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 :
B=

H1
1
.(1 - n ) + n( 2 - n )
n

=
1

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

73

= 7,98(m).

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

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:
h=2.10-6.

V2D
Cos s (m) .
gH

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).
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

74

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

* 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 gian
V V2

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



h=



g .t
= 0,48
V

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

t=

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

- Bớc sóng trung bình đợc xác định nh sau.
=

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 đợc
V2

k1% = 2,02.



hs1% = 2,02.0,48=0,97 (m).
75

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

- 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.
h =2.10-6.

412.600
Cos 0 0 =0,026(m).
9,81.7,88

* 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 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 gian
V' V'2

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




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

76

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

Chọn trị số nhỏ nhất ta đợc

gh
V

'2

= 0,0038

Từ đó ta xác định đợc :

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:
đ1= MNDBT+h+ s +a = 386,26 +0,015+1,66 + 0,5
=388,43m.
+0,026+0,5 =391,37m.

đ2= MNDGC+h+ ' s +a =390 + 0,85

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 .

77

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

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.
- 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).
Trong đó:

- P = MNDBT Đ = 386,26 378 = 8,26(m) .
- Ht = 3,7(m).

78

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

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
9
10
11
12
13
14
15
16
17

X

Y
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.7
2
2.5
3
3.5
4
4.5

0.13
0.04
0.01
0
0.01
0.06
0.15
0.26
0.39
0.57
0.87
1.24
1.96
2.82
3.82
4.93
6.22

79

X(m)
0
0.37
0.74
1.11
1.48
2.22
2.96
3.7
4.44
5.18
6.29
7.4
9.25
11.1
12.95
14.8
16.65

Y(m)
0.481
0.148
0.037
0
0.037
0.222
0.555
0.962
1.443
2.109
3.219
4.588
7.252
10.434
14.134
18.241
23.014

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

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

Trong đó :

q Lu lợng đơn vị của đập tràn q = B
tr

Q

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

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

5.26 0.05 0.19

E0
(6)

F(c)

c

(7)

(8)

hc

Zh

hh

hc- hh

(9)

(10)

(11)

(12)

1.01
8
1.71
9

381.
9
382.
9
383.
4
384.
6
385.
4
386.
1
386.

0.5

0.14

0.8
8

0.4

41.
1

1

0.27

0.89 0.4

118

5.76 0.12

1.5

0.41

0.92 0.4

225

6.26 0.21 0.38 2.394

2

0.54

0.94 0.5

354

6.76 0.29 0.44

2.5

0.68

0.96 0.5

505

7.26 0.37

3
3.5

0.81
0.95

0.98 0.5
0.99 0.5

675
863

7.76 0.45 0.54
8.2 0.52 0.57

0.3

0.5

80

2.96
3.61
6
4.17
4
4.73

Chế độ
chảy

4

-2.902

Chảy ngập

5

-3.151

Chảy ngập

5.35

-2.956

Chảy ngập

6.62

-3.659

Chảy ngập

7.43

-3.814

Chảy ngập

8.06
8.5

-3.886
-3.85

Chảy ngập
Chảy ngập

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

3.7

1

1

0.5

943

6
8.4
6

0.55 0.59 4.955

6
387.
2

8
9.2

-4.245

Chảy ngập

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.
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.
81

Thiết kế sơ bộ ttđ NàLOà

Đồ án tốt nghiệp

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

3

3

1

1 Lới chắn rác.
2 Van sửa chữa.
3 Van công tác6
*CLN có áp.

4
7

1
2

3

82