PHẦN I I- HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN
Đ5-1. GIỚI THIỆU CHUNG
Dựa vào đề bài đó cho, nờu túm tắt về vị trớ nhiệm vụ của cống.
II. Cấp cụng trỡnh và cỏc chỉ tiờu thiết kế.
1. Cấp cụng trỡnh (xỏc định theo TCXDVN 285-2002): dựa vào 2 điều kiện: - Chiều cao cụng trỡnh - tra bảng P1-1 so với đối tượng là đập bờ tụng trờn nền đất. - Nhiệm vụ cụng trỡnh: tra bảng P1-2, phụ lục 1.
2. Cỏc chỉ tiờu thiết kế: Dựa vào cấp cụng trỡnh xỏc định được: - Tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tớnh ổn định, kết cấu; - Tần suất mực nước lớn nhất ngoài sụng khai thỏc;
- Cỏc hệ số vượt tải, hệ sốđiều kiện làm việc, hệ số tin cậy.
Đ5-2. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG.
Mục đớch: Xỏc định khẩu diện và tớnh toỏn tiờu năng (phần lập quy trỡnh đúng mở cống khụng yờu cầu trong đồ ỏn này).
I. Tớnh toỏn kờnh hạ lưu.
Cú thể chọn độ dốc kờnh i theo tài liệu đó gợi ý. Bài toỏn ở đõy là: cú i, m, n, Q, h (do khống chế cao trỡnh đỏy và mực nước thiết kế), tỡm B. Cú thể giải bằng phương phỏp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực (xem giỏo trỡnh Thuỷ lực tập 1).
II. Tớnh toỏn khẩu diện cống.
1. Trường hợp tớnh toỏn: Chọn khi chờnh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, cần thỏo Q thiết kế.
2. Chọn loại và cao trỡnh ngưỡng cống.
a. Cao trỡnh ngưỡng: Cú thể chọn bằng hoặc cao hơn đỏy kờnh. Núi chung đối với cống tiờu và cống lấy nước tưới khi chờnh lệch mực nước khống chế nhỏ, nờn chọn
119 ngưỡng thấp để tăng khả năng thỏo (cú thể chọn ngưỡng cống ngang với đỏy kờnh thượng lưu).
b. Hỡnh thức ngưỡng:
- Khi ngưỡng thấp: đập tràn đỉnh rộng.
- Khi ngưỡng cao: đập tràn thực dụng (cú thể chọn loại mặt cắt hỡnh thang, hoặc mặt cắt hỡnh cong).
3. Xỏc định bề rộng cống. Sau đõy trỡnh bày sơđồ thường gặp là chảy qua đập tràn đỉnh rộng (hỡnh 5-1).
Hỡnh 5-1. Sơ đồ tớnh khẩu diện cống khi ngưỡng đỉnh rộng
a. Định trạng thỏi chảy: Theo QPTL C8-76, đập chảy ngập khi hn>nH0, trong đú hn = hh - P1 (xem hỡnh 5-1); H0 = H + g V 2 2 0 α n - Hệ số, sơ bộ cú thể lấy 0,75 ≤ n ≤ (0,83 - 0,87).
Khi chờnh lệch mực nước thượng hạ lưu nhỏ, thường xảy ra chảy ngập. Độ cao hồi phục Zph thường nhỏ, cú thể bỏ qua, khi đú lấy h = hn.
b. Tớnh bề rộng cống Σb: từ cụng thức của đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: Q = ϕnϕgΣb . h 2g(H0 −h) (5-1)
Trong đú ϕn - Hệ số lưu tốc, lấy theo trị số của hệ số lưu lượng m (tra bảng của Cumin - xem QPTL C8-76).
120
0
Trỡnh tự xỏc định khẩu diện cống như sau:
- Định trước ϕn, ϕg (từ m và ε0), thay vào (5-1), xỏc định được Σb. - Tiến hành phõn khoang và chọn mố. - Tớnh lại ϕn và ϕg theo trị số của m và ε0. d b b Σ + Σ Σ = 0 ε (5-3)
Ởđõy Σd - Tổng chiều dày cỏc mố.
m - phụ thuộc chiều cao ngưỡng P, độ co hẹp
b d b+
và dạng mố, tra theo cỏc bảng của Cumin.
- Thay trị mới của ϕn và ϕg vào (5-1) để tớnh lại Σb. Cuối cựng cần kiểm tra lại trạng thỏi chảy đó định ở trờn.
III. Tớnh tiờu năng phũng xúi.
1. Trường hợp tớnh toỏn: Khi thỏo lưu lượng qua cống với chờnh lệch mực nước thượng hạ lưu lớn.
a. Với cống lấy nước: Khi Z sụng lớn: Z đồng phụ thuộc lưu lượng lấy. Chếđộ nối tiếp hạ lưu phụ thuộc quy trỡnh vận hành (chếđộđúng mở cửa van); ởđõy yờu cầu tớnh với trường hợp đơn giản là mởđều cỏc cửa.
b. Với cống tiờu vựng triều: Trường hợp mực nước triều hạ xuống thấp nhất (chõn triều); ở phớa đồng là mực nước đó khống chế. Trường hợp này thường tranh thủ mở hết cửa van để tiờu, lưu lượng tiờu qua cống cú thể lớn hơn lưu lượng tiờu thiết kế. Tuy nhiờn chếđộđú khụng duy trỡ trong một thời gian dài.
c. Với cống tiờu kết hợp dõng tưới: Trường hợp mực nước sụng nhỏ nhất và mực nước đồng lớn. Nhưng trường hợp này do yờu cầu dõng nước mà khụng mở hết van, chỉ mở đủ để thỏo lưu lượng tiờu thiết kế. Ởđõy cũng yờu cầu tớnh với chếđộ mở đều cỏc cửa.
121
a. Với cống lấy nước: Mựcnước hạ lưu phụ thuộc lưu lượng lấy (khi Zsụng đó cú). Để xỏc định lưu lượng tớnh toỏn tiờu năng, cần tớnh với cỏc cấp lưu lượng từ Qmin đến Qmax, với mỗi cấp Q, cần xỏc định độ mở cửa cống a, độ sõu liờn hiệp hc" và độ sõu hạ lưu hh: Qtt là trị sốứng với (hc" - hh)max.
b. Với cống tiờu vựng triều: Vỡ cống đặt gần sụng nờn núi chung mực nước hạ lưu cống khụng phụ thuộc lưu lượng thỏo qua cống. Khi đú Qtt là khả năng thỏo lớn nhất ứng với cỏc mực nước tớnh toỏn đó chọn ở trờn.
c. Với cống tiờu kết hợp dõng tưới: cũng xột trong trường hợp mực nước hạ lưu cống khụng phụ thuộc lưu lượng thỏo qua cống. Khi mực nước thượng lưu đó khống chế, Qtt chớnh là lưu lượng thỏo thiết kế của cống.
Khi đú cần xỏc định độ mở a của cống theo cụng thức chảy dưới cửa cống:
Q = ε.ϕ.Σb.hc 2g(H0 −hc) (5-4) Trong đú ε - hệ số co hẹp bờn; ϕ - hệ số lưu tốc; hc = αa, với α là hệ số co hẹp đứng;
α = F (a/H) cú thể tra theo bảng Jucụpxki (bảng 16-1, giỏo trỡnh thuỷ lực tập II). Khi đó khống chế Q, a được tỡm bằng cỏch như đó nờu trong đồ ỏn số 3 (cống ngầm).
3. Tớnh toỏn kớch thước thiết bị tiờu năng.
a. Chọn biện phỏp tiờu năng: cú thể là đào bể, xõy tường hoặc bể tường kết hợp. Với cống trờn nền đất, biện phỏp đào bể thường hợp lý hơn. Khi cú xõy tường kết hợp cần đảm bảo khụng ảnh hưởng đến khả năng thỏo của cống ứng với trường hợp tớnh toỏn khẩu diện ở trờn.
b. Tớnh toỏn kớch thước bể:
- Chiều sõu bể: d = σhc" - (hh + Z2) (5-5)
Trong đú σ - hệ số ngập, chọn bằng 1,05 - 1.10; hc" - độ sõu liờn hiệp sau nước nhảy, cú thể xỏc định theo phương phỏp của Agơrốtskin, trong đú năng lượng đơn vị E0 tớnh đến đỏy bể.
Z2 - chờnh lệch đầu nước ở cuối bể vào kờnh, tớnh như đập tràn đỉnh rộng chảy ngập: