Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chiều dài cống được xác định căn cứ vào cao trình đặt cống và mặt cắt ngang đập tại vị trí cống.

Chiều dài cống được xác định căn cứ vào cao trình đặt cống và mặt cắt ngang đập tại vị trí cống.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 135



Ngành kỹ thuật



cơng trình



-



Kênh hạ lưu cống có nhiệm vụ dẫn nước từ hạ lưu cống về khu tưới.



-



Mặt cắt ngang kênh phải dẫn được lưu lượng dùng nước lớn nhất mà vẫn



không bị xói.

19.2.1.Thiết kế mặt cắt kênh

Mặt cắt kênh được thiết kế với lưu lượng thiết kế Q, tức lưu lượng lấy nước

lớn nhất (Qtk = 0.22 m3/s).

Căn cứ vào điều kiện địa chất nơi tuyến kênh chạy qua, sơ bộ chọn được các

chỉ tiêu sau:

-



Độ dốc đáy kênh: i = 0.0003



-



Độ nhám lòng kênh: n = 0.025 (PL 4-3, bảng tính thủy lực).



-



Hệ số mái kênh: m = 1.5



19.2.1.1. Xác định bề rộng đáy kênh (b) và chiều sâu nước trong kênh (h):

 Sơ bộ xác định vận tốc khơng xói theo cơng thức:

Vkx = K Q0,1 (m/s).

Trong đó:

+ Q: Lưu lượng của kênh, Q = Qtk = 0.22 (m3/s);

+ K: Hệ sơ phụ thuộc đất lòng kênh, với đất sét cát pha: K = 0,68 (bảng 13

TCVN 4118-85)

 Vkx = 0.68 0.220,1 = 0.584 (m/s).

 Sơ bộ xác định chiều sâu theo công thức:

h = 0.5 1  Vkx  3 QTK = 0.5 1  0,584  3 0.22 = 0.478 (m).

 Từ Q, h xác định b theo phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về thủy

lực:

Tính các thơng số:

F  Rln  



4mo . i 8.424  0.0003



0.663

Q

0.22



Trong đó:

+ m0 = 2 1  m 2  m , m = 1.5

+ i: Độ dốc đáy kênh, i = 0.0003

+ Q: Lưu lượng xả thiết kế, Qtk = 0.22 (m3/s)

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 136



Ngành kỹ thuật



cơng trình



-



Tra bảng 8.1 (Các bảng tính thuỷ lực) với f(R ln) = 0.663 và n = 0.025 ta được



Rln= 0.298 m.





b

h

0.478

=

=

1.604,

Tra

phụ

lục

(8-3)

ta

được:

= 2.9

Rln 0.298

Rln



b=



b

Rln = 2.9×0.298 = 0.864 (m).

Rln



Để thuận lợi cho việc thi công, ta chọn bk = 1(m).

Tiến hành tính lại h, lập tỉ số:



tính thủy lực ta được:



b

 1.0 3.36 ,tra bảng (8-3) – Các bảng

Rln 0.298



h

h

1.477 h 

Rln =1.477×0.298 =0.44 (m)

Rln

Rln



b



1.0



b

Kiểm tra tỉ số: h  0.44 2.27 .Tỷ lệ

h



thường khống chế trong



khoảng(25). Vậy kênh thiết kế thoả mãn điều kiện khống chế, mặt cắt kênh là hợp

lý.

Vậy, chiều rộng đáy kênh bk = 1.0 (m), hk = 0.44 (m)

19.2.1.2. Kiểm tra điều kiện khơng xói:

Vì kênh dẫn nước từ hồ chứa nên hàm lượng bùn cát trong nước nhỏ, không

cần kiểm tra điều kiện bồi lắng.

Kiểm tra điều kiện xói lở :

Vmax< Vkx



(11-1)



Trong đó:

+ Vmax: Vận tốc lớn nhất trong kênh:

Vmax 



Qmax

Qmax





(b  m.hmax ).hmax



(11-2)



Với: Qmax: Lưu lượng lớn nhất trong kênh:

Qmax = K×QTK = 1.2×0.22 = 0.264 (m3/s)

(K: Hệ số an tồn phụ thuộc vào Q, có thể lấy K = 1.2)

hmax: Chiều sâu lớn nhất trong kênh, hmax được xác định từ Qmax. Có Qmax , bk,

m, n, i, dùng phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về mặt thủy lực xác định



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 137



Ngành kỹ thuật



cơng trình



độ sâu dòng chảy hmax tương ứng, trình tự tính tốn tương tự như mục 11.2.1.1 và

kết quả tính tốn được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 11-1. Bảng tính hmax ứng với Q



Qmax

(m3/s)

0,264

 Vmax =



max



f(Rln)



Rln (m)



b/Rln



h/Rln



hmax (m)



0.552



0.245



4.082



1.95



0.478



Qmax

Qmax

0.264



= 0.322 (m/s)



(b  m hmax ) hmax (1.0  1.5 0.478) 0.478



So sánh:Vmax = 0.322 (m/s)< Vkx = 0.584(m/s) → kênh thiết kế thoả mãn điều

kiện khơng xói.

Như vậy ta có các kích thước kênh như sau:

- Bề rộng đáy kênh b =1.0 (m)

- Hệ số mái kênh m = 1.5

- Độ dốc đáy kênh i = 0.0003

- Độ sâu nước tương ứng với Qtk: hh = 0.44(m)

19.3. Tính khẩu diện cống.

19.3.1.Trường hợp tính tốn:

Khẩu diện cống được tính với trường hợp chênh lệch mực nước thượng hạ

lưu cống nhỏ và lưu lượng lấy nước tương ứng tương đối lớn.

Ta tính với trường hợp thượng lưu là MNC hạ lưu là mực nước khống chế

đầu kênh Zkc. Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu lúc đó là:

[ΔZ] = MNC – Zkc = 510.6 – 510.1 = 0.5 (m)

19.3.2.Sơ đồ tính tốn:



Z1



Zp



Zl



h2



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Zv



h1



Z2

d



hZ



hh



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 138



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Hình 11-1. Sơ đồ tính tốn thủy lực, xác định khẩu diện cống

Trong đó:

Z1: tổn thất cột nước ở cửa vào.

Zp: tổn thất cột nước do khe phai.

ZL: tổn thất cột nước do lưới chắn rác.

Zv: tổn thất cột nước qua khe van.

Z2: tổn thất cột nước ở cửa ra.

i: độ dốc dọc cống.

L: tổng chiều dài cống, L = 142 m.

L1:chiều dài cống từ cửa vào đến tháp van, L1= 35m.

L2: chiều dài cống sau tháp van, L2= 107 m.

h1: độ sâu dòng đều trong cống.

hh: chiều sâu mực nước trong kênh hạ lưu (hh = 0.44 m).

19.3.3.Tính bề rộng cống bc:

Bề rộng cống phải đủ lớn để lấy được lưu lượng cần thiết Q khi chênh lệch

mực nước thượng hạ lưu cống [Z] đã khống chế, tức là phải đảm bảo điều kiện:

Zi [Z]



(11-3)



 Zi = Z1 + Zp + ZL + Zv + Z2 + i.L.



(11-4)



Trong đó:



[Z] = MNC - Zkc = 510.6-510.1 = 0.5 (m)

Khẩu diện cống được xác định theo phương pháp thử dần.

- Giả thiết nhiều giá trị bề rộng cống bc.

- Với mỗi giá trị bc giả thiết sẽ xác định được các tổn thất Zi.

- Dựa vào điều kiện khống chế để đảm bảo tháo được lưu lượng thiết kế chọn

ra một giá trị bc thích hợp nhất, vừa đảm bảo yêu cầu tưới vừa đảm bảo yêu cầu về

kinh tế (đảm bảo điều kiện 11-3).

Với mỗi trị số bc, tổn thất cột nước được xác định như sau:

19.3.3.1. Tổn thất cửa ra:

Dòng chảy từ trong bể tiêu năng ra kênh dẫn hạ lưu coi như chảy ngập qua

đập tràn đỉnh rộng, khi đó:



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 139



Ngành kỹ thuật



công trình



Q = n.b.h. 2 g .Z 02

Mặt khác: Z02 = Z2 +



Q2

Z02 =

2.g.( n .b.h h ) 2



Q2

 .v02

 .v02

 .Vb2

 Z2 = Z02 –

→ Z2 =

2g

2g

2.g.( n .b.h h ) 2

2. g



Trong đó:

Q: Lưu lượng thiết kế trong kênh, Qtk = 0.22 (m3/s)

b: Bề rộng ở cuối bể tiêu năng theo cấu tạo b = bk = 1.0 (m)

hh: Mực nước trong kênh hạ lưu ứng với Qtk thì hh = 0.44(m)

n: Hệ số lưu tốc tại cửa ra, phụ thuộc vào hệ số lưu lượng m,với m = 0.36

n = 0.96 (tra bảng 14-3 và 14-4 sách Các bảng tính thủy lực)



 : Hệ số lưu tốc, chọn  1 .



Vb: Lưu tốc bình quân của bể tiêu năng, được xác định theo công thức:

Vb 



Q



b







Qtk

0.22



0.234

b (hh  d ) 1.0 (0.44  0.5)



 b : Diện tích mặt cắt ngang của bể tiêu năng. (  b = b×hb; hb = hh+d)

d: Chiều sâu bể tiêu năng, sơ bộ lấy d = 0.5m.

Z2 =





0.22 2

1 0.234 2



0.011(m)

2 9.81 (0.96 1.0 0.44) 2

2 9.81



19.3.3.2. Tổn thất dọc đường:

Coi dòng chảy trong cống là dòng chảy đều với mực nước h 1 được xác định

theo công thức:

h1 = hh + Z2 = 0.44+0.011= 0.451 (m)

Khi đó tổn thất dọc chiều dài cống bằng: Zdđ = i.L

i: Độ dốc của cống, được xác định theo công thức: i 



Q2

2



 c .C 2 .R



.



Với:

c: Diện tích mặt cắt ướt của cống, với cống hình chữ nhật: c = bc.h1.

c: Chu vi ướt, c = 2.h1+bc.

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 140



Ngành kỹ thuật



công trình



Rc: Bán kính thủy lực, Rc =



c

c



1

n



Ci = R 1 / 6 (độ nhám của cống n = 0.014)

19.3.3.3. Tổn thất cục bộ:

Các tổn thất cục bộ xác định theo cơng thức chung như sau:

 .Vi 2

Zi = i.

2.g



(11-5)



Trong đó: i là các hệ số tổn thất cục bộ xác định như sau:

a. Tổn thất qua tháp van:

Theo sơ đồ cấu tạo tại tháp van có đặt một van sửa chữa và một van công tác.

Zv = 2.v.



 .V 2 v

2.g



(11-6)



Trong đó:

+ Vv: vận tốc tại vị trí cửa van, Vv =



Q

v



+ v:diện tích mặt cắt ướt tại vị trí cửa van, v = bc.hv.

+ Với: hv = h1 + i.L, chiều sâu mực nước ngay sau cửa van.

+ v : Hệ số tổn thất theo (mục II - Phụ lục 1) - QPTL C1-75, hệ số này phụ

b 



thuộc vào bề rộng khe van và bề rộng lỗ cống kp = f  kv  . Với b kvan : chiều rộng

 bc 

khe van bkvan= 0.3 m; bc : chiều rộng của cống ở phần bố trí cửa van.

Khi



bKvan

 0.1 thì lấy v = 0.05

bc



Khi



bKvan

 0.2 thì lấy v= 0.1

bc



Khi 0.1 



bKvan

 0.2 thì nội suy giữa hai giá trị trên.

bc



b. Tổn thất qua lưới chắn rác:



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 141



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Lưới chắn rác được bố trí ở cửa vào được làm bằng thép tròn loại 10 .Tấm

lưới được đặt nghiêng so với phương nằm ngang 1 góc 75 0. Theo sổ tay tính tốn

thuỷ lực thì tổn thất qua lưới chắn rác được xác định theo cơng thức:

ZL =  l .



Vl 2

2. g



(11-7)



Trong đó:

+ VL : Lưu tốc dòng chảy tại vị trí đặt lưới chắn rác, VL 



Q

Q



.

 L b c .hL



(hL: Độ sâu mực nước ngay sau lưới chắn rác, hL= hv + Zv)

+ L là hệ số tổn thất theo sổ tay tính tốn thuỷ lực.

S

b



L =  .( ) 4 / 3 . sin 



(11-8)



Với:

: hệ số phụ thuộc hình dạng thanh, ta chọn thanh chữ nhật  = 2.42.

S: đường kính của thanh lưới thép, S = 8 mm.

b: khoảng cách giữa 2 thanh lưới liên tiếp, b = 0.1 m.

: góc nghiêng của thanh lưới so với phương ngang,  = 600.

4



3

Thay số:  L 2.42  0.008  sin 600 0.0722 .

 0.1 



c. Tổn thất qua khe phai:

Để tiện cho quá trình vận hành trước cửa cống ta bố trí hai khe phai với chiều

rộng khe phai là bp=0.2 m

 .VP

Z p 2. p

2. g



2



(11-9)



Trong đó:

p: Hệ số tổn thất qua khe phai, tính tốn tương tự như tổn thất qua khe van.

Q



Q



Q



Vp: Lưu tốc dòng chảy qua phai, V p    b Z b  h  Z 

p

c p

c

L

L



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 142



Ngành kỹ thuật



cơng trình



19.3.3.4. Tổn thất cửa vào:

Tổn thất ở cửa vào xác định theo công thức của đập tràn đỉnh rộng chảy

ngập:

 .V02

Q2



Z1 =

2.g.( . n1 ) 2

2.g



(11-10)



Trong đó:

+ n, : hệ số lưu tốc và hệ số co hẹp bên ở cửa vào:  = 0.62; n = 0.955

+ 1: diện tích mặt cắt ướt ở sau cửa vào:

1 = bc×h = bc×(h1 + i×L + Zp + ZL + Zv)

Q



(11-11)



Q



+ V0: lưu tốc tới gần: V0   b (h  i L  Z  Z  Z )

1

c

1

p

L

v

Để thuận tiện ta lập bảng tính tốn, với giả thiết b c = 0.5 m→1.1 m. Quá

trình tính tốn kết thúc khi i  []. Kết quả tính tốn xác định khẩu diện cống

thể hiện ở bảng (11.1).



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 143



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Bảng 11-2. Bảng tính tốn khẩu diện cống.

Lưu lượng Qtk = 0.22 (m3/s)

Chiều sâu mực nước hạ lưu hh = 0.44 (m)

Hệ số nhám n = 0.014

Vl



Vp

Zp



Z1



Zi



0,0024 0,0009



0,0023



0,1402



0,632



0,504



0,0026 0,0010



0,0026



0,1569



0,458



0,501



0,500



0,0026 0,0010



0,0025



0,1538



0,356



0,483



0,481



0,481



0,0024 0,0009



0,0024



0,1407



0,286



0,094



0,458



0,456



0,455



0,0021 0,0008



0,0021



0,1239



0,234



46,178 0,0005



0,071



0,430



0,429



0,428



0,0019 0,0007



0,0019



0,1067



0,193



46,514 0,0004



0,055



0,404



0,402



0,402



0,0017 0,0007



0,0016



0,0906



0,161



iL



Vv



43,315 0,0033



0,475



0,481



0,480



0,479



0,178



44,134 0,0020



0,284



0,507



0,505



1,580



0,195



44,792 0,0013



0,185



0,503



0,352



1,680



0,210



45,334 0,0009



0,129



0.011



0,396



1,780



0,222



45,789 0,0007



1.0



0.011



0,440



1,880



0,234



1.1



0.011



0,484



1,980



0,244



bc



Z2



ω



χ



R



0.5



0.011



0,220



1,380



0,159



0.6



0.011



0,264



1,480



0.7



0.011



0,308



0.8



0.011



0.9



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang

TL1



C



i



ZV



ZL



Lớp:



51C







Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 144



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Hình 11-2. Biểu đồ quan hệ giữa Zi và bc



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang

TL1



Lớp:



51C







Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 145



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Từ kết quả bảng tính trên ta vẽ được biểu đồ quan hệ giữa Zi~ bc. Từ đó ta

thấy giá trị bc = 0.6 (m) thỏa mãn điều kiện Zi  [Z]. Tuy nhiên ta chọn bc = 1.0

(m) để đảm bảo điều kiện cấu tạo (thường khống chế b c ≥ 0.8 m để tiện đi lại kiểm

tra sửa chữa).

19.3.4.Xác định chiều cao cống và cao trình đặt cống:

19.3.4.1. Chiều cao mặt cắt cống:

Do đã chọn cống thuộc loại cống khơng áp nên cao trình cống phải được tính

theo cơng thức:

Hc = h1 + 



(11-12)



Trong đó:

+ Hc : Chiều cao mặt cắt cống.

+ h1: Chiều cao mực nước cuối cống, h1 = hh + Z2 =0.44+ 0.011 = 0.451 (m)

+  = (0.5 – 1)m : Độ lưu không, chọn  = 0.749(m)

=> Hc= h1 + ∆ = 0.451 + 0.749 = 1.2 (m)

Ngoài ra, Hc cần thỏa mãn điều kiện cấu tạo (thường khống chế H c ≥ 1,6 m

để tiện cho kiểm tra sửa chữa).

Vậy chọn Hc = 1.6 (m).

19.3.4.2. Cao trình đặt cống:

-



Cao trình đáy cống ở cửa ra:

Zcr = Zkc - hh = 510.1 – 0.44 = 509.66 (m)



-



Cao trình đáy cống cửa vào:

Zcv = Zcr + i.L = 509.66 + 0.0005×142= 509.73 (m)



-



Cao trình đáy kênh dẫn hạ lưu:

Zđk = Zcr = 509.66(m)



19.4. Kiểm tra trạng thái chảy trong cống.

19.4.1.Mục đích:

Khi mực nước thượng lưu cao chỉ cần mở một phần cửa van để lấy được lưu

lượng cần thiết. Do năng lượng dòng chảy lớn, dòng chảy ở ngay sau cửa van

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chiều dài cống được xác định căn cứ vào cao trình đặt cống và mặt cắt ngang đập tại vị trí cống.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×