l o Độ dài chu vi túi đập, được tính theo cơng thức
3.4.10 -Tính tốn hệ thống cấp thốt nước cho túi cao su:
Đập cao su cĩ ưu điểm nổi bật so với các loại đập cĩ cao trình đỉnh cố định khác là tính mềm dẻo của thân đập bằng cao su, khả năng thay đổi cao trình đỉnh đập theo
yêu cầu dùng nước hạ du, theo yêu cầu xả lũ,… Để thay đổi cao trình đỉnh đập cao su chỉ việc thay đổi lượng nước trong túi cao su, thơng qua hệ thống cấp thốt nước, bao gồm máy bơm, hệ thống ống cùng các van cấp thốt nước. Như vậy, rõ ràng là ở khâu tính tốn thiết kế đập cao su bắt buộc phải tiến hành tính tốn thiết kế hệ thống cấp thốt nước cho túi cao su.
Tài liệu cơ bản dùng để tính tốn thiết kế hệ thống cấp thốt nước cho túi cao su gồm:
- Thể tích nước cần bơm vào túi cao su (V) để áp lực trong túi tương đương với cột nước đo áp H0 = αnHTK (P0 = αkHTK)
- Thời gian cần thiết (T1) để bơm căng túi cao su và thời gian (T2) để xẹp hồn tồn túi cao su.
- Chênh lệch cột nước từ cao trình thấp nhất của bể hút tới cao trình đỉnh ống điều áp, đối với đập cao su vận hành bằng nước .
3.4.10.1. Xác định các thơng số kỹ thuật máy bơm và thiết bị kèm theo:
Đối với đập cao su vận hành bằng nước, thể tích nước cần cung cấp để túi đập căng hồn tồn được tính theo cơng thức :
V = L V. o (3-13)
Trong đĩ : V - Thể tích nước cần cung cấp cho cả chiều dài đập cao su; L - Chiều dài tồn bộ đập cao su;
V0 - Thể tích đơn vị trên 1m chiều dài đập khi căng hồn tồn, cĩ thể tính trực tiếp hay tra trong bảng.
Thời gian cần thiết để bơm căng túi đập T1, được xác định theo yêu cầu thực tế cần trữ nước nhanh hay chậm của cơng trình. Thời gian cần thiết để xẹp hồn tồn túi đập T2, được xác định căn cứ vào yêu cầu xả lũ nhanh của lưu vực. Đối với những khu vực cĩ lũ tập trung nhanh, thì thời gian xẹp túi cao su yêu cầu phải ngắn để đảm bảo an tồn cho cơng trình và giảm bớt thiệt hại do ngập lụt phía thượng lưu.
Khi xác định được thể tích nước cần cấp cho túi cao su V và thời gian cần thiết
để bơm căng túi cao su T1 sẽ xác định được lưu lượng máy bơm theo điều kiện
1
T V Q≥ và chiều cao cột nước bơm của máy bơm phải đảm bảo:
H > 1,5 (h + Ho) (3-14)
Trong đĩ: H - Chiều cao bơm cần thiết của máy bơm; h - Chiều cao cột nước từ bể hút tới mĩng đập;
Ho - Cột nước áp lực trong túi đập khi căng hồn tịan;
Đường kính ống dẫn, van đĩng mở, cửa cấp thốt nước được tính như bài tốn thủy lực dịng chảy trong ống, bài tốn chảy qua lỗ, qua vịi. Trong đĩ đường ống cấp nước vào túi cao su được tính theo nhu cầu nâng cao trình đỉnh đập cịn đường ống thốt nước được tính tốn để đảm bảo thời gian xẹp túi cao su xuống đáy mĩng để xả lũ.
3.4.10.2. Bố trí hệ thống cấp thốt nước cho túi cao su:
Máy bơm cấp nước cho túi cao su được bố trí ở một đầu đập cĩ điều kiện đi lại, vận hành, kiểm tra bảo dưỡng thuận lợi. Trường hợp đập cao su cĩ khả năng xẹp túi đập bằng tháo tự chảy qua ống dẫn về hạ lưu thì cao trình máy bơm nên đặt cao trên mực nước ngầm, nhưng cần lưu ý chiều cao giới hạn giữa cao trình mực nước thấp nhất của bể hút và cao trình trục máy bơm khơng được lớn hơn chiều cao hút của máy bơm.
Để túi cao su xẹp được xuống sát mặt mĩng, cửa thốt nước phải đặt thấp hơn mặt mĩng từ 10 đến 15 cm. Trên miệng cửa cấp thốt nước phải bố trí mũ bằng thép khơng rỉ, để đỡ phần túi cao su phía trên, tránh tình trạng túi đập bịt miệng cửa cấp thốt nước khi xẹp túi đập. Hình 3.28 thể hiện hình dạng, cách bố trí cửa cấp thốt nước cho đập cao su vận hành bằng nước.
Hình 3.28 - Hình dạng, cách bố trí cửa cấp thốt nước cho đập cao su vận hành bằng nước
Đường ống cấp và thốt nước cho túi cao su nên cố gắng bố trí chung cùng một đường ống để tiết kiệm kinh phí và tiện cho việc kiểm tra theo dõi. Đường ống nên đặt trong bê tơng để đảm bảo an tồn trong suốt quá trình làm việc.
Để tránh tình trạng túi cao su bị phá hỏng khi áp suất trong túi vượt quá áp suất thiết kế khi túi cao su được bơm quá căng hay trong trường hợp đập cao su đang chắn nước gặp lũ tràn trên đỉnh đập, thường phía đầu đập đối diện với đầu đặt máy bơm được đặt một ống điều áp (một đầu ống nối với đường ống cấp nước cịn đầu kia để tự do thơng với khơng khí). Đường kính ống điều áp khơng nhỏ hơn đường ống cấp nước, cao trình đỉnh ống điều áp được xác định theo cơng thức:
∇Đ = ∇M + H0 (3-15)
Trong đĩ: ∇Đ - Cao trình đỉnh ống điều áp; ∇M - Cao trình mĩng đập cao su;
H0 - Cột nước áp lực thiết kế trong túi cao su khi căng hồn tồn.