Đồ án thủy công

Đồ án thủy cơng 1 GVHD:

SVTH: Trang 1

ĐỒ ÁN THỦY CƠNG 1
TÍNH TỐN THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC
Sơ đồ mặt bằng G7

Các thơng số đã biết:
- Đường quan hệ “ dung tích V
hồ
(m
3
) – Mực nước hồ Z (m) ” : V
hồ
= 28 Z
3.8

- Đường q trình lũ thiết kế, lũ kiểm tra có dạng đường cong và được mơ phỏng
dạng hình thang: Q = f(t)
- Đường quan hệ “ Mực nước sơng hạ lưu Z
HL
(m) – Lưu lượng Q (m
3
/s) ” : Z
HL
=
Q
0.41

- Cao trình đáy sơng : +0.00m . Cao trình đáy đập : -2.00m

- Mực nước chết : MNC = 12m
- Mực nước dâng bình thường : MNDBT = 36m
- Mực nước lũ thiết kế được xác định qua tính tốn điều tiết lũ và được khơng chế
theo điều kiện ngập ở thượng lưu hồ: MNLTK = MNDBT + (1 † 1.5m)
- Mực nước lũ kiểm tra được xác định qua tính tồn điều tiết lũ và được khơng chế
theo điều kiện ngập ở thượng lưu hồ : MNLKT = MNLTK + (0.4†0.8m)
- Vận tốc gió 
10
= 32 (m/s) , đà gió D = 5.4 (km) ứng với MNDBT và

10
= 26 (m/s) , đà gió D = 6.2 (km) ứng với MNLTK
- Đập tràn thực dụng có hệ số lưu lượng m = 0.45
t=2
Qmax
Q(m3/s)
Đường quá trình lũ trong hồ
Vm
qmax


Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 2


Phần 1 : Tính toán điều tiết lũ

I. Xác định mực nước lũ thiết kế (MNLTK) :

Dùng phương pháp điều tiết lũ đơn giản.
Do điều kiện khống chế ngập ở thượng lưu hồ chứa nên chọn
MNLTK = MNDBT + 1.2m = 36 + 1.2 = 37.2m
Tổng lượng lũ : =
1
2


(+ ) =
1
2
160

18 + 2

 3600 = 5760000
3

Có MNDBT và MNLTK dựa vào đường quan hệ V
hồ
=28Z
3.8
ta tìm được :
V
MNDBT
= 28 36
3.8
= 22967173 
3

V
MNLTK
= 28 37.2
3.8
= 26014843 
3

Lượng nước giữ lại trong hồ : V
m
= V
MNLTK
- V
MNDBT
= 3047670
3


=

(+)
= 0.9
Suy ra lượng lũ tháo qua công trình tháo lũ :
q
max
=



(1 




) =
160
0.9

1 
3047670
5760000

= 83.7
3

Cao trình ngưỡng = MNDBT = 36 m
Cột nước tràn H
o
= MNLTK – MNDBT = 1.2m
Bề rộng đỉnh đập tràn :

=






2

3/2
=

83.7
0.45 

2 9.81 1.2
3/2
= 31.9495

II. Xác định mực nước lũ kiểm tra (MNLKT) :

Dùng phương pháp điều tiết lũ đơn giản
Do điều kiện khống chế ngập ở thượng lưu hồ chứa nên chọn
MNLKT = MNLTK + 0.6m = 37.2 + 0.6 = 37.8m
Tổng lượng lũ : =
1
2


(+ ) =
1
2
240

24 + 2

 3600 = 11232000
3

Có MNDBT và MNLKT dựa vào đường quan hệ V
hồ
=28Z

3.8
ta tìm được
V
MNDBT
= 28 36
3.8
= 22967173 
3

V
MNLKT
= 28 37.8
3.8
= 27645654 
3

Lượng nước giữ lại trong hồ : V
m
= V
MNLKT
- V
MNDBT
= 4678482
3

 =

(+)
= 0.923
Suy ra lượng lũ tháo qua công trình tháo lũ :

q
max
=



(1 



) =
240
0.923

1 
4678482
11232000

= 151.7
3

Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 3

Cao trình ngưỡng = MNDBT = 36 m
Cột nước tràn H
o
= MNLKT – MNDBT = 1.8m
Bề rộng đỉnh đập tràn :


=






2

3/2
=
151.7
0.45 

2 9.81 1.8
3/2
= 31.5
Chọn

= 


Phần 2 : Thiết kế đập dâng nước

I. Chọn loại đập :

Nền đá nên dùng đập không đồng chất. Đập có lõi giữa.
Vật liệu làm đập:
Đất đắp đập 1

Đất đắp đập 2
Địa
chất
nền




C
K





C
K

(kG/cm
2
)
(cm/s)
(%)
(kG/cm
2
)
(cm/s)
(%)
0,70
22-

24
0,12-0,14
3.10
-4

10
0,62
13-14
0,40-0,44
2.10
-6

12
Đá tốt

Dùng đất có hệ số thấm bé hơn để làm lõi giữa ( K = 2.10
-6
cm/s)
C, 

dùng 
tn
thì lấy giá trị max, 
bh
thì lấy giá trị min.

II. Cao trình đỉnh đập :

Cột nước trước đập:
H

1
= H
MNDBT
= MNDBT - 
đáy đập
= 36 – (-2) = 38m
H
2
= H
MNLTK
= MNLTK - 
đáy đập
= 37.2 – (-2) = 39.2m
H
3
= H
MNLKT
= MNLKT - 
đáy đập
= 37.8 – (-2) = 39.8m
Cao trình đỉnh đập(
đđ
) chọn giá trị lớn nhất trong 3 giá trị sau :

đđ
= MNDBT + h
l
+ h + a

đđ

= MNLTK + h‟
l
+ h‟ + a‟

đđ
= MNLKT + h” + a”
Theo TCXD VN 285:2005 , đập xây dựng trên nền A (nền đá) có chiều cao > 25 – 70m
thuộc cấp III . Do vậy :
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 4

a = 0.7m
a‟ = 0.5m
a” = 0.2m
Tính chiều cao sóng leo dùng công thức của Lavzovski
h
s
= 0.073 


10




s
= 0.073
10





Với K
s
: hệ số cường độ phát triển chiều cao sóng dọc theo đường khuếch tán.
K
s
= 1 + 
0.4

10

=
1
(9 + 19
14

10
)

h
l
=
2




1






3

Gia cố mái dốc TL bằng đá lát : k
sl
= 0.75
Hệ số mái dốc thượng lưu : sơ bộ m
1
= 3.5
Gió :
MNDBT : 
10
= 32 m/s D = 5.4 km
MNLTK : 
10
= 26 m/s D = 6.2 km

10
: vận tốc gió ở độ cao 10m trên mực nước tĩnh
D : Chiều dài khuếch tán của sóng hay đà gió (km)
Xác định độ dềnh do gió:
h = k
d

10
2


3



k
d
=0.01 : hệ số


= 0

(gió thổi vuông góc trục đập)


K
s

h
s


s

H/
s

h
l

h
MNDBT
1.935
0.047
2.28
25.03
1.52
2.17
0.049
MNLTK
1.909
0.050
2.02
21.18
1.85
1.89
0.036
Sóng trong khu nước sâu do H/
s
> 0.5
Vậy


= 

+ 

+ + 
+ 



+ 

+ 

+ + 


= 

36 + 2.17 + 0.049 + 0.7 = 38.92
37.2 + 1.89 + 0.036 + 0.5 = 39.63
37.8 + 0 + 0.2 = 38


Chọn 
đđ
= 39.7 m
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 5

Giới hạn trên của lớp gia cố thượng lưu đập: tới đỉnh đập
Giới hạn dưới của lớp gia cố thượng lưu đập = MNC – 2h
s
= 12 - 2

2.28 = 9.72(m)
III. Mặt cắt ngang của đập:
Bề rộng cơ đập 3m để tiện thi công và sửa chữa, giúp tăng ổn định đập.

Bề rộng đỉnh đập chọn B = 10m
Cao trình đáy sông: +0.00m
Cao trình đáy đập : -2.00m
Mái thượng lưu có 3 hệ số mái dốc :
m
1
= 3 với chiều cao tương ứng h
1
= 11.7 m
m
1
„ = 3.5 với chiều cao h
1
‟ = 14 m
m
1
“ = 4 với chiều cao h
1
” = 14 m
Mái hạ lưu có 3 hệ số mái dốc :
m
1
= 2.5 với chiều cao tương ứng h
2
= 10.7 m
m
1
„ = 3 với chiều cao h
2
‟ = 11 m

m
1
“ = 3.5 với chiều cao h
2
” = 11 m
Cuối mái hạ lưu là vật thoát nước.

Tính thấm :
Đập cao nên chọn đập không đồng chất có lõi giữa và do lõi giữa có ưu điểm :
- Ổn định trượt tốt hơn tường nghiêng.
- Khối lượng ít hơn.
Đỉnh lõi cách đỉnh đập 0.5m
Hệ số thấm :
K
đ
=

3.10
-4
cm/s
K
l
= 2.10
-6

cm/s

Các trường hợp tính toán :
MNTL = MNDBT , MNHL
min

Z
HL
= 0
MNTL = MNLTK , MNHL
max
Z
HL
= q
max
0.41
= 83.7
0.41
= 6.142m
Chọn vật thoát nước lăng trụ. Cao trình vật thoát nước (VTN) : +7m
Do vậy chiều cao VTN là : 9m
Hệ số mái dốc VTN : m
3
= 1.5
Độ dốc mái thượng lưu :
m
TL
= (3+3.5+4)/3 = 3.5
Độ dốc mái hạ lưu :
m
HL
= (2.5+3+3.5)/3 = 3
Chiều rộng đáy đập : L = 280.35m
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 6

Bề rộng lõi trên 
1
= 5
Bề rộng dưới lõi 
2
= 15
Bề rộng trung bình 

= 10
Bề rộng biến đổi tương đương ứng với K
đ


= 





= 10
3. 10
4
2. 10
6
= 1500

1. Tính thấm cho trường hợp MNTL = MNDBT , MNHL
min
= 0

L
o
= 0.4H
1
+ (
đđ
– MNDBT)3.5 + 1500 + (
đđ
– 7)3 – 91.5
= 0.438+(39.7 – 36)3.5 + 1500 + (39.7 – 7)3 – 13.5 = 1612.75 m



=

1
2


2
2





= 




= (
1
2
+ 

2
)
0.5


= (38
2
+ 1612.75
2
)
0.5
1612.75 = 0.447
Lưu lượng thấm q = k
đ
 h
o
 1 m = 3.10
-6
1.3410
-6
m
3
/s

Phương trình đường bão hòa :
=


2
1

2


=

1444 0.894
x
0
28.15
328.15
628.15
928.15
1228.15
1528.15
1546.9
1565.65
1584.4
1612.75
x‟
0
28.15
30.15
32.15

34.15
36.15
38.15
56.9
75.65
94.4
122.75
h
38
37.67
33.92
29.71
24.78
18.60
8.82
7.81
6.66
5.25
1.48

Chiều dài lõi giữa biến đổi là 1500, tỷ lệ là 150.
Tọa độ x ta chọn cách đều 300m, từ phương trình đường bão hòa ta tính được y tương
ứng (chính là h).
0
5
10
15
20
25
30

35
40
45
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 7

Tọa độ x‟ được suy ra từ tọa độ x như sau :
- Đối với những điểm trước khi vào lõi biến đổi : bằng x
- Đối với những điểm năm trong lõi biến đổi : x‟ = (x – 28.15)/150 – 28.15
- Đối với những điểm nằm sau lõi giữa x‟ = x – 1500 + 10
Vẽ đường bão hòa theo x‟ và h.

2. Tính thấm cho trường hợp MNTL = MNLTK, MNHL
max
= 6.142m
H
TL
= 39.2 m , H
HL
= 8.142 m
Trong trường hợp khi hạ lưu có nước, công thức tính thấm qua đập có dạng:



=


2



2
2


Với L‟
o
= 0.4H
TL
+ L + l
o

l
o
= (m
3
 H
HL
)/3 = 4.071 m
L = m
1
(
đđ
– MNLTK) + 

+ m
2
(
đđ

– 7) – m
3
 H
HL
)
= 3.5 (39.7 – 37.2) + 1500 (39.7 – 7) – 1.5  6.14) = 1605.56m
 L‟
o
= 1625.315 m



=
39.2
2
8.142
2
3250.63
= 0.452
 Lưu lượng thấm qua đập q = 1.3610
-6
m
3
/s
Ngoài ra còn có thể viết công thức lưu lượng



=



2
(

+ 

)
2
2


Trị số a
o
được xác định theo công thức
a
o
= f(m
3
)q/K – H
HL
= 0.28  0.452 – 8.142 = -8.02 < 0  a
o
= 0
Với f(m
3
) tra bảng sau :
m
0
0.5
1

1.5
2
2.5
f(m)
0.71
0.51
0.36
0.28
0.22
0.18

L
o
= 0.4H
TL
+ L = 0.4  39.2 + 1605.56 = 1621.24m



=


2
(

+ 

)
2
2


=
39.7
2
(8.142 + 0)
2
2 1621.24
= 0.466
ường bão hòa được xác định
=

2







+ (

+ 

)
2
=

0.931

1621.24 


+ 66.29
=

1576.09 0.931
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 8

x
0
24.43
324.43
624.43
924.43
1224.43
1524.43
1543.18
1580.68
1599.43
1621.24
x'
0
24.43
26.43
28.43
30.43
32.43
34.43
53.18

90.68
109.43
131.24
y
39.7
39.41
35.69
31.54
26.75
20.88
12.52
11.81
10.22
9.33
8.17

IV. Tính ổn định mái dốc :
Đất đắp đập 1 (đập):
 = 2.7


=
(1 + )
1 + 
=
2.7(1 + 0.1)
1 + 0.7
= 1.747/
3



=
(1)
1 + 
=

2.7 1

0.981
1 + 0.7
= 0.981/
3



= 

+ 

= 0.981 + 1.747 = 2.728/
3

C = 14
 =24
o

Đất đắp đập 2 (lõi giữa):
 = 2.7



=
(1+)
1+
=
2.7(1+0.12)
1+0.62
= 1.867/
3
= 18.67kN/m
3


=
(1)
1 + 
=

2.7 1

0.981
1 + 0.62
= 1.029/
3
= 10.29


= 

+ 


= 1.029 + 1.867 = 2.896/
3

C = 44
 =14
o

Kiểm tra ổn định mái dốc bằng chương trình Geo – Slope :

Trường hợp MNTL = MNDBT , MNHL
min
= 0
K = 1.799 > 1.3 : ổn định
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
-150 -100 -50 0 50 100 150 200
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 9

Hình cung trượt nguy hiểm nhất và các đường đồng hệ số K:

Trường hợp MNTL = MNLTK, MNHL
max
= 6.142m
K = 1.719 > 1.3 : ổn định
Hình cung trượt nguy hiểm nhất và các đường đồng hệ số K:

V. Lớp gia cố mái dốc thượng lưu :

Chiều dày lớp đá lát :


= 1.7






2
+ 1
(+ 1)

 = 1 T/m
3



= 2.6 T/m
3

m = 3.5
h = h
s
= 2.28
 d
l
= 0.56m
Đối với mái hạ lưu :
Mái hạ lưu cũng cần gia cố để đề phòng tác hại của gió, mưa và động vật đào hang .
Hình thức gia cố là :
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 10

+ Rải một lớp đá dăm hoặc cuội sỏi dày 0.2 m
+ Phủ một lớp đất màu dày 0.2 m rồi trồng cỏ lên ( lưu ý phải thiết kế các rãnh thoát
nước làm bằng đá xây, bố trí chéo nhau và xiên góc 45
0
).
Phần 3: Thiết kế công trình tháo lũ

I. Thiết kế kênh dẫn thượng lưu:
Chọn độ dốc dọc I = 0.0039 , hệ số nhám n = 0.014, [V
kx
] = 35 m/s, cho [V
kx
] = 3.51
m/s, m =1
Q = Q

tràn
= 83.7 m
3
/s
 = Q/V = Q/V
kx
= 83.7 / 3.5 = 23.85 m
2

= 

=
1


2/3


=





3/2
=

0.014 3.5

0.0039


3/2
= 0.7
Chu vi ướt =


= 34.17
Ngoài ra = + 2

1 + 
2

=

+ 

  b =




2

2

1 + 
2


+ = 0

 (2

2 1)
2
34.17+ 23.85 = 0
h
1
= 17.96 m, b = -16.63 m (loại)
h
2
= 0.73 m, b = 32.1m (chọn)
Vậy kênh dẫn thượng lưu có các kích thước như sau : h = 0.73m , b = 32.1 m . m = 1
II. Kênh dẫn hạ lưu:
Chọn độ dốc dọc I = 0.0018 , hệ số nhám n = 0.014, [V
kx
] = 35 m/s, cho [V
kx
] = 3 m/s,
m =0
Q = Q
tràn
= 83.7 m
3
/s
 = Q/V = Q/V
kx
= 83.7 / 3 = 27.9 m
2

= 


=
1


2/3


=





3/2
=

0.014 3

0.0018

3/2
= 0.98
Chu vi ướt =


= 28.33
Ngoài ra = + 2
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 11

=   b =



2
2
+ = 0
 2
2
28.33+ 27.9 = 0
h
1
= 13.1 m, b = -10.97 m (loại)
h
2
= 1.06m, b = 25.1 m (chọn)
Vậy kênh dẫn hạ lưu có các kích thước như sau : h = 1.06m , b = 25.1 m . m = 0

III. Đập tràn:
Nền đá: chọn đập tràn mặt cắt thực dụng.
Chiều cao thiết kế : H
TK
= MNLTK - 
ngưỡng tràn
= MNLTK – MNDBT = 37.2 – 36 = 1.2
m
Mặt cắt ngang đập tràn thực dụng dựa vào bảng tọa độ và H
tk

:
x
y
0
0.1512
0.12
0.0432
0.24
0.0084
0.36
0
0.48
0.0072
0.6
0.0324
0.72
0.072
0.84
0.12
0.96
0.1752
1.08
0.2376
1.2
0.3072
1.32
0.3852
1.44
0.4728
1.56

0.57
1.68
0.6768
1.8
0.7932
1.92
0.9168
2.04
1.0476
2.16
1.1844
2.28
1.3296
2.4
1.482
2.52
1.6428
2.64
1.8096
2.76
1.9836
2.88
2.2728
3
2.352
Hình vẽ mặt cắt ngang đập dựa vào tọa độ x,y :

-6
-5
-4

-3
-2
-1
0
0 1 2 3 4 5
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 12

3.12
2.5464
3.24
2.7468
3.36
2.9544
3.48
3.168
3.6
3.3888
3.72
3.6156
3.84
3.8484
3.96
4.086
4.08
4.3308
4.2
4.5816
4.32

4.8372
4.44
5.0988
4.56
5.3652
4.68
5.6376
Vậy đập tràn rộng 5m và cao 6m.
IV. Thiết kế dốc nước :
1. Độ dốc địa hình :
Z
đầu
= +30m , Z
cuối
= +10m
Chiều dài dốc nước theo phương ngang : L = 215 m
Độ dốc địa hình 

=

ầ

ố

=0.093
Chọn i
dn
= 0.098
2. Tiết diện dốc nước :
B

tràn
= 32 m , chọn B
d
= 21 m
Dốc nước có mặt cắt hình chữ nhật.


=


2

2

3
=

83.71
2
21
2
9.81
3
= 1.17
Độ dốc phân giới :


=

2



2


2



Với Q = 83.71 m
3
/s ;
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 13


k
= b
d
 h
k
= 21  1.17 = 24.57 m
2



=
1



1/6
(n = 0.014 do dốc làm bằng bê tông cốt thép)
=




=






+ 2

=
21 1.17
21 + 2.34
= 1.056

C
k
= 72.08

i
k
= 0.2 %


i
dn
> i
k
, vậy đường mặt nước trong dốc nước là đường nước hạ .
3. Vẽ đường mặt nước theo phương pháp sai phân :
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 14

H (m)
 (m
2
)
V (m/s)
V
2
/2g
(m)
(m)
R(m)
C.R
0.5
J
J
tb

i-J
tb

L (m)
ΣL
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
1.17
24.66
3.39
0.59
1.76

1.06
74.08
0.0021

0.05



0.0028
0.0952
0.51
0.51
1
21
3.99
0.81
1.81

0.91
67.23
0.0035









0.04

0.0038
0.0942
0.40
0.91
0.95
19.95
4.20
0.90
1.85

0.87
65.15
0.0041









0.05



0.0045

0.0935
0.56
1.47
0.9
18.9
4.43
1.00
1.90

0.83
63.03
0.0049









-0.05



0.0045
0.0935
-0.56
0.91
0.95

19.95
4.20
0.90
1.85

0.87
65.15
0.0041









0.22



0.0057
0.0923
2.36
3.27
0.8
16.8
4.98
1.27
2.07

0.74
58.61
0.0072









0.12



0.0081
0.0899
1.38
4.65
0.75
15.75
5.32
1.44
2.19

0.70
56.31
0.0089

0.16



0.0100
0.0880
1.85
6.50
0.7
14.7
5.69
1.65
2.35

0.66
53.94
0.0111

0.21



0.0127
0.0823
2.60
9.10
0.65
13.65
6.13
1.92
2.57

0.61
51.49
0.0142

0.28



0.0163
0.0787
3.59
12.70
0.6
12.6
6.64
2.25
2.85

0.57
48.96
0.0184









0.38

0.0214
0.0736
5.13
17.83
0.55
11.55
7.25
2.68
3.23

0.52
46.34
0.0245









0.51



0.0289
0.0661
7.75

25.59
0.5
10.5
7.97
3.24
3.74

0.48
43.62
0.0334









0.71



0.0403
0.0547
12.98
38.56
0.45
9.45
8.86

4.00
4.45

0.43
40.79
0.0472









1.54



0.0647
0.0303
50.75
89.32
0.38
7.98
10.49
5.61
5.99

0.37

36.60
0.0822









0.62



0.0902
0.0048
128.33
217.65
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 15

0.3602
7.56
11.07
6.25
6.61

0.35

35.34
0.0982






Đường mặt nước trong dốc nước
Sau khi tính toán ta có chiều dài dốc nước là L = 217.65 (m)

h
cuối dốc
= 0.3602 (m)
(1) h – chiều sâu lớp nước trong dốc nước. (m)
(2)  – diện tích mặt cắt ướt (m
2
) ;  = b
dn

h = 21

h
(3 ) v – lưu tốc nước trong dốc nước. (m/s) ;

Q
v 
0,00
0,20
0,40

0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 16

(4)

2
2
 động năng của tiết diện đang xét (m).
(5)  – năng lượng đơn vị tại mặt cắt đang tính toán. (m)
(6)  – chênh lệch năng lượng đơn vị giữa 2 tiết diện. (m)  = 
i+1
– 
i
(7) R – bán kính thủy lực . (m) ;
P
R



(9) J – độ dốc thủy lực .;
3/10
3/4
22


P
QnJ 

(10) J
tb
– bán kính thủy lực trung bình giữa 2 mặt cắt.; J
tb
= ( J
i+1
+ J
i
)/2
(12)
L
– khoảng cách giữa 2 mặt cắt . (m) ;
tb
Ji
L




(13) chiều dài dốc nước cộng dồn (m)
Kiểm tra lại điều kiện V
cuối dốc
= 11.07 m/s < [V
kx
] = 15  20 m/s (thỏa)
Vậy không cần thêm mố nhám gia cường.

Giả thiết chiều sâu chảy đều h
o
= 0.36. Ta có :
h
o
0.36

7.56
P
21.72
e
0.062
Với = 






5/3

2/3

Dùng lệnh Goalseek cho e tiến về 0 để tìm h
o
, ta có h
o
= 0.36m
Thấy h
cuối dốc

> h
o
(thỏa)
IV. Vẽ đường mặt nước đoạn thu hẹp :
Góc mở đoạn thu hẹp chọn 22
o
để tránh tách dòng và xoáy nước.
Đoạn thu hẹp có chiều dài :
L = cotan(11
o
)  (32 – 21 )/2 = 28 m
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 17


Tại đầu dốc nước h = h
k
, có b
d
tính được v
0
, R
0
, C
0
, 
0
, J
0

Tại mặt cắt 1 – 1 có b
1
, giả sử h
1
, ta tính được v
1
, R
1
, C
1
, E
1
, J
1
Sau đó tính J
tb
= ( J
0
+ J
1
)/2 , rồi tính
tb
Ji
L



. So sánh
L
tính toán với

L
thực tế ,
nếu sai số không quá lớn thì chọn kết quả h vừa tính . Nếu sai thì tiếp tục thử dần tìm h .
Tương tự ta tính tiếp các giá trị h
2
, h
3
, h
4


vẽ đường mặt nước trong đoạn co hẹp .
Bảng kết quả tính toán :

h

V
v
2
/2g


R
C.R
0.5
J
J
tb
= i-J
tb

L
ho
1.174
24.66
3.39
0.59
1.76

1.06
74.08
0.0021








0.02



0.0025
7.02
h
1

1.065

22.37
3.74
0.71
1.78

0.97
69.84
0.0029








0.02



0.0031
7.10
h
2

1.015
21.32
3.93
0.79
1.80

0.93
67.84
0.0034








0.03



0.0036
7.01
h
3

0.976
20.50
4.08
0.85
1.83

0.89
66.24
0.0038

0.03



0.0040
7.06
h
4

0.942
19.78
4.23
0.91
1.85

0.86
64.82
0.0043



Thấy


4


= 0.785 < 0.8 Nước chảy không ngập.
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 18


Đường mặt nước trong đoạn thu hẹp
V. Tính toán tiêu năng sau dốc nước
Dựa vào bảng tính đường mặt nước trong dốc nước ta có h
cuối dốc
= 0.36 (m)
Chiều sâu cột nước trong kênh hạ lưu là h
kênh
= 1.06(m).
Đoạn mở rộng dốc nước từ 21m lên 25 m khi vào kênh dẫn hạ lưu . Ta có chiều dài
đoạn mở rộng là:
L
mr
= cotan(11
0
)

(B – b
dn
) = cotan(11
0

)

(25 – 21)/2

10.3 (m)
b = 25 (m) – bề rộng kênh hạ lưu.
Q = 83.71 (m
3
/s) là lưu lượng tháo.
q = Q/b = 3.348 m
3
/s.m
Tìm chiều sâu h
c
ta giải lặp :
= 


2(



)
Với  = 0.9 hệ số lưu tốc do sử dụng đập tràn không có cửa van nên ta chọn
Được h
c
= 0.306
Năng lượng cuối dốc nước :

o

= 
cu
ối
+ i
d
*L
mr
= 6.61 + 0.095*10.3 = 7.588 (m)
Độ sâu phân giới :
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0
Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 19



=


2

2


3
=

83.71
2
25
2
9.81
3
= 1.046
Chiều sâu nước liên hiệp sau co hẹp là :


"
=


2


1 + 8(




)
3
1


=
0.306
2


1 + 8(
1.046
0.306
)
3
1

= 2.584
h
h
= 1.06 (m) < h
c
‟‟
= 2.584 (m)

nước nhảy phóng xa.

Thiết kế bể tiêu năng để chuyển nước nhảy phóng xa thành nước nhảy ngập nhằm
tiêu năng tốt hơn và tránh xói lở hạ lưu.
Thiết kế sơ bộ chiều sâu bể :
d
1
= h
c
‟‟

– h
h
= 2.584 – 1.06 = 1.527

0
‟ = 
0
+ d
1
= 7.588 + 1.527 = 9.115 (m)
Đại lượng không thứ nguyên F(
c

) :
F(
c
) = q/ ((
o
)
3/2
) = 3.348 / (0.99.115
3/2
) = 0.135
 Tra bảng được 
c
”
= 0.3114
 h
c

”
= 
c
”
 
o
‟
= 2.8383 m
h
b
= 

h
c
‟‟ = 1.1

2.8383 = 3.122 (m)
Với  = 1.1 : hệ số ngập
=


2

2
2

1
(




)
2

1


2

=

83.71
2
25
2
2 9.81

1
(0.95 1.06)
2

1
3.122
2

= 0.508 
Chiều sâu bể tính lại : d
1
‟ = h
b

– (h
h
+
z
) = 3.122 – ( 1.06 + 0.508) = 1.557 (m)
Tiếp tục chọn lại d
2
= 1.557 (m) ta lặp lại các bước tính tương tự ta có :
d
2
‟ = 1.554 (m)

tạm dừng và chọn bể có chiều sâu là 1.55 (m)
Chiều dài bể tiêu năng :
l
b
= l
1
+ l
ngập

Đồ án thủy công 1 GVHD:

SVTH: Trang 20

Trong đó :
l
1
= 0 do sử dụng đập tràn mặt cắt thực dụng .
l

ngập
= (0,7

0,8 )l
hc

l
hc
= 0.45

h
c
‟‟ = 0.45

2.8383 = 1.277 (m) : chiều dài nước nhảy

l
ngập
= 0.7

1.277 = 0.894 (m)

l
b
= l
ngập
= 0.894 (m)

Chọn l
b

= 0.895 (m)
Vậy kích thước bể tiêu năng là :
d = 1.55 (m)
b = B
HL
= 25 (m)
l
b
= 0.895 (m)