Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Trang 34



Ngành : Kỹ thuật cơng



quyết định đến chiều cao đập, diện tích ngập lụt ở phía thượng lưu cơng trình.

Do đó có ảnh hưởng rất lớn đến giá cơng trình.

3.2.2. Số liệu cần thiết trong tính tốn điều tiết lũ

- MNDBT = 476 (m)

- Quan hệ V=V(z) của hồ

- Các thông số đường tràn xả lũ (loại tràn mặt).

+ Cao trình ngưỡng tràn Zng=462m.

+ Khẩu diện tràn( bảng 3.1).

+ Hệ số lưu lượng m:

Tính theo Pavlopxky ta có: m= mtc.σH.σhd

Trong đó: -mtc= 0,49: hệ số lưu lượng của đập tràn thực dụng loại I

- σH =1: hệ số phụ thuộc cột nước tính tốn( H=HTK).

- σhd : hệ số phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt tràn.

Sơ bộ chọn hình dạng mặt cắt tràn như sau: αT=45O và αH= 60O và a/P= 0,9.

Tra bảng 18 TCVN 9137:2012 ta có σhd = 0,978.

Ta có m = mtc.σH.σhd = 0,49.1.0,978= 0,48.

+ Xác định hệ số co hẹp bên ε:

  1  0.2.



 mb  (n  1) mt Ho

(3.1)

n

b



Trong đó: + Ho: cột nước tồn phần trên ngưỡng tràn.

+ b: bề rộng một khoang tràn.

+ n: số khoang tràn.



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 35



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Chọn sơ bộ



Ngành : Kỹ thuật công



 mb  0,7.  mt  0,45



+ Đường quá trình lũ đến ứng với tần suất thiết kế(0,1%) và tần suất kiểm

tra(0,02%) được cho trong PL1.1 và hình 1.4

3.2.3. Các phương trình cơ bản

- Phương trình cân bằng nước: dV= (Q – Qx )dt (3.2)

- Phương trình thủy lực ( khả năng xả qua tràn):

Qx= f( Ωt, Z, Zh),

Với : Ωt - các thông số đường tràn;

Z - mực nước thượng lưu;

Zh - mực nước hạ lưu.

-



Tính tốn trong phạm vi đường tràn mặt, chỉ có 1 cao trình ngưỡng tràn. Khi đó:

Qxả = m.ε.∑b..H3/2 (3.3)



Trong đó: Qxả: lưu lượng xả;

H: Cột nước tràn, H = Z – Zng.

3.2.4. Phương pháp tính

 Sai phân của phương trình (1) với thời đoạn tính tốn là Δt:

V2-V1= ( QTB – QXTB) . Δt

�Q1  Q2 � �q1  q2 �

t  �

t  V2  V1







2

2









=>

(3.4)



-



Quan hệ giữa QX và V:

2/3







Q X1





�m. .�b. 2.g �





H1 =

Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 36



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật cơng



Z1= Zng + H1 , V1 = V(z1)

2/3







QX 2





�m. .�b. 2.g �



H2 = �



(3.5)



3.2.5.Trình tự tính tốn

Chọn thời đoạn tính tốn Δt, sai số cho phép về Qxả

Bắt đầu tính từ thời điểm mực nước hồ bằng mực Z BT (MNDBT), cột nước trên

ngưỡng H1= ZBT – Zng ; khả năng xả khi mở hết van tương ứng là:

Q1 = m.ε.∑b..H13/2

Với tràn có cửa van bắt đầu tính từ t1= t(Q1).

- Giai đoạn t= 0 – t1: mở van từ từ để khống chế Qx=Q và giữ mực nước hồ bằng ZBT.

- Giai đoạn từ t1 đến t2 = t1+ Δt

+ xác định Q2= Q(t2);

+ Giả thiết Qx2

+ Tính H2=Z2-Zng; tính ε theo cơng thức(3.2) => Qxtt theo cơng thức 3.3

Nếu chưa đạt thì giả thiết lại Qx2, nếu đạt rồi thì chuyển sang thời đoạn tiếp theo.

Q trình tính tốn dừng lại khi đạt Qx2i Q1, sau đó xác định :

QXmax= max(Qxi), Zmax=max(Zi).



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 37



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật cơng



Q, q : (m3/s)



Q-t

VSC



q max



q-t



qo



T (h)



t0



t1



t2



t3



Hình 3.1 – Dạng đường quá trình xả lũ (tràn dọc, có cửa van)

3.2.6. Kết quả tính tốn điều tiết lũ

Tính tốn theo phương pháp lặp ( mục 3.2.4)cho các phương án khẩu diện tràn

(Bảng 3.1) ứng với tần suất thiết kế và kiểm tra ta tính được kết quả trình bày trong các

phụ lục PL3.1 đến PL3.6.

Kết quả tính tốn các thơng số ( lưu lượng xả max – q max ; cột nước max - Hmax ;

mực nước max - Zmax ; dung tích siêu cao - Vsc) được tổng hợp trong Bảng 3.4 và 3.5

Bảng 3.2 – Kết quả tính tốn điều tiết lũ với tần suất thiết kế ( P = 0,1%)

Phương án



n×b



qmax(m3/s)



Hmax(m)



MNLTK(m)



A



4×13



6891,39



17,34



479,34



B



4×14



7287,24



16,97



478,97



C



4×15



7677,75



16,65



478,65



Bảng 3.3 – Kết quả tính tốn điều tiết lũ với tần suất kiểm tra ( P = 0,02%)

Phương án



n×b



qmax(m3/s)



Hmax(m)



MNLKT(m)



A



4×13



8560,16



20,42



482,42



B



4×14



8861,56



19,62



481,62



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 38



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



C



4×15



9238,34



Ngành : Kỹ thuật cơng



19,07



481,07



3.3 Kích thước cơ bản của đập dâng

3.3.1. Dạng mặt cắt cơ bản

Mặt cắt cơ bản của đập bê tơng trọng lực c dạng tam giác, cao trình đỉnh bằng

cao trình MNLTK. Các tải trọng tính toán gồm: trọng lượng bản thân(G), áp lực nước

(W1, W2), áp lực thấm ( Wth).

Mặt cắt cơ bản được tính theo ba điều kiện sau:

+ Điều kiện ổn định: đảm bảo hệ số an toàn ổn định trượt trên mặt cắt nguy hiểm

nhất không nhỏ hơn trị số cho phép.

+ Điều kiện ứng suất: khống chế không để ứng suất kéo ở mép thượng lưu hoặc

có xuất hiện ứng suất kéo nhưng nhỏ hơn trị số cho phép; ứng suất chính nén mép hạ

lưu khơng vượt q trị số cho phép.

+ Điều kiện kinh tế : đảm bảo cho khối lượng cơng trình là nhỏ nhất.

Khi tính tốn ta xét đập có chiều dài 1m (bài tốn phẳng) tiết diện ngang hình tam

giác, có chiều rộng là B ( hình chiếu mái thượng lưu là n.B và mái hạ lưu là (1-n).B,

chiều cao H= MNLTK –Zđáy với Zđáy=354 (m). Là cao trình thấp nhất trên mặt cắt dọc

tuyến đập sau khi bóc lớp phủ.

MNLTK



H



Zd

S1



L2



L1



nB



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



(1-n) B



Lớp : 51C-



Trang 39



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật cơng



Hình 3.2 – Mặt cắt cơ bản tràn

3.3.2 Bề rộng đáy (B)

1- Xác định theo điều kiện ứng suất:

Ứng suất theo phương thẳng đứng tác dụng lên một mặt cắt ngang đập có thể xác

định theo cơng thức nén lệch tâm:

G 6 M

  � � �2 0

B

B



Khống chế ứng suất pháp tại mép thượng lưu, Ta có cơng thức tính B sau khi triển

khai các thơng số như sau:



B



H



1

.  1  n   n  2  n   1

n



(3.6)



2- Xác định theo điều kiện ổn định trượt :



B  Kc .



H



(3.7)

� 1



f . �  n  1 �

� n





Trong đó:

H : chiều cao mặt cắt

f : hệ số ma sát giữa đập bê tông và nền đá: f = 0,8

: dung trọng của đập. Theo tiêu chuẩn thiết kế đập bê tông và bê tơng cốt thép

14 TCN 56-88 thì



 1 = 2,4 T/m3



=1 (T/ m3) là dung trọng của nước

n : là hệ số chọn trước, chọn theo kinh nghiệm n = 00,1; Chọn n = 0



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 40



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật cơng



: hệ số cột nước còn lại sau màn chống thấm. Trị số xác định theo mức độ xử

lý nền sơ bộ chọn = 0,40,6 ; sơ bộ chọn = 0,5



Kc



nc . K n

K

c

: hệ số an toàn chung:

= m =



1.1, 25

0,95 = 1,316



Các đại lượng trong cơng thức tương tự như trên

3- Tính tốn và chọn giá trị bề rộng đáy:

Chọn chiều rộng đáy đập: để đảm bảo điều kiện ổn định và độ bền thì chiều rộng

đáy đập được chọn là giá trị lớn nhất trong 2 giá trị đã xác định ở trên.

Bảng 3.4 – Kết quả tính tốn chiều rộng đáy đập cho các phương án tràn.

Phương án



MNLKT



H(m)



Bứng suất(m)



Bổn định(m)



B(m)



A: 4.13(m)



482,42



128,42



93,17



111,18



111,18



B: 4.14(m)



481,62



127,62



92,59



110,49



110,49



C: 4.15(m)



481,07



127,07



92,18



110,02



110,02



3.3.3. Cao trình đỉnh đập

Sau khi có chiều rộng đáy B thì ta xác định cao trình đỉnh đập theo 3 điều kiện sau:

ZĐ1 = MNDBT + + + a



h' + + a’



ZĐ2 = MNLTK +



ZĐ3 = MNLKT + a”



(3.8)

(3.9)

(3.10)



Trong đó: MNDBT: mực nước dâng bình thường trong hồ MNDBT = 476m

MNLTK, MNLKT: mực nước lũ thiết kế, kiểm tra ứng với các B tràn

khác nhau.

h , h



'



(m) : chiều cao nước dềnh do gió thổi ứng với gió tính tốn lớn



nhất và gió bình qn lớn nhất.

Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 41



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật cơng



: là chiều cao sóng dềnh ứng với gió tính tốn lớn nhất và gió bình quân

lớn nhất.

a, a’, a” : chiều cao dự trữ phụ thuộc vào cấp cơng trình, tra quy phạm

14 TCN 157-2005: a = 1,5 m, a’= 1,0 m; a”=0,5m

Cao trình đỉnh đập được chọn là trị số max(Z1 , Z2 , Z3 ).

1- Xác định chiều cao và

Các thông số này xác định với MNDBT= 476m. Với MNDBT này ta có tần suất gió

P=2% Tra bảng 1.6 được vận tốc tính tốn lớn nhất: V= 33,55%(m/s). Ứng với mực

nước dâng bình thường dựa vào bình đồ lòng hồ ta đo được đà gió là D = 938(m)

 Chiều cao nước dềnh do gió :

(3.11)

Trong đó:

-  s : là góc kẹp giữa trục dọc của hồ và hướng gió ( tính bằng độ). Góc











quan hệ với mực nước trong hồ. Chọn s= 0 là trường hợp nguy hiểm nhất

- D : là chiều đà gió (m), quan hệ với mực nước hồ

- H: Chiều cao cột nước trước đập (m) , H=MNDBT-ZĐáy=476-354=122(m)

- V : vận tốc gió tính tốn ứng với tần suất thiết kế (m/s).

Thay số vào công thức(3.11) ta có:

h  2.10 6.



V 2 .D

33,552.938

.cos  s  2.106.

.1  0,00176(m)

g.H

9,81.122



 Chiều cao sóng dềnh:

- Xác định các yếu tố của sóng trung bình: ,, : (Giả thiết H >).

gD

gt

2

Tính các giá trị khơng thứ ngun: V và V (t = 6h).

Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 42



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật công



gt gD

2

Từ các giá trị V , V tra theo đồ thị hình P2-1(Đồ thị xác định các yếu tố của sóng



Trang 115 . ĐATC), ta được 2 cặp giá trị và .

Ta chọn cặp có giá trị bé hơn tính và theo cơng thức :



Từ đó, ta xác định được :

Sau đó, ta kiểm tra lại giả thiết H > có thỏa mãn khơng, nếu khơng thỏa thì ta tính

theo các thơng số của sóng nước nơng.

- Chiều cao sóng ứng với mức bảo đảm i = 1% : h1% = k1% h ,

Trong đó: k1% (tra P2-2Đồ thị xác định k1% – Trang 115 – ĐATC, theo )

- Độ dềnh cao nhất của sóng :



(3.12)



Trong đó: ks (tra theo hình P2-4ª – Trang 116 – ĐATC, theo /H và h/ ).

2- Xác định chiều cao



h '



và  s .

'



Tính tốn tương tự như trường hợp MNDBT nhưng ứng với các trị số sau

+ Mực nước tính tốn là MNLTK (theo các phương án tràn).

+ V’=18,75(m/s): vận tốc gió bình qn lớn nhất (ứng với MNLTK).

+ D’(m): Đà gió ứng với mực nước trong hồ là MNLTK.

+ H= MNLTK – ZĐáy(m): Chiều sâu nước trước đập.

+ Lấy thời gian gió thổi liên tục là t=6h.

3- Kết quả tính tốn:

Tính theo (3.10) với MNLKT ta xác định được cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT như

Bảng 3.5.



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 43



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



Ngành : Kỹ thuật cơng



Tính tốn các thơng số của sóng dềnh, nước dâng do gió thổi theo trình tự trên

cho MNDBT và MNLTK theo phương án tràn thay vào (3.8) và (3.9) ta có kết quả

Bảng 3.5 – kết quả tính cao trình đỉnh đập ứng với MNLKT



Thơng số



Đơn vị



MNLKT

a”



Btràn

4×13m



4×14(m)



4×15(m)



(m)



482,42



481,62



481,07



(m)



0,5



0,5



0,5



ZĐ3

(m)

482,92

482,12

481,57

Bảng 3.6 – Kết quả tính tốn cao trình đỉnh đập với MNDBT và MNLTK



Thơng số



Đơn vị



MNDBT



Mực nước



(m)



H



MNLTK

Btran=4×13m



Btran=4×14m



Btran=4×15m



476



479,34



478,97



478,65



(m)



122



125,34



124,97



124,65



D



(m)



938



1420



1330



1210



V



(m/s)



33,55



18,75



18,75



18,75



Δh



(m)



0,00176



0,00081



0,00076



0,00070



gt/V



6351,83



11301,12



11301,12



11301,12



gD/V2



8,17



39,62



37,11



33,76



g



/V



0,76



1,19



1,15



1,12



gh



/V2



0,0055



0,0113



0,0109



0,0103



h



(m)



0,631



0,405



0,391



0,369







(s)



2,599



2,274



2,198



2,141







(m)



10,552



8,074



7,543



7,158



K1%



2,09



2,1



2,098



2,096



hs1%



1,32



0,85



0,82



0,77



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Trang 44



Đồ án tốt nghiệp Kỹ sư

trình



 /H



Ngành : Kỹ thuật cơng



0,086



0,064



0,06



0,057



h /



0,06



0,05



0,052



0,052



Kηs



1,16



1,13



1,14



1,14



ηs



(m)



1,53



0,96



0,93



0,88







(m)



479,03



481,30



480,90



480,53



Tổng hợp kết quả từ Bảng 3.5 và Bảng 3.6 ta chọn cao trình đỉnh đập là cao trình

lớn nhất trong 3 cao trình trên

Bảng 3.7 – kết quả tính cao trình đỉnh đập cho các phương án tràn.

Phương án



n×B(m)



ZĐ1(m)



ZĐ2(m)



ZĐ3(m)



ZChọn(m)



A



4×13



479,03



481,3



482,92



482,92



B



4×14



479,03



480,9



482,12



482,12



C



4×15



479,03



480,53



481,57



481,57



3.3.4. Bề rộng đỉnh đập

Chiều rộng đỉnh đập phải đảm bảo điều kiện thi cơng, điều kiện khai thác và vận

hành cơng trình. Đập thủy điện Bản Chát là một cơng trình lớn, thời gian sử dụng lâu

dài nên ta chọn bề rộng đỉnh đập là b = 10(m), hai bên có bề rộng 0,5 (m) và cao 0,8

(m). Đỉnh đập làm dốc về phiá thượng lưu với độ dốc i=3%, bố trí lỗ thốt nước mưa.

Tổng hợp các tính tốn trên ta có bảng thống kê các thông số của mặt cắt cơ bản

(bề rộng đáy (B), cao trình đỉnh đập (Z Đỉnh), bề rộng đỉnh đập (b), hệ số mái dốc hạ

lưu(m) ứng với các phương án tràn như sau:

Bảng 3.8 – Các thông số cơ bản của mặt cắt không tràn.

Phương án



n×B



H(m)



m



ZĐỉnh(m)



b(m)



B(m)



A



4×13



128,42



0,82



482,92



10



111,18



Sinh viên : Vũ Thị Mỹ Hạnh

TL4



Lớp : 51C-



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CHỌN PHƯƠNG ÁN

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×