Đồ án môn học Thuỷ lực công trình Trường Đaị học Thuỷ lợi

Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Trờng Đaị học Thuỷ lợi
Bộ môn Thuỷ lực

Bài tập thủy lực

Đồ án môn học
Thuỷ lực công trình

Nội dung: Trên sông S đợc xây một đập tràn T để nâng cao mực nớc lấy vào kênh K.
Đầu kênh K có 01 cống lộ thiên A để điều tiết lu lợng.
Sông S

Z

Z 01

0

A


Z TK

K

Đập tràn T

Z ođ

Q TK
Z01

Zo




Yêu cầu:
1. Xác định cao trình đập tràn Zođ ứng với QTK và ZTK trên sông. Đập tràn hình cong
không chân không. Vẽ mặt cắt ngang của đập tràn. Lu lợng đơn vị cho phép đối với
nền sau đập là [q].
2. Xác định hình thức nối tiếp sau đập với mọi cấp lu lợng. Nếu có nớc nhảy xa, thiết
kế công trình tiêu năng với lu lợng tính toán tiêu năng. Loại công trình tiêu năng tự
chọn.
3. Thiết kế mặt cắt ngang kênh chính K. Kênh có mặt cắt ngang là hình thang cân với
m=1,5 và n=0,025 lu lợng QTK. Mặt cắt kênh thiết kế phải thoả mãn hai yêu cầu sau
+ 0,5m/s < V < 1,5m/s
h
h

+3 6
Độ dốc kênh là i. Với mặt cắt kênh đã chọn , xây dựng quan hệ Qh trên kênh
từ Qmin đến Qmax.
-1-

Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

4. Xác định cao trình đáy cống và bề rộng cống để lấy đợc lu lợng thiết kế của kênh
khi mực nớc nhỏ nhất. Chênh lệch mức nớc qua cống là Z. Lúc đó cống làm việc nh
một đập tràn đỉnh rộng. Vẽ mặt cắt ngang và dọc của cống. Với cống đã chọn, xây
dựng quan hệ Q a của cống ứng với mức nớc thiết kế của sông ZTK.
Các số liệu chung
1. Quan hệ Q Zh ở ngay sau đập tràn cho trong bảng dới đây:
Bảng 1
3
Q(m /s) 2.400
2.800
3.200
3.600
4.000
4.200
4.500
Zh(m)
24,45
25,35
26,19
26,86
27,47
27,95
28,30
2. Bề rộng sông ở thợng lu lấy bằng 1,3 lần toàn bộ đập (kể cả mố).

5.000
28,71

3. Bề rộng công trình tiêu năng bằng toàn bộ bề rộng đập.
4. Mỗi khoang đập có thể lấy từ 10 ữ30m; mố đập lấy 2ữ3m.
5. Bề rộng mỗi lỗ cống lấy 2ữ4m; chiều dày mố cống lấy từ 0,6ữ,8m.
6. Cao trình đáy cống lấy bằng cao trình đáy kênh.
Các số liệu cho từng sinh viên
1. Số liệu về đập tràn
[q]m3/s.m
Z01(m)
42,3
24,0

Z0(m)
21,0

ZTK(m)
52,3

QTK(m3/s)
4.030

2. Các số liệu về kênh và cống
QKTK(m3/s)
i
56,3
0,0004

K1
0,75

K2
1,30

Z(m)
0,3

-2-


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

Đồ án môn học
Thuỷ lực công trình
I - Thiết kế đập tràn T ứng với QTK và ZTK trên sông S

1) Chọn các đại lợng của ĐậpT:
Chọn đập T là đập thực dụng mặt cắt hình cong không chân không loại 2.
Chọn số nhịp đập: n=4.
Chiều rộng tràn nớc của mỗi nhịp đập là: b= 24 m.
Chọn mố bên và mố trụ của đập lợn tròn có:
Chiều dày mố trụ : d =2m.
Chiều dày mố bên : d=1m.
Chiều dày

: a =1m.
l

Đập có góc =450, góc =600 và tỷ số pl = 0,9
Tổng chiều dài đập (kể cả mố) là: Bđập= 2d+(n-1)d+nbm= 104 m.
Lu lợng đơn vị của dòng chảy ở hạ lu đập:
qTK=

Q

TK

Bd

=

4030
= 38,789 m3/s< [q]= 42,3 m3/s.
104

2) Xác định cao trình đỉnh đập tràn Zođ ứng với QTK và ZTK của sông S.
a) Cột nớc tràn thiết kế HTK của đập T.
Vẽ quan hệ QZh ở ngay sau đập tràn theo số liệu ở bảng 1 ta đợc ở hình 1.
Biết QTK của đập tra đồ thị QZh ta đợc ZTK= 27,5 m.
Vì cao trình đỉnh đập tràn Zođ cha biết, ta giả thiết đập T chảy tự do và có co hẹp
bên ta có:
2


QTK 3 (1)

HoTK=
.m.n.b. 2 g



Trong (1):
QTK= 4030 m3/s;
n.b= 4x24= 96 m;
2 g =4,43
m: Hệ số lu lợng của đập m= mt/c.hd.H= 4,49.0,978.1=0,479
Giả thiết gt=0.95. Thay vào (1) ta tính đợc:
2

4030
3 = 7,569 m.
HoTK=

0,95.0,479.96.4,43

Kiểm tra lại gt từ công thức

gt=1-0,2
Trong (2):

mb + (n 1). mt
H oTK (2)
n.b

mb = 0,7 : Mố bên lợn tròn
mt = 0,45 : Mố trụ lợn tròn

thay số vào (2) ta đợc:
-3-


Trêng §¹i häc Thuû lîi – Hµ néi

Líp KI – L©m §ång

-4-

Bµi tËp thñy lùc


Trêng §¹i häc Thuû lîi – Hµ néi

Líp KI – L©m §ång

-5-

Bµi tËp thñy lùc


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

gt=1 0,2

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

0,7 + (4 1).0,45
.7,569 =0.96
96

So sánh gt với tt ta thấy gt tt , Vậy HoTK= 7,569 m là đúng.
Cột nớc tràn thiết kế của đập tràn là:
HTK=HoTK-

Vo 2
(3).
2g

Giả thiết vận tốc tới gần Vo 0 ta có:
HTK=HoTK= 7,569 m.
b) Cao trình đỉnh đập tràn T: (Zođ):
Zođ=ZTK-HTK= 52,3-7,569 = 44,731m
Chiều cao đập so với đáy sông TL đập:
P1= Zođ - Zo1= 44,731-24 = 20,731m
Chiều cao đập so với đáy sông HL đập:
P = Zođ - Zo= 44,731-21=23,731 m
Kiểm tra lại vận tốc Vo:
Vì TL= 1,3Bđ(P1+HTK) = 1,3.104(20,731+7,569) = 3826,16 > 4.nb.HTK=4.96.7,596=2906,496
nên bỏ qua vận tốc Vo ở trên là đúng.
Kiểm tra lại đập xem chảy tự do hay chảy ngập:
Vì ZTK= 27,52 m < Zo = 44,731m. Nên giả thiết đập tràn T chảy tự do là đúng.
Kết quả:
HTKĐạp= 7,569 m
Cao trình đỉnh đập tràn: Zođ = 44,731 m.
3) Vẽ mặt cắt ngang của đập tràn T.

Có HTK= 7,569 m, tra phụ lục (14-2) ứng với đập loại 2 ta đợc các giá trị X,Y ứng
với X=X. HTK , Y=Y. HTK. Kết quả tính toán đợc ghi ở bảng sau:
Bảng 2
X
X

0
0

Y

0,12
6
0,95
3

Y

0.1
0,75
7
0,03
6
0,27
2

0.2
1,514

0.3

2,271

0.4
3,028

0.6
4,542

0,007

0,00

0,007

0,06

0,052
9

0,00

0,052
9

0,45
4

0.8
1.0
1.2

1.4
6,05 7,57 9,08 1,01
6
4
6
0,14 0,25 0,48 0,56
7
6
5
1,113 1,938 3,633 4,276

1.7
2.0
12,87 15,14

2.5
18,93

0,87
3
6,60
8

1,235

2,15

9,35

16,27

Biết P= 23,731 m, HTK= 7,569 m tra bảng (14-8) ta đợc R= 13,7 m.
Từ kết quả ở Bảng 2 và R= 13,7 m, Ta vẽ đợc mặt cắt ngang của đập tràn T ở hình
vẽ (hình 2 và hình 3).
II - Tính toán tiêu năng ở Hl đập tràn T.

1) Xác định hình thức nối tiếp sau đập T với mọi cấp lu lợng.
Ta chọn ra 5 giá trị Q tràn qua đập T biến đổi từ Q Smin đến QSmax. Đối với mỗi lu lợng Q ta cần tính các đại lợng nh sau:
a- Tính hc, hc''.
Từ công thức:

q

F(C)= E 3 / 2
0

Với hệ số lu tốc: = 0,95
-6-

(4)


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lu lợng đơn vị ở hạ lu:

Lớp KI Lâm Đồng

q=

Q
Bdap

-7-

Bài tập thủy lực


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

E0=P+H0 trong đó cột nớc tràn toàn phần H0 đợc tính theo công thức:
2


Q 3
Ho=
.m.n.b. 2 g



Để tính H0 tơng ứng với các giá trị Q khác nhau ta lấy các hệ số nh sau:
m=mt/c= 0,479 và =0,95.
Từ F(C), ta đợc C và C'' ở bảng (15-1), từ đó ta có:
hc=Ho.C
hc''=Ho.C''
kết quả tính toán hc, hc'' đợc ghi ở bảng số 3

b) Tính hh:
Có Q tra đồ thị Q Z ta tìm đợc Zh tơng ứng. Có Zh ta tính đợc độ sâu hh ở hạ lu
đập tràn T là: hh=Zh-Z0
Kết quả hh đợc ghi ở bảng 3.
c) Tính hK.
Q

Q

Có Q ta tính đợc q = B = 2d '+(n 1)d + b' tra bảng (9-1) ta đợc hk.
dap
Kết quả tính hk ghi ở bảng 3.
Bảng 3
Q

H0

E0

hk

hh

hc

hc''

hc''- hh

(m3/s)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

(m)

2400

5,36

28,371

3,886

3,45

1,135

10,32

6,682

Không có nớc
nhảy

3200

6,49

30,22

4,708

5,19

1,36

11,242

6,052

Có nớc

4000

7,53

31,26

5,046

5,7

1,719

12,691

6,221

4500

8,15

31,88

5,644

6,95

1,913

13,46

6,16

5000

8,74

32,47

6,34

7,71

2,175

14,35

6,64

2) Xác định lu lợng tính toán tiêu năng: (Qtn)
Căn cứ vào kết quả tính toán ở bảng 3, ta chọn đợc sơ bộ Qtn= 5000 m3/s.
Để có đợc Qtn chính xác, ta phải tính lại hc, hc'' nh sau:
Tính chính xác cột nớc tràn toàn phần H0 của đập T theo công thức:


Q

2
3


(5)
.m.n.b. 2 g



Ho=

m

Giả thiết gt = 0,91; mgt = 0,48 thay vào công thức (5) tính đợc:
-8-

Ghi chú


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

2


3
5000
Ho=
= 8,981m
.0,91.0,48.96 2.9,81
. 02
Từ đó ta đợc Htn=Hotn. Coi V0 0 nên Htn Hotn= 8,981 m
2g

Có Htn, Hotn tính đợc:
tt=1- 0,2

mb + (n 1). mt
H otn (6)

n.b

Trong (6):
mb=0,7; mt=0,45 (mố bên và mố trụ lợn tròn),
n.b = 96m
Hotn= 8,981m.
Thay vào (6) ta đợc: tt=1- 0,2

0,7 + ( 4 1).0,45
.8,981 = 0,98232
96

mtt= mt/c.hd.H (7)
Trong (7)
mt/c= 0,48
l

= 450, = 600, p = 0.9 tra bảng (14-3) ta đợc hd= 0,978
Hm

8,981

= 450, H = 7,569 = 1,1865 tra bảng (14-4) ta đợc H= 1,019
Tk
Thay tất cả vào (7) ta đợc mtt= 0,48.0,978.1,019 = 0,478
Vậy gt tt,, mtt mgt, cột nớc Htn đã tính là đúng.
Từ Htn chính xác tính Eo= P+H0tn= 23,731+8,981 = 32,712 m.
q

Ta có F(C)= .E 3 / 2 =

0

48,077
0,95.( 32,712) 2
3

= 0,2705 tra bảng (15-1) đợc C= 0,0665, C''= 0,441

Từ đó ta có hc=C.E0= 0,0665.32,712 = 2,175m.
hc''=C''.E0= 0,441.32,712 = 14,426m.
So sánh 4 độ sâu hh, hc, hc'', hk ta thấy:
hc''= 14,426m, , hh= 7,71m, hk=6,34m, hc= 2,175m hc''>hh>hk>hc
Vậy sau đập có nớc nhảy phóng xa, phải thiết kế công trình tiêu năng ứng với lu lợng tính toán tiêu năng Qtn ở trên để đa nớc nhảy phóng xa về nớc nhảy ngập.
3) Thiết kế công trình tiêu năng ở HL đập tràn T.
Công trình tiêu năng ở HL đập tràn chọn phơng án đào bể tiêu năng:
Tính toán bể tiêu năng:
Tính chiều sâu bể (d) và chiều dài bể (Lb) để đa nớc nhảy phóng xa về nớc nhảy
ngập.
- Sơ bộ chọn d1= 5m
- Tính lại hc, hc''.
Ta có Eo1=Eo+d1= 32,712+5 = 37,712m.
q

F(C)= .E 3 / 2
01

-9-

(8)

Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Trong (8): q =

Lớp KI Lâm Đồng

Qtn 5000
=
= 48,077 m3/s;
B
104

= 0,95;
Thay vào (8) ta đợc:

-10-

Bài tập thủy lực


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

q

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

48.077

1)
( 15

c=0,39
F(C)= .E 3 / 2 = 0,95.( 37,712) 3 / 2 . = 0,2185 tra
0
hc = c.E0 = 0,39.37,712 = 14,7077 m.
* Tính Z

q2
.q 2

Z = 2 .h 2 .2 g
2 g .h .hc''
b
h

(

)

2

(9)

Trong (9): q = 48,077 m3/s; b = 0,9; hh= 7,71m; g = 9.81m/s2;
= 0,105; hc= 14,7077 m.
Thay số vào (8) ta đợc:
q2

.q 2

Z = 2 .h 2 .2 g
2 g .h .hc''
b
h

(

)

2

=

48,077 2
1.0,48,077 2

= 1,953m
0,9 2.7,712.2.9,81 2.9,81.(1,05.14,7077 ) 2

- Chiều sâu bể d = .hc- hh- Z = 1,05.14,7077 7,71 1,953 = 5,08m
Vậy d = 5,08m d1 = 5 m => giả thiết đúng.
- Chiều dài bể:
Lb= L1 + Ln (10)
Trong đó: L1= 0; = 0,8; Ln= 4,5.hc
Thay vào (10) ta đợc: Lb= 0,8.4,5.14,426 = 51,93m.
Kết quả:
d = 5 m.
Lb= 51,93 m.

III - Thiết kế mặt cắt ngang kênh chính

Kênh chính sau cống A có mặt cắt ngang là hình thang cân với m = 1,5; n = 0,025;
i = 0,0004; = 4 và lu lợng thiết kế QTKK = 56,3 m3/s.
1) Tính bk và h0TK của kênh chính:
4.m0 . i 8,424. 0,0004
=
= 0,00299 , tra phụ lục (8-1) đợc Rln= 2,3m.
K
56,3
QTK
b
h
m0
2,016
Tính = + m = 4 + 1,5 = 0,386 tra phụ lục (8-3) đợc R = 5,13 và R = 1,269
ln
ln

Tính f(Rln) =

Vậy ta có:
b
.Rln = 5,13.2,13 = 11,799m
Rln

Chiều rộng thiết kế của kênh chính là: bTK=

h
.Rln = 1,269.2,3 = 2,92m

Rln

Chiều sâu nớc thiết kế của kênh chính là:h0TK=

2) Kiểm tra điều kiện của kênh chính
Kênh chính sau cống A muốn làm việc tốt phải thoả mãn yêu cầu:
-11-


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

a - Khi lu lợng trong kênh là: QKmin= k1.QKTK= 0,75.56,3 = 42,225 (m3/s)
Tính f(Rln) =
Lập tỉ số
Chiều

bTK
Rln'

sâu

4.m0 . i 8,424. 0,0004
=
= 0,00399 , tra phụ lục (8-1) đợc Rln= 2m.
K
42

,
225
Qmin
h
11,799
= 1,18
=
= 5,8995 tra phụ lục (8-3) đợc
Rln'
2

nớc

thiết

kế

của

kênh

chính

ứng

với

Q kmin

là:h0min=

h '
' .Rln = 1,18.2 = 2,36m
Rln

Tính vận tốc Vmin trong kênh ứng với QKmin:
Vmin =

K
Qmin
42,225
=
= 1,166( m / s)
( bTk + m.h0TK ).h0TK (11,799 + 1,5.2,36).2,36

Kiểm tra điều kiện 0,5m/s < Vmin = 1,166m/s < 1,5 m/s. Vậy kênh chính đạt yêu cầu.
b - Khi lu lợng trong kênh là QKTK = 56,3. m3/s
Biết bTK= 11,799 m; h0TK= 2,92 m; ta tính đợc:
VTK

K
QTK
56,3
=
=
= 1,192(m / s )
( bTk + m.h0TK ).h0TK (11,799 + 1,5.2,92).2,92

Kiểm tra điều kiện 0,5m/s < VTK = 1,192 m/s < 1,5 m/s. Vậy kênh chính đạt yêu
cầu.

c - Khi lu lợng trong kênh làQKmax=k2. QKTK = 1,3.56,3=73,19 m3/s
Tính f(Rln) =
Lập tỉ số

bTK
Rln''

4.m0 . i 8,424. 0,0004
=
= 0,0023 , tra phụ lục (8-1) đợc Rln= 2,4m.
K
73,19
Qmax
h
11,799
= 1,299
=
= 4,91625 tra phụ lục (8-3) đợc
Rln''
2,4
h '
.R = 1,299.2,4 = 3,118m
'' ln
Rln

Chiều sâu nớc thiết kế của kênh chính ứng với Qkmin là:h0min=
Tính vận tốc Vmax trong kênh ứng với QKmax:
Vmax =

K

Qmax
73,19
=
= 1,42( m / s)
( bTk + m.h0 max ).h0 max (11,799 + 1,5.3,118).3,118

Kiểm tra điều kiện 0,5m/s < Vmax = 1,42m/s < 1,5 m/s =>Thoả mãn điều kiện
3) Xây dựng quan hệ Q h0 kênh chính từ Qmin đến Qmax
Từ kết quả ở bảng trên ta lập đợc bảng sau:
Q(m3/s)

0

Qmin= 42,225m3/s

QKTK=56,3 m3/s

QKmax= 73,19m3/s

h0 của kênh

0

homin=2,36m

hoTK=2,92 m

homax=3,118m

Với kết quả ở bảng 4 ta vẽ đợc đờng quan hệ Q h0 của kênh chính kết hợp với cắt

ngang của kênh chính ở hình vẽ số 5.
IV - tính toán thuỷ lực cống đầu kênh A

Cống đầu kênh A là cống lộ thiên có cao trình đáy cống bằng cao trình đáy kênh
chính.
Tính toán thuỷ lực cống đầu kênh A ta làm nh sau:
1) Xác định cao trình đáy cống
-12-


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

Mực nớc trong sông S là nhơ nhất (Qmin= 2400 m3/s) và cống làm việc nh một đập
tràn đỉnh rộng, cao trình đáy cống ứng với lu lợng thiết kế của kênh chính
QTTK đợc xác định theo công thức:
Zđc= ZSmin-(hoTK+Z)

(11)

Trong (11) h0TK= 2,92 m; Z = 0,3m.
Ta tính SSmin= Z0đ+ HSmin.
a - Tính cột nớc tràn Hs0min đập tràn T ứng với QSmin = 2400 m3/s.
Dựa vào kết quả ở bảng 3, ta tính lại chính xác cột nớc tràn Hs0min của đập tràn
T khi Qmin= 2400 m3/s tràn qua đập.
- Công thức tính cột nớc tràn toàn phần của đập tràn thực dụng:
2

s

3
Hsomin= Qmin
(12)

.
m
.
n
.
b
.
2
g



Trong (12) gt= 0,97; mtt= 0,45; n,b = 92 m; Qsmin= 2400 m3/s.
2

2400
3 = 5,508 m.
Thay vào (12) ta đợc: Ho=

0,97.0,45.92.4,43

Hsmin= Hs0min -

.v 02
2.g

coi V0 0 => Hsmin Hs0min= 5,508 m.
- Kiểm tra lại V0:
tt= 1,3. Bđập.(P1+Hsmin) = 1,3.104.(20,731+5,058) = 3547,513 m2
>4.n.b.HTK = 4.96.7,569 = 2906,496 m2. Nên ta bỏ vận tốc V0 ở trên là đúng..
_ Kiểm tra lại gt và mgt:

tt=1-0,2

0,7 + ( 4 1).0,45
mb + (n 1). mt
.5,508 = 0,976
H o min = 1 0,2.
96
n.b

mtt=mt/c.hd.h (*)
H

5,508

min
4)
(14

tt= 0,96
Với 0=450; H = 7,569 = 0,723 Tra
TK

mt/c=0,48; hd= 0,978
Thay vào (*) ta đợc: mtt= 0,48.0,978.0,96 = 0,4506 0,45 = mgt
So sánh ta thấy: ttgt; mtt mgt => Giả thiết là đúng.
Vậy Hsmin= 5,508 m.
b - Cao trình đáy cống A.
-13-


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

Cao trình mặt nớc sông S nhỏ nhất: Zsmin= Z0d + Hsmin= 44,731+5,508 = 50,239 m
Cao trình đáy cống A: Zđc =Zsmin - (h0TK+Z) = 50,239- (2,92+0,3)= 47,02m
2) Xác định bề rộng cống để lấy đợc QKTK ứng với Zsmin
Khi cánh cống kéo lên khỏi mặt nớc, cống lộ thiên A làm việc nh một đập
tràn đỉnh rộng có: Hmin= Zsmin-Zdc=h0TK+Z=2,92+0,3=3,22 m.
a - Xác định số cửa cống của cống A
Với QkTK= 56,3 m3/s qua cống, để tránh dòng chảy tập trung ta chọn số cửa cống
của cống A là n = 2. Lu lợng thiết kế qua mỗi cửa cống là:
C
TK

Q

C
QTK

56,3
=
=
= 28,15 m3/s
n
2

b - Xác định chiều rộng b của mỗi cửa cống
Ta chọn cống A có tờng thu hẹp dần với góc a = 450 cotga =1.
Tính chiều rộng bc của mỗi cửa cống nh sau:
Xác định chế độ chảy của đập đỉnh rộng:
Biết cột nớc ở thợng lu cống: Hmin= 3,22 m
Biết cột nớc ở hạ lu cống

: hh = h0TK = 2,92 m

Độ sâu hn= hh;
Vận tốc V0 =

K
QTK
56,3
=
= 1,051( m / s)
( bTk + m.H min ).H min (11,799 + 1,5.3,22).3,22

Độ sâu H0= Hmin +
Lập tỷ số

.V02

1,1.1,0512
= 3,22 +
= 3,28m .
2g
2.9,81

hn
2,92
=
= 0,89024m >
H 0 3,28

hn

H0


= 0,75m , đập đỉnh rộng chảy ngập.
pg

Chiều rộng bc của mỗi cửa cống đợc xác định theo công thức:
bC =

C
QTK

n .hn. 2.g .( H 0 hn )

=

K
QTK

n .hn .n. 2.g.( H 0 hn )

(13)

Trong (13) độ sâu hồi phục Z2 nhỏ nên ta bỏ qua.
3)
(14

n = 0,96
Giả thiết hệ số lu lợng của đập đỉnh rộng là: mgt=0,36 Tra
Thay vào (13) ta tính đợc bc của cống nh sau:
56,3

bC = 0,96.2,92.2. 2.9,81.( 3,28 2,92) = 3,778m
Kiểm tra lại mgt: Lập tỷ số =

n.bc 2.3,778
8 )
=
= 0,6404 và Cotga=1; Tra
( 14

mtt= 0,36
bTK
11,799

Vậy mgt mtt =0,36 giả thiết đúng.

Chiều rộng tràn nớc của cống A là: b =n.bc = 2.3,778 = 7,556 7,6m.
3) Vẽ mặt cắt ngang và mặt cắt dọc cống A:
-14-


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Bài tập thủy lực

Cống A có n=2 cửa, chiều rộng mỗi cửa là bc = 3,778m
Tờng cánh có góc thu hẹp dần =450. Mố cống có chiều dày d=0,8m; đầu mố
vát nhọn với góc ở đỉnh = 900. Chiều rộng đáy kênh thợng, hạ lu cống
bTK= 11,799 m. Mặt cắt ngang và cắt dọc cống đợc thể hiện ở hình vẽ số 6.
4) Xây dựng quan hệ Q a của cống A ứng với mực nớc sông thiết kế ZsTK:
Khi cánh cống đóng xuống với độ mở cống là a, cột nớc ở thợng lu cống là:
HTK=ZsTK-Zđc=(Z0đ +HsTK)- Zđc= (44,731+7,569)-47,02 = 5,28m, lu lợng tháo qua
cống là Q. Ta xây dựng quan hệ Q a nh sau:
Chọn 5 giá trị Qk biến đổi từ QKmin= 42,225 m3/s đến Qkmax= 73,19 m3/s.
Coi dòng chảy ở hạ lu cống A là dòng chảy đều nên từ Qk ta tra đồ thị Q h0 ở
hình 3, ta tìm đợc hh= h0 tơng ứng. Có Qk rồi ta tìm độ sâu phân giới hk theo
+ công thức:

2
hk = hkCN 1 CN + 0,105 CN
(14)
3

2
m.hkCN
QK
.q
Trong (14) cần tính hkCN= 3
và CN =
với q =
bTK
bTK
g

Độ sâu hk này là độ sâu phân giới trong kênh chính sau cống A, vì vậy muốn biết
cống A chảy tự do hay chảy ngập ta cần xác định độ sâu hc, hc'' của cống nh sau:
Tính

F(c)=
Với: qc =

V0 =

qc

.H

3
2
0

(15)

QK
.V02
, = 0,95, H0=HTK +
n.bc
2g
QK
( bTk + m.H TK ).H TK

Có F(c) ở (15) tra bảng (16-1) ta đợc c và c''. Từ đây ta tính đợc hc và hc''
hc= c.H0;

hc''= c''.H0;

So sánh 4 độ sâu: hc, hc'', hh, hk nếu cống chảy tự do thì từ F(c) ở (15) tra bảng
(16-1) đợc

a
a
sau đó tính a = ( ).H
H
H

Còn nếu cống chảy ngập thì phải tính hz trớc theo công thức;
hz2+A. H 0 hz - B = 0
Với

A=

2
0 . .q 0

g

-15-


Trêng §¹i häc Thuû lîi – Hµ néi

B = hh2+

Líp KI – L©m §ång

2.α 0 .q 02
g .hh

-16-

Bµi tËp thñy lùc


Trêng §¹i häc Thuû lîi – Hµ néi

Líp KI – L©m §ång

-17-

Bµi tËp thñy lùc


Trờng Đại học Thuỷ lợi Hà nội

Lớp KI Lâm Đồng

Khi tính A,B ta lấy 0=1, = 0,95; g = 9,81m/s2, qc =
Sau đó tính

h

Bài tập thủy lực

QK
n.b

Q

c
c= H = .n.b .H . 2.g ( H h ) (16)
0
c
0
o
z

Có c tra bảng (16-1) đợc

a
a
=> tính đợc độ mở cống a = ( ).H
H
H

Kết quả tính toán quan hệ Q a của cống A đợc ghi ở bảng 5
Bảng 5
Q

hk

hh

hc

hc''

(m3/s)

(m)

(m)

(m)

QKmin=
42,225

1,376

2,36

QK1 = 50

1,524

QKTK = 56,3
QK2 = 65
Q
73,19

K
max

=

c

(m)

F( c
)

0,621

3,234

0,28

0,082

0,1

0,757

Tự do

2,44

0,682

3,788

0,332

0,09

0,11

0,833

Tự do

1,637

2,92

0,697

3,812

0,374

0,092

0,12

0,91

Tự do

1,782

3,017

0,796

4,169

0,431

0,105

0,17

1,287

Tự do

1,912

3,118

0,834

4,247

0,485

0,11

0,18

1,362

Tự do

a
H

a
(m)

Trạng
thái chảy

Căn cứ vào kết quả ở bảng 5 ta vẽ đợc quan hệ Q a của cống lộ thiên A ở
hình vẽ số 6.
Ngày hoàn thành : 11/03/2006
Sinh viên thực hiện

-18-