Tải bản đầy đủ
g. Tính toán đường mặt nước

g. Tính toán đường mặt nước

Tải bản đầy đủ

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

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 = 17,25 m3/s

b

h

ω

(m)

(m)

(m2)

v
(m/s

V2/2g



∆∋

)

(m)

(m)

(m)

13.0 0.564

7.33

2.352

0.28

0.846

11.9 0.434

5.16

3.343

0.57

1.004

10.8 0.427

4.59

3.758

0.72

1.147

9.6

0.441

4.25

4.061

0.84

1.282

8.5

0.472

4.02

4.296

0.94

1.413

Trang 107

0.158
0.143
0.135
0.131

χ

R

(m)

(m)

C√r

J

Jtb

i - Jtb

∆L
(m)

14.13

0.52

37.99

0.004

12.74

0.40

32.19

0.011

11.60

0.40

31.70

0.014

10.51

0.40

32.16

0.016

9.44

0.43

33.26

0.017

0.007

0.053

3.00

0.012

0.048

3.00

0.015

0.045

3.00

0.016

0.044

3.00

ΣL

Htường(m)

(m)
0.00

1.08

3.00

0.95

6.00

0.94

9.00

0.96

12.00

0.99

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 = 8,62 m3/s

b

h

ω

v
(m/s

V2/2g



∆∋

χ

R

(m)

(m)

(m2)

)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

13.0 0.355

4.62

1.867

0.18

0.533

11.9 0.249

2.96

2.913

0.43

0.682

10.8 0.783

8.41

1.025

0.05

0.836

9.6

0.972

9.35

0.922

0.04

1.015

8.5

1.155

9.81

0.878

0.04

1.194

Trang 108

0.149
0.154
0.179
0.179

C√r

J

13.71

0.34

28.47

0.004

12.37

0.24

22.67

0.017

12.32

0.68

45.63

0.001

11.57

0.81

51.04

0.000

10.81

0.91

55.16

0.000

Jtb

i - Jtb

∆L

ΣL

(m)

(m)

0.010

0.050

3.00

0.009

0.051

3.00

0.000

0.060

3.00

0.000

0.060

3.00

Htường (m)

0.00

0.86

3.00

0.76

6.00

1.29

9.00

1.48

12.00

1.66

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 = 43,397 m3/s

b

h

ω

v
(m/s

V2/2g



∆∋

χ

R

(m)

(m)

(m2)

)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

13.0 1.043 13.56

3.199

0.52

1.565

11.9 0.912 10.83

4.008

0.82

1.730

10.8 0.930 10.00

4.338

0.96

1.890

9.6

0.990

9.53

4.554

1.06

2.047

8.5

1.094

9.30

4.666

1.11

2.204

Trang 109

0.165
0.159
0.157
0.157

C√r

J

15.09

0.90

54.80

0.003

13.70

0.79

50.29

0.006

12.61

0.79

50.40

0.007

11.61

0.82

51.58

0.008

10.69

0.87

53.61

0.008

Jtb

i - Jtb

∆L

ΣL

(m)

(m)

0.005

0.055

3.00

0.007

0.053

3.00

0.008

0.052

3.00

0.008

0.052

3.00

Htường(m)

0.00

1.58

3.00

1.45

6.00

1.47

9.00

1.54

12.00

1.65

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

……Tính đường mặt nước trong đoạn không đổi:
Để vẽ đường mặt nước có nhiều phương pháp ở đây em áp dụng phương pháp
cộng trực tiếp được trình bày trong giáo trình thủy lực tập II.
 Định tính đường mặt nước trong dốc nước đoạn không đổi
Biết độ sâu cuối đoạn dốc nước thu hẹp và độ sâu này cũng chính là độ sâu đầu đoạn
dốc nước có bề rộng không đổi.
Để định tính đường mặt nước trên dốc nước em tính và so sánh các đại lượng
ho, hc.dốc, hk, ik và i
 Độ sâu dòng chảy đều:
Sử dụng phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực:
f(R ln ) =

Tính

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

b
.Tra phụ lục 8-3 (sách “các bảng tính thủy lực”) ta được
Rln
h
h
=> ho =
.R
R ln
R ln ln

Bảng 6-8 : Kết quả tính toán độ sâu dòng đều ứng với các cấp lưu lượng
Bdốc (m)
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5

Q(m3/s)
8.62
17.25
25.88
34.511
43.397

f(Rln)
0.23
0.11
0.076
0.057
0.045

Rln(m)
0.373
0.492
0.566
0.632
0.681

b/Rln
22.788
17.276
15.018
13.449
12.482

 Độ dốc phân giới:
Độ dốc phân giới được xác định theo công thức:
Trang 110

h/Rln
0.55
0.655
0.716
0.77
0.81

ho(m)
0.2052
0.3223
0.4053
0.4866
0.5516

hk(m)
0.4715
0.7487
0.9812
1.1889
1.3841

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa
ik=

Trong đó :

Q2
(ω K .C K . R K ) 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
2.hK + Bd

+ CK: Hệ số Cêzy. Được tính theo công thức Cêzy – Maininh:
1
n

CK= .R 1K/ 6

( với n = 0,017 ).

Bảng 6-9 : Kết quả tính toán độ dốc phân giới ứng với các cấp lưu lượng
Q(m3/s)
8.62
17.25
25.88
34.511
43.397

Btr(m)
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5

q(m2/s)
1.014
2.029
3.044
4.06
5.1

hk(m)
0.4715
0.7487
0.9812
1.1889
1.3841

ωk m2
4.0078
6.364
8.3402
10.106
11.765

χk m
9.443
9.9974
10.462
10.878
11.268

Rk (m)
0.4244
0.6366
0.7972
0.9290
1.0441

Ck
50.994
54.558
56.642
58.106
59.248

ik
0.0042
0.0039
0.0038
0.0037
0.0037

Ta thấy:ho < hk; ik< idốc nên đường mặt nước trên dốc nước là đường nước hạ bII.
 Định lượng đường mặt nước trên dốc nước đoạn không đổi
Xác định độ sâu cột nước đầu đoạn không đổi:
-Độ sâu cột nước đầu đoạn không đổi bằng độ sâu cột nước cuối đoạn thu hẹp.
-Bề rộng dốc Bd=8,5 m, chiều dài đoạn thu hẹp L=138 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 = 0,06 : 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).

Trang 111

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa
2

-

V
∋ i = hi + i
2g

-

hi: Cột nước tại mặt cắt thứ i (m).

-

Vi = b .h
i

-

Jtb =

-

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 =

Q xa max
J1 + J 2
2

ωi
χi

: 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.

: 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=138 m.
Kết quả tính toán được ghi trong phụ lục từ bảng 6-8 đến 6-12

Trang 112

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư

Thiết kế hồ chứa

Bảng…….Tính đường mặt nước trên dốc nước đoạn không thu hẹp B=8,5m
Lưu lượng tính toán Q = 34,511 m3/s

C√

J

b
(m

h

ω
(m2

v
(m/s

V2/2g



∆∋

χ

R

)

(m)

)

)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

8.5

0.87

7.46

4.62

1.09

1.968

10.26

0.73

47.59

0.009

8.5
8.5
8.5
8.5
8.5
8.5

8
0.606
0.540
0.513
0.500
0.494
0.491

5.15
4.59
4.36
4.25
4.20
4.18

6.70
7.52
7.92
8.12
8.22
8.26

2.29
2.88
3.20
3.36
3.44
3.48

2.892
3.423
3.710
3.859
3.934
3.972

9.71
9.58
9.53
9.50
9.49
9.48

0.53
0.48
0.46
0.45
0.44
0.44

38.55
36.01
34.92
34.41
34.17
34.05

0.030
0.044
0.051
0.056
0.058
0.059

Trang 113

0.924
0.531
0.287
0.149
0.075
0.038

Jtb

i - Jtb

r

0.020
0.037
0.048
0.054
0.057
0.058

0.040
0.023
0.012
0.006
0.003
0.002

∆L

ΣL

(m)

(m)

23.00
23.00
23.00
23.00
23.00
23.00

Htường(m)

0.00

1.42

23.00
46.00
69.00
92.00
115.00
138.00

1.15
1.08
1.05
1.04
1.03
1.03