Thuyết minh thủy công hồ chứa nước đa sị tỉnh lâm đồng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.26 MB, 38 trang )
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
MỤC LỤC
CHƯƠNG I.................................................................................................................................2
0 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT...............................................................................2
1.1. CẤP CÔNG TRÌNH & CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ..................................................................2
1.2. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT.......................................................3
1.3. TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP ĐẤT........................................................................................8
1.4. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT....................................................................................9
CHƯƠNG II..............................................................................................................................12
1 THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ.........................................................................12
2.1. BỐ TRÍ CHUNG TRÀN XẢ LŨ............................................................................................ 12
2.2. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC TRÀN........................................................................................... 13
2.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỦA VAN TRÀN XẢ LŨ (PHƯƠNG ÁN BTRÀN=8M)....................26
CHƯƠNG III............................................................................................................................29
2 THIẾT KẾ CỐNG LẤY NƯỚC DƯỚI ĐẬP...............................................................29
3 CỐNG ỐNG THÉP BỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP.......................................................29
3.1. CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN.................................................................................................. 29
3.2. CẤU TẠO:........................................................................................................................... 29
3.3. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC CỐNG:......................................................................................... 29
3.4. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC KÊNH HẠ LƯU............................................................................33
3.5. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC BỂ TIÊU NĂNG............................................................................34
BỐ TRÍ CÁC BỘ PHẬN CỐNG......................................................................................35
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
1
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
CHƯƠNG I
0
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẬP ĐẤT
1.1. CẤP CÔNG TRÌNH & CÁC CHỈ TIÊU THIẾT KẾ.
1.1.1. Cấp công trình.
- Theo TCXDVN 285-2002, cấp công trình xác định dựa trên 2 điều kiện:
- Theo chiều cao công trình và nền: Công trình đập đất trên nền đất á sét có chiều
cao 25>H>15 ⇒ Công trình cấp III.
- Theo nhiệm vụ: Công trình cấp nước tưới cho 1.514,0ha ⇒ Công trình cấp IV.
Vậy cấp của công trình là cấp III.
1.1.2. Các chỉ tiêu thiết kế.
- Tần suất lũ thiết kế:
P = 1%.
- Tần suất lũ kiểm tra:
P = 0,2%.
- Hệ số tin cậy:
Kn = 1,15.
- Hệ số ổn định mái cho phép:
[K] = 1,30
- Tần suất gió tính toán lớn nhất và bình quân lớn nhất, P1= 4%, P2=50%.
- Độ cao an toàn đỉnh đập với trường hợp MNDBT là a = 0,7m, trường hợp
MNLTK là a’ = 0,5m, trường hợp MNLKT là a’ = 0,2m (theo 14 TCN 157 - 2005).
1.1.3. Các trường hợp tính toán.
Để so sánh lựa chọn phương án nên tính toán cao trình đỉnh đập ứng với các
phương án bề rộng Btràn khác nhau, các trường hợp tính toán như sau:
1. Trường hợp tràn tự do BTràn = 15m.
2. Trường hợp tràn có cửa van, cao trình ngưỡng tràn thấp hơn mực nước dâng
bình thường 4m.
- Trường hợp BTràn = 5,0m.
- Trường hợp BTràn = 6,0m.
- Trường hợp BTràn = 8,0m.
1.1.4. Các số liệu tính toán.
Theo kết quả tính toán thủy văn công trình hồ chứa nước Đa Sị các thông số cơ
bản của hồ chứa của các phương án như sau:
- Cao trình MNC:
+145,50m.
- Cao trình MNDBT:
+157,20m
- Cao trình mực nước lũ thiết lũ thiết kế P=1,0%.
Trường hợp tràn tự do BTràn = 15,0m; MNLTK = 159,22m
Trường hợp BTràn = 5,0m, MNLTK = +158,74m
Trường hợp BTràn = 6,0m, MNLTK = +158,61m
Trường hợp BTràn = 8,0m, MNLTK = +158,38m
- Cao trình mực nước lũ thiết lũ thiết kế P=0,2%.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
2
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
Trường hợp tràn tự do BTràn = 15,0m; MNLKT = 160,04m
Trường hợp BTràn = 5,0m, MNLKT = +159,64m
Trường hợp BTràn = 6,0m, MNLKT = +159,48m
Trường hợp BTràn = 8,0m, MNLKT = +159,20m
1.2. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐẬP ĐẤT.
1.2.1. TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐỈNH ĐẬP.
Tính toán cao trình đỉnh đập cho các phương án:
Theo 14 TCN 157 - 2005 cao trình đỉnh đập được xác định từ 3 mực nước
MNDBT, MNLTK và MNLKT theo công thức:
∇đđ = ∇MNDBT + ∆h + hsl1% + a
(2-1)
∇đđ = ∇MNLTK + ∆h’ + h’sl1% + a’
(2-2)
∇đđ = ∇MNLKT + ∆h’ + a’
(2-3)
Trong đó:
- ∇đđ: Cao trình đỉnh đập tính toán (m).
- ∆h, ∆h’(m): Là độ dềnh do gió ứng với gió tính toán lớn nhất và gió bình quân
lớn nhất.
- ∇MNDBT, ∇MNLTK, ∇MNLKT: Mực nước dâng bình thường, mực nước lũ
thiết kế và mực nước lũ kiểm tra.
- hsl1%, hsl1%’ (m): Chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% ứng với gió tính toán
lớn nhất(P=4%) và gió bình quân lớn nhất(P=50%).
- a, a’, a’’: là độ cao an toàn ứng với trường hợp MNDBT, MNLKT và
MNLKT (m).
Cao trình đỉnh đập chọn theo giá trị lớn nhất trong hai công thức (2-1), (2-2) và
(2-2).
1.2.1.1. Tính ∆h và hsl1% Trường hợp MNDBT, W4%.
a. Tính ∆ h.
2
2.10 −6 .W10 D
. cos α (m).
∆h =
g.H
Trong đó:
W10: Vận tốc gió (m/s) ứng với trường hợp tính toán ở độ cao 10 m so với mặt
nước hồ.
D: Đà gió ứng với mực nước tính toán (m).
H: Là chiều sâu cột nước trước đập ứng với mực nước tính toán (m).
α: Góc kẹp giữa trục dọc hồ và hướng gió.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
3
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
g: Gia tốc trọng trường.
b. Tính hsl.
Theo QPVN C1-78, chiều cao sóng leo có mức đảm bảo 1% xác định như sau:
hsl1% = K1. K 2. K 3. K 4. hs1%.
Trong đó:
K1, K2: Hệ số phụ thuộc vào đặc trưng lớp gia cố mái và độ nhám tương đối
trên mái.
K3: Hệ số phụ thuộc vào vận tốc gió và hệ số mái đập m.
K 4: Hệ số hệ số phụ thuộc vào hệ số mái m và trị số λ / hs1% .
hs1%: Chiều cao sóng ứng với mức đảm bảo 1%.
* Tính hs1% như sau:
+ Giả thiết trường hợp đang xét là sóng nước sâu (H>0,5λtb).
Tính các đại lượng không thứ nguyên g.t/W và g.D/W 2, trong đó t là thời gian gió
thổi liên tục trong 6 giờ.
T = 6 (giờ) = 21600 (giây).
Sau khi có các đại lượng không thứ nguyên ứng với từng mực nước tính toán tra
đồ thị (H- QPVN- C1-78) được các đại lượng không thứ nguyên tương ứng
(
gh
gt
), ( 2 )
w
w
Chọn cặp trị số nhỏ trong hai cặp giá trị tra theo g.t/W và g.D/W 2 để tính toán:
h (m), τ (s), λ (m).
h =(
gh w 2
).
w2 g
τ =(
gh w
).
w2 g
gτ 2
λ =
2.π
Kiểm tra lại điều kiện sóng nước sâu ta có H>0,5λtb. Vậy giả thiết sóng nước sâu
là đúng.
hs1% = K1%. h (m) Trong đó:
K1% = f1% (
g.D
) tra đồ thị
W2
Kết quả tính toán ghi trong bảng 1.1.
1.2.1.2. Tính ∆ h' và h'sl1% Trường hợp MNLTK, W50%.
Tính tương tự như trường hợp MNDBT.
1.2.1.3. Tính ∆ h' Trường hợp MNLKT, W50%.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
4
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
Tính tương tự như trường hợp MNDBT.
Kết quả tính toán xác định cao trình đỉnh đập ứng với từng trường hợp tính toán
ghi trong bảng 1.1.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
5
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
Bảng 1-1. Kết quả tính toán cao trình đỉnh đập với các trường hợp.
STT
Thông số tính toán
1
2
3
4
5
Mực nước
Vận tốc gió V
Đà sóng D
Chiều sâu H
∆H
6
7
8
gD/V2
g hs /V2
9
10
11
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
hs
hs
h1%
g τ /V
τ
Độ nhám mặt mái
K1
K2
K3
K4
Hsl
a
Zđđ tính toán
Zđđ chọn
Zđ tường chắn sóng
Trường hợp MNLTK và MNLKT
BTràn=5m
BTràn=6m
BTràn=8m
MNLTK MNLKT MNLTK MNLKT MNLTK MNLKT
158,74
159,64
158,61
159,48
158,38
159,20
15
15
15
15
15
15
2100
2100
2100
2100
2100
2100
17,74
18,64
17,61
18,48
17,38
18,2
0,005
0,005
0,005
0,005
0,006
0,005
Đơn
vị
TH MNDBT
m
m/s
m
m
m
157,2
22,3
2100
16,2
0,013
m
41.427
0,012
0,608
91,56
0,0172
0,394
91.560
0,0172
0,394
91,56
0,0172
0,394
91,56
0,0172
0,394
1,23
1,25
2.841
0,81
1,45
2.222
0,81
1,45
2.222
0,81
1,45
2.222
0,81
1,45
2.222
1
0,9
1,5
1,5
2,5
0,7
160,41
160,40
161,20
1
0,9
1,5
1,4
1,53
0,5
161,26
161,30
162,10
1
0,9
1,5
1,4
1,53
0,5
160,78
160,80
161,60
1
0,9
1,5
1,4
1,53
0,5
160,64
160,60
161,40
1
0,9
1,5
1,4
1,53
0,5
160,42
160,40
161,20
m
BTràn=15m
MNLTK MNLKT
159,22
160,04
15
15
2100
2100
18,22
19,04
0,005
0,005
m
m
m
m
m
m
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
0,2
160,25
160,30
161,10
0,2
159,85
159,90
160,70
0,5
159,99
160,00
160,80
0,5
159,71
159,70
160,50
6
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
- Để đảm bảo mỹ quan công trình và tăng an toàn cho đập, ta bố trí tường chắn
sóng có chiều cao 0,8m so với cao trình đỉnh đập đất (chưa kể phần móng):
1.2.2. CHIỀU RỘNG ĐỈNH ĐẬP ĐẤT.
Đỉnh đập chọn theo cấu tạo B=6m, mặt đỉnh đập làm bằng bê tông M250 dày
20cm, dốc về hai phía để thoát nước mưa, độ dốc i=1,5%.
1.2.3. MÁI ĐẬP VÀ CƠ.
1. Mái đập.
Sơ bộ chọn hệ số mái như sau:
- Mái thượng lưu mtl = 0,05H+2,00
- Mái hạ lưu
mhl = 0,05H+1,50.
H: cột nước lớn nhất trước đập.
2. Cơ đập.
Mái thượng lưu để cơ rộng 3,5 m, ∇cơ là +151,00m; phần dưới cơ mái đập
m=3,50; phần trên cơ mái đập m=3,00.
Mái hạ lưu để cơ rộng 3,5 m, ∇ cơ là +151,00; phần dưới cơ mái đập m=3,0;
phần trên cơ mái đập m=2,75.
1.2.4. GIA CỐ MÁI ĐẬP.
Mái thượng lưu: Bảo vệ mái thượng lưu bằng BTCT M200 đổ tại chỗ dày 10cm,
bên dưới là tầng lọc ngược với 1 lớp dăm lọc dày 20cm và 1 lớp cát lọc dày 20cm.
Mái hạ lưu: Bảo vệ mái bằng hình thức trồng cỏ. Trên mái bố trí các rãnh tập
trung nước bằng dăm sỏi xiên 1 góc 45 o bằng dăm sỏi. Rãnh thoát nước dọc và ngang
mái bằng bê tông thường M150.
0
1.2.5. KẾT CẤU MẶT CẮT NGANG ĐẬP.
Căn cứ vào tình hình vật liệu tại nơi xây dựng công trình, chúng tôi lựa chọn
hình thức mặt cắt đập đồng chất có ống khói thoát nước thấm.
1
1.2.6. THIẾT BỊ CHỐNG THẤM.
Vì tuyến đập cắm vào hai suờn dốc là đá phong hóa mạnh có lượng mất nước
nước lớn do đó chúng tôi lựa chọn phương án khoan phụt vữa xi măng tạo màn chống
thấm ở hai vai đập chính và đập phụ.
Chiều sâu khoan phụt trung bình 20m tới tầng đá có hệ số thấm cho phép.
MẶT CẮT NGANG ĐẬP
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
7
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
2
Thuyết minh tính toán
1.2.7. THIẾT BỊ THOÁT NƯỚC THẤM.
Chọn thiết bị thoát nước lăng trụ kết hợp gối phẳng + áp mái, ∇đỉnh lăng trụ
+143,00m, mái trong mtr=1,5, mn =2, Đỉnh lăng trụ B = 3 m, cao trình đỉnh áp mái
+144,50m.
Dải lớp cát đệm tiêu nước nghiêng + gối phẳng bằng đá để hạ thấp đường bão
hoà trong thân đập. Chiều dày lớp cát là 1,5m có bố trí lớp vải địa kỹ thuật để không
cho đất theo dòng thấm chui vào trong lớp cát. Phần hai bên vai đập lựa chọn hình
thức thoát nước kiểu áp mái có đỉnh cao dần theo mặt đất tự nhiên.
LĂNG TRỤ THOÁT NƯỚC
1.3. TÍNH TOÁN THẤM QUA ĐẬP ĐẤT.
1.3.1. Nhiệm vụ tính thấm.
- Xác định lưu lượng thấm.
- Xác định đường bão hoà trong thân đập.
- Kiểm tra độ bền thấm của đập và nền.
Trong phần này, chúng tôi đã dùng chương trình máy tính SEEP/W của hãng
phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (Geo-Slope, 1998) để giải bài toán thấm cho đập đất.
Dựa trên lý thuyết về thấm chương trình máy tính, SEEP/W đã được thiết lập
theo phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán cho dòng thấm trong đới bão hoà và
đới không bão hoà.
Phương trình vi phân dòng thấm ở trạng thái ổn định có dạng:
∂
∂h ∂
∂h
+Q = 0
hk y
hk x
+
∂x
∂x ∂y
∂y
Trong đó:
h = cột nước thủy lực tổng cộng [L],
kx = hệ số thấm theo phương x [Lt-1],
ky = hệ số thấm theo phương y [Lt-1],
Q = lưu lượng dòng chảy biên [t-1],
Giải bài toán trên theo phương pháp phần tử hữu hạn, phương trình trên được viết lại
như sau:
[K] {H} + [M] {H}, t = {Q}
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
8
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
Trong đó:
[K] - Ma trận đặc tính phần tử
{H} - Vector thủy lực nút
[M] - Ma trận chứa phần tử
t
- Độ dày phần tử
{Q} - Vector dòng chảy
Trường hợp dòng thấm ổn định
[K] {H} = {Q}
Sau khi giải được thủy lực nút ta có thể tính Gradient, vận tốc dòng chảy và lưu
lượng dòng thấm qua một mặt cắt theo phương ngang. Kết quả có thể cho ta các giá trị
dưới dạng số, đường đẳng và các đồ thị quan hệ.
Sơ đồ tính toán thấm cho đập được chọn tính cho 2 trường hợp là trường hợp cơ
bản và trường hợp đặc biệt cụ thể:
+ TH1: Thượng lưu là MNDBT, hạ lưu mực nước min.
+ TH2: Thượng lưu là MNLTK, hạ lưu mực nước max.
1.3.2. Kết quả tính toán.
Bảng 153. Bảng thống kê kết quả tính thấm đập
Số liệu mực nước
Kết quả tính
TT
Trường hợp tính
TL
HL
q (m3/s-m)
J ramax
-7
1
Trường hợp cơ bản
MNDBT
Min
2,26. 10
1,20
-7
2
Trường hợp đặc biệt
MNLTK
Max
6,25 . 10
1,25
(Chi tiết xem trong phụ lục tính toán kèm theo)
Các vị trí trong thân đập có J < [Jcp] = 0,9 (đất á sét), [Jcp] = 1,3 (đất sét), như
vậy thân đập đảm bảo điều kiện xói ngầm cục bộ. Tại vị trí đống đá tiêu nước hạ lưu
Jra trong các trường hợp lớn hơn [Jcp]. Như vậy cần chú ý làm tầng lọc ngược tại vị trí
đống đá tiêu nước hạ lưu đập để đảm bảo điều kiện ổn định về xói ngầm cục bộ cũng
như trôi đất.
1.3.3. Tính lượng thấm mất nước trong tháng lớn nhất.
Tháng có lượng mất nước lớn nhất là tháng mà hồ có mực nước là MNDBT, hạ
lưu là mực nước min, khi đó:
Vt=Qt*30,5ngày*8,64.104s = 2,26*570*10-7*30,5*8,64*104 = 339,5m3/tháng
Lượng thấm mất nước cho phép Vcp = 2%Vh = 337.600,0m 3/tháng
Như vậy có Vt < Vcp, hồ không bị mất nước do thấm.
1.4. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI ĐẬP ĐẤT.
1.4.1. Giới thiệu chung.
Ổn định của mái đập được tính toán theo phương pháp cân bằng giới hạn của
từng thỏi bằng phần mềm Slope/W của hãng phần mềm địa kỹ thuật quốc tế (GeoSlope, 1998). Áp lực nước lỗ rỗng từ chương trình Seep/W theo phương pháp phần tử
hữu hạn đã đưa trực tiếp vào trong quá trình tính ổn định trượt. Chúng tôi đã dùng
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
9
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
phương pháp Bishop để tính ổn định trượt mái, phương pháp này thoả mãn cân bằng
moment.
Phương trình tính toán của Bishop đơn giản có dạng:
∑[C ' .β . cosα + ( w − u.β . cosα ).tgϕ ' ].
K at =
∑ w. sin α
1
mα
Trong đó:
mα = cosα + (sinα.tgϕ')/Kat
C' lực dính đơn vị; ϕ'
Góc nội ma sát;
u áp lực nước kẽ rỗng;
w Trọng lượng của dải đất tính toán;
β Chiều dài đáy dải;
α Góc giữa tiếp tuyến đáy mỗi dải và phương nằm ngang
1.4.2. Các trường hợp tính toán.
Toàn bộ lưới phần tử hữu hạn từ phần mềm SEEP/W được chuyển trực tiếp vào
phần mềm SLOP/W để tính ổn định mái dốc. Trong quá trình tính ổn định mái dốc, áp
lực nước lỗ rỗng được lấy trực tiếp từ kết quả tính thấm bằng phần mềm SEEP/W.
Để đảm bảo đủ các trường hợp trong thực tế làm việc của công trình, chúng tôi đã
kiểm tra ổn định mái thượng lưu và hạ lưu đập mặt cắt lòng sông trong các trường hợp
sau:
+ TH1: Mực nước thượng lưu là MNDBT hạ lưu mực nước min.
+ TH2: Mực nước thượng lưu là MNLTK hạ lưu mực nước max.
+ TH3: Thượng lưu rút đột ngột từ MNLTK xuống mực nước thấp nhất có thể
xảy ra, hạ lưu mực nước max.
1.4.3. Kết quả tính toán.
Bảng 1-7. Bảng thống kê kết quả tính ổn định mái dốc
Mực nước
Kmin min
TT Trường hợp
TL
HL
Mái TL Mái HL
1
TH1
MNDBT
Min
1,48
2
TH2
MNLTK
Max
1,44
3
TH3
MNLTK->MNmin
Max
1,369
(Chi tiết xem trong phụ lục tính toán kèm theo)
Theo TCXDVN-285, đập ổn định khi thoả mãn điều kiện sau:
Ktt ≥ [K] =
nc * k n
m
Trong đó:
K: Hệ số an toàn tính toán .
nc: Hệ số tổ hợp tải trọng.
kn : Hệ số độ tin cậy.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
10
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
m: Hệ số điều kiện làm việc.
[K]: Hệ số an toàn cho phép và được xác định theo quy phạm:
Với tổ hợp cơ bản
[K] =
Với tổ hợp đặc biệt [K] =
1 * 1,30
= 1,30
1
0,9 * 1,30
= 1,17
1
Kết quả trên cho thấy mái đập làm việc an toàn trong mọi trường hợp làm việc.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
11
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
CHƯƠNG II
1
THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH THÁO LŨ
Tính toán cho 2 phương án tràn xả lũ.
- Phương án tràn tự do: Các thông số cơ bản
Cao trình ngưỡng tràn:
+157,20m.
Chiều rộng tràn:
B =15,0m.
Cao trình mực nước lũ thiết kế
:
159,22m.
Cột nước tràn:
htr =2,02m.
Lưu lượng xả max:
Qxảmax=59,26m3/s.
- Phương án tràn có cửa van: Các thông số cơ bản
Cao trình ngưỡng tràn:
+153,20m.
Chiều rộng tràn:
B =8,0m.
Cao trình mực nước lũ thiết kế:
158,38m.
Cao trình mực nước dâng bình thường:
157,20m.
Cột nước tràn:
htr =5,18m.
Lưu lượng xả max:
Qxảmax=129,38m3/s.
2.1. BỐ TRÍ CHUNG TRÀN XẢ LŨ.
Căn cứ vào địa hình khu vực đầu mối thấy rằng: Nếu bố trí tràn xả lũ bên phía bờ
phải đập chính thì địa hình bên phía này tại cao trình ngưỡng tràn rất dốc, đường đồng
mức thay đổi nhiều, như vậy việc bố trí tràn gặp khó khăn, khối lượng đào đá cũng rất
lớn. Bên phía vai trái đập đị hình có dạng yên ngựa, tại vị trí này có một đập phụ vì
vậy chúng tôi chọn tuyến tràn bên phía vai phải đập phụ, do đó tràn và đập chính hoạt
động độc lập nên an toàn hơn. Địa hình tại cao trình ngưỡng tràn có thoải hơn, đường
đồng mức thay đổi ít hơn, do vậy việc bố trí và thi công tràn cũng thuận lợi hơn và
khối lượng đào móng cũng nhỏ hơn.
3
2.1.2. Bố trí chung tràn tự do:
Đoạn cửa vào: Lv = 22,5m.
Căn cứ vào địa hình tại nơi xây dựng công trình, chọn hình thức ngưỡng tràn là
tràn mặt cắt hình thang:
Chiều dài dốc nước:
Ldốc = 45m.
Chiều rộng dốc nước:
B = 10m.
Chiều dài đoạn nước rơi:
Lrốc = 20m
Độ dốc đoạn sau ngưỡng: i = 0,12.
4
2.1.3. Bố trí chung tràn có cửa van.
Đoạn cửa vào: Lv = 24,0m.
Căn cứ vào địa hình tại nơi xây dựng công trình, chọn hình thức ngưỡng tràn là
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
12
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
tràn mặt cắt hình thang:
Chiều dài đoạn thu hẹp:
Lth = 10m.
Chiều dài dốc nước:
Ldốc = 40m.
Chiều rộng dốc nước:
B = 8,0m.
Chiều dài đoạn nước rơi:
Lrốc = 20m.
Độ dốc đoạn sau ngưỡng: i = 10%.
2.2. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC TRÀN.
5
2.2.1. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC TRÀN TỰ DO BTRÀN = 15,0M.
2.2.2.1. Kiểm tra khả năng tháo của tràn:
Lưu lượng qua đập tràn mặt cắt hình thang được xác định theo công thức:
Chảy không ngập.
Q = εm ∑ b 2 g H 0
3/ 2
(2-1)
Trong đó:
Q - Lưu lượng qua tràn.
ε - Hệ số co hẹp bên.
m - hệ số lưu lượng, theo phụ lục 14-7 bảng tra thủy lực xác định được m =
0,37.
Σb - Chiều rộng ngưỡng tràn, Σb = 15m.
H0 - Cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn, bỏ qua lưu tốc tới gần.
H0 = H = ∇MNLTK - ∇Ng.tràn = 159,22 - 157,20 = 2,02m.
Xác định hệ số co hẹp bên ε:
ξ + (n − 1)ξ mt H 0
ε = 1 - 0,2 mb
(2-2)
n
b
Trong đó:
ξmb - Hệ số hình dạng mố bên, ξmb = 0,70.
ξmt - Hệ số hình dạng mố bên, ξmb = 0,45.
n - Số khoang tràn, n = 3 khoang.
b - Chiều rộng một khoang tràn, b = 5,0m.
Thay số vào (2-2) ta xác định được ồ.
ε = 1-0,2x
0,7 + (3 − 1) x0,45 2,02
x
= 0,957.
3
5
Thay số vào (2-1) ta xác định được lưu lượng qua tràn:
Q = 0,957 x0,37 x15 x 2 x9,81x 2,0 3 / 2 = 67,54 m3/s.
Q = 67,54 m3/s > Qxảmax = 59,26 m3/s.
⇒ Tràn đủ khả năng tháo được lưu lượng xả max.
2.2.2.2. Xác định cột nước sau ngưỡng.
Sơ đồ tính toán thủy lực:
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
13
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
Hình 2-1: Sơ đồ tính toán thủy lực tràn
Năng lượng dòng chảy E01:
E01 = H01 + P1
Trong đó:
H01- cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn, bỏ qua lưu tốc tới gần H01 ≈ htr =
1,99m
P1- Chiều cao ngưỡng tràn, P1 = 8,10m.
E01 = 2,02 + 8,10 = 10,12
F (τ c ) =
q
ϕE 03 / 2
q = Q/10 = 59,26/10 = 5,93ms/s
ϕ- hệ số lưu tốc đánh giá tổn thất năng lượng của dòng chảy qua công trình ϕ =
0,95 (với tràn có đỉnh rộng trung bình )
F (τ c ) =
5,93
= 0,1939
0,95 * 10,12 3 / 2
có F(τc)=0,2161 tra sổ tay thuỷ lực được τc=0,045
xác định được hc1 = τcE01 = 0,045*10,12 = 0,46m.
2.2.2.3. Tính toán thủy lực đoạn dốc nước.
Chiều dài dốc nước L=45m.
Chiều rộng Bdốc = 10m.
Độ dốc i=0,12.
h đầu dốc = 0,46m.
q = Q/b = 59,26/10 = 5,93m3/s.
- Xác định độ sâu dòng đều trong thân dốc:
Sử dụng phương pháp đối chiều với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực.
F ( R ln) =
Tính F ( R ln) =
4m 0 i
(m0- hệ số mái = 0)
Q
8 0.12
= 0,047
59.26
Tra sổ tay thuỷ lực được Rln = 0,68
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
14
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
h
b
10
=
= 14,71 ⇒ 0 = 0,726 ⇒ h0 = 0,50m
Rln 0,68
Rln
tính tỷ số
- Xác định độ sâu phân giới:
hk = 3
αq 2 3 1 * 5,926 2
=
= 1,53m
g
9,81
- Xác đinh độ dốc phân giới:
ik =
g χk
αC 2 k B k
1 1/ 6
R
n
ω
Rk = k
χk
Ck =
χk = bk + 2hk = 10+2x1,64 = 13,28m
ωk = bk* hk = 10x1,64 = 16,4m2
Rk = 16,4/13,28 = 1,23m
Ck =
ik =
1
1,231 / 6 = 60,89m
0,017
9,81
13,28
*
= 0,0035
2
10
1 * 60,89
Từ kết quả trên cho thấy:
h=0,46m < h0 = 0,50m < hk=1,53m; i >ik ⇒ Đường mặt nước trong thân dốc là
đường nước dâng kiểu cII.
Tính toán đường mặt nước trên dốc nước theo phương pháp số mũ thủy lực.
(Phương pháp V.I.Tsanomxki)
Sử dụng công thức sai phân:
∆l =
∆∋
i−j
Trong đó:
∆∋ = (h2 +
Còn : J =
α .v 22
αv 2
) − (h1 + 1 ) : (α = 1)
2.g
2.g
V2
C 2 .R
Kết quả tính toán trong bảng 2-1.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
15
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
0,4600
10,00
ϖ(m2
)
V(m/s)
4,60
12,88
8,46
ξ(m)
10,92
R (m)
0,42
C
50,93
Jtb
0,152
0,4679
0,4712
0,4741
0,4767
0,4790
0,4810
0,4827
0,4842
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
10,00
4,64
4,68
4,71
4,74
4,77
4,79
4,81
4,83
4,84
12,77
12,66
12,58
12,50
12,43
12,37
12,32
12,28
12,24
8,31
8,17
8,06
7,96
7,88
7,80
7,74
7,68
7,63
10,93
10,94
10,94
10,95
10,95
10,96
10,96
10,97
10,97
0,42
0,43
0,43
0,43
0,44
0,44
0,44
0,44
0,44
51,00
51,06
51,12
51,17
51,21
51,24
51,28
51,31
51,33
10,00
4,86
12,20
7,59
10,97
0,44
51,35
-0,0297
0,147
0,146
-0,0256
0,142
-0,0221
0,144
∆L
-0,15
5,00
5,00
-0,13
5,00
-0,11
5,00
10,00
8,53
0,139
-0,0192
0,137
-0,0166
0,138
15,00
-0,10
5,00
-0,08
5,00
8,44
0,135
20,00
8,35
0,134
-0,0144
0,132
-0,0125
0,133
25,00
-0,07
5,00
-0,06
5,00
8,28
0,132
30,00
8,22
0,131
-0,0108
0,129
-0,0094
0,130
35,00
-0,05
5,00
-0,05
5,00
8,16
0,129
40,00
8,12
-0,0082
45,00
-0,04
8,08
ΣL(m)
0,00
8,64
0,141
0,128
∆E
8,77
0,128
0,4856
E
8,92
0,150
0,4642
id -Jtb
b(m)
J = v2/C2R
h(m)
v2/2g(m)
Bảng 2-1: Kết quả tính toán thủy lực dốc nước trường hợp tràn tự do BTràn = 15,0m.
5,00
50,00
Từ kết qủa tính toán trong bảng trên ta xác định được chiều cao mực nước tại cuối dốc nước là 0,484m.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
16
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
2.2.2.4. Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu.
Tính toán thủy lực kênh hạ lưu nhằm xác định được mực nước hạ lưu công trình
phục vụ cho việc tính toán tiêu năng.
Tính toán mặt cắt kênh theo phương pháp thuỷ lực lợi nhất.
Q = ωC Ri
Trong đó:
Q: Là lưu lượng thiết kế (m³/s).
ω: Là diện tích mặt cắt ướt của kênh (m2).
R: Là bán kính thuỷ lực
I: Là độc dốc đáy kênh
C: hệ số Sezy xác định theo công thức C =
Tính toán thủy lực kênh hạ lưu, Q = 59,26m3/3.
- Chọn kênh hạ lưu có chiều rộng b = 15m, kênh hình thang có mái m = 2, độ dốc
đáy kênh i = 0,0006. Tính toán thủy lực kênh sử dụng phần mềm “Thủy lực công
trình” do trường Đại học Thủy lợi lập (kết quả tính toán cụ thể xem trang sau), xác
định được cột nước trong kênh là h = 2,2m.
Kích thước mặt cắt ngang kênh hạ lưu sau tràn:
+ Chiều rộng kênh: B = 15,0m
+ Chiều cao kênh: Hk = 3,0m
So sánh mực nước tính toán trong kênh với mực nước ở hạ lưu công trình trong
mùa lũ (Theo số liệu điều tra) cho thấy kết quả mực nước tính toán trong kênh ≈ mực
nước điều tra, vậy mực nước hạ lưu tính toán là hợp lý.
2.2.2.5. Tính toán tiêu năng.
Sơ đồ tính toán thủy lực:
Hình 2-3: Sơ đồ tính toán thủy lực tràn
- Lưu tốc cuối dốc v = 12,24m/s.
- Chiều sâu nước cuối dốc hcd = 0,484m
- Chiều cao đoạn nước rơi P2 = 8,0m.
Năng lượng dòng chảy E02:
E02 = h02 + P2
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
17
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
αv
1 * 12,24
= 0,484+
= 8,12m.
2g
2 * 9,81
2
h02 = hcd +
2
E02 = 8,12 + 8 = 16,12m
F (τ c ) =
q
ϕE 03 / 2
q = Q/b
b- Chiều rộng bể tiêu năng, b = 15m.
q = 59,26/15 = 3,95m3/s
F (τ c ) =
3,95
= 0,064.
0,95 * 16,12 3 / 2
có F(τc)=0,064 tra sổ tay thuỷ lực được τc=0,0146, τ”c = 0,2206
Xác định được:
hc = τcE01 = 0,0146x16,12 = 0,24m
h”c = τ”cE01 = 0,2206*16,12 = 3,56m.
Chiều sâu đào bể:
d1 = σ(h”c) - H02
σ - hệ số an toàn ngập = 1,05
H02 = hn + ∆Z
hn- Chiều sâu cột nước trên ngưỡng bậc dưới
∆Z =
Q2
2 gϕ 2 ω h2
−
Q2
2 gω b2
59,26 2
59,26 2
−
∆Z =
= 0,08m
2 x9,81x0,95 2 x(2,01x (15 + 2 x 2,01)) 2 2 x9,81x(1,05 x3,56 x15) 2
d = 1,05x3,56 - 2,01 - 0,08 = 1,65m
Chọn bể tiêu năng d = 2,00m
+ Xác định chiều dài bể tiêu năng:
Lbể 1 = 3,6*hc’’ = 3,6* 3,56 = 12,82m
Chọn Lbể = 20m.
2.2.2.6. Tính toán thuỷ lực đoạn nước rơi.
- Chiều sâu nước cuối dốc hcd = 0,484m.
- Lưu tốc cuối dốc Vcd = 12,24m/s.
Tính được Vx = Vcdcosα = 12,24*cos60 = 12,17m/s.
Vy = Vcd * sin α = 12,24*sin60 = 1,28m/s.
Thời gian nước rơi đước xác định từ phương trình sau:
1 2
gt + V0 t = H
2
V0 vận tốc ban đầu theo phương đứng.
thay vào ta có phương trình
4,905t2 +1,28t = 8
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
18
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
giải phương trình ta được t = 1,16s
Chiều dài đoạn nước rơi
S = Vx*t = 12,17*1,16 = 14,12m
Chọn P = 20m theo điểu kiện ổn định của mái đất
Phương trình nước rơi như sau:
y = ax2 +bx
Tại đầu đoạn nước rơi, x=0, y=0 đạo hàm bậc nhất của phương trình bằng tanα =
id
⇒ b = 0,12.
Tại cuối đoạn nước rơi y = P = 8, x = S = 20 ⇒ a = 0,014
Thay vào ta được phương trình nước rơi như sau:
y = 0,014x2 + 0,12x
Toạ độ đường cong như sau:
X
Y
0
0
2
4
6
8
0.296 0.704 1.224 1.856
10
2.6
12
14
16
18
3.456 4.424 5.504 6.696
20
8
6
2.2.2. TÍNH TOÁN THUỶ LỰC TRÀN CÓ CỬA VAN BTRÀN = 8,0M.
2.2.2.1. Kiểm tra khả năng tháo của tràn:
Lưu lượng qua đập tràn mặt cắt hình thang được xác định theo công thức:
Chảy không ngập.
Q = εm ∑ b 2 g H 0
3/ 2
(2-3)
Trong đó:
Q - Lưu lượng qua tràn.
ε - Hệ số co hẹp bên.
m - Hệ số lưu lượng, theo phụ lục 14-7 bảng tra thủy lực xác định được
m=0,37.
Σb - Chiều rộng ngưỡng tràn, Σb = 8m.
H0 - Cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn, bỏ qua lưu tốc tới gần.
H0 = H = ∇MNDGC - ∇Ng.tràn = 158,38 - 153,20 = 5,18m.
Xác định hệ số co hẹp bên ε:
ξ + (n − 1)ξ mt H 0
ε = 1-0,2 mb
(2-4)
n
b
Trong đó:
ξmb - Hệ số hình dạng mố bên, ξmb = 0,70.
ξmt - Hệ số hình dạng mố bên, ξmb = 0,45.
b - Chiều rộng một khoang tràn, b = 4,0m.
Thay số vào (2-4) ta xác định được ε.
ε = 1-0,2x
0,7 + (2 − 1) x0,45 5,18
x
= 0,851.
2
4
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
19
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
Thay số vào (2-3) ta xác định được lưu lượng qua tràn:
Q = 0,851x0,37 x8 x 2 x9,81x5,18 3 / 2 = 131,55 m3/s.
Q = 131,55 m3/s > Qxảmax = 129,38 m3/s.
⇒ Tràn đủ khả năng tháo được lưu lượng xả max.
2.2.2.2. Xác định cột nước sau ngưỡng.
Sơ đồ tính toán thủy lực:
Hình 2-1: Sơ đồ tính toán thủy lực tràn
Năng lượng dòng chảy E01:
E01 = H01 + P1
Trong đó:
H01- cột nước toàn phần trên ngưỡng tràn
bỏ qua lưu tốc tới gần H01 ≈ htr = 5,18m
P1- Chiều cao ngưỡng, P1 = 4,0m
E01 = 5,18 + 4 = 9,18
F (τ c ) =
q=
q
ϕE 3 / 2 0
Q 129,38
=
= 16,17(m 3 / s)
b
8
ϕ- hệ số lưu tốc đánh giá tổn thất năng lượng của dòng chảy qua công trình ϕ =
0,95 (với tràn có đỉnh rộng trung bình )
F (τ c ) =
16,17
= 0,613
0,95 * 9,18 3 / 2
có F(τc)=0,613 tra sổ tay thuỷ lực được τc=0,150
xác định được hc1 = τcE01 = 0,150*9,18 = 1,38m.
2.2.2.3 Tính toán thủy lực đoạn dốc nước.
- Các thông số của dốc nước:
+ Chiều dài dốc nước:
Ld=50m
+ Chiều rộng dốc nước:
Bdốc = 8m
+ Độ dốc dốc nước:
i=10%
+ Chiều cao cột nước đầu dốc:
hđd = 1,38m
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
20
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
3
+ Lưu lượng xả max:
Q = 129,38m /s
- Xác định độ sâu dòng đều trong thân dốc:
Sử dụng phương pháp đối chiều với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực.
F ( R ln) =
Tính F ( R ln) =
4m 0 i
(m0- hệ số mái = 0)
Q
8 0,1
= 0,0196
129,38
Tra sổ tay thuỷ lực được Rln=0,947
tính tỷ số
h
b
8
=
= 8,45 ⇒ 0 = 1,063 ⇒ h0 = 1,01m
Rln 0,947
Rln
- Xác định độ sâu phân giới:
q = Q/b = 129,38/8 = 16,17m3/s
hk = 3
αq 2 3 1 * 16,17 2
=
= 2,99m ≈ 3,00m
g
9,81
- Xác đinh độ dốc phân giới:
ik =
g χk
αC 2 k B k
1 1/ 6
R
n
ω
Rk = k
χk
Ck =
χk = bk + 2hk = 8 + 2*3,00 = 14,0m
ωk = bk* hk = 8*3,00 = 24,00m2
Rk = 24,00/14,0 = 1,71m
Ck =
ik =
1
1,711 / 6 = 64,33m
0,017
9,81
14,0
x
= 0,0041
2
8
1 * 64,33
Từ kết quả trên cho thấy:
h0 = 1,01m < h = 1,38 < h k = 3,00m; i > ik ⇒ Đường mặt nước trong thân dốc là
đường nước hạ bII.
Tính toán đường mặt nước trên dốc nước theo phương pháp số mũ thủy lực.
(Phương pháp V.I.Tsanomxki)
Sử dụng công thức sai phân:
∆l =
∆∋
i−j
Trong đó:
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
21
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
∆∋ = (h2 +
Còn : J =
Thuyết minh tính toán
α .v
αv
) − (h1 +
) : (α = 1)
2.g
2.g
2
2
2
1
V2
C 2 .R
Kết quả tính toán trong bảng 2-3
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
22
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
1,34
8
1,320
8,00
8,00
8,00
ω
(m2)
11,04
10,79
10,56
V
(m/s)
11,72
11,99
12,25
7,00
7,33
7,65
χ
(m)
10,76
10,70
10,64
R
(m)
1,03
1,01
0,99
C
59,08
58,91
58,75
Jtb
id -Jtb
1,380
B
(m)
J=v2/C2R
h
(m)
v2/2g(m)
Bảng 2-3: Kết quả tính toán thuỷ lực dốc nước - Phương án tràn có cửa van BTràn = 8m
0,040
0,0603
0,042
0,0575
0,045
0,0549
0,038
10,36
12,49
7,95
10,59
0,98
58,61
0,046
1,272
8,00
10,18
12,71
8,23
10,54
0,97
58,48
0,049
1,252
8,00
10,02
12,92
8,50
10,50
0,95
58,36
0,051
1,234
8,00
9,87
13,11
8,76
10,47
0,94
58,25
0,054
1,202
1,188
8,00
8,00
9,61
9,50
13,29
13,46
13,62
9,00
9,23
9,45
10,43
10,40
10,38
0,93
0,92
0,92
58,15
58,05
57,97
13,76
9,66
10,35
0,91
57,89
0,062
1,163
8,00
9,31
13,90
9,85
10,33
0,90
57,81
0,064
10,00
15,00
5,00
20,00
5,00
25,00
0,24
5,00
9,99
0,055
0,0452
0,057
0,0429
0,059
0,0408
0,061
0,0388
30,00
0,23
5,00
0,21
5,00
0,20
5,00
0,19
5,00
10,22
35,00
10,43
0,060
9,40
5,00
0,25
0,0475
0,058
8,00
0,27
5,00
0,26
0,0499
0,056
1,175
5,00
9,75
0,053
9,74
0,29
9,51
0,050
8,00
5,00
9,24
0,0523
40,00
10,64
45,00
10,83
0,063
0,0368
50,00
0,18
11,01
ΣL(m)
0,00
0,30
8,97
0,048
1,217
∆L
8,68
0,044
8,00
∆E
8,38
0,041
1,295
E
5,00
55,00
Từ kết quả tính toán như trên ta xác định được cột nước cuối dốc hcd = 1,175m.
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
23
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
2.2.2.5. Tính toán thuỷ lực kênh hạ lưu.
Tính toán thủy lực kênh hạ lưu, Q = 128,3m3/3.
- Chọn kênh hạ lưu có chiều rộng b = 15m, kênh hình thang có mái m = 2, độ dốc
đáy kênh i = 0,0008. Tính toán thủy lực kênh sử dụng phần mềm “Thủy lực công
trình” do trường Đại học Thủy lợi lập (kết quả tính toán cụ thể xem trang sau), xác
định được cột nước trong kênh là h = 2,93m.
Kích thước mặt cắt ngang kênh hạ lưu sau tràn:
+ Chiều rộng kênh: B = 15,0m
+ Chiều cao kênh: Hk = 4,0m
2.2.2.6. Tính toán thuỷ lực bể tiêu năng.
Sơ đồ tính toán thủy lực:
Hình 2-4: Sơ đồ tính toán thủy lực tràn
- Chiều rộng bể B = 15m
- Lưu tốc cuối dốc v = 13,76m/s.
- Chiều sâu nước cuối dốc hcd = 1,18m
- Chiều cao đoạn nước rơi P2 = 8,5m.
Năng lượng dòng chảy E02:
E02 = h02 + P2
2
αv
1 * 13,76 2
h02 = hcd +
= 1,18 +
= 10,83m
2g
2 * 9,81
E02 = 10,83 + 8,5 = 19,33m
F (τ c ) =
q
ϕE 02 3 / 2
Trong đó:
q: Lưu lượng đơn vị
b- Chiều rộng bể tiêu năng, b = 15m.
q = Q/b = 129,38/15 = 8,63m3/s
F (τ c ) =
8,55
= 0,1183
0,95 * 19,33 3 / 2
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
24
Công ty Tư vấn & CGCN - Trường ĐHTL
Thuyết minh tính toán
có F(τc)=0,1183 tra sổ tay thuỷ lực được τc=0,0317; τ”c = 0,3042
Xác định hc, h”c:
hc = τcE01 = 0,0317*19,33 = 0,613m.
h”c = τ”cE01 = 0,3042*19,33 = 5,88m.
Chiều sâu đào bể
d1 = σ(h”c) - H02
σ - hệ số an toàn ngập = 1,05
H02 = hn + ∆Z
hn- Chiều sâu cột nước trên ngưỡng bậc dưới
lưu tốc dòng chảy trong kênh V = 2m/s.
Q2
Q2
−
∆Z =
2 gϕ 2 ω h2 2 gω b2
129,38 2
129,38 2
−
∆Z =
= 0,22m
2 x9,81x0,95 2 x(2,93 x(15 + 2 x 2,93)) 2 2 x9,81x (1,05 x5,88 x15) 2
d = 1,05x5,88 - 2,93 - 0,22 = 3,02m
Chọn bể tiêu năng d = 3,0m
+ Xác định chiều dài bể tiêu năng:
Lbể = 3.6*hc’’ = 3,6* 5,55 = 21,20m
Chọn Lbể = 25m.
2.2.2.7. Tính toán thuỷ lực đoạn nước rơi.
- Lưu tốc cuối dốc Vcd = 13,76m/s.
- Chiều sâu nước cuối dốc hcd = 1,18m
Vx = Vcd*cosα = 13,76*cos60 = 13,72m/s
Vy = Vcd * sin α = 13,76*sin60 = 1,44m/s
Thời gian nước rơi đước xác định từ phương trình sau:
Tính được:
1 2
gt + V0 t = H
2
V0 vận tốc ban đầu theo phương đứng.
thay vào ta có phương trình
4,905t2 +1,44t = 8,5
giải phương trình ta được t = 1,18s
Chiều dài đoạn nước rơi
S = Vx*t = 13,776*1,18 = 16,30m
Chọn P = 20m theo điểu kiện ổn định của mái đất
Phương trình nước rơi như sau:
y = ax2 +bx
tại đầu đoạn nước rơi, x=0, y=0 đạo hàm bậc nhất của phương trình bằng tanα =
id
⇒ b = 0,1.
tại cuối đoạn nước rơi y = P = 8,5, x = S = 20 ⇒ a = 0,016
Thay vào ta được phương trình nước rơi như sau:
TKCS - Công trình Thủy lợi Đa Sị - Lâm Đồng
25
