Tải bản đầy đủ
3-2 tính toán mặt cắt đập.

3-2 tính toán mặt cắt đập.

Tải bản đầy đủ

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

Chiều rộng đáy đập B, đoạn hình chiếu của mái thợng lu là nB,
đoạn hình chiếu mái hạ lu là (1-n)B. Trị số n chọn theo hệ số kinh
nghiệm n =(0 ữ 1) chọn n= 0.
Trị số B lấy theo điều kiện ổn định và điều kiện ứng suất.
2. Xác định chiều rộng đáy đập .
a. Theo điều kiện ổn định:
B = Kc ì

H1


F 1 + n 1
n


.

Trong đó:
- H1 = 11 (m) : chiều cao mặt cắt cơ bản .
- f = 0, 75 (với nền đá tốt) : hệ số ma sát.
- 1 = 2, 4 (T/m3 ) : dung trọng của đập.
- n =1 (T/m3) : dung trọng của nớc.
- n = 0 : hệ số mái thợng lu .
- 1 : cột nớc còn lại sau màng chống thấm, xử lý chống thấm
bằng cách phun vữa xi măng tạo màng chống thấm,

sơ bộ 1 = (0,4

ữ 0,6) chọn 1 =0, 5.
-Kc : hệ số an toàn ổn định cho phép.
Kc =

n c .K n
.
m

Trong đó - nc =1 hệ số tổ hợp tải trọng .
- Kn - hệ số độ tin cậy, với công trình cấp III thì Kn = 1,15.
- m = 1 : hệ số điều kiện làm việc.
Kc =


1.1,15
= 1,15 .
1

B = 1,15.

11
= 8,88(m)
2,4

.
0,75.
+ 0 0,5
1


b. Theo điều kiện ứng suất :

77

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

B=

H1

=

1
.(1 - n ) + n( 2 - n )
n

1

11
2,4
.(1 - 0) + 0.( 2 - 0 ) - 0,5
1

= 7,98(m).

c. Chọn trị số chiều rộng đập B:
Để thoả mãn đồng thời 2 điều kiện ổn định và ứng suất, chọn B
là trị số lớn nhất trong 2 điều kiện trên thì B = 8,88 (m). Để dễ thi công
chọn B =8,9 m.
II. Mặt cắt thực dụng của đập không tràn.
Từ mặt cắt cơ bản tiến hành bổ sung một số chi tiết ta đợc mặt
cắt thực dụng .
1. Xác định cao trình đỉnh đập.
Cao trình bê tông phần không tràn xác định từ 2 điều kiện :
1 = MNDBT + h + S + a .
2 = MNDGC + ' h + 'S +a' .

Trong đó:
h và h - độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió
bình quân lớn nhất
s và s - độ dềnh cao nhất của sóng với gió tính toán lớn nhất

nhất và gió bình quân lớn.
a và a - độ vợt cao an toàn.
Cao trình đỉnh đập chọn theo trị số nào lớn nhất trong các kết
quả tính toán theo 2 điều kiện trên.
a. Xác định h và s ứng với gió lớn nhất tính toán V :
* Xác định h : theo công thức:
V2D
Cos s (m) .
h=2.10 .
gH
-6

Trong đó : V - vận tốc gió tính toán lớn nhất ,V= 41 (m/s).
D - đà sóng ứng với MNDBT , D = 350(m).
g - gia tốc trọng trờng, g= 9,81 (m/s2).

78

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

H- chiều sâu nớc trớc đập, H= (MNDBT + MNC) / 2 - ĐS
= 7,88 (m).
s- góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hớng gió , s =00.
412 * 350
Cos 0 0 =0,015(m).
h =2.10 .
9,81.7,88
-6

* Xác định s:
Độ dềnh cao nhất của sóng đợc xác định nh sau:
s =ks. hs1%
Trong đó : hs1%- chiều cao sóng với mức bảo đảm 1%; đợc xác định
nh sau (theo QPTL- C1-78):
- Giả thiết trờng hợp đang tính toán là sóng nớc sâu
(H > 0,5
-Tính các đại lợng không thứ nguyên

gt gD
,
, trong đó t(s) - thời
V V2

gian gió thổi liên tục . Vì không có tài liệu nên ta có thể lấy t=6 (giờ)
=21600(s).


gt
=
V

9,81.21600
= 5168,1.
41

;

gD 9,81.350
= 2,04 .
=
V2
412

- Theo đờng cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1 ta xác định đợc các đại lợng không thứ nguyên:
gh
= 0.065
V2



gh
= 0.0028
V2

g .t
= 0,48
V



gh
= 0.0028
V2

Chọn trị số nhỏ nhất ta đợc

Từ đó ta xác định đợc :

g .t
= 3,45
V



0,0028.412
= 0,48 (m).
h=
9,81
t=

0,48.41
= 2,01 (s).
9,81

- Bớc sóng trung bình đợc xác định nh sau.

79

g .t
= 0,48
V

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

gt 2 9,81.2,012
=
=
= 6,31 (m).
2
2.3,14

-Ta thấy H = 4,38 m > 0,5. = 0,5.6.31 = 3,55 đúng với giả
thiết.
-Tính hs1% =k1% . h
Trong đó k1% tra ở đồ thị hình P 2-2 ứng với đại lợng

gD
= 2,04 , ta đV2

ợc
k1% = 2,02.



hs1% = 2,02.0,48=0,97 (m).

- k s tra trên đồ thị P2-4 ta đợc k s =1,14
s =ks. hs1% =1,14.1,46 =1,66 m
b. Xác định h và s ứng với gió bình quân lớn nhất V :
'

* Xác định h : theo công thức:
2

V' D'
Cos s (m) .
h=2.10 .
gH
-6

Trong đó : V- vận tốc gió bình quân lớn nhất tính toán,V = 30 (m/s).
D - đà sóng ứng với MNDGC , D= 400(m).
g - gia tốc trọng trờng, g= 9,81 (m/s2).
H- chiều sâu nớc trớc đập, H=7,88 (m).
z- góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hớng gió , z=00.
412.600
Cos 0 0 =0,026(m).
h =2.10 .
9,81.7,88
-6

* Xác định s :
'

Độ dềnh cao nhất của sóng đợc xác định nh sau:
's =k s . hs1%

Trong đó : hs1%- chiều cao sóng với mức bảo đảm 1% ứng với
gió bình quân tính toán lớn nhất; đợc xác định nh sau (theo QPTLC1-78):
- Giả thiết trờng hợp đang tính toán là sóng nớc sâu
(H>0,5 )
80

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

-Tính các đại lợng không thứ nguyên

gt gD '
;
, trong đó t(s) - thời
V' V'2

gian gió thổi liên tục . Vì không có tài liệu nên ta có thể lấy t=6 (giờ)
=21600(s).


9,81.21600
= 7063,2
30

gt
=
V'

gD '

;

V

'2

=

9,81.400
= 4,36 .
30 2

- Theo đờng cong bao phía trên ở đồ thị hình P2-1(GTTC) ta xác
định đợc các đại lợng không th nguyên:
gh
V

'2

gh
V

'2

= 0,092



= 0,0038

Chọn trị số nhỏ nhất ta đợc

g .t
= 4,38
V'
g .t
= 0,61
V'


gh
V

'2

Từ đó ta xác định đợc :

= 0,0038
h=

t=



g .t
= 0,61
V'

0,0038.30 2
= 0,35 (m).
9,81

0,61.30
= 1,86 (s).
9,81

- Bớc sóng trung bình đợc xác định nh sau.

=

gt 2 9,81.1,86 2
=
= 5,43 (m).
2
2.3,14

- Ta thấy H=4,38> 0,5. =0,5.5,43 =2,71 đúng với giả thiết.
-Tính hs1% =k1% . h
Trong đó k1% tra ở đồ thị hình P2-2 ứng với đại lợng

gD '
V'

2

=4,36 ta đợc

k1% =2,01



hs1% =2,01.0,35=0,7 (m).

- k s tra trên đồ thị P2- 4 ta đợc k s =1,22
' s =k s . hs1% =1,22.0,7 =0,85 m
Thay tất cả các giá trị đã tính toán đợc ở trên vào hai công thức trên ta
có:

81

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

đ1= MNDBT+h+ s +a = 386,26 +0,015+1,66 + 0,5
đ2= MNDGC+h+ ' s +a =390 + 0,85

=388,43m.
+0,026+0,5 =391,37m.

Vậy ta chọn cao trình đỉnh đập là đ = 391,4 (m).
2. Chiều rộng đỉnh đập.
Chiều rộng đỉnh đập phụ thuộc vào yêu cầu bố trí cầu công tác,
đờng giao thông. Do không đảm nhiệm giao thông và tràn chỉ có 1
khoang không có cầu công tác. Nên ta chọn bề rộng đỉnh đập b = 3
(m).
3. Bố trí các hành lang.
Các hành lang (lỗ khoét) trong thân đập có tác dụng tập trung nớc thấm trong thân đập và nền, kết hợp để kiểm tra sữa chữa hành
lang ở gần nền để phụt vữa chống thấm .
Kích thớc hành lang chọn theo yêu cầu sử dụng, hành lang phụt
vữa chọn theo yêu cầu thi công bìh = 3ì4 (m).
Trong đó

- H : cột nớc tính đến đáy hành lang.
- J : Gradient thấm cho phép của bêtông lấy J =

10ữ15 .
III. Mặt cắt thực dụng của đập tràn .
1. Chọn mặt cắt đập tràn.
Chọn mặt tràn dạng ophixêrôp không chân không loại 1. Vì loại
này có hệ số lu lợng tơng đối lớn và chế độ làm việc ổn định.
- Chọn cao trình ngỡng tràn ngang với cao trình MNDBT(tràn tự
động)
nt = MNDBT = 386,26(m) .

- Cột nớc tràn thiết kế Ht = 3,7(m).
- Chọn hệ trục xoy nằm ngang cao trình ngỡng tràn, hớng về
phía hạ lu, trục xoy hớng xuống dới, gốc O ở mép thợng lu đập ngang
cao trình ngỡng tràn.
- Vẽ đờng cong theo toạ độ ophixêrôp trong hệ trục đã chọn.

82

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

- Tịnh tiến đờng cong đó theo phơng ngang về phía hạ lu cho
đến khi tiếp xúc với biên hạ lu của mặt cắt cơ bản.
- Mặt hạ lu nối tiếp với sân sau bằng mặt cong có bánh kính R.
R = (0, 2ữ0, 5)(P+Ht).
- P = MNDBT Đ = 386,26 378 = 8,26(m) .

Trong đó:

- Ht = 3,7(m).
MNDGC

Bdd
Hdd

MNDBT

Htr
Đuờng cong ophixêrốp

h>0,4Htr

P
R
đáy

B

R = (0, 2ữ0, 5) (P+Htr ) =(0, 2ữ0, 5).(8,26+3,7) = (2,392ữ5,98).
Chọn R = 4 (m).
Ta có :

bảng toạ độ đờng cong mặt đập không chân không:

TT
1
2
3
4
5
6
7
8

X

Y
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
1

0.13
0.04
0.01
0
0.01
0.06
0.15
0.26

83

X(m)
0
0.37
0.74
1.11
1.48
2.22
2.96
3.7

Y(m)
0.481
0.148
0.037
0
0.037
0.222
0.555
0.962

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

9
10
11
12
13
14
15
16
17

1.2
1.4
1.7
2
2.5
3
3.5
4
4.5

0.39
0.57
0.87
1.24
1.96
2.82
3.82
4.93
6.22

4.44
5.18
6.29
7.4
9.25
11.1
12.95
14.8
16.65

1.443
2.109
3.219
4.588
7.252
10.434
14.134
18.241
23.014

2.Xác định hình thức nối tiếp ở hạ lu.
Ta lập bảng tính nh sau :
- Cột 1 : Giả thiết cột nớc tràn.(từ 0,5 ữ Hmax= 3,7 m)
- Cột 2 : Tỷ số H0/HTK
- Cột 3 : Hệ số thay đổi cột nớc
- Cột 4 : Hệ số lu lợng m = mtc. H. hd

- Cột 5 : Lu lợng qua đập tràn tính theo công thức

(

Qtr = .m. n .Btr . 2.g .H 3 / 2 )
- Cột 6 : Năng lợng đơn vị của dòng chảy E0 = H0 + P, P = MNDBT
- đáy
q

- Cột 7 : F ( c ) = .E 3 / 2
0

Trong đó : Hệ số lu tốc chọn = 0,95
Q

Trong đó : q Lu lợng đơn vị của đập tràn q = B
tr
Q Lu lợng qua tràn tính ở cột trớc

- Cột 8 : C" Hệ số tra ở BTTL
- Cột 9 : Độ sâu liên hợp ứng với hc
- Cột 10 : MNHL ứng với cấp lu lợng tính toán.
- Cột 11 : Độ sâu mực nớc hạ lu hh = zh - đáy
- Cột 12 : Hiệu số ( hc hh ).
H0

H0/HTK

H

m

Qtr

E0

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

0.5

0.14

0.88 0.4 41.1 5.26

(6)

F(c)

c

(7)

(8)

0.05

0.19 1.018 381.9

84

hc
(9)

Zh
(10)

hh
(11)

4

hc- hh

Chế độ
chảy

(12)

-2.902

Chảy

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

1

0.27

0.89 0.4

118

5.76

0.12

0.3

1.5

0.41

0.92 0.4

225

6.26

0.21

0.38 2.394 383.4 5.35 -2.956

2

0.54

0.94 0.5

354

6.76

0.29

0.44

2.96

2.5

0.68

0.96 0.5

505

7.26

0.37

0.5

3.616 385.4 7.43 -3.814

3

0.81

0.98 0.5

675

7.76

0.45

0.54 4.174 386.1 8.06 -3.886

3.5

0.95

0.99 0.5

863

8.26

0.52

0.57

3.7

1

943

8.46

0.55

0.59 4.955 387.2

1

0.5

1.719 382.9

4.73

5

-3.151

384.6 6.62 -3.659

386.6 8.58
9.2

-3.85
-4.245

Từ kết quả tính toán ở trên ta thấy gần nh các cấp lu lợng thì
dòng chảy xuống hạ lu đều là chảy ngập. Cho nên không cần phải tiêu
năng. Nhng mà dù sao đi nữa thì dòng nớc cũng có một năng lợng
nhất định vậy ta cũng phải gia cố phía hạ lu để không cho dòng nớc
phá hoại hạ lu.
Dự tính tiêu năng nh sau: phía sau tràn gia cốmột đoạn sân sau
10 m bằng bê tông mác 200, tiếp đó là lát mái 2 bờ bằng bê tông
M200, để chống xói rửa chân đập chân đập do nớc mặt và dòng xoáy.

Chơng 4
công trình trên tuyến năng lợng.
i1.Công trình lấy nớc.
I.Chọn kiểu cửa lấy nớc.
Là công trình đầu tiên trên tuyến năng lợng làm nhiệm vụ cung
cấp nớc cho nhà máy thuỷ điện, đảm bảo các yêu cầu về chất lợng cho
nhà máy.
Hình dạng và kết cấu cửa lấy nớc phụ thuộc vào sơ đồ và các
thành phần các công trình đầu mối, điều kiện địa hình, địa chất của khu
vực xây dựng công trình.
Có hai loại cửa lấy nớc ( CLN ) là :
- CLN không áp.
- CLN có áp.

85

ngập
Chảy
ngập
Chảy
ngập
Chảy
ngập
Chảy
ngập
Chảy
ngập
Chảy
ngập
Chảy
ngập

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

Với TTĐ Nà Loà trên tuyến năng lợng gồm CLN vào kênh và CLN
vào đờng ống áp lực.
1.Cửa lấy nớc không áp.
Đợc áp dụng trong trờng hợp hồ chứa của nhà máy thuỷ điện
không tiến hành điều tiết trong thời gian dài và mực nơc thợng lu ít thay
đổi khi nhà máy vận hành. Từ điều kiện trên Em chọn phơng án áp
dụng cửa lấy nớc kiểu không áp cho hình thức chuyển tiếp nứơc từ đập
vào kênh.
2.Cửa lấy nớc có áp.
Đợc áp dụng khi MNTL thay đổi tơng đối nhiều phải đặt CLN ở dới
sâu.
Từ kết luận trên em chọn hình thức chuyển tiếp từ bể áp lực ( BAL ) vào
đờng ống áp lực là cửa lấy nớc có áp.
II.Yêu cầu đối với CLN.
- CLN phải đảm bảo cung cấp nơc đúng yêu cầu và liên tục cho nhà
máy thuỷ điện.
- CLN phải có khả năng đóng kín hoàn toàn không cho nớc chảy về
hạ lu khi

kiểm tra, sửa chữa hệ thống công trình phía sau.

- Thời gian đóng mở CLN phải đủ ngắn để đảm bảo an toàn cho
nhà máy.
- Việc bố trí các thiết bị trong CLN phải hợp lý, thuận lợi trong vận hành
và tổn thất ít.
- Đảm bảo ổn định về trợt, độ bền nh công trình thuỷ công khác.
- CLN phải bố trí lới chắn rác
III.Các thiết bị bố trí trong cửa lấy nớc.
1. CLN không áp.

MNDBT

2

1

2
1

3

3

86