3.9.1. So sỏnh với tớnh toỏn thiết kế:
Tiờu năng trong hố xúi đạt hiệu quả rất cao, thể hiện ở cỏc điểm sau:
- Bọt khớ rất đậm đặc, xuyờn suốt chiều sõu hố xúi, choỏn đầy dung tớch
hố xúi và phõn giải rất nhanh ngay sau hố xúi.
- Súng giữa dũng ngay sau hố xúi khụng cao (cao nhất chỉ đến ∼ 2m), và
súng tắt rất nhanh về phớa hạ lưu.
- Mặt nước dưới luồng phúng (trước hố xúi) khụng bị xỏo động nhiều.
- Mặt nước trung bỡnh của dũng chảy trờn đoạn ngay sau hố xúi tương
đối phẳng, chờnh lệch mực nước trước hố xúi (dưới luồng phúng - mặt cắt VR3R,
VR4R) và sau hố xúi (đoạn cỏc mặt cắt VR6R, VR7R) khụng lớn và giảm đi cựng với
lưu lượng xả.
- Ở cỏc cấp lưu lượng tràn từ 3990 mP
3
P
/s trở lờn, quan sỏt cho thấy nước vọt lờn cả 2 bờ hố xúi, chứng tỏ việc tăng kớch thước của hố xúi là cần thiết.
- Sau hố xúi, dũng chớnh khụng cú xu thế lệch hẳn sang bờ trỏi hoặc bờ
phải (chỉ đến khu vực mặt cắt VR12Rdũng mới hơi lệch sang bờ trỏi) mà chỉ hỡnh
thành cỏc vựng nước quẩn và dũng ngược nhẹ ở bờ phải (khu vực mặt cắt VR11R,
VR12R) và ở bờ trỏi (khu vực mặt cắt VR11Rvà khu vực kộo dài từ nhà mỏy cho đến
mặt cắt VR9R).
- Súng dọc 2 bờ giảm dần từ sau hố xúi cho đến mặt cắt VR13R, chiều cao
súng lớn nhất trong đoạn đầu nhỏ hơn 2m.
- Đường vận hành vào nhà mỏy bắt đầu bị ngập (do súng dõng lờn) từ trị
số lưu lượng xả 3990 mP
3
P
/s. 3.9.2.Phương ỏn sửa đổi
Nhỡn chung, với mọi cấp lưu lượng và phương thức mở cửa van, chế độ thuỷ lực của dũng chảy thượng lưu, dũng tràn qua đập cũng như luồng phúng là bỡnhnh thường, cỏcc thụng số như đường mặt nước, vận tốc, ỏp suất... cũng như khả năng xả của đập đều diễn biến theo quy luật bỡnh thường.
1) Cần cỳ biện phỏp để loại trừ hiện tượng luồng phỳng rơi ra ngoài
phạm vi hố xúi khi khụng mở cỏc cửa biờn (cửa 1, cửa 5). 2) Cần tăng kớch thước hố xúi.
3) Cần cỳ biện phỏp bảo vệ nhà mỏy đối với tỏc động của súng. 4) Nõng cao độ đường vận hành nhà mỏy.
5) Cần chỳ ý đến hiện tượng mực nước mựa lũ ngay sau nhà mỏy là rất cao, dẫn đến việc làm giảm đỏng kể cột nước làm việc của nhà mỏy và những vấn đề khỏc.
3.9.3.So sỏnh kết quả thớ nghiệm với phương ỏn sửa đổi
Về khả năng xả của đập:
Khả năng xả của đập ở cả 2 phương ỏn thiết kế ban đầu và sửa đổi là như nhau, vỡ cỏc tường phõn dũng mới làm thờm chỉ can thiệp vào dũng tràn từ đuụi trụ trở đi.
Về tỡnh hỡnh dũng chảy thượng lưu
- Dũng chảy thượng lưu rất ờm, khụng cú nhiễu động, cả ở phớa đập tràn
và phớa cửa nhận nước của nhà mỏy.
- Riờng trong trường hợp cửa van chỉ mở một phần, trước cửa van sẽ bắt
đầu hỡnh thành phễu xoỏy bắt đầu từ độ mở a=3m. Với a≥6,5m, phễu xoỏy cú
kớch thước lớn, gõy nờn lực rung động cửa van và cỏc bộ phận kết cấu cú liờn
quan và làm giảm phần nào khả năng xả của đập.
Vỡ vậy, nếu cú thể được thỡ chỉ nờn mở cửa van theo phương thức mở hồn tồn, nhất là khi đó làm thờm cỏc tường phõn dũng phớa sau cỏc trụ.
- Việc làm thờm tường phõn dũng sau cỏc trụ đó gần như loại trừ hiện tượng mở rộng dũng tràn theo chiều ngang, do đú khụng cũn hỡnh thành cỏc gõn nước trờn mặt dũng tràn như trước.
- Trong trường hợp của van mở một phần, chõn khụng cục bộ chỉ xuất
hiện trờn mặt đập khi độ mở cửa van a <7m. Cỏc trị số chõn khụng đỏng kể. Trị số lớn nhất chỉ là 0,82m (a=1,5m; tuyến G3, điểm 5 ngay sau cửa van)
- Sự phõn bố và biến đổi của vận tốc, ỏp suất dọc tràn diễn ra theo qui
luật bỡnh thường. Nhỡn chung, mạch động ỏp suất khụng vượt quỏ 10% ỏp suất trung bỡnh, cũn mạch động vận tốc khụng vượt quỏ 20% vận tốc trung bỡnh.
Về tỡnh hỡnh luồng phúng
- Do cú cỏc tường phõn dũng nờn hiện tượng luồng phúng rơi ra ngồi
phạm vi hố xúi đó được khắc phục hồn tồn.
- Ở mặt trờn của luồng phúng khụng cũn hỡnh thành cỏc gõn nước.
- Ở cỏc cấp lưu lượng lớn nhất, luồng phúng đều rơi vào phạm vi đỏy hố xúi.
Về hiệu quả của hố xúi
Với sự tăng kớch thước một cỏch hợp lý và cú thờm cỏc tường phõn dũng, hố xúi đó đạt hiệu quả nối tiếp dũng chảy và tiờu năng cao hơn so với thiết kế ban đầu, thể hiện ở 3 điểm nổi bật nhất sau đõy:
- Thể tớch vựng nước cuộn hàm khớ cao lớn hơn trước.
- Khụng cũn hiện tượng nước vọt từ hố xúi ra hai bờn.
- Chờnh lệch mực nước (trung bỡnh) sau hố xúi (mặt cắt VR7R) so với trước
hố xúi (mặt cắt VR4R, dưới luồng phúng) giảm xuống rừ rệt, do mực nước tại VR4R
dõng cao hơn. Tiờu năng trong hố xúi càng tốt thỡ chờnh lệch hai mực nước này càng giảm.
3.9.4. So sỏnh tớnh toỏn kết quả phương trỡnh thực nghiệm với kết quả thớ nghiệm
Qua số liệu nghiờn cứu thớ nghiệm mụ hỡnh, cũng như theo kết quả tớnh toỏn cụng thức thực nghiệm cho thấy kết quả thớ nghiệm mụ hỡnh thủy lực đó thu được số liệu về tỡnh hỡnh luồng phúng so với phương ỏn thiết kế ban đầu:
- Trong tất cả cỏc trường hợp, ở mặt trờn của luồng phúng khụng tồn tại
cỏc gõn nước cao đột xuất.
- Đối với cỏc trị số lưu lượng xả lớn nhất, luồng phúng rơi vào phần sau
của đỏy hố xúi và rơi cả lờn mỏi hạ lưu của hố.
- Với tất cả cỏc phương thức mở cửa van, luồng phúng đều rơi vào vị trớ
vượt quỏ bờ thượng lưu hố xúi.
3.10.Kết luận
Trong chương III luận văn đó đỏnh giỏ sai số tương đối về cụng tỏc chế tạo xõy dựng mụ hỡnh, sai số cỏc thiết bị đo đạc và nờu lờn sai số tổng hợp gần 2%. Tiếp theo đó dựng số liệu thớ nghiệm đo đạc về luồng phúng. Kết hợp sử dụng phương phỏp bỡnh phương tối thiểu để đỏnh giỏ sai số về luồng phúng sau tràn.
Trong quỏ trỡnh đỏnh giỏ sai số đó thiết lập đồ thị quan hệ về khả năng xả
Q với yếu tố HRtrRxõy dựng đường quan hệ Qxa−Htrtheo biểu thức kinh
nghiệm.
Phạm vi của chương 3 chưa xột đến cỏc yếu tố ảnh hưởng khỏc như: vấn đề xõm thực, hàm khớ, khớ thực.... Và cũng chỉ thớ nghiệm với trường hợp mở hoàn toàn 5 cửa van là đầy đủ về cỏc tổ hợp mực nước, cũn cỏc trường hợp khỏc mở 1 cửa, 2 cửa, 3 cửa cũng như độ mở của cửa van do cũn hạn chế về thời gian để phõn tớch.
Cỏc trường hợp thớ nghiệm cũn ớt vỡ vậy rất khú cho việc lập cụng thức thực nghiệm và phõn tớch sõu hơn sự thay đổi cỏc thụng số thủy lực. Do vậy,
những quan hệ thực nghiệm đưa ra ở trờn mới phản ỏnh một số quy luật định lượng nhưng mức độ khỏi quỏt chưa cao.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1.Những kết quả đạt được
Đó sử dụng phương phỏp Buckingham để phõn tớch nhằm tỡm ra cỏc yếu tố ảnh hưởng đến nối tiếp và tiờu năng phũng xúi cụng trỡnh tràn.
Vận dụng lý thuyết thứ nguyờn, kết quả thớ nghiệm mụ hỡnh, cụng cụ toỏn học kết hợp với mỏy tớnh tỡm được mối quan hệ giữa chiều dài dũng phun với cỏc yếu tố về cụng trỡnh tràn. Từ nghiờn cứu này bước đầu lập ra cụng thức thực nghiệm tớnh chiều dài dũng phun theo (3-34). Cụng thức này cú độ tin cậy tốt trong dóy cỏc thụng số thớ nghiệm.
Cỏc kết quả nghiờn cứu trờn cú thể làm tham khảo cho cỏc cụng trỡnh tương tự. Cỏch thiết lập cụng thức liờn hệ yếu tố thủy lực, thụng số cụng trỡnh và cỏch thức vận hành cú thể ỏp dụng tốt cho cỏc cụng trỡnh khỏc làm giảm bớt cụng tỏc thực nghiệm phục vụ cho việc vận hành, đồng thời gúp phần trỏnh cỏc nguy hiểm cho cụng trỡnh do vận hành khụng đỳng.
1.1.Về chiều dài dũng phun
Xỏc định được chiều dài dũng phun, qua đú chỳng ta định vị được phạm vi hố xúi cần đào. Tất cả cỏc cấp lưu lượng đưa vào thớ nghiệm đều cú điểm rơi của dũng phun nằm trong phạm vi của hố xúi, khỏc với phương ỏn thiết kế ban đầu hồ xúi thừa ở phần thượng lưu, thiếu ở hạ lưu nờn khụng đảm bảo cho tiờu năng được thực hiện trọn vẹn trong hố xúi nờn gõy ra hiện tượng thủy lực ở hạ lưu khụng cú lợi.
- Ở mặt trờn của luồng phúng khụng cũn hỡnh thành cỏc gõn nước.
- Ở cỏc cấp lưu lượng lớn nhất, luồng phúng đều rơi vào phạm vi đỏy hố
1.2.Hố xúi
Dũng chảy từ hồ vào cụng trỡnh, thụng qua dũng phun, nối tiếp với dũng chảy hạ lưu được thực hiện hoàn toàn trong hố xúi. Sau đú là dũng chảy ờm, tiếp cận ngay được với dũng chảy bỡnh thường ở hạ lưu. Vỡ vậy đó khắc phục được hiện tượng súng động dữ dội kộo dài của phương ỏn thiết kế ban đầu. Đạt được kết quả này do tỏc giả tớnh toỏn cỏc cụng thức thực nghiệm về tiờu năng phúng xa kết hợp với kết quả thớ nghiệm mụ hỡnh phương ỏn thiết kế để lựa chọn được kớch thước hố xúi hợp lý. Hố xúi phương ỏn sửa đổi sõu hơn, rộng hơn hố xúi phương ỏn thiết kế ban đầu.
1.3.Tỡnh hỡnh dũng tràn qua đập
- Cửa vào đập rất thuận dũng, mức độ co hẹp bờn của dũng chảy tại cỏc
mố, trụ 2,5m và 5m khụng chờnh nhau nhiều do đầu thượng lưu của cỏc trụ đều cú dạng cong nhọn và mố cú bỏn kớnh lượn vào lớn.
- Trờn mặt dũng tràn khụng cú những diễn biến bất thường, khụng hỡnh
thành cỏc gõn nước cao đột biến (chiều cao gõn nước lớn nhất chỉ dưới 1m).
- Mặt nước tràn cao nhất (ứng với lưu lượng xả 4446 mP
3
P
/s) vẫn thấp hơn vị trớ trục quay của cửa van.
- Trong trường hợp mở hoàn toàn một số cửa van thỡ từ vị trớ kết thỳc cỏc
trụ trở đi, chiều rộng dũng tràn sẽ tăng dần và choỏn đầy chiều rộng mũi phúng.
- Trong trường hợp thỏo cỏc lưu lượng lớn, vận tốc cục bộ lớn nhất của
luồng phúng tại mũi phúng cú thể vượt quỏ 25m/s
- Cao độ đỉnh 2 tường biờn như thiết kế là đạt yờu cầu.
1.4.Khả năng gõy xúi lở
Vận tốc của dũng chảy
Do dũng chảy được nối tiếp với hạ lưu được thực hiện hoàn toàn trong hố xúi, khụng vượt ra ngoài, núi cỏch khỏc là, do vấn đề tiờu năng đó được
giải quyết về cơ bản, cho nờn vận tốc của dũng chảy dưới hạ lưu đó giảm hẳn
– chỉ nằm trong khoảng từ 6m/s đến 8 m/s giảm được rất nhiều so với phương
ỏn thiết kế ban đầu là từ 13 đến 18m/s.
Khả năng xúi lở
Do vận tốc của dũng chảy ứng với hố xúi đó được giảm về cơ bản, cho nờn khả năng xúi lở của nú là khụng lớn – cựng lắm là xúi hết cỏc tầng phủ chứ khụng xuống được cỏc tầng đỏ phong húa mạnh và vừa, vỡ vận tốc dũng chảy chỉ khoảng từ 7 đến 8 m/s, xấp xỉ với vận tốc của dũng chảy.
Việc đưa ra được kớch thước hố xúi hợp lý của cụng trỡnh hồ chứa Bỡnh Điền đó giải quyết cơ bản vấn đề thủy lực cũn tồn tại của phương ỏn thiết kế ban đầu. Nối tiếp dũng chảy hạ lưu được thực hiện hoàn toàn trong hố xúi, sau hố xúi là dũng chảy ờm, vận tốc dũng chảy xấp xỉ với vận tốc bỡnh thường, khụng cú cỏc hiện tượng thủy lực bất lợi nờn khụng gõy hiện tượng xúi lở hạ lưu và hai bờ sụng. Đõy là kết quả thớ nghiệm đủ độ tin cậy và kiến nghị sử dụng cho cụng trỡnh hồ chứa Bỡnh Điền.
2.Những vấn đề cũn tồn tại và kiến nghị 2.1.Vấn đề cũn tồn tại, hạn chế
Tỏc giả chỉ mới dừng lại ở việc nghiờn cứu lý thuyết và căn cứ vào kết quả thớ nghiệm phương ỏn trước để thớ nghiệm phương ỏn thiết kế ban đầu cựng với tớnh toỏn cỏc cụng thức thực nghiệm để lựa chọn được kớch thước hồ xúi để rỳt ngắn thời gian và cỏc trường hợp thớ nghiệm chỉ mang tớnh chất cụ thể cho cụng trỡnh đầu mối hồ chứa Bỡnh Điền chứ chưa cú tớnh chất đại diện cho tất cả cỏc cụng trỡnh tượng tự.
Phạm vi của luận văn chưa xột đến cỏc yếu tố ảnh hưởng khỏc như: vấn đề xõm thực, hàm khớ, khớ thực.... Và cũng chỉ thớ nghiệm với trường hợp mở hoàn toàn 5 cửa van là đầy đủ về cỏc tổ hợp mực nước, cũn cỏc trường hợp
khỏc mở 1 cửa, 2 cửa, 3 cửa cũng như độ mở của cửa van do cũn hạn chế về thời gian đo đạc nờn khụng cú số liệu để phõn tớch.
Cỏc trường hợp thớ nghiệm cũn ớt vỡ vậy rất khú cho việc lập cụng thức thực nghiệm và phõn tớch sõu hơn sự thay đổi cỏc thụng số thủy lực. Do vậy, những quan hệ thực nghiệm đưa ra ở trờn mới phản ỏnh một số quy luật định lượng nhưng mức độ khỏi quỏt chưa cao.
Trong quỏ trỡnh thớ nghiệm cũng chỉ nghiờn cứu một cụng trỡnh tràn cụ thể là tràn xả lũ Bỡnh Điền và sau khi thiết lập sờ ry thớ nghiệm đó bỏ qua nhiều yếu tố khụng xột đến, do đú cụng thức thực nghiệm chưa mang tớnh tổng quỏt
Trong quỏ trỡnh nghiờm cứu đề tài, do thời gian và điều kiện thớ nghiệm mụ hỡnh cú hạn nờn luận văn mới chỉ nghiờn cứu, phõn tớch, tớnh toỏn lý thuyết để đưa ra được một phương ỏn thớ nghiệm sửa đổi để so sỏnh, kiểm chứng với phương ỏn thiết kế, khụng cú điều kiện để thớ nghiệm nhiều phương ỏn. Qua đú chỉ lựa chọn được kớch thước hố tiờu năng hợp lý hơn phương ỏn thiết kế ban đầu nhưng chưa chắc chắn đú là phương ỏn tối ưu nhất.
Mặt khỏc vấn đề tiờu năng hạ lưu cụng trỡnh thủy lợi núi chung và tiờu năng dũng phun núi riờng cũn nhiều vấn đề phức tạp liờn quan nhiều đến vấn đề thủy lực, địa chất, địa hỡnh… của cụng trỡnh mà trong khuụn khổ luận văn này khụng đề cập được. Vấn đề này cũng cú rất nhiều cụng trỡnh thực nghiệm và bỏn thực nghiệm đưa ra nhưng sai số giữa cỏc cụng thức vẫn cũn rất lớn. Vỡ vậy lĩnh vực này cũn cần phải cú nhiều nghiờn cứu cụng phu và tỉ mỉ với sự kết hợp của nhiều chuyờn ngành khỏc nhau. Đõy là một đề tài khụng mới nhưng cũn rất nhiều vấn đề phải đề cập đến để cỏc tỏc giả khỏc cú thể nghiờn cứu.
Luận văn cũng chưa viết được phần mềm tớnh toỏn cỏc yếu tố của dũng phun và kớch thước của hố xúi trong tiờu năng bằng dũn phun cú xột đến cỏc yếu tố liờn quan.
2.2.Kiến nghị
Đề tài cú nhiều hướng để nghiờn cứu và phỏt triển. Cần tiếp tục nghiờn cứu thớ nghiệm với nhiều cấp lưu lượng đặt trong nhiều mối quan hệ khỏc để tỡm ra cụng thức tớnh cỏc thụng số về chiều dài phúng xa, chiều sõu và chiều rộng hố xúi tiờu năng một cỏch hợp lý cho cỏc cụng trỡnh ngoài cỏc cụng thức đó cú ở Chương 2. Bờn cạnh đú cỏc vấn đề lưu tốc, ỏp suất trung bỡnh, ỏp suất mạch động,… trong hồ xúi cũng cần được nghiờn cứu kỹ hơn, cỏc vấn đề về địa chất cụng trỡnh, địa hỡnh lũng sụng hạ lưu, kết cấu hạt lũng dẫn hạ lưu, độ sõu mực nước hạ lưu… cũng cần nghiờn cứu kỹ trong tổng thể điều kiện của dự ỏn để từ đú tỡm được cụng thức thực nghiệm tổng quỏt cho cụng trỡnh cụ thể, là tài liệu ỏp dụng và tham khảo cho cỏc cụng trỡnh tương tự.
Thực nghiệm mụ hỡnh giữ vai trũ đặc biệt quan trọng trong việc nghiờn cứu bổ xung cho lý luận. Để phỏt huy lĩnh vực nghiờn cứu cơ bản so với tập