- Trạng thỏi thứ tư: dũng chảy mặt ngập, khi cột nước hạ lưu lớn hơn độ sõu gi ới hạn thứ hai (hỡnh 1.2d) : hRhR > hRghIIR Nhược điểm hỡnh thức tiờu năng này là
CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH Lí THUYẾT VẤN ĐỀ NGHIấN CỨU 2.1 Đặc điểm thủy lực của dũng chảy đỏy sau đập tràn.
2.1. Đặc điểm thủy lực của dũng chảy đỏy sau đập tràn.
2.1.1. Đặc điểm của dũng chảy đỏy:
Trạng thỏi dũng đỏy là trạng thỏi mà cú lưu tốc lớn nhất của dũng chảy xuất hiện ở gần đỏy kờnh dẫn. Cú hai trường hợp sau:
a) Dũng chảy ở hạ lưu là dũng ờm (hỡnh 2.1)
hh
KK K
EO
Hỡnh 2.1: Nối tiếp chảy đỏy khi hạ lưu là dũng chảy ờm
Trường hợp này dũng chảy qua ngưỡng tràn đổ xuống hạ lưu xuất hiện mặt cắt co hẹp C-C. Tại mặt cắt co hẹp, độ sõu dũng chảy (hRcR) là nhỏ nhất và lưu tốc đạt giỏ trị lớn nhất. Khi đú cú hRcR<hRkR do vậy nối tiếp dũng chảy trong trường hợp này bắt buộc phải qua nước nhảy. Gọi hRcR’’ là độ sõu liờn hiệp với hRcR và hRhR’ là độ sõu liờn hiệp với hRhR.
- Nếu hRcR’’=hRhR cú nước nhảy tại chỗ, lỳc này năng lượng thừa sẽ được tiờu hao một phần nhờ nước nhảy.
- Nếu hRcR’’<hRhR cú nước nhảy phúng xa, năng lượng thừa sẽ được tiờu hao bằng tổn thất dọc đường ở đoạn nước dõng và bằng nước nhảy.
- Nếu hRcR’’<hRhR lỳc đú cú nước nhảy ngập. Mức độ ngập được đặc trưng bởi hệ số ngập σ = h''
c
h
b) Trường hợp ở hạ lưu là dũng xiết (hỡnh 2.2)
Trong trường hợp này dũng chảy ở hạ lưu khụng qua nước nhảy, khi đú sẽ cú thể xảy ra tỡnh trạng nối tiếp cú thể là dũng chảy đều, đường nước đổ hoặc đường nước dõng tựy theo độ sõu co hẹp hRcR với độ sõu dũng chảy bỡnh thường trong kờnh.
hc N
NK K K
Hỡnh 2.2: Nối tiếp chảy đỏy khi hạ lưu là dũng chảy xiết
2.1.2. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của tiờu năng dũng đỏy ở hạ lưu đập tràn: tràn:
a) Ảnh hưởng của trị số Froude:
- Khi trị số Fr<4,5 cuộn xoỏy của vựng nước nhảy phỏt triển khụng bỡnh thường, sau nước nhảy dễ xuất hiện nước nhảy súng, vỡ vậy cần phải cú thờm biện phỏp phũng trừ và tiờu hao súng.
- Khi Fr = 4,5ữ9 nước nhảy ổn định, cú thể dựng hỡnh thức bể tiờu năng, tường tiờu năng. Khi cần thiết để tăng hiệu quả tiờu năng bố trớ thờm thiết bị tiờu năng phụ trợ để giảm quy mụ bể tường và giảm kết cấu bảo vệ sõn sau.
- Khi Fr>10 lỳc đú dựng tiờu năng dũng đỏy là khụng kinh tế. b) Cột nước hạ lưu:
Cột nước hạ lưu là một trong những điều kiện quyết định để cú thể tạo ra được nước nhảy ngập trong bể hay khụng. Cột nước thấp hỡnh thành nước nhảy phúng xa. Nếu độ sõu mực nước hạ lưu lớn (lớn hơn độ sõu liờn hiệp hRcR’’ của hRc
lưu tốc ở đỏy lớn hơn và lũng sụng cú thể bị xúi lở. Vỡ vậy cột nước hạ lưu cần được nghiờn cứu kỹ trong quỏ trỡnh tớnh toỏn tiờu năng.
2.2. í nghĩa của việc ỏp dụng ngưỡng tiờu năng trờn sõn sau để giảm năng lượng dũng chảy ở hạ lưu cụng trỡnh. lượng dũng chảy ở hạ lưu cụng trỡnh.
Trong nối tiếp và tiờu năng ở hạ lưu cỏc cụng trỡnh thủy lợi, nhất là trong trường hợp nối tiếp ở hạ lưu là nối tiếp chảy đỏy và giải phỏp tiờu năng sử dụng là tiờu năng đỏy, để tăng cường hiệu quả tiờu hao năng lượng thừa, người ta thường sử dụng cỏc thiết bị tiờu năng phụ như mố, ngưỡng, tường phõn dũng … (hỡnh 2.3).
Hỡnh 2.3: Hỡnh thức cỏc thiết bị tiờu năng
Trong khuụn khổ luận văn giới hạn bởi cụng trỡnh cụ thể và thời gian khụng cho phộp nờn tỏc giả chỉ đi sõu vào nghiờn cứu cỏc ngưỡng tiờu năng sau tràn xả lũ Hồi Xuõn (hỡnh 2.3a).
Để hiệu quả của biện phỏp tiờu năng được cao nhất, người ta đặt ngưỡng trờn sõn sau. Mục đớch bố trớ chỳng là để một mặt giữ ổn định nước nhảy trong bể, mặt khỏc hướng dũng chảy lờn mặt để trỏnh xúi lở lũng dẫn sau ngưỡng. Tỏc dụng của
ngưỡng tiờu năng để làm giảm độ sõu sau nước nhảy, làm cho sự xung kớch nội bộ dũng chảy tăng và ma sỏt giữa dũng chảy với ngưỡng làm tiờu hao thờm năng lượng thừa. Như vậy, sẽ làm giảm năng lượng thừa phỏ hoại lũng dẫn hạ lưu, làm tăng độ an toàn và tớnh hợp lý của giải phỏp cụng trỡnh.
Trong cụng tỏc thiết kế, việc bố trớ ngưỡng tiờu năng hợp lý cú ý nghĩa kĩ thuật và kinh tế rất lớn:
- Thứ nhất: nếu bố trớ kết cấu hợp lý cú thể làm cải thiện được trạng thỏi dũng chảy ở hạ lưu thỡ cú thể khắc phục hoặc hạn chế được cỏc hiện tượng thủy lực