3 2 . . .Ln g H C Q= d (3-3) Hoặc 3/2 2 z H g B m Q= z z với mRzR= ⅔ CRd R; (3-4) Trong đú:
CRdR: Hệ số lưu lượng của đường tràn thẳng cú cựng hỡnh dạng ngưỡng CRtR: Hệ số lưu lượng Tullis. Theo kinh nghiệm CRtR = 0,56ữ0,6
BRz R= L.n : Khẩu độ tràn zớchzắc
Hz: Chiều cao cột nước trờn ngưỡng zớchzắc 2a : Bề rộng đỉnh răng tràn
D : Chiều dài tràn zớch zắc theo hướng dũng chảy P : Chiều cao tràn
W : Chiều rộng chõn 1 răng tràn B : Chiều dài 1 cỏnh tường bờn
α : Gúc hợp bởi tường nghiờng với phương dũng chảy n : Số răng tràn (trờn hỡnh vẽ là 2 răng)
RRc R: Bỏn kớnh đỉnh tràn
L: Chiều dài tổng cộng cho một răng tràn
*Lưu lượng của tràn zớchzắc kiểu phớm đàn piano
Hóng Hydrocoop tiến hành thớ nghiệm mụ hỡnh với tràn phớm đàn piano hỡnh thức A với P = 4,0m; L = 12,0m; 2b = 2 x 2,4 = 4,8m; N = 6 4 , 2 . 2 ) 4 , 2 . 2 12 . 2 ( + = và kết
quả tăng lưu lượng ứng với cỏc cột nước khỏc nhau như bảng 3-4:
Bảng 3-4: Hệ số tăng lưu lượng n cuả tràn piano key A so với tràn Creager
Cột nước tràn (m) 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5,0 Hệ số tăng lưu lượng (n) 4,4 3,7 3,2 2,6 2,2 2,0 1,8 1,6 1,5 1,4
U
Ghi chỳU: Nếu P≠ 4m thỡ hệ số n nhõn với (P/4)P
Với tràn piano key B, Hydrocoop tiến hành thớ nghiệm với P = 8m; L = 24m; 2b = 9,6m; N = 6 và kết quả thớ nghiệm như bảng 3-5:
Bảng 3-5: Hệ số tăng lưu lượng (n) của tràn piano key B so với tràn Creager
Cột nước tràn (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hệ số tăng lưu lượng (n) 5,2 4,4 3,6 2,9 2,4 2,1 1,9 1,8 1,7 1,6
Hỡnh 3-8: Quan hệ giữa lưu lượng và mực nước của hỡnh thức A, B và tràn Creager
- Ưu điểm:
Tăng khả năng thỏo của tràn lờn 2-5 lần so với đập tràn thực dụng (hệ số lưu lượng tăng), giảm được cột nước tràn, khụng phải nõng cao trỡnh đỉnh đập.
Cấu trỳc đơn giản và dễ xõy dựng với nguồn vật liệu cú sẵn tại chỗ. Đập tràn này về thực chất sẽ giảm chi phớ của hầu hết cỏc đập ngăn nước mới và tăng độ an toàn, khả năng trữ nước, khả năng kiểm soỏt lũ của cỏc đập ngăn nước hiện hữu.
- Nhược điểm:
Muốn tăng lưu lượng thỡ phải tăng chiều cao tường và cần diện rộng trờn sàn phẳng, do đú khú bố trớ trờn đỉnh đập trọng lực.
Phải cải tạo bộ phận thõn dốc sao cho phớa sau ngưỡng tràn là dũng xiết.
Thớch hợp với loại tràn khú mở rộng, địa hỡnh sườn dốc đứng chẳng hạn. Cần cú chiều cao ngưỡng tràn đảm bảo sao choH/P<0,9, do vậy thay thế tràn cũ cú chiều cao ngưỡng như là : tràn thực dụng , tràn hỡnh thang hoặc thành mỏng là thớch hợp nhất. Đặc biệt bộ phận tiờu năng, do đảm nhận tiờu năng với tỷ lưu lớn hơn trước (trường hợp khụng mở rộng bộ phận sau tràn) thỡ nền phớa sau tốt nhất là nền đỏ cứng chắc hoặc tiờu năng bằng mũi phun.
3.4.4. Nõng cao trỡnh ngưỡng tràn kết hợp chuyển tràn tự do sang tràn cú cửa van.
- Nội dung giải phỏp:
Tăng khả năng thỏo của tràn bằng cỏch tăng cột nước tràn, hạ thấp ngưỡng tràn và lắp đặt cửa van cú cao trỡnh đỉnh cửa van cao hơn ngưỡng tràn cũ để nõng cao dung tớch hữu ớch của hồ chứa.
Hỡnh 3-9: Chuyển hỡnh thức tràn tự do sang tràn cú cửa van
- Xỏc định cao trỡnh đỉnh cửa van từ yờu cầu nõng dung tớch hữu ớch của hồ chứa.
- Xỏc định cao trỡnh đặt cửa van bằng cỏch tớnh toỏn thử dần. Mực nước tràn bắt đầu làm việc ở cao trỡnh đỉnh cửa van, với giả thiết cỏc cao trỡnh đặt cửa van ta tớnh toỏn xỏc định được MNLTK tương ứng. Khi tớnh toỏn được MNLTK =
MNLKC thỡ dừng lại. Từ đú ta xỏc định được cao trỡnh đặt cửa van.
- Ưu điểm:
Tăng khả năng thỏo của tràn bằng cỏch hạ thấp ngưỡng tràn nờn vẫn khống chế được MNLTK, do đú khụng phải nõng cao trỡnh đỉnh đập.
Cú khả năng thỏo lớn, tớnh chủ động cao, khả năng vượt tải lớn và khả năng đảm bảo an toàn cao.
- Nhược điểm:
Giải phỏp này yờu cầu cần cú cụng tỏc quản lý vận hành và dự bỏo lũ tốt . Phỏ bỏ tràn cũ hay hạ thấp ngưỡng tràn cũ xuống phụ thuộc vào điều kiện địa chất tràn và điều kiện địa hỡnh phớa hạ lưu tràn.
Để bố trớ cỏc cửa van phải làm thờm cỏc tường giữa (tường phõn dũng) nờn làm giảm chiều rộng tràn nước.
- Điều kiện ứng dụng:
Khi cần tăng khả năng thỏo của tràn trong điều kiện địa hỡnh hẹp, địa chất tốt cú thể hạ thấp được cao trỡnh ngưỡng tràn và lắp thờm cửa van. Áp dụng cho những vựng cú lưu vực dốc, mụdun lũ lớn đũi hỏi cú khả năng thỏo lớn.
3.4.5. Nõng cao trỡnh ngưỡng tràn kết hợp làm thờm tràn phụ
- Nội dung giải phỏp:
Tụn cao ngưỡng tràn cũ đồng thời làm thờm tràn phụ (ở bờn cạnh tràn cũ hay ở vị trớ khỏc cú điều kiện địa hỡnh, địa chất thuận lợi) để tăng khả năng thỏo lũ. Tràn phụ cú thể là tràn tự do, tràn cú cửa van, tràn zớch zắc hay tràn sự cố.v.v... Việc chọn kiểu tràn phụ phải căn cứ vào yờu cầu thỏo nước tràn phụ, hỡnh thức tràn cũ, điều kiện địa hỡnh địa chất tại vị trớ tràn cũng như nối tiếp sau tràn.
Khi biết được hỡnh thức kết cấu tràn xả lũ và yờu cầu khống chế mực nước lũ của hồ chứa khi cú tràn phụ. Cú hai tiờu chuẩn chọn mực nước lũ khống chế:
+ Tiờu chuẩn 1: Cho phộp chọn mực nước lũ khống chế (MNLKC)trong phạm vi từ MNLTK đến MNLTK cộng với độ cao an toàn thiết kế đập đất . Bài toỏn này cần kiểm tra ổn định cỏc hạng mục khỏc của cụng trỡnh đầu mối như đập , tràn chớnh, cống lấy nước.v.v... khi thiết kế.
+ Tiờu chuẩn 2: MNLKC chọn bằng MNLTK. Bài toỏn này khụng cho phộp hạ tiờu chuẩn thiết kế cỏc hạng mục cụng trỡnh đầu mối.
Với hai bài toỏn nờu trờn, chỳng ta cú thể phõn tớch dạng đường quỏ trỡnh xả lũ cho tổ hợp cỏc hỡnh thức kết cấu của tràn chớnh và tràn phụ như sau:
Hỡnh 3-10: Tổ hợp cỏc hỡnh thức kết cấu của tràn chớnh và tràn phụ
∗Các dạng đường xả lũ khi kết hợp tràn chớnh và tràn phụ
a. Cụng trỡnh xả lũ chớnh là tràn tự do
Tràn phụ là tràn tự do, cao trỡnh ngưỡng tràn phụ bằng MNLTK, hồ đầy nước khi lũ đến (trường hợp này chỉ cú thể chọn MNLKC theo tiờu chuẩn 1)
Đường quỏ trỡnh xả lũ trong trường hợp này cú dạng như hỡnh (3-11)
3 Qtk tràn chính Qmax (tràn chính+tràn sự cố) ( Q~t ) ( q~t ) t1 t2 Q (m /s) t ( h) t0
Hỡnh 3-11:Đường quỏ trỡnh xả lũ khi tràn chớnh và tràn phụ đều khụng cú cửa
Tại tR0 R: Q=q, theo (4-7)
dt dq
=0 nờn đường (q~t) tiếp xỳc với trục hoành Tràn chớnh + tràn phụ là tràn tự do Tràn xả lũ Tràn chớnh cú cửa van + tràn phụ là tràn tự do Tràn chớnh là tự do + tràn phụ cú cửa van Tràn chớnh + tràn phụ cú cửa van
Từ tR0R đến tR1R, vỡ q>0 và Q>q nờn
dt dq
>0, mực nước trong kho tăng lờn đến thời điểm tR1R khi q= qRmaxRcủa tràn xả lũ chớnh thỡ tràn phụ bắt đầu tham gia thỏo lũ và khi đú lưu lượng xả lũ q= qRtràn chớnhR + qRsự cốR
Theo điều kiện về chế độ làm việc tràn phụ là tràn chỉ thực sự làm việc khi MNLKC vượt MNLTK và độ vượt cao của nú so với MNLTK (a') khụng được lớn hơn độ cao dự trữ trong thiết kế đập đất (a) nghĩa là MNLKC= MNLTK + a' và a' < a
Lưu lượng qua tràn chớnh và tràn phụ đều tăng, đến tại thời điểm tR2R thỡ Q = q và lỳc này q đạt giỏ trị lớn nhất cũng là lỳc mực nước trong kho đạt giỏ trị cao nhất. Bề rộng tràn phụ được xỏc định sao cho khống chế mực nước trong hồ bằng MNLKC. Sau thời điểm tR2R, Q < q nờn mực nước trong kho giảm dần cho đến khi trở về trạng thỏi trước lũ
Tràn phụ là đập đất tự vỡ, tràn phụ là tấm gập nhanh Clape, cao trỡnh ngưỡng tràn phụ bằng MNDBT, hồ đầy nước khi lũ đến
Giả thiết cửa van gập và quỏ trỡnh vỡ đập phỏt triển nhanh nờn tràn làm việc sẽ thỏo được ngay với ngưỡng tràn thiết kế. Vỡ vậy, tràn phụ kiểu đập tự vỡ và kiểu tấm gập nhanh Clape cú thể xem cựng một dạng đường quỏ trỡnh xả lũ
+ Trường hợp 1: cho phộp tăng mực nước lũ trong hồ, MNLKC = MNLTK + a' Đường quỏ trỡnh xả lũ trong trường hợp này như hỡnh (3-12)
t0 t ( h) Q (m /s) t2 t1 ( q~t ) ( Q~t ) Qmax (tràn chính+tràn sự cố) Qtk tràn chính 3