- Khí hóa là hiện tượng xảy ra trong chất lỏng khi áp lực trong đó giảm đến một giới hạn làm mất đi tính toán khối của chất lỏng đó.
4.3Kiểm tra khí hóa và khí thực tại mố tiêu năng của hồ Tả Trạch 1 Tính toán kiểm tra khí hóa tại các mố và tường tiêu năng:
4.3.1 Tính toán kiểm tra khí hóa tại các mố và tường tiêu năng:
1. Tại các mố tiêu năng trong bể.
Hiện tượng khí hóa dòng chảy sẽ xảy ra khi thỏa mãn điều kiện(3-1): K ≤ Kpg.
Trong đó:
- Kpg: hệ số khí hóa phân giới. - K: hệ số khí hóa thực tế. a) Tính hệ số khí hóa phân giới.
Với mặt cắt mố tiêu năng hình thang vuông, tra hình 3-1 được Kpg = 1,05.
Xét đến trạng thái chảy ngập trong bể, có nước nhảy ngập bao trùm lên các mố tiêu năng theo công thức của Rozanop N.P: (Kpg)σ = Kpg - α σ −( n 1)
Trong đó:
- α: Hệ số thực nghiệm, với dạng mố hình tháp ta lấy α = 0,64. - Với trạng thái chảy ngập trong bể thì σn = 1,05 ÷ 1,1, ta lấy σn=1,1. Thay tất cả giá trị vào công thức trên ta có.
( Kpg )σ = 1,05 – 0,64(1,1 – 1) = 0,986. Vậy ta có Kpg = 0,986.
b) Tính hệ số khí hóa thực tế K.
Trị số K được xác định theo công thức ( 3-2 ).
22 2 DT pg DT H H K V g − = Trong đó:
- Hpg: cột nước áp lực phân giới, Hpg = 0,44m ( T = 300 ). - HĐT: là cột nước áp lực toàn phần đặc trưng, HĐT = Ha + h - Ha: cột nước áp lực khí trời, Ha = 10,33m.
- h: độ sâu nước trên mố tiêu năng, xác định theo theo tính toán thủy lực.
Xác định độ sâu của nước tại mặt cắt co hẹp ( hc ) và độ sâu liên hiệp tương ứng ( hc
’’) được xác định theo phương pháp Agroskin.
Với trường hợp xả lũ thiết kế thì ta có Q = 4367 m3
/s, MNLTK=+54,9m.
E0 = ∇MNLTK − ∇đáy bể tiêu năng = +54,9 – (-9,1) = 65 m q= 4367
58
tr
Q
B = = 75,29 m2/s.
Tính toán tương tự như mục 3.2 ứng với mức năng lượng E0=65m và lưu lượng đơn vị q = 75,29m2/s ta có kết quả tính toán sau thể hiện ở bảng 4.1 và bảng 4.2
Bảng 4.1: Đường biên chủ lưu ứng với q = 75,29m, Vc = 31,54 m/s.
TT B h W khi Vi a.V2/2.g E ∆E R C Ji Jtb ∆L L
1 58,00 2,93 169,77 63,85 33,15 56,02 58,95 2,66 69,24 0,09 2 60,10 4,29 257,93 68,68 32,62 54,24 58,53 -0,42 3,76 73,34 0,05 0,07 6,00 6,00 3 62,30 4,30 268,18 70,91 32,52 53,91 58,22 -0,31 3,78 73,42 0,05 0,05 6,00 12,00 4 64,40 4,32 278,05 73,04 32,43 53,59 57,91 -0,31 3,81 73,50 0,05 0,05 6,00 18,00 Vc Vcb
Bảng 4.2: Kết quả tính toán khí hóa tại các mố tiêu năng ứng với QTK = 4367 m3/s.
E ϕ Hc q Vc Vđt hc'' hK h Ha HĐT Hpg K K/Kpg Nhận xét (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) 65,00 0,90 2,39 75,29 31,54 31,54 20,84 8,33 7,32 10,23 17,55 0,44 0,34 0,34 Khí hóa mạnh
Trong đó: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cột (3): hệ số lưu tốc từ thượng lưu đến bể tiêu năng, lấy ϕ = 0,9.
- Cột (9): chiều cao cột nước trên đỉnh mố. Vì mố tiêu năng đặt ở nhiều vị trí khác nhau nên độ sâu nước trên đỉnh mố lấy theo công thức được suy từ công thức 6-25, giáo trình “ Tính toán thủy lực các công trình tháo nước ” [5] như sau:
h= '' 0 3 . 0,85 1 0, 55 c 1 2 c k m h k h E h h h h h σ − − − − − ( 3-10 ) Với:
+ hh: độ sâu hạ lưu, lấy hh = σ . ''
c
h ( lấy σ = 1,1 ). + hm: chiều cao mố tiêu năng, ở đây hm = 3,2 m. - Cột (10): cột nước áp lực khí trời, Ha = 10,33m. - Các cột còn lại tương tự như mục 3.2.
Từ bảng 4.2 nhận thấy hệ số 0, 34
pg
KK K
β = = , tức ở giai đoạn khí hóa mạnh, khả năng xâm thực là rất lớn.
2. Tại tường tiêu năng đặt cuối bể. a) Tính hệ số khí hóa phân giới kpg.
Với dạng mặt cắt tường tiêu năng đặt ở cuối bể có dạng mặt cắt 1 như trong hình 3.3, tra biểu đồ hình 3.4 để xác định trị số Kpg1.
Ta có các giá trị để tra biểu đồ xác định Kpg1 là:
- lc: khoảng cách từ đầu bể đến vị trí đặt tường, lc= 60m. - anh: chiều cao nước nhảy, xác định theo tính toán thủy lực.
anh = hn = σn.H1Với σn = 1,1. - H1: Chiều cao cột nước tràn qua tường. Với
H1 = hb - Ctường = σn.hc’’ - Ctường Ứng với cấp lưu lượng Q = 4367 m3
/s thì: H1 = 1,1. 24.19 – (-2,3) = 28,909 m. 1,1.28, 909 31,8 nh a ⇒ = = m 60 1,887 31,80 c nh l a ⇒ = =
Tra biểu đồ hình 3.3 được Kpg1= 1,5 Trị số Kpg được tính theo công thức (3-4):
Kpg = Kpg1 – 0,74(σn-1) – 0,4(1-
pg
CC ) C ) Trong đó:
- σn: hệ số nước nhảy ngập trong bể, trong trường hợp này ta lấy
n σ = 1,1. - pg C C = 0,9.
Thay tất cả các giá trị vào công thức ( 2-9 ) ta được 6147
pg
K
Kpg = 1,5 – 0,74(1,1-1) – 0,4(1-0,9) = 1,386 b) Tính hệ số khí hóa thực tế K:
Trị số K được xác định theo công thức ( 3-2 ).
22 2 DT pg DT H H K V g − = Trong đó:
- Hpg: cột nước áp lực phân giới, Hpg = 0,44m ( T = 300 ). - HĐT: là cột nước áp lực toàn phần đặc trưng, HĐT = Ha + H1 - Ha: cột nước áp lực khí trời, Ha = 10,33m. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- H1: chiều cao cột nước tràn qua tường tiêu năng, xác định theo tính toán thủy lực, ta có H1 = hb - Ctường = 28,909 m.
HĐT = 10,33 + 28,909 = 39,239 m.
- VĐT: lưu tốc đặc trưng của dòng chảy tại bộ phận công trình đang xét, với tường tiêu năng ta tính theo công thức sau:
VĐT = 1 4367 . 65.28, 909 c Q B H = = 2,324 m/s Tất cả các giá trị trên thay vào công thức ( 3-2 ) ta có:
22 2 DT pg DT H H K V g − = =39, 239 0, 442 2, 324 2.9,81 − =138,7
Như vậy với cấp lưu lượng Q = 4367 m3
/s thì K >>Kpg do đó tại tường tiêu năng không xuất hiện khí hóa.