Tải bản đầy đủ
Hình thức tràn là tràn dọc, với hình thức ngưỡng tràn là tràn đỉnh rộng, mặt cắt chữ nhật, không cửa van, chảy tự do.

Hình thức tràn là tràn dọc, với hình thức ngưỡng tràn là tràn đỉnh rộng, mặt cắt chữ nhật, không cửa van, chảy tự do.

Tải bản đầy đủ

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

i. Dốc nước sau đoạn thu hẹp.
Dốc nước sau đoạn thu hẹp có độ dốc i = 6%. Cứ 15 m ta bố trí 1 khớp nối để
thuận tiện cho thi công và đảm bảo ổn định lún.
Trên đoạn này kết cấu tường bên là tường BTCT M200 đổ liền, chiều cao thay
đổ theo đường mặt nước theo công thức:
htường = hhk+Δ+t
Trong đó :
hhk: Chiều cao lớp nước trên dốc nước tại điểm xét
hhk = h.(1+v/100)
Với :
h: Chiều cao lớp nước trên dốc nước, v là vận tốc dòng chảy trên dốc nước.
Δ: Độ cao an toàn, Δ = 0,5 m.
t: Chiều dày của bản đáy t = 0,5 m.
i. Tiêu năng
Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất đoạn sau tràn ta chọn hình thức tiêu năng
sau tràn là tiêu năng phóng xa bằng mũi phun + hố xói.
ii. Quy mô của tràn.
+ Cao trình ngưỡng tràn: +525,35 m
+ Chiều rộng ngưỡng tràn: B = 13m.
+ Lưu lượng xả thiết kế: Q = 34,511m3/s
+ Cột nước tràn thiết kế: H = 1,521m.
8.2. Tính toán thủy lực đường tràn xả lũ.
a. Kiểm tra khả năng tháo của tràn
Trong phần tính toán điều tiết lũ ta tính cho B = 13m nhưng chưa xét tới lưu tốc
đến gần và ảnh hưởng của co hẹp bên tới hệ số lưu lượng, trong phần này ta phải kiểm
tra lại khả năng tháo thực tế của tràn khi kể đến ảnh hưởng của các yếu tố trên.
Theo Q.P.T.L C8-76 lưu lượng chảy qua đập tràn được xác định theo công thức.
Q = ε .m.B. 2 g .H

(6-1)
Trong đó:
Trang 99

3
2
o

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

ε :hệ số co hẹp bên của tràn, ε = 0,923
m: Hệ số lưu lượng của tràn, m =0,375
B: Bề rộng ngưỡng tràn B =13m.
Ho: Cột nước trên tràn không kể tới lưu tốc đến gần. Ho = H =1,51(m)
Vậy trong phần tính toán phương án chọn ta tính với các giá trị:
Qxả max= 34,511 m3/s.
Htr = 1,521 m.
Btr = 13 m.
b. Tính toán thủy lực dốc nước:
Mục đích của tính toán thuỷ lực là xác định độ sâu nước ở các vị trí khác nhau
trong dốc nước, từ đó xác định được cao trình tường bên dốc nước. Ngoài ra ta còn
phải xác định trị số Q hợp lí để tính toán tiêu năng và vẽ đường biên bao hố xói. Như
vậy ta sẽ tính toán thuỷ lực trong dốc nước với các cấp lưu lượng thay đổi:
Q1 = 34,511(m3/s); Q2 = 25,88 (m3/s); Q3 = 17,25 (m3/s); Q4 =8,62 (m3/s); Q5
=43,397(m3/s).
Ứng với các cấp lưu lượng khác nhau ta phải xác định đường mặt nước trên đoạn
thu hẹp (Bd = 13÷ 8,5 m, i = 6%, L d = 12m). Từ đó xác định đường mặt nước trên dốc
nước có bề rộng không đổi. (Bd = 8,5m, i = 6%, Ld = 138m ).
c.Tính các thông số thủy lực ứng với từng cấp lưu lượng:
d. Độ sâu dòng chảy đều: Sử dụng phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực:
Tính

f(R ln ) =

4.m o i
Q

Trong đó :
m0 = 2 1 + m 2 − m (m=0).

i - Độ dốc : i = 0,06.
Tra phụ lục 8-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với f(R ln ) và n = 0,017 (Tra theo bảng
tra thủy lực PL4-3 với công trình bằng bê tông tương đối thô)
b

⇒ Ta được Rln . Lập tỷ số R
ln
Với m = 0 và

Trang 100

b
.Tra phụ lục 8-3 (sách “các bảng tính thủy lực”) ta được
Rln

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

h
h
=> ho =
.R
R ln
R ln ln

e. Độ sâu phân giới hk:
Với dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật, độ sâu phân giới được xác định theo
công thức:

hk =

3

α .q 2
g

Trong đó: + q: Lưu lượng đơn vị chảy qua dốc nước q = Q/Bd.
+ α: Hệ số sửa chữa động năng , chọn α = 1.
+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta có bảng kết quả sau:
a. Độ sâu dòng đều ho và độ sâu phân giới hk
ở đầu đoạn thu hẹp của dốc nước ứng với từng cấp lưu lượng
Btr (m)
13
13
13
13
13

Q(m3/s)
34.511
25.88
17.25
8.62
43.397

f(Rln)
0.057
0.076
0.11
0.23
0.045

Rln(m)
0.632
0.566
0.492
0.373
0.681

b/Rln
20.57
22.968
26.423
34.853
19.09

h/Rln
0.587
0.547
0.49
0.35
0.614

ho(m)
0.371
0.3096
0.2411
0.1306
0.4181

q
2.6547
1.9908
1.3269
0.6631
3.3382

hk(m)
0.8956
0.7392
0.5641
0.3552
1.0434

i. Độ dốc phân giới:
Độ dốc phân giới được xác địh theo công thức:
ik =
Trong đó :

Q2
(ω K .C K . RK ) 2

(6-2)

+ Q: lưu lượng chảy qua dốc nước.
+ ω K : Diện tích mặt ướt ω K = Bd . hk (m2)
+ RK : Bán kính thủy lực ứng với hk:
RK =

ωK
(m)
2.hK + Bd

(6-3)

+ CK: Hệ số Cêzy. Được tính theo công thức Cêzy – Maininh:
CK =

1 1/ 6
.R K
n

( với n = 0,017 ).

Kết quả tính toán độ dốc phân giới được ghi ở bảng sau:
Trang 101

(6-4)

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

g. Độ dốc phân giới ở đầu đoạn thu hẹp ứng với từng cấp lưu lượng
Q
34.511
25.88
17.25
8.62
43.397

b
13
13
13
13
13

Hk
0.8956
0.7392
0.5641
0.3552
1.0434

ωk.
11.64
9.61
7.33
4.62
13.56

Rk
0.7871
0.6637
0.5191
0.3368
0.8991

Ck
56.523
54.939
52.733
49.066
57.79

Ik
0.0035
0.0036
0.0038
0.0043
0.0034

g. Tính toán đường mặt nước
Để vẽ đường mặt nước có nhiều phương pháp ở đây ta áp dụng phương pháp
cộng trực tiếp được trình bày trong giáo trình thủy lực tập II.
- Định lượng đường mặt nước trong đoạn thu hẹp:
Xác định độ sâu đầu dốc nước:
- Độ sâu đầu dốc nước được coi là độ sâu phân giới cuối ngưỡng tràn.
- Bề rộng đầu dốc Bd=13m; Bề rộng cuối đoạn thu hẹp B=8,5m, chiều dài đoạn
thu hẹp L=12m.
- Trên cơ sở những nhận xét trên em giả thiết khoảng cách giữa hai mặt cắt liên
tiếp (∆L = 3 m). Sau đó giả thiết các cột nước tại đó và kết hợp với phương pháp cộng
∆∋

trực tiếp để kiểm tra lại theo công thức: ∆L = i − J
tb
Trong đó:
-

i = 0,07 : Độ dốc đáy dốc nước.

-

∆∋ = ∋2 - ∋1

∋1: Năng lượng đơn vị tại mặt cắt đầu khoảng tính toán(m).
∋2: Năng lượng đơn vị tại mặt cắt cuối khoảng tính toán(m).
2

Trang 102

-

V
∋ i = hi + i
2g

-

hi: Cột nước tại mặt cắt thứ i (m).

-

Vi = b .h
i

-

Jtb =

Q xa max
J1 + J 2
2

: Năng lượng đơn vị tại mặt cắt thứ i.

: Vận tốc tại mặt cắt thứ i (m/s).
: Độ dốc thuỷ lực trung bình trong đoạn tính toán.

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

-

Q2
Ji = 2 2
: Độ dốc mặt nước tại mặt cắt thứ i.
ω i .Ci .Ri

-

Ri =

-

χi = bi + 2.hi : Chu vi ướt tại mặt cắt thứ i.

-

Ci =

ωi
χi

: Bán kính thủy lực tại mặt cắt thứ i.

1 1/6
.Ri
: Hệ số Sêdi ; n = 0,017.
n

Việc tính toán chỉ dừng lại khi Σ∆L=12 m.
Giải thích bảng tính:
-

Cột 1: Chiều rộng đáy dốc nước tại mặt cắt tính toán.

-

Cột 2: Chiều sâu cột nước giả thiết tại mặt cắt tính toán.

-

Cột 3: Diện tích ướt tại mặt cắt tính toán ωi = Bi . hi

-

Cột 4: Giá trị Lưu tốc tại mặt cắt tính toán vi =

-

α .vi2
Cột 5: Hệ số lưu tốc tới gần
2g

-

Cột 6: Tỉ năng tại mặt cắt tính toán ∋ i = hi +

-

Cột 7: Chênh lệch tỉ năng giữa 2 mặt cắt ∆ ∋ =

-

Cột 8: Chu vi ướt tại mặt cắt tính toán χi = bi + 2.hi

-

Cột 9: Bán kính thủy lực Ri =

-

Cột 10: Giá trị C. R

-

vi2
Cột 11: Độ dốc thuỷ lực Ji = 2
Ci .R

-

Cột 12: Độ dốc trung bình J =

-

Cột 13: Giá trị i-Jtb

-

Cột 14: Khoảng cách giữa 2 mặt cắt tính toán ∆Ltt =

-

Cột 15: Cộng dồn ∆Ltt

Trang 103

Q

ωi

, Q = qxamax

α .vi2
2g

∋ i - ∋ i-1

ωi
χi

J i + J i +1
2

∆∋
i−J

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư
-

Thiết kế hồ chứa

Cột 16: Giá trị chiều cao tường (bao gồm cả hàm khí ) Htường=h.(1+

Kết quả được tính ở các bảng sau:

Trang 104

V
)+a
100

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Bảng……Tính đường mặt nước trên dốc nước đoạn thu hẹp B=13m
Lưu lượng tính toán Q = 34,511 m3/s

b

h

ω

v
(m/s

V2/2g



∆∋

χ

R

(m)

(m)

(m2)

)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

13.0 0.896 11.64

2.964

0.45

1.343

14.79

0.79

50.15

0.003

11.9 0.758

9.00

3.835

0.75

1.507

13.39

0.67

45.13

0.007

10.8 0.764

8.22

4.200

0.90

1.664

12.28

0.67

45.00

0.009

9.6

0.805

7.75

4.455

1.01

1.816

11.23

0.69

45.91

0.009

8.5

0.878

7.46

4.625

1.09

1.968

10.26

0.73

47.59

0.009

Trang 105

0.164
0.156
0.153
0.152

C√r

J

Jtb

i - Jtb

∆L

ΣL

(m)

(m)

0.005

0.055

3.00

0.008

0.052

3.00

0.009

0.051

3.00

0.009

0.051

3.00

Htường(m)

0.00

1.42

3.00

1.29

6.00

1.30

9.00

1.34

12.00

1.42

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Bảng……..Tính đường mặt nước trên dốc nước đoạn thu hẹp B=13m
Lưu lượng tính toán Q = 25,88 m3/s

b

h

ω

v
(m/s

V2/2g



∆∋

χ

R

(m)

(m)

(m2)

)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

13.0 0.739

9.61

2.693

0.37

1.109

11.9 0.601

7.14

3.624

0.67

1.271

10.8 0.599

6.44

4.018

0.82

1.422

9.6

0.625

6.02

4.302

0.94

1.568

8.5

0.675

5.74

4.512

1.04

1.713

Trang 106

0.162
0.151
0.146
0.144

C√r

J

14.48

0.66

44.76

0.004

13.08

0.55

39.30

0.009

11.95

0.54

38.96

0.011

10.87

0.55

39.64

0.012

9.85

0.58

41.02

0.012

Jtb

i - Jtb

∆L

ΣL

(m)

(m)

0.006

0.054

3.00

0.010

0.050

3.00

0.011

0.049

3.00

0.012

0.048

3.00

Htường(m)

0.00

1.26

3.00

1.12

6.00

1.12

9.00

1.15

12.00

1.21