Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Ta thấy kết quả tính toán ra xấp xỉ bằng kết quả tính toán bằng phần mềm GEO-SLOPE. Vậy phần mềm GEO-SLOPE cho kết quả tương đối chính xác.

Ta thấy kết quả tính toán ra xấp xỉ bằng kết quả tính toán bằng phần mềm GEO-SLOPE. Vậy phần mềm GEO-SLOPE cho kết quả tương đối chính xác.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 108



Ngành kỹ thuật



cơng trình



CHƯƠNG 18.



THIẾT KẾ TRÀN XẢ LŨ



18.1. Hình thức và cấu tạo các bộ phận đường tràn.

18.1.1.Hình thức tràn:

-



Ở phần thiết kế sơ bộ ta đã chọn: Hình thức tràn là tràn dọc, với hình thức



ngưỡng tràn là tràn đỉnh rộng, mặt cắt chữ nhật, không cửa van, chảy tự do.

-



Đường tràn bao gồm các bộ phận: Phía trước ngưỡng tràn là tường cánh



hướng dòng và kênh dẫn thượng lưu, sau ngưỡng là dốc nước. Dốc nước được chia

làm hai đoạn: nối tiếp sau ngưỡng là đoạn thu hẹp và sau đoạn thu hẹp là đoạn có bề

rộng khơng thay đổi.

18.1.2.Cấu tạo đường tràn dọc:

18.1.2.1. Đoạn cửa vào:

Chọn đoạn cửa vào thu hẹp dần, tường thẳng, không cho phép nước tràn qua.

Độ dốc đoạn này i = 0, góc thu hẹp α = 20 0. Mặt cắt có dạng hình thang, có các

thông số sau:

-



Bt: chiều rộng đầu đoạn thu hẹp: Bt = 20.28 m



-



Lt: chiều dài đoạn hướng nước, Lt = 10 m



-



α: góc mở rộng tường cánh thượng lưu α = 200



-



Hệ số mái: m = 1.



-



Độ dốc đáy kênh: i = 0.



-



Bản đáy dày 0.5 m làm bằng bê tơng cốt thép.



-



Tường bên có kết cấu bê tơng cốt thép, cao trình đỉnh tường sát ngưỡng tràn



bằng cao trình đỉnh đập là 529.7 m.

18.1.2.2. Ngưỡng tràn:

-



Chiều dài ngưỡng Lng = 6 m.



-



Số khoang tràn: n = 2



-



Mố trụ dày 1m, 2 đầu lượn tròn với bán kính lượn tròn là r = 0.5 m.



-



Mố bên dày 0.5 m.



-



Kết cấu tường bên của tràn là bê tông cốt thép M200, tường tách rời bản đáy,



cao trình đỉnh tường bằng cao trình đỉnh đập (+529.7 m).



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 109



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Hình 10-1. Cấu tạo ngưỡng tràn

18.1.2.3. Đoạn thu hẹp:

Đoạn thu hẹp có độ dốc i = 11%, góc thu hẹp θ = 3.8 0. Chiều dài đoạn thu

hẹp L = 15 m.

Chiều cao tường bên đoạn thu hẹp: Để tiết kiệm vật liệu xây dựng nhưng vẫn

đảm bảo yêu cầu kĩ thuật ta thiết kế chiều cao tường thay đổi dần theo dốc nước từ

4÷2.5 m.



Hình 10-2. Cấu tạo đoạn thu hẹp

18.1.2.4. Dốc nước sau đoạn thu hẹp:

Dốc nước sau đoạn thu hẹp có độ dốc i = 11%. Cứ 10÷15 m ta bố trí 1 khớp

nối để thuận tiện cho thi công và đảm bảo ổn định lún.

Trên đoạn này kết cấu tường bên là tường BTCT M200 đổ liền, chiều cao

thay đổi theo đường mặt nước.



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 110



Ngành kỹ thuật



cơng trình



18.1.2.5. Tiêu năng:

Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất đoạn sau tràn ta chọn hình thức tiêu

năng sau tràn là tiêu năng phóng xa bằng mũi phun + hố xói.

18.1.2.6. Quy mơ của tràn:

+ Cao trình ngưỡng tràn: +525.42 (m)

+ Chiều rộng ngưỡng tràn: B = 12 (m)

+ Lưu lượng xả thiết kế: Q = 32.41 (m3/s)

+ Cột nước tràn thiết kế: H = 1.51 (m)

18.2. Tính tốn thủy lực tràn xả lũ.

18.2.1. Mục đích.

Mục đích của tính tốn thuỷ lực là xác định độ sâu nước ở các vị trí khác

nhau trong dốc nước, từ đó xác định được cao trình tường bên dốc nước. Ngồi ra ta

còn phải xác định trị số Q hợp lí để tính tốn tiêu năng và vẽ đường biên bao hố xói.

Như vậy ta sẽ tính tốn thuỷ lực trong dốc nước với các cấp lưu lượng thay đổi:

Q1 = 32.41(m3/s); Q2 = 25.92(m3/s); Q3 = 19.44(m3/s); Q4 =16.21(m3/s); Q5

=12.96(m3/s).

Ứng với các cấp lưu lượng khác nhau ta phải xác định đường mặt nước trên

đoạn thu hẹp (Bd = 1210 m, i = 11%, Ld = 15m). Từ đó xác định đường mặt nước

trên dốc nước có bề rộng không đổi. (Bd = 10m, i = 0.11%, Ld = 125 m ).

18.2.2. Tính các thơng số thủy lực ứng với từng cấp lưu lượng:

a. Độ sâu dòng chảy đều:

Sử dụng phương pháp mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực:

Tính: f(R ln ) 



4.m o i

Q



Trong đó: m0 2 1  m 2  m

+ m: hệ số mái của dốc nước, do dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật nên m=0

+ i: độ dốc, i = 0.11

Tra phụ lục 8-1 (Các bảng tính thuỷ lực) với f(R ln ) và n = 0.014 (Tra theo

bảng tra thủy lực PL4-3 với cơng trình bằng bê tơng)



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 111



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Ta được Rln. Lập tỷ số b

R ln





Với m = 0 và



b

.Tra phụ lục 8-3 (Các bảng tính thủy lực) ta được:

Rln



h => ho = h .Rln

R ln

R ln



b. Độ sâu phân giới hk:

Với dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật, độ sâu phân giới được xác định theo

cơng thức:



hk =



3



 .q 2

g



Trong đó:

+ q: Lưu lượng đơn vị chảy qua dốc nước q = Q/Bd.

+α: Hệ số sửa chữa động năng , chọnα = 1.

+ g: Gia tốc trọng trường, g = 9.81 (m/s2)

Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta có bảng kết quả sau:

Bảng 10-1. Độ sâu dòng đều ho và độ sâu phân giới hk ở đầu đoạn thu hẹp của

dốc nước ứng với từng cấp lưu lượng.

B (m) Q(m3/s) f(Rln)

Rln(m)

b/Rln

h/Rln

ho(m)

q

hk(m)

13

32,41

0,082

0,510

23,529

0,558

0,285

2,493

0,906

13

25,92

0,102

0,440

27,273

0,558

0,246

1,993

0,781

13

19,44

0,136

0,420

28,571

0,558

0,234

1,495

0,644

13

16,21

0,164

0,390

30,769

0,558

0,218

1,247

0,571

13

12,96

0,205

0,361

33,241

0,558

0,201

0,997

0,492

Bảng 10-2. Độ sâu dòng đều ho và độ sâu phân giới hk ở cuối đoạn thu hẹp của dốc

nước ứng với từng cấp lưu lượng

B (m)



Q(m3/s)



f(Rln)



Rln(m)



b/Rln



h/Rln



ho(m)



q



hk(m)



11



32,41



0,082



0,510



19,608



0,597



0,304



2,946



1,023



11



25,92



0,102



0,440



22,727



0,558



0,246



2,356



0,881



11



19,44



0,136



0,420



23,810



0,558



0,214



1,767



0,728



11



16,21



0,164



0,390



25,641



0,558



0,193



1,474



0,645



11



12,96



0,205



0,361



27,701



0,558



0,170



1,178



0,555



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 112



Ngành kỹ thuật



cơng trình



c. Độ dốc phân giới:

Độ dốc phân giới được xác định theo công thức:

ik =



Q2



(10-1)



( K .C K . R K ) 2



Trong đó:

+ Q: lưu lượng chảy qua dốc nước.

+  K : Diện tích mặt ướt  K = Bd . hk (m2)

+ RK: Bán kính thủy lực ứng với hk:

RK =



K

(m)

2.hK  Bd



(10-2)



+ CK: Hệ số Cêzy. Được tính theo cơng thức Cêzy – Maininh:

CK =



1 1/ 6

.R K

n



( với n = 0.014)



(10-3)



Kết quả tính toán độ dốc phân giới được ghi ở bảng sau:

Bảng 10-3. Độ dốc phân giới ở đầu đoạn thu hẹp ứng với từng cấp lưu lượng

k(m)

B (m) Q(m3/s) q(m3/s) hk (m) ωk(m2)

Rk (m)

Ck

ik

13

32,41

2,493 0,906 10,872 13,812

0,787

68,635

0,00240

13

25,92

1,993 0,781 9,367

13,561

0,691

67,157

0,00246

13

19,44

1,495 0,644 7,732

13,289

0,582

65,264

0,00255

13

1,247 0,571 6,435

16,21

13.124

0,528

64,136

0,00262

13

12,96

0,997 0,492 5,901

12,983

0,454

62,631

0,00271

Bảng 10-4. Độ dốc phân giới ở cuối đoạn thu hẹp ứng với từng cấp lưu lượng

B (m) Q(m3/s) q(m3/s) hk (m)

11

32,41

2,946 1,023

11

25,92

2,356 0,881

11

19,44

1,767 0,728

11

16,21

1,474 0,645

11

12,96

1,178 0,555

Ta thấy: i0>ik và ho< hk



ωk(m2)

10,230

8,815

7,276

6,446

5,553



k (m)

12,046

11,763

11,455

11.534

11,111



Rk (m)

0,849

0,749

0,635

0,598

0,500



Ck

69,510

68,075

66,225

65,778

63,631



ik

0,00245

0,00249

0,00256

0,00260

0,00269



Kết luận: Vậy đường mặt nước trong thân dốc là đường nước đổ b II.

18.2.3.Tính tốn đường mặt nước:

Tính tốn đoạn thu hẹp ở đầu dốc nước có nhiều phương pháp, ở đây ta tính

tốn đoạn thu hẹp theo phương pháp thử dần, định trước chiều dài đoạn thu hẹp và

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 113



Ngành kỹ thuật



cơng trình



sau đó xác định chiều sâu nước ở các vị trí khác nhau và ở cửa ra của đoạn thu hẹp.

Lấy độ sâu nước đầu đoạn thu hẹp bằng độ sâu phân giới (hđ = hk).

Tính tốn đường mặt nước trong đoạn không đổi bằng cách giả thiết chiều

sâu nước ở các vị trí khác nhau trong đoạn khơng đổi, sau đó kết hợp phương pháp

cộng trực tiếp để xác định giá trị chiều dài dốc nước tại vị trí vừa giả thiết, từ đó xác

định được chiều dài dốc nước.

Trình tự tính tốn như phần thiết kế sơ bộ (6.3.3.4). Kết quả tính đường mặt

nước ứng với từng cấp lưu lượng được thể hiện ở bảng (10-5), (10-6) và phụ lục

(10-1) đến (10-15).



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 114



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Bảng 10-5. Bảng tính tốn đường mặt nước ở đoạn thu hẹp với cấp lưu lượng Q = 32.41 (m3/s).

MC B(m) Bd

1

13 13,0

2

13 12,6

3

13 12,2

4

13 11,8

5

13 11,4

6

13 11,0









h(m) ω(m2) V(m/s)

0,906 10,872 2,981 1,359

13,812

0,617 7,157 4,528 1,662 0,303 12,834

0,552 6,182 5,242 1,953 0,291 12,304

0,517 5,584 5,804 2,234 0,282 11,834

0,498 5,179 6,258 2,494 0,260 11,396

0,481 4,810 6,738 2,795 0,301 10,962



R(m)

0,787

0,558

0,502

0,472

0,454

0,439



C

68,635

64,804

63,688

63,023

62,631

62,266



J

0,0024

0,0088

0,0135

0,0180

0,0220

0,0267



Jtb



i-Jtb



0,0079

0,0134

0,0177

0,0223

0,0110



0,1021

0,0966

0,0923

0,0877

0,0990



∆L

0,0

3,0

3,0

3,1

3,0

3,0



∑∆L

0,0

3,0

6,0

9,0

12,0

15,0



Hình 10-3. Đường mặt nước đoạn thu hẹp với cấp lưu lượng Q= 32.41 (m3/s)



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang

TL1



Lớp:



51C







Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 115



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Bảng 10-6. Bảng tính tốn đường mặt nước ở đoạn khơng đổi với cấp lưu lượng Q= 32.41 (m3/s).

MC

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



Bd

11

11

11

11

11

11

11

11

11

11



h(m)

0,481

0,460

0,439

0,418

0,397

0,374

0,354

0,347

0,331

0,309



ω(m2)

4,810

4,600

4,390

4,180

3,970

3,740

3,540

3,470

3,310

3,091



V(m/s)

6,738

7,046

7,383

7,754

8,164

8,666

9,155

9,340

9,792

10,486





2,795

2,990

3,217

3,482

3,794

4,202

4,626

4,793

5,218

5,913





0,195

0,227

0,265

0,312

0,408

0,425

0,167

0,424

0,696





10,96

10,92

10,88

10,84

10,79

10,75

10,71

10,69

10,66

10,62



R(m)

0,439

0,421

0,404

0,386

0,368

0,348

0,331

0,324

0,310

0,291



C

62,266

61,844

61,403

60,943

60,461

59,905

59,396

59,211

58,776

58,149



J

0,0267

0,0308

0,0358

0,0420

0,0496

0,0601

0,0719

0,0767

0,0894

0,1117



Jtb



i-Jtb



0,0287

0,0333

0,0389

0,0458

0,0549

0,0660

0,0743

0,0830

0,1005



0,0813

0,0767

0,0711

0,0642

0,0551

0,0440

0,0357

0,0270

0,0095



∆L

0,0

2,4

3,0

3,7

4,9

7,4

9,7

4,7

15,7

73,6



∑∆L

0,0

2,4

5,4

9,1

13,9

21,3

31,0

35,7

51,4

125,0



Hình 10-4. Đường mặt nước đoạn không đổi với cấp lưu lượng Q = 32.41 (m3/s)

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang

TL1



Lớp:



51C







Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 116



Ngành kỹ thuật



cơng trình



18.2.4.Kiểm tra xói cuối dốc nước:

Từ kết quả tính tốn ta sẽ kiểm tra xói cho trường hợp lưu lượng qua tràn là

lớn nhất Qmax = 32.41(m3/s).

+ Vận tốc dòng chảy cuối dốc nước là: Vc = 10.489 (m/s)

+ Tra bảng 11-9 (trang 203) sách “Sổ tay tính tốn thuỷ lực”, ta được vận tốc

cho phép khơng xói đối với bê tơng M200 là [V]KX = 25 (m/s).

Vậy Vc< [V]KX nên dốc nước đảm bảo khơng bị xói trong q trình làm việc.

18.2.5.Tính tốn chiều cao tường bên dốc nước:

Chiều cao tường bên dốc nước được xác định theo công thức:

Ht = hhk + a .

Trong đó:

+Ht: chiều cao tường bên dốc nước.

+ a: độ vượt cao an toàn, a = 0.5 (m)

+ hhk: chiều sâu dòng chảy có kể đến hàm khí trong dốc nước

hhk = h.(1 



v

).

100



h, v: chiều sâu và vận tốc dòng chảy tại mặt cắt tính tốn.

Căn cứ vào bảng tính đường mặt nước ứng với Q max = 32.41 (m3/s) ta tính hhk

và xác định chiều cao tường dốc nước:

Sơ bộ tính cao trình đỉnh tường bên cho 3 mặt cắt:

Mặt cắt (1 - 1): mặt cắt đầu đoạn thu hẹp.

Mặt cắt (2 - 2): mặt cắt cuối đoạn thu hẹp.

Mặt cắt (3 - 3): mặt cắt cuối dốc nước.

Kết quả tính tốn:

Bảng 10-7. Chiều sâu dòng chảy có kể đến hàm khí

Mặt cắt (1-1)

Mặt cắt (2-2)

Mặt cắt (3-3)

Bđầu

h1

V1

hhk Bcuối

h2

V2

hhk Bdốc

h3

V3

hhk

(m) (m)

(m/s)

(m) (m) (m) (m/s) (m) (m) (m)

(m/s)

(m)

13 0.906 22.981 1.114 11 0.481 6.738 0.513 11 0.309 10.486 0.341



Bảng 10-8. Bảng tính chiều cao tường bên dốc nước theo 3 phương án

Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 117



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Mặt cắt (1-1)

hhk

Ht

Ht TK



Btràn

(m)

13



(m)

1.114



(m)

1.614



(m)

4.28



Mặt cắt (2-2)

hhk

Ht

Ht TK

(m)

0.513



(m)

1.013



(m)

1.1



Mặt cắt (3-3)

hhk

Ht

Ht TK

(m)

0.309



(m)

0.809



(m)

0.9



18.2.6.Tính tốn thủy lực kênh hạ lưu:

18.2.6.1. Kênh dẫn hạ lưu:

-



Yêu cầu:

Kênh dẫn hạ lưu được thiết kế để dẫn nước từ tràn xả lũ vào lòng sơng tự



nhiên.

Dòng chảy sau khi ra khỏi máng phun sẽ rơi xuống hố xói, ta phải thiết kế

kênh dẫn nước từ hố xói ra lòng sông sao cho đảm bảo chuyển được lưu lượng

nước lớn nhất từ tràn xả lũ xuống và kênh không bị xói lở trong q trình làm việc.

18.2.6.2. Thiết kế mặt cắt kênh

Kênh dẫn hạ lưu là kênh đất có mặt cắt ngang dạng hình thang và có các

thơng số cơ bản sau:

- Lưu lượng lớn nhất dẫn qua kênh: QK = Qxả max = 32.41(m3/s).

- Hệ số mái kênh: m = 1.5

- Độ nhám: n = 0.025

- Độ dốc đáy kênh i = 0.0005

- Bề rộng đáy kênh: giả thiết bk = 10 m.

Ta thiết kế kênh theo phương pháp đối chiếu mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực.

f(Rln) =



4.m0 . i 8.424  0.0005

=

= 0.00582

32.41

Q



Tra phụ lục 8-1(Các bảng tính thuỷlực) ta được Rln = 1.72





b

= 5.813

R ln



Tra phụ lục 8-3 (Các bảng tính thuỷlực)với m = 1.5 ta được:



h

h

= 1.194 ho =

. Rln = 2.054 (m)

R ln

R ln

Vận tốc dòng chảy trong kênh: V = Q



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang





Lớp: 51C – TL1



Đồ án tốt nghiệp kỹ sư



Trang 118



Ngành kỹ thuật



cơng trình



Với: : diện tích mặt cắt ướt của kênh:

 = ( bK + m.h ).h = (10 +1.5×2.054)×2.054 =26.87 ( m2 )

V = 1.21 (m/s).



Kiểm tra điều kiện khơng xói của kênh:



Kênh xả hạ lưu nằm trên nền đất sét nặng lẫn sỏi sạn. Tra bảng 11-3 (trang

199) sách “Sổ Tay Tính Tốn Thuỷ Lực” ta được:

Vận tốc cho phép khơng xói [Vkx] = 1.8 (m/s).

Vậy V < [Vkx] nên kênh đảm bảo khơng bị xói lở trong quá trình làm việc.

Xác định cao trình đáy kênh:



Hố xói cách lòng sơng một đoạn nên mực nước trong kênh khơng bị ảnh

hưởng của mực nước trên sơng.

Vì vậy ta chọn cao trình đáy kênh ngay sau mũi phun là: + 498 (m).

Cao trình mực nước đầu kênh hạ lưu là: + 500.05 (m).



18.3. Tính tốn tiêu năng sau dốc nước.

18.3.1.Đặc điểm:

Căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất của tuyến tràn ta chọn hình thức tiêu

năng của tràn là tiêu năng phóng xa bằng máng phun kết hợp hố xói ở hạ lưu tràn.

Máng phun là một bản cơng xơn tựa trên các hàng cột. Móng của cột được

đặt sâu vào lớp đất đá để tránh xói lở. Nước từ cuối dốc với động năng sẵn có chảy

qua máng phun sẽ bị hắt vào khơng khí với độ cao tuỳ thuộc vào trị số lưu tốc cuối

dốc và trị số góc phun và rơi xuống hạ lưu. Dòng nước vì vậy bị khơng khí pha trộn

vào, bị khuếch tán, do đó khi rơi xuống lưu tốc giảm đi nhiều, nên hạn chế được khả

năng xói lở ở hạ lưu.

Nước từ trên cao rơi xuống sẽ gây nên hố xói và tạo nên khu nước vật ở hai

bên bờ. Nhưng hố xói phát triển đến một độ sâu nhất định thì ổn định, vì chiều sâu



Sinh viên: Dương Thị Huyền Trang



Lớp: 51C – TL1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Ta thấy kết quả tính toán ra xấp xỉ bằng kết quả tính toán bằng phần mềm GEO-SLOPE. Vậy phần mềm GEO-SLOPE cho kết quả tương đối chính xác.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×