4.2 Lựa chọn thụng số dẫn dũng qua đập xõy dựng dở cho cụng trỡnh hồ chứa nước
4.2.5 Kiểm chứng bằng phương phỏp số tớnh thủy lực
4.2.5.1 Giới thiệu phần mềm Flow3D
Việc thớ nghiệm mụ hỡnh đối với thủy lực dẫn dũng núi riờng và thủy lực cụng trỡnh núi chung trong thực tế rất hạn chế do đũi hỏi chi phớ cao và cụng sức dành cho thớ nghiệm mụ hỡnh thủy lực là nhiều.
Gần đõy với sự phỏt triển của cỏc phương phỏp số, đặc biệt là sự ra đời của CFD (Computiational Fluid Dynamic) - phương phỏp số được sử dụng kết hợp với cụng nghệ
mụ phỏng trờn mỏy tớnh để giải quyết cỏc bài toỏn về cơ học và mụi trường, đó giỳp cỏc nghiờn cứu về dũng chảy qua cụng trỡnh đạt được kết quả đỏng kể.
Flow-3D là phần mềm thương mại mụ phỏng dũng chảy, là cụng cụ hữu hiệu giỳp cho việc mụ phỏng dũng chảy qua cụng trỡnh thỏo được chi tiết và chớnh xỏc hơn. Phần mềm được phỏt triển bởi cụng ty Flow Science, Mỹ.
4.2.5.2 Mụ hỡnh 2 chiều dẫn dũng qua đập đỏ đổ đang xõy dựng
Hỡnh 4.8. Mụ hỡnh tớnh toỏn dũng chảy trờn bề mặt đập đang xõy dựng 2 chiều 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu; TT1, TT2, TT3. Vị trớ cỏc thủy trực 1, 2, 3 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu; TT1, TT2, TT3. Vị trớ cỏc thủy trực 1, 2, 3
Tớnh toỏn cho dũng chảy cú chiều rộng B = 1m; Lưu lượng đơn vị q = 33 m3/s.m; Cao trỡnh ngưỡng Zng = +40,0m; Mực nước hạ lưu Zhl = +39,0m. Điều kiện ban đầu: Mực nước thượng lưu Ztl = +45,0m;
Hỡnh 4.10. Cao trỡnh mực nước thượng lưu tại TT1 tại TT1
Hỡnh 4.11. Lưu tốc dũng chảy tại TT1
Hỡnh 4.12. Lưu tốc dũng chảy tại TT2 Hỡnh 4.13. Lưu tốc dũng chảy tại TT3 Phạm vi dũng chảy ổn định từ mốc thời gian 112 (s) trở đi (đường A-A). Lưu tốc lớn Phạm vi dũng chảy ổn định từ mốc thời gian 112 (s) trở đi (đường A-A). Lưu tốc lớn Phạm vi dũng chảy ổn định từ mốc thời gian 112 (s) trở đi (đường A-A). Lưu tốc lớn nhất tại cuối dốc nước Vmax 15,0m/s. Kết quả tớnh toỏn mụ hỡnh 2 chiều phự hợp với kết quả tớnh toỏn lý thuyết. Tuy nhiờn lưu tốc ở cuối dốc nước cú mạch động rất lớn, cần tăng cường gia cố ở khu vực này.
4.2.5.3 Mụ hỡnh 3 chiều dẫn dũng qua đập đang xõy dựng và đường hầm
Hỡnh 4.14. Mụ hỡnh dẫn dũng qua đập đang xõy dựng và đường hầm 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu; 3. Đập đỏ đổ đang xõy dựng; 4. Đường hầm; 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu; 3. Đập đỏ đổ đang xõy dựng; 4. Đường hầm;
TT4, TT5, TT6, TT7, TT8, TT9. Vị trớ cỏc thủy trực 4, 5, 6, 7, 8, 9
Hỡnh 4.15. Điều kiện ban đầu dẫn dũng qua đập đang xõy dựng và đường hầm 1. Mực nước thượng lưu; 2. Mực nước hạ lưu; 3. Đập đỏ đổ đang xõy dựng; 4. Đường hầm 1. Mực nước thượng lưu; 2. Mực nước hạ lưu; 3. Đập đỏ đổ đang xõy dựng; 4. Đường hầm
Tớnh toỏn với thụng số mụ hỡnh: Lưu lượng Q = 6.518 m3/s; Cao trỡnh ngưỡng Zng = +40,0m; Chiều rộng tràn nước B = 180m; Cao trỡnh cửa vào đường hầm Zcvđh = +30,0m; Đường kớnh đường hầm D = 9,0m; Mực nước hạ lưu Zhl = +39,0m; Điều kiện ban đầu Mực nước thượng lưu Ztl = +45,0m.
Hỡnh 4.16. Kết quả phõn bố dũng chảy qua đập đang xõy dựng và đường hầm 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu
Hỡnh 4.17. Kết quả phõn bố dũng chảy cắt qua tim đường hầm 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu 1. Thượng lưu; 2. Hạ lưu
Theo kết quả tớnh toỏn bằng phần mềm Flow 3D tớnh toỏn cho mụ hỡnh 3 chiều, dũng chảy cú sự xỏo trộn theo phương ngang ở trờn mặt đập đang xõy dựng (Hỡnh 4.16), tập trung hơn ở hai bờn dốc nước. Lưu tốc tại vào và cửa ra đường hầm khoảng 15 m/s, cao hơn so với tớnh toỏn lý thuyết (Hỡnh 4.18, Hỡnh 4.19).
Hỡnh 4.18. Lưu tốc dũng chảy tại cửa vào đường hầm đường hầm
Hỡnh 4.19. Lưu tốc dũng chảy tại cửa ra đường hầm đường hầm
Lưu tốc dũng chảy tại cỏc thủy trực TT4 đến TT9 như Hỡnh 4.20 đến Hỡnh 4.25
Hỡnh 4.22. Lưu tốc dũng chảy tại TT5 Hỡnh 4.23. Lưu tốc dũng chảy tại TT8
Hỡnh 4.24. Lưu tốc dũng chảy tại TT6 Hỡnh 4.25. Lưu tốc dũng chảy tại TT9 Phạm vi dũng chảy ổn định từ mốc thời gian 186 (s) trở đi (đường B-B). Ở khu vực giữa Phạm vi dũng chảy ổn định từ mốc thời gian 186 (s) trở đi (đường B-B). Ở khu vực giữa Phạm vi dũng chảy ổn định từ mốc thời gian 186 (s) trở đi (đường B-B). Ở khu vực giữa dốc nước (thủy trực TT4, TT5, TT6), dũng chảy tập trung hơn ở hai bờn, làm cho lưu tốc tại khu vực này tăng lờn 15,5 m/s, cao hơn khu vực ở giữa. Kết quả tớnh toỏn này phự hợp với kết quả tớnh toỏn lý thuyết.
Cuối dốc nước (thủy trực TT7, TT8, TT9) do tỏc động của mực nước hạ lưu, dũng chảy cú lưu tốc nhỏ hơn giữa dốc nước nhưng mạch động lưu tốc khỏ lớn, cần chỳ ý tăng cường gia cố ở khu vực này.