1. Kờnh dẫn thượng lưu
Kờnh dẫn thượng lưu cú nhiệm vụ dẫn nước chảy thuận dũng vào ngưỡng tràn. Kờnh cú mặt cắt hỡnh thang với cỏc thụng số như sau:
- Hệ số mỏi kờnh m = 1,0. - Độ dốc đỏy kờnh i=0.
-Cao trỡnh đỏy kờnh :+20,49m.
2. Tường hướng dũng
Tường hướng dũng được bố trớ ở phần sõn trước nối tiếp ngưỡng tràn với kờnh dẫn thượng lưu, cú tỏc dụng hướng dũng chảy vào ngưỡng tràn thuận dũng, giảm tổn thất thuỷ lực, bảo vệ mỏi đất hai bờn bờ phớa trước ngưỡng tràn.
- Hỡnh thức tường là tường thẳng mở rộng dần về phớa thượng lưu.
- Cao trỡnh đỉnh tường sỏt ngưỡng tràn thượng lưu bằng cao trỡnh đỉnh đập : +29,5m.
- Chiều dài tường theo phương dũng chảy bằng chiều dài sõn trước : 20m. - Gúc mở tường cỏnh : θ = 220.
- Tường làm bờtụng cốt thộp M200, bản đỏy phần sõn trước làm bờ tụng cốt thộp M200 dày 0,8m dưới lỳt bờtụng M100 dày 10cm.
3. Ngưỡng tràn
- Hỡnh thức : tràn đỉnh rộng, cú cửa van. - Chiều dài ngưỡng δ = 20m.
- Bề rộng tràn nước :24m. - Số khoang tràn : n=3. - Bề rộng mỗi khoang b=8m. - Mố trụ dày 1m, mố bờn dày 1m. - Cao trỡnh ngưỡng tràn : +20,49 m. SVTH:Phạm Thị Thờu 54 Lớp :49C1
- Bản đỏy ngưỡng tràn bằng bờtụng cốt thộp M200 dày 1,5m, dưới lỳt bờtụng M100 dày 10cm,2 đầu đỏy ngưỡng tràn cú chõn khay cấu tạo nhằm tăng ổn định.
4. Dốc nước
- Cao trỡnh đầu dốc nước : +20,49m. - Cao trỡnh cuối dốc nước : +17,5 m. - Bề rộng dốc nước : Bd = 26 m. - Chiều dài dốc nước : Ld = 100 m. - Độ dốc dốc nước : id = 3%.
5. Bộ phận tiờu năng
Bộ phận tiờu năng sau tràn cú tỏc dụng làm giảm bớt năng lượng thừa của dũng nước khi nước được xả về hạ lưu. Căn cứ vào địa hỡnh tuyến tràn ta chọn hỡnh thức tiờu năng cuối dốc nước là tiờu năng mũi phun.
4.2. Kiểm tra khả năng thỏo
4.2.1. Mục đớch, yờu cầu
Kiểm tra khả năng thỏo khi kể đến hệ số co hẹp bờn, hệ số lưu tốc tới gần. Trong quỏ trỡnh thiết kế sơ bộ ta bỏ qua một số ảnh hưởng đến quỏ trỡnh điều tiết, do đú mà dẫn đến kết quả chưa sỏt với thực tế. Vỡ vậy trong thiết kế chi tiết theo phương ỏn chọn ta phải tớnh lại cỏc thụng số tràn cú kể đến cỏc ảnh hưởng trờn đõy. Kết quả là ta xỏc định được Htr rồi kiểm tra lại qxả và ta đưa ra cỏc thụng số thiết kế chớnh xỏc.
Việc chọn hỡnh thức tràn cần phải căn cứ vào nhiều yếu tố, như tỡnh hỡnh địa hỡnh, địa chất, thuỷ văn... Nằm ở yờn ngựa phớa bờn tả đập. Về loại hỡnh tràn như phần thiết kế sơ bộ ta đó chọn là loại đường tràn dọc ngưỡng đỉnh rộng cú cửa van và nối tiếp sau ngưỡng tràn là dốc nước, tiờu năng bằng hỡnh thức mũi phun
Đường tràn dọc thớch hợp cho đầu mối cụng trỡnh cú đập khụng tràn bằng vật liệu địa phương. Nú cú nhiều ưu điểm: thi cụng và quản lớ đơn giản, xõy dựng được trong nhiều điều kiện địa hỡnh khỏc nhau, yờu cầu về địa chất khụng cao, an toàn về thỏo lũ.
Yờu cầu khi khống chế mực nước Htr, ta kiểm tra lại khả năng thỏo qxả max rồi so sỏnh với qxảtt nếu cú sai số khụng lớn thỡ kết quả tớnh toỏn ở điều tiết sơ bộ là phự hợp, nếu sai số quỏ mức cho phộp thỡ phải tớnh lại điều tiết lũ để cú kết quả chớnh xỏc theo phương ỏn đó chọn.
4.2.2. Kiểm tra khả năng thỏo
1. Tài liệu tớnh toỏn điều tiết
+) Bề rộng tràn: Bt = 3x8m = 24 m. +) Cao trỡnh ngưỡng tràn: +20,49 m.
+) Chiều cao tràn: P1 = 0 m ( so với đỏy dốc ngay sau ngưỡng). +) Chiều dày trụ pin: 1x2 m.
+) Thỏo lũ thiết kế: Qtk = 840,6 m3/s ; Htk = 8,19 m.
2. Xỏc định cỏc thụng số
a) Ảnh hưởng của lưu tốc tới gần đến khả năng thỏo (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cột nước tràn cú kể đến lưu tốc tới gần được xỏc định theo cụng thức sau: 2 0 0 V H H 2g α = + = MNLTK - ∇ngưỡng = 8,19 (m). b) Ảnh hưởng của hệ số co hẹp bờn
Do cú yờu cầu về giao thụng trờn đỉnh đập nờn ta phải bố trớ cầu giao thụng phớa trờn tràn xả lũ. Do vậy ở giữa tràn ta làm 2 mố trụ ( mỗi mố cú bề rộng d = 1 m ) để đổ cầu giao thụng . Khi đú chiều rộng đập tràn là:
Btr = ∑b + ∑d = 24 +2.1 = 26(m)
Theo mục 3- 11 (trang 28 ) QP. TL. C-8-76 hệ số co hẹp bờn εo được tớnh theo cụng thức : ε0 = tr b 24 0,923 B = 26 = ∑ Trong đú +Btr: bề rộng đập tràn. c) Hệ số lưu lượng m
Theo điều 3-7 (trang 22 ) QP. TL. C - 8- 76 trị số chớnh xỏc của m phải xỏc định chớnh xỏc theo phương phỏp của Đ.I . Ku- min. Với đập khụng ngưỡng và cú co hẹp bờn và H
b =
8,19
24 < 2 thỡ trị số m được xỏc định theo bảng 6 (trang 26) và trị số βT được xỏc định theo mục 3-11 (trang 41 ):
βT = T
b
B = ε0 =0,923
Cú βT = 0,923 và gúc mở tường cỏnh thượng lưu θ = 22037’ tra bảng 6 (trang 37) QP.TL.C-8-76 ta được hệ số lưu lượng m = 0,378
- Lưu lượng xả lớn nhất xỏc định theo cụng thức:
3/2 3/2 3 tr o Q= ε.m.B . 2g.H =0,923.0,378.24. 2.9,81.8,19 =869,321 (m / s) So sỏnh Qxả max với Qtr: [ ] tr x max x max Q Q 869,321 840,6 .100% .100% 3, 42% 5% Q 840,6 − − δ = = = < δ =
Vậy, ta cú sai số nhỏ hơn 5% tức lưu lượng xả qua tràn khi kể đến ảnh hưởng cỏc thụng số tớnh toỏn so với tớnh toỏn sơ bộ thay đổi khụng đỏng kể. Do đú khi tớnh toỏn ta chọn lưu lượng thiết kế theo lưu lượng đú tớnh ở phần thiết kế sơ bộ.
Qmax= 840,6 (m3/s); Htr = 8,19(m).
4.3.Tớnh toỏn thuỷ lực dốc nước
Mục dớch của tớnh toỏn thuỷ lực là xỏc định độ sõu nước ở cỏc vị trớ khỏc nhau trong dốc nước, từ đú xỏc định được cao trỡnh tường bờn dốc nước. Ngoài ra ta cũn phải xỏc định trị số Q hợp lớ để tớnh toỏn tiờu năng và vẽ đường biờn bao hố xúi. Như vậy ta sẽ tớnh toỏn thuỷ lực trong dốc nước với cỏc cấp lưu lượng thay đổi từ bộ đến lớn.
Q = 210;294; 462; 630; 840,6 m/s.
Ở phần trờn đó thiết kế đoạn dốc nước với lưu lượng xả lớn nhấtQmax=840,6 m3/s. Vỡ vậy ứng với cỏc cấp lưu lượng khỏc nhau ta phải xỏc định lạiđường mặt nước trờn dốc nước cú bề rộng khụng đổi. (Bd = 26 m, i = 3%, Ld = 100 m ).
4.3.1.Tớnh cỏc thụng số thuỷ lực
1. Độ sõu dũng chảy đều
Cỏc bước xỏc định độ sõu dũng chảy đều được thực hiện tương tự như trờn ta được kết quả độ sõu dũng chảy đều ứng với cỏc cấp lưu lượng khỏc nhau như sau:
Bảng 4-1: Độ sõu dũng đều h0 ở trong dốc nước:
Bdốc Q (m3/s) F (RLn) RLn (m) B/RLn ho/RLn ho (m) 26 210 0.01077 1.189 21.861 0.566 0.673 26 294 0.00769 1.353 19.222 0.612 0.828 26 462 0.00489 1.606 16.189 0.683 1.097 26 630 0.00359 1.808 14.379 0.738 1.334 26 840.6 0.00269 2.015 12.904 0.793 1.597 2. Độ sõu phõn giới hk
Với dốc nước cú mặt cắt hỡnh chữ nhật, độ sõu phõn giới được xỏc định theo cụng thức:hk = 3 2 . g q α .
Trong đú: + q: lưu lượng đơn vị chảy qua dốc nước q = Q/Bd. + a: hệ số sửa chữa động năng , chọn α = 1.
+ g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
Áp dụng cụng thức trờn với cỏc cấp lưu lượng khỏc nhau ta được kết quả tớnh độ sõu phõn giới trong dốc nước như sau:
Bảng 4-2: Độ sõu phõn giới hk ở trong dốc nước: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bd(m) Qx(m3/s) q(m2/s) hk(m) 26 210 8.083 1.881 26 294 11.316 2.355 26 462 17.782 3.182 26 630 24.248 3.913 26 840.6 32.331 4.741 3. Độ dốc phõn giới
Độ dốc phõn giới được xỏc địh theo cụng thức:
ik = 2 2 ) . . ( K CK RK Q
ω Trong đú : + Q: lưu lượng chảy qua dốc nước.
+ ωK= Bd . hk . + RK = d K K B h + . 2 ω . SVTH:Phạm Thị Thờu 57 Lớp :49C1
+ CK = 1.R1K/6
n ( với n = 0,017 ).
Kết quả tớnh toỏn độ dốc phõn giới ứng với cỏc cấp lưu lượng khỏc nhau được ghi ở bảng sau:
Bảng 4-3: Độ dốc phõn giới trong dốc nước
Bd(m) Qx(m3/s) hk(m) Wk(m2) Xk(m) Rk Ck ik 26 210 1.881 48.916 29.763 1.644 63.902 0.00275 26 294 2.355 61.217 30.709 1.993 65.991 0.00266 26 462 3.182 82.744 32.365 2.557 68.785 0.00258 26 630 3.913 101.750 33.827 3.008 70.675 0.00256 26 840.6 4.741 123.262 35.482 3.474 72.392 0.00255
4.3.2. Tớnh đường mặt nước trờn dốc nước
Dựa vào kết quả tớnh toỏn độ sõu phõn giới và độ sõu dũng đều ở dốc nước ta thấy ho < hk nờn đường mặt nước trờn dốc nước là đường nước hạ
Dũng chảy đi từ đoạn cú độ dốc i = 0 sang đoạn cú độ dốc i > ik sẽ đi qua độ sõu phõn giới tại vị trớ cỳ độ dốc thay đổi. Như vậy độ sõu mực nước tại đầu dốc (sau ngưỡng) bằng độ sõu phõn giới:
Tớnh toỏn đường mặt nước trong trong dốc nước theo phương phỏp giả thiết chiều sõu nước ở cỏc vị trớ khỏc nhau, sau đú kết hợp phương phỏp cộng trực tiếp để kiểm tra giỏ trị chiều sõu nước tại vị trớ vừa giả thiết, từ đú xỏc định được chiều sõu nước ở cỏc vị trớ khỏc nhau.Trỡnh tự tớnh toỏn cụ thể như trong phần thiết kế sơ bộ.Ta cú kết quả tớnh như sau:
Kết quả ghi trong phụ lục 3:
Tổng hợp kết quả tớnh toỏn thuỷ lực dốc nước đoạn cú bề rộng khụng đổi được ghi ở bảng sau:
Bảng 4-4: Độ sõu và vận tốc dũng chảy cuối dốc nước:
Q (m3/s) 210 294 462 630 840.6 hc (m) 0.988 1.272 1.740 2.293 2.874 V (m/s) 8.17 8 8.898 10.21 7 10.57 3 11.249
4.3.3. Kiểm tra xúi cuối dốc nước
Từ kết quả tớnh toỏn ( Bảng 6-4 ), ta kiểm tra xúi cho trường hợp lưu lượng qua tràn là lớn nhất Qmax = 840,6 m3/s. Vận tốc dũng chảy cuối dốc nước ( ở ngay đầu mũi phun là Vcd = 11,249 m/s.
Căn cứ vào bảng 11-9 sỏch '' Sổ tay tớnh toỏn thuỷ lực '', ta tra được vận tốc cho phộp khụng xỳi đối với bờ tụng M200 là [V]KX = 25 m/s.
Vậy Vcd < [V]KX nờn dốc nước khụng bi xúi trong quỏ trỡnh làm việc.
4.3.4. Tớnh chiều cao tường bờn dốc nước
Cao trỡnh đỉnh tường bờn dốc nước được xỏc định theo cụng thức:
∇đỉnh tường = ∇đỏy dốc + hhk + a .
Ht = hhk + a .
Trong đú: +Ht : chiều cao tường bờn dốc nước. + a: độ vượt cao an toàn, a = 0,5 m.
+ hhk: chiều sõu dũng chảy cú kể đến hàm khớ trong dốc nước: hhk = )
100 1 .( v
h + . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+h, v: chiều sõu và vận tốc dũng chảy tại mặt cắt tớnh toỏn. Căn cứ vào bảng tớnh đường mặt nước ứng với Qmax = 840,6 m3/s ta tớnh hhk và xỏc định chiều cao tường dốc nước như sau :
Bảng 4-5: Chiều cao tường bờn trong dốc nước .
Btr Mặt cắt 1-1 Mặt cắt 2-2 Mặt cắt 3-3 h1 hhk1 Ht h2 hhk2 Ht h3 hhk3 Ht 24 4.74 1 5.064 5.564 3.35 0 3.67 3 4.17 3 2.874 2.956 2.854
-Mặt cắt 1-1 : là mặt cắt tại đầu dốc nước -Mặt cắt 2-2 : là mặt cắt giữa dốc nước -Mặt cắt 3-3 : là mặt cắt tại cuối dốc nước
4.3.5.Kờnh dẫn hạ lưu
1. Mục đớch
Để dũng chảy sau khi ra khỏi thiết bị tiờu năng chảy ra sụng được dễ dàng, cần thiết phải thiết kế kờnh dẫn sau tràn.
Kờnh dẫn sau tràn phải thỏa món yờu cầu dẫn được lưu lượng lớn nhất, nhưng kờnh khụng bị xúi, đồng thời mặt cắt kờnh là kinh tế nhất.
2. Nội dung thiết kế a)Mặt cắt kờnh
+ Tài liệu thiết kế:
- Lưu lượng thiết kế: Qk = Qxảmaxtk = 840,6 (m3/s) Sơ bộ chọn kớch thước kờnh như sau:
- Bề rộng kờnh: bk = 27m - Hệ số mỏi kờnh: m = 1,5 - Độ dốc đỏy kờnh: ik = 0,0004 - Hệ số nhỏm: nk = 0,025
Kớch thước kờnh sẽ được chớnh xỏc húa thụng qua việc kiểm tra điều kiện khụng xỳi.
+) Phương phỏp và trỡnh tự tớnh toỏn:
Dựng phương phỏp đối chiều với mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực. Trỡnh tự tớnh toỏn:
- Xỏc định chiều sõu mực nước trong kờnh:
Q i m 4 ) R ( f 0 k ln = Trong đú :mo = 2 m2+1−m=2 1,52+1−1,5=2,106 SVTH:Phạm Thị Thờu 59 Lớp :49C1
ik - Độ dốc đỏy kờnh: ik = 0,0004
Q - Lưu lượng thiết kế kờnh: Q = 840,6 (m3/s)
Thay vào phương trỡnh trờn, ta cú: ( ln) 4.2,106. 0,0004 0,0002 840,6
f R = =
Tra bảng 8-1 (Bảng tra thủy lực), được: Rln = 6,0853m => ln 27 4, 437 6, 0853 k b R = =
Tra bảng 8-3 (Bảng tra thủy lực), được: ln 1,357 h R = => h = 1,357.Rln = 1,357.6,0853 = 8,257 (m) - Tớnh vận tốc dũng chảy trong kờnh: ω = Q V
Với ω - Diện tớch mặt cắt ướt trong kờnh:
ω = h(bk+m.h) = 8,257.(27+1,5.8,257) = 325,187 (m2) Thay vào cụng thức trờn ta cú: 840, 6 2,585 ( / )
325,187
V = = m s
b. Kiểm tra điều kiện khụng xỳi trong kờnh
Kờnh đảm bảo khụng xỳi khi vận tốc lớn nhất trong kờnh thỏa món điều kiện: Vmax < [Vcp]
Trong đú: Vmax - Vận tốc lớn nhất trong kờnh: Vmax = 2,585 (m/s) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
V[cp] - Vận tốc cho phộp khụng xỳi của vật liệu làm kờnh. Chọn loại kờnh đỏ, theo TCVN 4118-85 ta cú:[Vcp] = 3,5 (m/s)(đỏ phong húa nhẹ)
Vậy V < [Vkx] nờn kờnh đảm bảo khụng bị xúi lở trong quỏ trỡnh làm việc. - Mực nước đầu kờnh xả hạ lưu: do hố xúi tiếp giỏp với lũng suối nờn kờnh hạ lưu bị ảnh hưởng của mực nước trờn suối. Chọn cao trỡnh mực nước đầu kờnh hạ lưu :
Chọn cao trỡnh đỏy kờnh xả hạ lưu : +1,0 m. Vậy, kớch thước mặt cắt kờnh như sau:
- Bề rộng đỏy kờnh: bk = 27m - Hệ số mỏi kờnh: m = 1,5 - Độ dốc đỏy kờnh: ik = 0,0004 - Cao trỡnh đỏy kờnh: ∇đk = +1,0m - Cao trỡnh bờ kờnh: ∇bk = ∇đk + hmax + a
Trong đỳ:hmax - Chiều nước lớn nhất trong kờnh ứng với lưu lượng thiết kế: hmax = 8,257m
a - Độ vượt cao an toàn: chọn a = 0,5m Kờnh dài kờnh Lk = 29,5m.
27m +1 hk m= 1.5 m=1.5 Hỡnh 4-1: Mặt cắt ngang kờnh xả sau tràn c. Xõy dựng quan hệ Q ~ hk
Tiến hành tớnh toỏn với 5 cấp lưu lượng (cỏc cấp lưu lượng tớnh toỏn giống như trường hợp tớnh toỏn thủy lực dốc nước), trỡnh tự tớnh toỏn giống như trờn (mục 2). Kết quả tớnh toỏn thể hiện trong bảng 4-6 và hỡnh 4-2.
Bảng 4-6: Bảng kết quả quan hệ Q ~ hk Q (m3/s) hk (m) 210 4.031 294 4.630 462 5.977 630 7.157 840.6 8.257 Hỡnh 4-2. Quan hệ Q ~hk