ở trên ta đ∙ xét cách xác định các kích thước của bể hoặc tường tiêu năng ứng với một lưu lượng Q nhất định. Thông thường công trình thủy lợi làm việc với lưu lượng biến đổi trong một phạm vi từ một trị số nhỏ nhất Qmin đến một trị số lớn nhất Qmax nào đó. Thiết bị tiêu năng phải giải quyết tốt vấn đề tiêu năng cho mọi cấp lưu lượng có thể có trong phạm vi ấy. Do đó, trong thiết kế tiêu năng, ta phải tính toán theo lưu lượng nào gây ra sự nối tiếp bất lợi nhất, lưu lượng ấy gọi là lưu lượng tính toán tiêu năng, ký hiệu là Qtt. Tính theo lưu lượng này thì bể tiêu năng sẽ có kích thước lớn nhất.
Trường hợp bất lợi nhất là trường hợp nối tiếp bằng nước nhảy xa có hiệu số (hc" - hh) lớn nhất; lúc đó sẽ có chiều dài đoạn chảy xiết lớn nhất, do đó cần một chiều sâu và chiều dài bể lớn nhất.
Lưu lượng tính toán tiêu năng không nhất thiết là lưu lượng lớn nhất vì khi Q tăng lên thì hc" nói chung tăng lên, nhưng độ sâu hạ lưu cũng tăng theo.
Do đó, cách xác định Qtt cụ thể như sau:
Lấy một số trị số Q từ to đến nhỏ trong phạm vi biến đổi của lưu lượng tháo qua công trình. ứng với mỗi trị số Q đó, ta tính được hc' và hh tương ứng, và từ đó tính được hiệu số (hc"- hh) tương ứng, nếu ở hạ lưu có hình thức nối tiếp bằng nước nhảy. Vẽ đồ thị
Q~ (hc"- hh), ta sẽ tìm được trị số Q ứng với hiệu số (hc"- hh) lớn nhất (hình 15-40).
h" = h
Q Q
c h
tt
Hình 15-40
Cần chú ý rằng lưu lượng tháo qua công trình Q với lưu lượng dòng chảy ở hạ lưu Qh
có thể khác nhau, vì có thể có các công trình khác bên cạnh cũng chảy vào lòng dẫn hạ lưu (chẳng hạn khi tính tiêu năng cho một đập tràn có nhà máy thủy điện bên cạch, lưu lượng ở lòng dẫn hạ lưu Qh bao gồm lưu lượng qua đập tràn và lưu lượng qua nhà máy thủy điện). Vì vậy có thể viết:
Qh=Q+ồQ1
trong đó: ồQ1 là tổng số lưu lượng tháo qua các công trình khác cùng chảy vào lòng dẫn hạ lưu và làm ảnh hưởng đến mực nước ở hạ lưu công trình ta xét.
http://www.ebook.edu.vn 209 Trong tính toán tiêu năng, hc" chỉ phụ thuộc Q nhưng hh lại phụ thuộc Qh theo tài liệu quan hệ lưu lượng với mực nước hoặc lưu lượng với độ sâu của lòng dẫn hạ lưu.
ở trên ta mới xét đến lưu lượng tính toán, nhưng thực tế không riêng gì lưu lượng mà mực nước thượng, hạ lưu cũng thường thay đổi. Do đó, việc định ra trường hợp tính toán bất lợi nhất để thiết kế tiêu năng tương đối khó khăn, đòi hỏi người thiết kế phải suy nghĩ, phân tích toàn diện mà giải quyết vấn đề cho từng trường hợp cụ thể.
Thí dụ 15-4:
Đập tràn cao P= 6 m, rộng b = 15 m, có M = m 2g = 2,00 m0,5/s và j= 0,95. Đập làm việc từ Qmin= 0 đến Qmax= 90 m3/s.
Bên cạnh đập có nhà máy thủy điện làm việc với lưu lượng cố định Q= 10 m3/s. Đ∙ biết đường quan hệ lưu lượng với độ sâu của kênh hạ lưu (ghi ở cột 7 và cột 8
trong bảng tính dưới đây).
Tìm lưu lượng tính toán tiêu năng.
Giải:
Trình tự tính toán và kết quả tính toán ghi ở bảng dưới đây:
Q (m3/s) H0 = ổ ử ỗ ữ ố ứ 2/3 Q Mb (m) E0 = H0 + P (m) F(tc) t”c h”c = t"c. E0 (m) Qh (m3/s) hh (m) h”c- hh (m) 15 0,62 6,62 0,052 0,207 1,43 25 1,28 0,15 22,5 0,83 6,83 0,089 0,258 1,76 32,5 1,50 0,26 30 1,00 7,00 0,114 0,290 2,03 40 1,87 0,16 60 1,59 7,59 0,202 0,378 2,87 70 2,74 0,13 90 2,07 8,07 0,276 0,436 3,52 100 3,42 0,10
Kết quả tính toán cho ta tìm được lưu lượng tính toán tiêu năng là Qtt= 22,5 m3/s.