2.4 Cơ sở lý thuyết tớnh toỏn thủy lực dẫn dũng thi cụng và điều tiết lũ
2.4.1 Tớnh toỏn thủy lực qua đập đang xõy dựng
Dẫn dũng thi cụng qua đập tràn trong thực tế rất đa dạng: dẫn dũng qua múng đập tràn, dẫn dũng qua ngưỡng tràn đang xõy dựng, dẫn dũng qua đập bờ tụng hoặc đập đỏ đổ đang xõy dựng, dẫn dũng qua tràn lõu dài đó xõy xong.
Hỡnh 2.2. Cỏc thụng số thủy lực của đập tràn
Về mặt thủy lực cụng trỡnh, cú ba loại đập tràn sau: đập tràn thành mỏng, đập tràn thực dụng, đập tràn đỉnh rộng. Việc phõn loại đập tràn tham khảo [38]. Đập tràn thành mỏng ớt gặp trong thực tế dẫn dũng, trong luận ỏn này khụng đề cập đến.
Cụng thức tổng quỏt tớnh thủy lực đập tràn:
Q = mb 2g H / (2-2)
Với H = H + (2-3) Trong đú: m - hệ số lưu lượng khụng thứ nguyờn phụ thuộc vào loại đập tràn và điều kiện thủy lực (độ co hẹp bờn, dạng cửa vào thuận hay khụng thuận, chiều cao ngưỡng PB so với cột nước H, độ ngập ở hạ lưu ...); b - chiều rộng tràn (theo phương vuụng gúc với dũng chảy); g - hệ số gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2; H - cột nước trước tràn; V0 - lưu tốc tới gần (Hỡnh 2.2).
Trường hợp vận tốc đến khụng đỏng kể v0 < (0,75ữ1) m/s cú thể coi H0 = H (theo Kixeliev) [39]. Khi đú cụng thức tớnh lưu lượng như sau:
Q = mb 2g H / (2-4)
2.4.1.2 Tớnh toỏn thủy lực qua đập tràn thực dụng
a. Tớnh toỏn thủy lực đập tràn thực dụng chảy khụng ngập Cụng thức tớnh toỏn lưu lượng Q tớnh theo cụng thức (2-2).
Q = mb 2g H /
b. Tớnh toỏn thủy lực đập tràn thực dụng chảy ngập Điều kiện chảy ngập khi thỏa món hai điều kiện sau:
Mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập: hh > P
Dũng chảy ngay sau đập là dũng chảy ờm, ngập đỉnh đập, nối tiếp với hạ lưu bằng nước nhảy ngập hoặc khụng cú nước nhảy: (z/P) < (z/P)pg 0,75.
Lưu lượng xỏc định theo cụng thức sau:
Q = mσ b 2g H / (2-5)
2.4.1.3 Tớnh toỏn thủy lực đập tràn đỉnh rộng
Đập tràn đỉnh rộng cú 2 chế độ chảy là chảy khụng ngập và chảy ngập (Hỡnh 2.3).
Hỡnh 2.3. Đập tràn đỉnh rộng chảy khụng ngập và chảy ngập a. Tớnh toỏn thủy lực đập tràn đỉnh rộng chảy khụng ngập a. Tớnh toỏn thủy lực đập tràn đỉnh rộng chảy khụng ngập
Theo Kixeliev điều kiện đập tràn chảy khụng ngập khi hng ≤ 1,25hk và đập tràn chảy ngập khi hng > 1,25hk.
Cụng thức tớnh lưu lượng như sau:
Q = mb 2g H / (2-6)
Trong đú: hk - độ sõu phõn giới h = , α = (1,0 ữ 1,1) - hệ số Coriolis, gần đỳng lấy α=1; hng - chiều sõu ngập phớa hạ lưu so với đỉnh tràn.
b. Tớnh toỏn thủy lực đập tràn đỉnh rộng chảy ngập
Q =bh 2g H − h =bh 2gz (2-7)
Trong đú: - hệ số lưu tốc; hng - chiều sõu ngập phớa hạ lưu so với đỉnh tràn; z0 - chờnh lệch mực nước thượng hạ lưu.