Chơng VII: thiết kế cống lấy nớc
7.2.3 Kiểm tra điều kiện không xói không lắng
Vì kênh daanx nớc từ hồ chứa nên làm lợng bùn cát trong nớc nhỏ không cần kiểm tra điều kiện bồi lắng , chỉ cần kiểm tra điều kiện không xói
Điều kiện để lòng sông không bị xói lở : Vmax <Vkx
Trong đó : Vkx Vận tốc cho phép không xói trong kênh Vkx = 0,599m/s Vmax :Vận tốc lớn nhất tính lu lợng theo Qmax với Qmax = K.qkt
Với Qtk =0,72m3/s
K: hệ số ,phụ thuộc Q ,có thể láy k = 1.2 Vậy Qmax = 0.864m3/s
Để xác định đợc Vmax khi đã biết Qmax và mặt cắt kênh ta phải xác địng độ sâu h t- ơng ứng trong kênh (bằng phơng pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực ) từ đó Vmax = Qmax/ω
trông đó tính với độ kênh Vmax = max max max max h ) mh b ( Q Q + = ω
Tính toán nh trên ta xác định đợc hmax = 0 987m
⇒ Vmax = 0,353m/s
vậy Vmax = 0,353m/s< Vkx = 0,599m/s
⇒Mặt cắt kênh đã thiết kế là hợp lý
vậy ta có các thông số của kênh hạ lu nh sau
- bề rộng đáy kênh bk = 1,0m
- chiều cao của bờ kênh h = 1,2m
- độ dốc đáy kênh i = 0,0002
- hệ số mái m = 1,5
7.3.Tính toán khẩu diện cống.
7.3.1.trờng hợp tính toán.
khẩu diện cống đợc tính với trờng hợp chênh lệch mực nớc thợng hj lu nhỏ và lu lợng tơng đối lớn. ậ đây tính với trơnngf hợp là MNC = 68.0m, hạ lu là mực nớc khống chế đầu kênh Zkc = 67.4m (tài liệu đã cho trang 19).
Chênh lệch mực nớc thợng hạ lu khi đố là: [∆Z] = MNC-Zkc = 0.6m.
lúc này để láy đủu lu lợng thiết kế cần mở hết cửa van.
(Sơ đồ tính toán)
Trong đó:
Z1:Tổn thất cột nớc ở cửa vào. Zp:Tổn thất cột nớc do khe phai. Zl:Tổn thất cột nớc qua lới chắn rác. Zv:Tổn thất cột nớc qua khe van. Z2:Tổn thất cột nớc ở cửa ra. 7.3.2tính bề rộng cống.
Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy đợc lu lợng cần thiết Q khi chênh lệch mực nớc thợng hạ lu [∆Z] đã khống chế tức phải đảm bảo điều kiện:
ΣZi ≤ [∆Z] .
trong đó ΣZi là tổng cột nớc tổn thất trong cống.
ΣZi= Z1 + Zp + Zl + Zv + Z2 + iL.
Với i là độ dốc cống L là chiều dài cống.
để vừa đảm bảo yêu cầu về lấy nớc, vừa đảm bảo yêu cầu về kinh tế ta xác định bề rộng bc sao cho:
ΣZi ≈ [∆Z].
tính bc theo phơng pháp thử dần.Chọn tính toán với 3 giá trị bc = 0.8m, bc = 0.9m, bc = 1.0m.
với mỗi giá trị bc giá trị tổn thất đợc xác định nh sau:
Dòng chảy từ bể tiêu năng ra kênh hạ lu coi nh sô đồ đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. Z2 = g 2 V ) bh ( g 2 Q 2b h n 2 −α ϕ . Trong đó:
B: bề rộng ở cuối bể tiêu năng b = bk =1m. Q: lu lợng tính toán Q = 0.72m3/s.
Hh: chiều sâu nớc hạ lu ứng với lu lợng tính toán Q,hh=0.74.
ϕn:hệ số lu tốc khi chảy ngập, ϕn =0.96. Vb: lu tốc bính quân trong bể tiêu năng. Giả thiết chiều sâu bể d = 0.5m ⇒Vb =
tb n h) b h d ( Q Q ϕ + = ω Với: btb = (bc+ bk).0.5. 2.tính tổn thất dọc đờng
Coi dòng chảy trong cống là đều với độ sâu hh = hh + Z2 khi đó tổn thất dọc đờng chiều dài cống iL với i là độ dốc cống xác định nh sau:
I = )2 R C Q ( ω Trong đó:
ϖ,C R itnhs với bề rộng cống bc và chiều sâu h1. 3.tổn thất qua khe phai.
Zp= 2ξp 2g V2
Bố trí 2 phai có kích thớc 0.2.0.2m.
ξp:hệ số tổn thất qua khe phai theo quy phamj tính toán toán thuỷ lực cống d- ới sâu ξp = 0.10.
V:Vận tốc dòng chảy sau khe phai.
4.Tổn thất qua lới chắn rác
Zl= 2ξl 2g V2
ξl = β sin . b 3 / 4 α δ
δ,b là chiều rộng thanh lới và khoảng cách giữa hai thanh chọn δ = 10mm,b = 80mm.
α:góc nghiêng của lới lựa chọn α = 80o .
β:hệ số phụ thuộc vào tiết diện thanh lới, với thanh β = 1.79.
⇒ϕi =0.11.
V: vận tốc dòng chảy sau lới chắn rác.
5.tổn thất cục bộ tại khe van.
Tại tháp van bố trí khe van rộng 0.3m Zv= 2ξv 2g
V2
ξv:hệ số tổn thất qua khe van,ξv = f c
v
b b
= 0.10. (tra theo quy phạm cống dới sâu).
V: Vận tốc dòng chảy sau cửa van.
6.tổn thất cửa vào.
tổn thất cửa vào xác định theo công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Z1 = 2g(Q )2 2Vg2
2 −α
εϕω .
Trong đó:
ϕn:hệ số lu tốc khi chảy ngập ϕn = 0.96.
ε:hệ số công trình hẹp bên ở cửa vào ε = 0.98.
ω:Diện tích mặt cắt ớt sau cửa vào ω= bch. Vo:lu tốc tới gần (bỏ qua lu tốc tới gần ⇒Vo = 0. Kết quả tính toán tổn thất đợc trình bày ở bảng 7.1.
(Bảng tính exell)
giải thíc các đại lợng tính toán bảng 7.1. Hàng1: Lu lợng tính toán .
Hàng2:Chiều rộng kênh hạ lu. Hàng3:Cột nớc hạ lu.
Hàng4:Hệ số lu tốc khi chảy ngập. Hàng5:Chiều sâu bể giả thiết.
Hàng6:Vận tốc bình quân trong bể tiêu năng. Hàng7:Tổn thất cột nớc tại cửa vào.
Hàng8:Chiều sâu dòng chảy đều trong kênh h1 = hh + Z2. Hàng9:Diện tích mặt cắt ớt tơng úng với chiều sâu h1 Hàng10:Bán kính thuỷ lực
Hàng11:Trị số C tính theo công thức ma ninh C =
n 1 .R1/6 Hàng12: Độ dốc cống
Hàng13: Chiều dài cống L = 56,9m Hàng14: Tổn thất dọc đờng
Hàng15: Hệ số tổn thất sau cửa van Hàng16: Cột nớc sau cửa van h2 = h1+ i.L Hàng17: Diện tích mặt cắt cót sau của van Hàng18: Tổn thất sau cửa van
Hàng19: Hệ số tổn thất sau qua lới chắn nớc Hàng20: Cột nớc sau lới chắn rác h3 = h2 +Zv Hàng21: Diện Tích mặt ớt sau lới
Hàng22: Tổn thất cột lới qua lới Hàng23: Hệ số tổn thất qua khe phai Hàng24: Cột nớc sau khe phai h4 = h3+Z1 Hàng25: Diện tích mặt cắt ớt sau khe phai Hàng26: Tổn thất qua khe phai
Hàng27: Hệ số công trình hẹp bên ε
Hàng28: Cột nớc sau cửa vào h5 = h4+Zp Hàng29: Diện tích mặt cắt ớt sau cửa vào Hàng30: Tổn thất tại cửa vào
Hàng31: Tổn thất từ cửa vào đến cửa ra
Theo kết quả tính toán ở trên hợp lý nhất là chọn bc 0.8m nhng theo điều kiện cấu tạo để tiện cho việc kiểm tra , sữa chữa đảm bảo điều kiện thi công thì b>= 1ữ1,2m. vậy chọn bc = 1.0m và i = 0.0045 tiến hành tính lại ∆Z theo trình tự đã nêu trên ta có Σ∆Z = 0,332 < (∆Z) = 0,6m
7.3.3Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống
1.Chiều cao cống .
Chiều cao cống phải đủ để không cho nớc trạm vào trần cống trong quá trình làm việc và kiểm tra sữa chữa .
Hc = h1 + ∆
Trong đó h1 Độ sâu dòng chảy trong cống h1 = 0.774m
∆: Độ lu không ∆ = 0.5ữ1.0m chọn ∆ = 0.826m
Theo điều kiện cấu tạo , thờng khống chế Hc >= 1.6m để tiện kiểm tra sữa chữa
⇒ Hc = 1,6m
2.Cao trình đặt cống .
- Cao trình đáy cống ở cửa vào : Zc = MNC - h -ΣZi
Trong đó : h là độ sâu của dòng chảy đều trong cống khio tháo lu lợng thiết kế Qtk , h= 1.029m (giá trị h2 ở bảng tính khi thay b =1 và i = 0.0045)
ΣZi : Tổn thất cục bộ cửa vào ,khe van , khe phai ,lới chắn rác ,khi tháo lu - ợng thiết kế Qtk
ΣZi = 0.0425m
⇒Zv = 66,93m
- Cao trình đáy cống ở cửa ra ; Zr = Zv- iL Với ;Zv = 66,96m
iL = 0,256m
- Cao trình đáy cống cao hơn cao trình đáy kênh hạ lu
∆h = 66.67-66,65 = 0.02m