề cần giải quyết cú nhiều biến khụng thứ nguyờn hoặc mức độ cũn quỏ phức tạp, thỡ cú thể tổ hợp tương hỗ cỏc biến khụng thứ nguyờn ( bằng phộp nhõn, phộp chia hay phộp lũy thừa) để được một quan hệ đơn giản hơn. 4. Tiến hành thớ nghiệm: - Xỏc định phương trỡnh sờ ry thớ nghiệm - Thiết kế mụ hỡnh - Lắp đặt mụ hỡnh - Tiến hành thớ nghiệm
5. Đỏnh giỏ kết quả thớ nghiệm
- Về mặt định tớnh
- Về mặt định lượng
6. Kết luận 7. Lập bỏo cỏo
Túm lại, nghiờn cứu trờn mụ hỡnh là khảo sỏt bằng thực nghiệm quan hệ tương hỗ giữa cỏc biến khụng thứ nguyờn miờu tả một hiện tượng thủy động lực học phức tạp. Quan hệ được khảo sỏt bằng thực nghiệm cú giỏ trị khụng chỉ trờn mụ hỡnh mà cho cả cụng trỡnh trờn thực tế. Vỡ vậy, khi nghiờn cứu
cần đảm bảo điều kiện giới hạn và hạn chế theo từng tiờu chuẩn tương tự
nhau. Nghiờn cứu thực nghiệm cỏc quan hệ tương hỗ giữa cỏc biến khụng thứ
nguyờn được tiến hành sao cho tất cả cỏc biến giữ một giỏ trị khụng đổi, trừ hai biến. Và một trong hai biến đú chỳng ta thay đổi và theo dừi sự thay đổi biến kia.
2.6. Nhận xột
Về bản chất thủy lực, nối tiếp thượng hạ lưu đập tràn cú tớnh chất khụng gian, nhưng khi thiết kế thỡ tớnh theo bài toỏn phẳng, nờn cú nhiều sai số về tớnh toỏn thủy lực dẫn đền việc lựa chọn kớch thước, kết cấu tiờu năng đụi khi khụng phự hợp.
Việc tớnh toỏn thủy lực để lựa chọn hỡnh thức kết cấu hợp lý cho việc tiờu năng, phũng xúi khi xột đến chế độ vận hành tràn xả lũ làm việc với nhiều cấp lưu lượng, mực nước, cỏc chế độ vận hành với độ mở cửa van khỏc nhau theo cỏc trật tự khỏc nhau là rất phức tạp, vỡ nú chịu ảnh hưởng của nhiều hiện tượng thủy lực bất lực. Do vậy phương phỏp tớnh toỏn thủy lực nhằm lựa chọn giải phỏp tiờu năng hợp lý cho tràn thụng thưởng khú cú thể giải quyết được. Điều này đũi hỏi phải cú cỏch tớnh toỏn phự hợp hơn và rất cần thiết phải nghiờn cứu cả trờn mụ hỡnh thủy lực.
Cụng việc thớ nghiệm là một cụng việc quan trọng trong quỏ trỡnh thiết kế cụng trỡnh, do đú cần phải cú sự thận trọng, tỷ mỉ, chớnh xỏc, trỏnh sai sút. Vỡ thớ nghiệm là khõu cuối cựng trong cụng nghệ thiết kế và kết quả của nú thường được ỏp dụng ngay cho cỏc cụng trỡnh thực tế và bổ sung cho cỏc nghiờn cứu cơ bản.
Theo hướng thớ nghiệm mụ hỡnh thủy lực, luận văn xin được trỡnh bày cỏc ảnh hưởng của chế độ thủy lực trong quỏ trỡnh vận hành tràn xả lũ đến một số thụng số cơ bản của thiết bị tiờu năng phũng xúi, qua kết quả thớ nghiệm sẽ chọn kớch thước kết cấu tiờu năng hợp lý cho tràn xả lũ Bỡnh Điền.
Chương III.
NGHIấN CỨU THỰC NGHIỆM NỐI TIẾP VÀ TIấU NĂNG TRÀN XẢ
LŨ BèNH ĐIỀN 3.1.Giới thiệu cụng trỡnh
3.1.1.Vị trớ cụng trỡnh
Cụng trỡnh thuỷ điện Bỡnh Điền nằm trờn sụng Hữu Trạch thuộc địa phận huyện Hương Trà tỉnh Thừa Thiờn Huế , cỏch thành phố Huế khoảng 23 km. Vựng hồ cụng trỡnh nằm trờn 3 huyện Hương Trà, Hương Thủy và A Lưới.
16.15612 h617.022 thác ông Sông H ữu T rạch Sông H ữu Trạch 56.6 7pt-5 59.15h40 75.63h41 104.70tc2a 97.79h42 22.9 6tc1-4 51.39h46 74.47h47 27.98tc1-3 74.6 4tc3-6 94.31h43 72.95h49 82.27h48 89.42pt-3 104. 07408 58.13pt- 2 37.51pt-1 85.26pt-4 43.2 3pt-6 38.93pt-7 20.4 4h4 23.38tc7- 3 23.2 0tc7-2 TC1- 2 41.432 TC5- 1 86.792 TC7-1 19.0 82 TC1- 1 43.519 TC5- 2 61.134 TC5-3 89.988 TC5- 4 54.753 TC3- 1 22.104 90.89479 74.69379 84.73399 25.8 11gpsb3 107. 41424 109.00455 77.94744 85.10548 78.15542 82.85490 70.18501 38.79560 53.64665 51.52660 41.17637 32.8044 59.47512 65.14522 83.97578 32.59576 34.48618 41.85578 42.68580 41.75605 37.65610 29.13703 51.49452 61.30451 25.88723 21.4985 h820.929 h3736.452 gpsb5 22.063 h35102.277 h3291.670 h513.9 33 Khe Cù M ông Hỡnh 3.1. Mặt bằng tổng thể cụng trỡnh
Sụng Hữu Trạch là một nhỏnh của sụng Hương. Phớa bờn trỏi là sụng Bồ, bờn phải là sụng Tả Trạch. Sụng Hữu Trạch chảy theo hướng Tõy Nam - Đụng Bắc hợp lưu với sụng Tả Trạch tại ngó ba Tuần tại địa điểm cỏch tuyến dự kiến xõy dựng cụng trỡnh thuỷ điện Bỡnh Điền về phớa hạ lưu khoảng 14km (cỏch thành phố Huế khoảng 10km về phớa thượng lưu) tạo thành dũng chớnh của sụng Hương, sau khi chảy qua thành phố Huế hợp lưu với sụng Bồ (cỏch cửa ra khoảng 8 km) và đổ ra phỏ Tam Giang.
Lưu vực sụng Hữu trạch tớnh đến điểm hợp lưu với sụng Tả Trạch là 655km2, phần tớnh đến tuyến cụng trỡnh là 515km2 chiếm 78% toàn bộ lưu vực của sụng. Độ dài sụng Hữu Trạch tớnh đến tuyến cụng trỡnh là 47km.
Vị trớ xõy dựng cụng trỡnh thuộc địa phận xó Bỡnh Điền - huyện Hương
Trà - tỉnh Thừa Thiờn Huế. Toàn bộ hạng mục cụng trỡnh thủy điện Bỡnh Điền
nằm cỏch trung tõm xó Bỡnh Điền khoảng 4 km. Mục tiờu của dự ỏn:
- Cung cấp điện cho khu vực.
- Nhiệm vụ lợi dụng tổng hợp:
+ Cấp nước tưới cho nụng nghiệp với diện tớch 11.600 ha.
+ Chống lũ: Hồ Bỡnh Điền với dung tớch phũng lũ 70.106m3 kết hợp với hồ Tả Trạch cú nhiệm vụ làm giảm độ sõu ngập lũ chớnh vụ cho hạ du và
thành ph ố Hu
suất P = 10%.
+ Cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt: Kết hợp với hồ Tả Trạch duy trỡ lưu lượng đảm bảo Q = 1.1 m3/s.
Cụng trỡnh do Cụng ty Cổ phần tư vấn Sụng Đà thiết kế cú cỏc thụng số
chớnh xem phụ lục 3.1.
Theo tiờu chuẩn TCXDVN 285-2002, đối với cỏc cụng trỡnh dẫn, thỏo, xả nước cấp I, II phải tiến hành thớ nghiệm mụ hỡnh thuỷ lực cho cỏc hạng mục cụng trỡnh chớnh để kiểm chứng cỏc thụng số thiết kế.
3.1.2.Hiện trạng kinh tế - xó hội vựng thượng lưu và lũng hồ dự ỏn
Thượng lưu vựng dự ỏn chủ yếu nằm trong huyện Hương Trà. Ngoài tiềm năng về đa dạng sinh học, Hương Trà cũn là huyện cú quỹ đất tương đối lớn cú thể sử dụng để trồng rừng, cõy cụng nghiệp và cõy ăn quả.
Thụn Bồ Hũn thuộc xó Bỡnh Thành nằm trong khu vực lũng hồ. Địa hỡnh ở đõy đồi nỳi dốc, hiểm trở và vị trớ khỏ bất lợi về mặt giao thụng, liờn lạc, buụn bỏn thụng thương hàng hoỏ. Giao lưu văn hoỏ giữa cỏc vựng miền bị hạn chế, người dõn khụng được tiếp xỳc đầy đủ với cỏc điều kiện sống cơ bản. Đường giao thụng đi lại phần lớn là đường dõn sinh, đường mũn được nhõn dõn tự đầu tư xõy dựng hiện tại đó xuống cấp nghiờm trọng khụng đỏp
ứng được yờu cầu. Về mựa bóo lũ, giao thụng liờn lạc gần như bị cắt đứt với thế giới bờn ngoài.
Hiện nay một số hộ dõn đó sử dụng điện phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất bằng mỏy phỏt điện nhỏ và một trạm quang điện đó được xõy dựng tại đõy.
Với đặc điểm cụm dõn cư xó Bỡnh Thành mới được thành lập sau năm 1975, phong tục tập quỏn khụng đồng nhất, đời sống ở mức thấp. Lao động thường theo mựa vụ, thời gian nụng nhàn người dõn thường đi vào rừng kiếm củi và khai thỏc cỏc tài nguyờn rừng.
Về giỏo dục, trỡnh độ dõn trớ cũn thấp, tuy cú một phõn hiệu của trường tiểu học gồm 10 phũng song cỏc lớp học tại đõy khụng được tổ chức tốt, cỏc lớp học ghộp vẫn cũn tồn tại, phương tiện giỏo dục cũn thiếu thốn.
Đặc điểm kinh tế thụn Bồ Hũn là thuần nụng mang tớnh tự cung tự cấp, sản xuất và trao đổi hàng hoỏ chưa phỏt triển. Do chưa cú sự đa dạng về giống cõy trồng vật nuụi nờn sản phẩm làm ra chủ yếu là lỳa, ngụ, khoai, sắn,… cú giỏ trị kinh tế thấp, ngoài ra một số loại cõy lõm nghiệp đó và đang được khai thỏc và trồng mới như: nứa 55 ha, keo 24 ha (cú 20 ha keo được trồng mới chưa cú khả năng thu hoạch), nhưng mức độ hiệu quả khụng cao.
Cỏc khu trồng cõy lõm nghiệp được trồng trờn cỏc vựng đồi nỳi dốc nờn hiệu quả kinh tế rất thấp. Nụng dõn sử dụng kỹ thuật canh tỏc cổ truyền lạc hậu dẫn đến năng suất cõy trồng, vật nuụi thấp, phụ thuộc chủ yếu vào thiờn nhiờn. Mặt khỏc trong sản xuất cũn gặp nhiều khú khăn đặc biệt là dịch bệnh, do thiếu kỹ thuật nuụi trồng nờn dịch bệnh thường xuyờn xảy ra. Vỡ vậy thu nhập khụng ổn định, phần lớn dõn cư phải sinh sống bằng nguồn trợ cấp xó hội.
Cụng tỏc định canh định cư chưa được chỳ trọng dẫn đến đất trồng bị bỏ hoang ngày càng nhiều, nguy cơ thiếu đất cho sản xuất, người dõn phải canh tỏc những nơi xa nhà. Tài nguyờn thiờn nhiờn ngày càng cạn kiệt, đặc biệt là tài nguyờn rừng, mụi trường sinh thỏi bị suy giảm nghiờm trọng.
Triển khai cuộc vận động định canh, định cư, nhằm ngăn chặn từng bước suy thoỏi tài nguyờn thiờn nhiờn, ổn định và nõng cao đời sống nhõn dõn của thụn Bồ Hũn cần di dời, tiến tới một nền sản xuất nụng nghiệp bền vững.
3.1.3.Ảnh hưởng lũ lụt vựng dự ỏn
Địa điểm thực hiện dự ỏn nằm ở phớa thượng lưu của trung tõm thành phố thuộc tỉnh Thừa Thiờn Huế. Nơi đõy cú tiềm năng du lịch rất lớn với những kiến trỳc về cung đỡnh, lăng tẩm đó được UNESCO cụng nhận là di sản văn hoỏ thế giới cựng với những cảnh quan được thiờn nhiờn ưu đói. Tuy nhiờn, khu vực dự ỏn lại thuộc vựng cú lượng mưa lớn, cường độ mưa tập trung, địa hỡnh dốc, lớp phủ thực vật bị cạn kiệt nờn khả năng điều tiết dũng chảy kộm dẫn đến thường xuyờn xuất hiện cỏc hiện tượng thời tiết đặc biệt như lũ lụt, ngập ỳng,... Cỏc hiện tượng này càng rừ nột hơn khi cú cỏc tỏc động khai thỏc và sử dụng khụng hợp lý của con người như phỏ rừng đầu nguồn, phỏt rừng làm nương rẫy.…
Nhiệm vụ chủ yếu của dự ỏn thuỷ điện Bỡnh Điền là kết hợp với hồ chứa Tả Trạch nhằm kiểm soỏt được lũ sớm, lũ hố thu và giảm nhẹ lũ chớnh vụ. Vỡ vậy, với điều kiện tự nhiờn đó nờu như trờn nếu cụng trỡnh khụng được thực hiện sẽ ảnh hưởng nghiờm trọng tới khu vực dự ỏn núi riờng và lưu vực sụng Hương núi chung ở cỏc điểm sau:
- Vựng đồng bằng khu vực dự ỏn và lưu vực sụng Hương bị ngập khụng
những ngay trong mựa lũ chớnh vụ mà cả trong thời kỳ lũ tiểu món.
- Cỏc hoạt động giao thụng đi lại cũng như cỏc hoạt động kinh tế - xó hội
và du lịch bị đỡnh trệ.
- ễ nhiễm mụi trường và dịch bệnh trong mựa mưa lũ gõy ảnh hưởng