Đập tràn thực dụng trần quốc thưởng

M CL C
L I NÓI
U .................................................................................................................. 4
DANH M C CÁC KÝ HI U .......................................................................................... 5
Ch ng I: GI I THI U CHUNG
P TRÀN TH C D NG....................................... 6
§I.1. khái quát ............................................................................................................... 6
§I.2.
P TRÀN M T C T D NG ÔPHIXÊR P .................................................. 6
I. Xác đ nh m t c t tràn d ng Ôphixêr p ................................................................. 6
II. Ph ng pháp xác đ nh m t c t đ p tràn Ôphixêr p ............................................ 8
III. Kh n ng tháo c a đ p tràn d ng Ôphixêr p ................................................... 12
§I.3.
P TRÀN M T C T D NG WES ............................................................... 23
I. S l c l ch s phát tri n .................................................................................... 23
II. Xác đ nh m t c t đ p tràn d ng WES................................................................ 25
III. Kh n ng tháo c a đ p tràn d ng WES............................................................ 27
§I.4. XÁC NH CÁC THÔNG S TH Y L C CB M T TRÀN D NG WES... 32
I. Phân b áp su t trên m t tràn d ng WES............................................................ 32
II. Xác đ nh đ ng m t n c trên m t tràn WES .................................................. 36
III. Xác đ nh v n t c trên m t tràn WES................................................................ 42
§I.5. VÍ D ................................................................................................................. 43
I. Các thông s k thu t chính c a công trình........................................................ 43
II. Xác đ nh m t c t theo d ng WES...................................................................... 43
III. Xác đ nh m t c t đ p tràn theo d ng Ôphixêr p.............................................. 46
§I.6.
P TRÀN X L K T H P ......................................................................... 51
Câu h i cu i ch ng................................................................................................... 54
Ch ng II: DÒNG CH Y L U T C CAO .................................................................. 55
§II.1. KHÁI QUÁT .................................................................................................... 55

I. Ý ngh a c a dòng l u t c cao ............................................................................. 55
II. M t s công trình b h h ng do xâm th c ....................................................... 57
§II.2. M CH
NG L U T C ............................................................................... 60
I. Ph ng pháp Reynol........................................................................................... 60
II. Th ng kê đ c tr ng c a m ch đ ng l u t c ...................................................... 63
§II.3. NGHIÊN C U M CH
NG ÁP SU T ...................................................... 70
I. Ý ngh a nghiên c u m ch đ ng áp su t c a dòng r i ......................................... 70
II. C ch m ch đ ng áp su t c a dòng r i............................................................ 71
III. áp su t m ch đ ng c a t ng biên dòng r i ....................................................... 71
IV. Áp su t m ch đ ng trong dòng ch y hoá khí................................................... 81
V. K thu t đo đ c ................................................................................................. 82
§II.4. NGHIÊN C U BI N PHÁP GI M XÂM TH C.......................................... 85
I. Khái quát............................................................................................................. 85
II. Nguyên lý tr n khí gi m xâm th c và hi u qu c a nó..................................... 85
III. Hình th c b trí tr n khí gi m khí th c trong công trình tràn n c ................ 88
IV. Thi t b tr n khí gi m xâm th c công trình th c t ...................................... 90
V. Nghiên c u ng ng và máng tr n khí............................................................... 98
VI. Bi n pháp ch ng xâm th c b ng s c b n v t li u.......................................... 103
VII. K t lu n......................................................................................................... 106
§II.5. VÍ D ............................................................................................................. 106
I. Gi i thi u s l c v tràn x l ........................................................................ 106
II. Yêu c u thí nghi m ch n thi t b tr n khí ....................................................... 107
III. K t qu thí nghi m ......................................................................................... 107
Câu h i cu i ch ng: ............................................................................................... 114
Ch ng III: TIÊU N NG DÒNG PHUN VÀ XÓI H L U TRÀN X L ............ 115


§III.1. KHÁI QUÁT TIÊU N NG DÒNG PHUN VÀ XÓI H L U................... 115

§III.2. TIÊU HAO N NG L NG DO DÒNG PHUN ......................................... 116
§III.3. CH N HÌNH TH C M I H T................................................................... 118
I. Các d ng m i h t .............................................................................................. 118
II. Kh n ng tiêu hao n ng l ng c a m i h t ..................................................... 118
§III.4. XÓI N N Á DO DÒNG PHUN................................................................. 120
I. B n ch t xói n n đá do dòng phun.................................................................... 120
II. M t s k t qu nghiên c u .............................................................................. 121
III. M t s ph ng pháp xác đ nh h xói trên n n đá do dòng phun ................... 123
§III.5. ÁP L C M CH
NG VÙNG DÒNG CH Y R I M NH................. 132
I. Áp l c m ch đ ng đáy vùng n c nh y ........................................................ 133
II. Áp l c m ch đ ng đáy h xói sau dòng phun khu ch tán............................ 134
§III.6. PH NG PHÁP MÔ HÌNH HÓA V T LI U XÓI N N Á ................... 136
I. T ng t v t li u r i ......................................................................................... 137
II. T ng t v t li u xói dính ............................................................................... 137
§III.7. VÍ D THI T K V T LI U N N Á MÔ HÌNH................................ 138
I. Tài li u c b n công trình ................................................................................. 138
II. Ch t o v t li u xói r i mô hình................................................................... 138
1. Thí nghi m ph tr đ xác đ nh v t li u xói r i............................................... 139
III. Ch t o v t li u xói dính mô hình ............................................................... 139
IV. Nh n xét ......................................................................................................... 141
TÀI LI U THAM KH O ............................................................................................ 143


L I NÓI

U

Hi n nay khi thi t k đ p tràn tr ng l c đ u theo quy ph m tính toán th y l c đ p
tràn QP.TL.C-8-76. Quy ph m này ch phù h p v i m t c t tràn d ng Ôphixêr p. T

n m 1999 đ n nay nhi u đ p tràn đã đ c thi t k và xây d ng v i m t c t d ng WES,
nh : Bình i n, Sông Tranh 2, Kanak, C a t, S n La … Trong quá trình thi t k vì
ch a có quy ph m nên ng i thi t k ch a có c s đ v n d ng, do đó khi thi t k
lo i đ p tràn này v a qua ch a đ c th ng nh t.
Cu n sách đ c vi t trên c s t p h p ph ng pháp xác đ nh các thông s th y
l c chính đ l a ch n m t c t tràn d ng WES c a M và Trung Qu c; c ng nh
nh ng k t qu áp d ng ban đ u Vi t Nam.
Cu n sách c ng nêu m t s k t qu nghiên c u và th c nghi m v dòng l u t c cao
l n đ u tiên ti n hành Vi t Nam; trong đó có đóng góp c a các tác gi . Cu n sách là
tài li u tham kh o cho các cán b nghiên c u, h c viên cao h c, nghiên c u sinh và
sinh viên đ i h c ngành công trình th y; c ng nh các k s thi t k công trình th y
l i, th y đi n.
Các tác gi xin bày t lòng c m n chân thành đ i v i GS.TSKH. Tr nh Tr ng Hàn
(H i đ ng ch c danh giáo s Nhà n c), GS.TS. Nguy n C nh C m
(Tr ng đ i h c Th y l i) đã đ c và góp nhi u ý ki n quý báu cho b n th o.
Các tác gi chân thành c m n KSCC. Lê Duy Hàm (Vi n Khoa h c Th y l i) đã
giúp đ ph n tài li u tham kh o b ng ti ng Trung.
Các tác gi chân thành c m n c nhân Tô V nh C ng, Tr n Ti u Vân (Phòng
Nghiên c u Th y l c Công trình – Vi n Khoa h c Th y l i) đã giúp đ ph n ch b n.
ây là m t v n đ khoa h c chuyên sâu, m t chuyên ngành mang đ c thù riêng, nên
ch c ch n ch a đáp ng đ c đ y đ các yêu c u c a ng i đ c.
Khi biên so n cu n sách, các tác gi đã có nhi u c g ng, nh ng không tránh kh i
thi u sót.
Các tác gi mong nh n đ c nh ng đóng góp chân thành c a đ c gi .
Các tác gi


DANH M C CÁC KÝ HI U
ρ: Kh i l ng riêng c a n c
ν: H s nh t đ ng h c

C: H s Sêdy
λ: H s s c c n d c đ ng
n: H s nhám
Fr: S Frút, Fr =

v
gh

Re: S Reynol
Regh: S Reynol gi i h n
Regh trên: S Reynol gi i h n trên
Regh d i: S Reynol gi i h n d i
Fμ: L c nh t
WES: Waterways Experiment Station (trung tâm thí nghi m đ
va: V n t c dòng khí
qa: L u l ng đ n v dòng khí
ck: N ng đ tr n khí
β: H s tr n khí
cp: H s gi m áp

ng th y)


Ch

ng I: GI I THI U CHUNG

P TRÀN TH C D NG

§I.1. khái quát

Vi t Nam t n m 1960 đ n n m 1998 các đ p tràn tr ng l c đ u theo quy ph m
tr c đây (quy ph m biên so n t tài li u c a Liên Xô và Trung Qu c) đ c thi t k
m t c t tràn theo d ng Ôphixêr p; nh :
+ p tràn h ch a n c Thác Nh ng
+ p tràn Thông Gót
+ p tràn h ch a n c Cam Ranh
+ p tràn h ch a n c M Bình
+ p tràn h ch a n c Ngòi Nhì
+ p tràn th y đi n Sông Hinh
+ p tràn th y đi n YALy
+ p h ch a n c Tân Giang
+ p tràn h ch a n c Núi C c
+ p tràn th y đi n Thác Bà
+ p tràn h ch a n c nh Bình
+ p tràn h ch a n c Thu n Ninh
+ p tràn h ch a n c sông M c
+ p tràn th y đi n Hòa Bình ...
T n m 1999 đ n nay do yêu c u cung c p đi n, n c cho các khu công nghi p, đô
th và dân sinh kinh t ..., nhi u công trình th y l i, th y đi n l n đã đ c thi t k và
xây d ng.
ng th i v i s trao đ i khoa h c k thu t và t v n c a chuyên gia n c
ngoài nên n c ta đã thi t k và xây d ng m t s đ p tràn v i m t c t d ng WES, nh :
+ p tràn th y đi n S n La
+ p tràn h ch a n c C a t
+ p tràn th y đi n Bình i n
+ p tràn th y đi n Ba H
+ p tràn th y đi n Sông Tranh II
+ p tràn th y đi n Kanak
+ p tràn th y đi n Sê San 3.
Trong quá trình thi t k vì ch a có quy ph m m i nên ng i thi t k ch a có c s

đ v n d ng, do đó khi thi t k đ p tràn c a m t s công trình v a qua ch a đ c
th ng nh t.
§I.2.

P TRÀN M T C T D NG ÔPHIXÊR P

I. Xác đ nh m t c t tràn d ng Ôphixêr p
p tràn ki u hình cong còn g i là ki u đ p tràn th c d ng đ c dùng nhi u nh t,
lo i này dòng ch y n i ti p t ng đ i thu n, đ ng vi n d i c a l i n c bám sát


theo m t đ p ch y t th ng l u xu ng h l u, h s l u l ng tháo qua đ p tràn l n
h n đ p tràn đ nh r ng d ng hình thang.
Trong công trình th c t th ng g p 2 lo i:
+ Lo i th nh t trên đ nh tràn không b trí tr pin và c a van, ta g i là công trình
đ p tràn t do, nh : đ p Bái Th ng trên sông Chu, Thanh Hóa; đ p sông Tiêm, Hà
T nh; đ p Xu Pha Nu Vông, Qu ng Bình; đ p Li n S n, V nh Phúc; đ p Thác Hu ng,
Thái Nguyên…
Lo i đ p này chi u cao đ p không l n th ng t 5÷20m, nhi m v ch y u là: mùa
ki t dâng m c n c sông, t o ra đ u n c đ l y n c t i; mùa l thì tháo l xu ng
h l u v i các c p l u l ng l ng v i t n su t khác nhau.
+ Lo i th hai là trên m t đ p có b trí các tr pin, trên đ nh tràn có c a g i là đ p
tràn có c a van nh m t o dung tích h ch a: phát đi n, phòng l , c p n c t i, c p
n c ph c v công nghi p và sinh ho t. Ngày nay do yêu c u: nâng cao đ u n c cho
đ p dâng; nh m t ng thêm c t n c và l u l ng c p n c nh ng l i đ m b o kh
n ng tháo l , ng i ta l p thêm trên đ nh đ p tràn m t đ p cao su cao 2÷3m đ khi l
chính v đ n thì cho đ p cao su x p xu ng đ m b o kh n ng thoát l ; cu i mùa l
dâng đ p cao su lên đ tích thêm n c mà không dùng bi n pháp c i t o tr pin l p
c a van đi u ti t.
p tràn th c d ng đ c thi t k theo hai d ng: d ng m t c t có chân không và

d ng m t c t không chân không. Ph n l n là thi t k m t c t tràn theo d ng không
chân không đ gi m b t kh n ng bê tông m t tràn b xâm th c. C ng xin nói rõ r ng
m t c t tràn không b chân không ch là t ng đ i vì m i m t c t tràn khi thi t k ng
v i m t c t n c HTK nh t đ nh, song trong quá trình v n hành x l v i nhi u c t
n c tác d ng trên m t tràn khác nhau nên s xu t hi n áp su t chân không v i giá tr
khác nhau; giá tr áp su t âm này l n khi mà t s c t n c tác d ng trên đ nh tràn so
v ic tn

⎛H

⎞

c thi t k càng l n ⎜⎜ dtr > 1.10 ⎟⎟ .
⎝ H TK
⎠

i v i lo i m t c t đ p tràn th c d ng không chân không dòng ch y trên m t đ p
s êm, áp su t d c theo m t đ p th ng là d ng. Còn m t c t đ p tràn th c d ng có
chân không, trên đ nh m t đ p có áp l c chân không, khi chân không l n có th sinh
ra hi n t ng khí th c nên bê tông b xâm th c.
H s l u l ng c a đ p tràn có chân không l n h n đ p tràn không chân không
kho ng 7÷15%.
đ m b o an toàn cho công trình, tránh hi n t ng khí th c ng i ta
không cho phép tr s chân không quá l n, th ng nh h n -6.0m c t n c, theo quy
ph m thi t k đ p tràn n c ngoài thì ph m vi c t n c chân không là -6.0÷-3.0m.
Lo i m t c t c a đ p không chân không còn g i là phi chân không d ng C righe Ôphixêr p đ c ng d ng r ng rãi các n c trong phe xã h i ch ngh a tr c đây
nh : Liên Xô, Trung Qu c, Hungari, Anbani, Vi t Nam .v.v. nh hình 1.1.


n'

n
x

o'
A α
n
G

P

a

y

B

R
C
α
E

n'

D

d

Hình 1.1. M t c t tràn d ng C righe - Ôphixêr p
II. Ph ng pháp xác đ nh m t c t đ p tràn Ôphixêr p

Mu n v m t c t đ p tràn Ôphixêr p tr c h t xác đ nh c t n c HTK, sau đó c n
c vào t a đ
hình 1.1 đ v đ ng cong O’B, ti p đó v đ ng th ng BC và DE
ti p tuy n v i đ ng cong đó cùng v i đ ng th ng n m ngang t o thành
góc α2.
o n cong ng c có bán kính R không nh h ng t i kh n ng tháo mà ch y u là
có liên quan đ n vi c n i ti p dòng ch y v i h l u. N u n i ti p t t thì l y giá tr R
theo b ng 1, trong đó Htr là c t n c trên đ nh đ p tràn. Khi thi t k có th l y giá tr
R nh sau:
+ i v i đ p th p trên n n m m có c t n c trên đ nh tràn l n thì :
R=(0.50÷1.0) (HTK+Zmax)
(1.1)
+ i v i đ p cao trên n n đá, c t n c trên đ nh nh h n 5m thì:
(1.2)
R=(0.25÷0.50) (HTK+Zmax)
Trong đó:
Zmax chênh c t n c l n nh t th ng, h l u.
HTK - C t n c thi t k trên đ nh đ p tràn.
Hình d ng m t c t cong CDE ( hình 1.2a) ph i c n c vào HTK mà xác đ nh. Tr s
HTK th ng là c t n c thi t k đ x đ c l u l ng l theo t n su t l
thi t k .
Trong quá trình v n hành công trình c t n c tác d ng trên đ nh tràn luôn luôn thay
đ i.
N u khi Htrlà không có áp su t âm.
N u khi Htr>HTK thì có th s y ra hi n t ng chân không trên m t tràn, t c là xu t
hi n áp su t âm. Ngoài ra c n chú ý là g n đi m B trên đo n BC có th có chân
không khi c t n c Htr≤HTK .
Có m y lo i hình d ng m t c t nh sau:
+ D ng không có t ng th ng đ ng AB t c là a=0 hình 1.2b.

+ Không có đo n th ng DE hình 1.2C.


+ M t th ng l u th ng đ ng αB=90° hình 1.2d.
+ M t c t th ng l u nhô ra hình 1.2e.
c)
a)
o CO

D

αB = 90° C
O
d)
C

CB
a

R

E
αH

A

DE R
αH
F

αB

A;B

αB

B

C CO

CB

x

C

a = 0; DE = 0

x
D

CB

F

E

R

A αB = 90°αH

D'

F

y
y
b)
e)

CO

CO

C
a=0

C
B'

D

CB

E
A,B

αB

αH

R

CB

B

x
D
E

F

R
F

A
x

Hình 1.2. Các d ng m t c t đ p tràn phi chân không
B ng 1.1. Tr s bán kính R thay đ i theo P và Htr
Chi u
cao đ p
tràn P
(m)
10
20
30
40
50

60

C t n c Htr
1.0
2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

3.0
4.2
4.0
6.5
7.5
8.5
9.6
10.6
4.0
6.0
6.5
8.9

10.0
11.0
12.2
13.3
4.5
7.5
8.9
11.0
12.4
13.5
14.7
15.8
4.7
8.4
11.0
13.0
14.5
15.8
17.0
18.0
4.8
8.8
12.2
14.5
16.5
18.0
19.2
20.3
4.9
8.9

13.0
15.5
18.0
20.0
21.2
22.2
B ng 1.2. T a đ các đi m trên đ ng vi n c a m t tràn lo i
phi chân Ôphixêr p (d ng A)

9.0
11.6
14.3
16.8
19.0
21.3
23.2


Tên đi m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

12
13
14
15
16
17
18
19
20

x
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

1.9

y
0.126
0.036
0.007
0.000
0.006
0.027
0.006
0.1000
0.146
0.198
0.256
0.321
0.394
0.457
0.464
0.661
0.764
0.873
0.987
1.108

Tên đi m
21
22
23
24
25

26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

x
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.0
3.1
3.2

3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9

y
1.235
1.369
1.653
1.653
1.894
1.960
2.112
2.289
2.462
2.460
2.824
3.013
3.207
3.405
3.069
3.818
4.031
4.249
4.471
4.689

Ghi chú: Các tr s t a đ trong b ng ng v i c t n c H=1.0m, khi thi t k ph i
nhân v i c t n c đ p tràn HTK đ đ c t a đ th c c a m t c t tràn theo đ án thi t
k .
Lo i m t c t c a đ p tràn chân không có m t th ng l u là m t ph ng th ng đ ng,
h l u là m t m t nghiêng (h s mái th ng là 3:2), đ nh đ p hình êlíp (có khi là hình
tròn ho c hình b u d c); tr c dài hình ê líp là 2e song song v i m t h l u tr c ng n là
2f hình 1.3.
B ng 1.3 ghi t a đ c a các đi m đ ng cong m t tràn c a 3 lo i đ p chân không
có t s e/f khác nhau.

Tên
đi m
1

B ng 1.3. To đ các đi m c a đ ng cong m t tràn
ki u chân không đ nh đ p hình ê líp (khi rφ = 1)
To đ các đi m
e/f=3.0
e/f=2.0
e/f = 1.0
x
y
x
y
x
-0.472
0.629
-0.700
0.806
-1.000

y
1.000


2
-0.462
0.462
-0.694
0.672
0.960
0.720
3
-0.432
0.327
-0.624
0.371
-0.740
0.327
4
-0.370
0.193
-0.624
0.371
-0.740
0.327
5
-0.253
0.072
-0.553

0.241
-0.530
0.152
6
-0.131
0.018
-0.488
0.162
-0.300
0.046
7
0.000
0.000
-0.402
0.091
0.000
0.000
8
0.194
0.030
-0.312
0.046
0.200
0.020
9
0.381
0.095
-0.215
0.012
0.400

0.083
10
0.541
0.173
-0.117
0.003
0.600
0.200
11
0.707
0.271
0.000
0.000
0.720
0.306
12
0.866
0.381
0.173
0.023
0.832
0.445
13
1.002
0.503
0.334
0.076
1.377
1.282
14

1.168
0.623
0.490
0.147
2.434
2.868
15
1.318
0.760
0.631
0.223
3.670
4.722
16
1.456
0.890
0.799
0.338
5.462
7.410
17
1.584
1.021
0.957
0.461
18
1.714
1.163
1.107
0.595

19
1.855
1.320
1.243
0.731
20
1.979
1.467
1.405
0.913
21
2.104
1.628
1.551
1.098
22
2.240
1.792
1.688
1.282
23
2.346
1.943
2.327
2.246
24
2.462
2.106
2.956
3.198

25
2.575
2.272
4.450
5.430
26
3.193
3.214
5.299
6.704
27
4.685
5.452
28
5.561
6.766
Mu n v m t c t tràn d ng chân không tr c h t v vòng tròn có bán kính rφ n i
ti p v i 3 c nh AB, BC, CD.
B ng 1.3 ng v i tr ng h p rφ =1, khi rφ nh ho c l n h n 1.0 thì các to đ x, y
trong b ng ph i nhân v i giá tr th c c a rφ .
i m g c to đ là đi m cao nh t c a đ nh đ p hình 1.3c. i m này n m trên
đ ng BC hình 1.3b; trong b ng 1.3 là đi m 7 (khi e/f=1.0 và e/f=3.0) ho c đi m 11
(khi e/f=2). N i ti p gi a ph n cu i đ p tràn và h l u c ng gi ng nh m t c t đ p tràn
không chân không.


b)

a)
B

c)
C

C

B

7(11)

x

1
e

rϕ

f

CB

R

D

R
16

A
A

d)

o

o o'

e)

D

x

o

f)

HTK
C

y

D

C

x

D

h1

HTK

C C'

h1

B'

B

o'

D

B

B'

B
E'

R

E"

R
A

E

y

E

E

F

A

A
y

R

A'
y

y'

Hình 1.3. Các d ng m t c t tràn
a, b, c - M t c t đ p tràn chân không
d, e, f- M t c t kinh t c a đ p tràn.
i v i m t c t tràn c a m i công trình đ u c n xác đ nh m t c t kinh t . Cách xác
đ nh là sau khi d a vào đi u ki n n đ nh, v c ng đ và kinh t ta xác đ nh đ c m t
c t kinh t c a đ p không tràn ABOE hình 1.3d và d a vào m t c t c b n đó xác đ nh
đ c m t c t tràn CD (v theo to đ trong b ng khi tính ra ho c b ng 1.3). M t tràn
CD ph i ti p tuy n v i m t đ p không tràn DE t i đi m D. To đ các đi m c a m t
tràn r t có th v t ra ngoài tam giác c b n AOE hình 1.3e. B i vì v i đ p trên n n
đá theo yêu c u v n đ nh và c ng đ ; chi u r ng đáy r t h p. Tr ng h p đó ta c n

d ch tam giác c b n v phía h l u m t đo n hình 1.3e sao cho m t đ p DE’ c a tam
giác c b n A’D’E’ ti p tuy n v i m t tràn t i D. Nh v y m t tràn CDE’F tho mãn
đi u ki n th y l c.
i v i đi u ki n n đ nh và c ng đ thì tam giác A’D’E là b o
đ m, do đó ta có th gi m b t kh i ABB’A’ hình 1.3c nh ng c n ph i đ m b o
h1≥0.4HTK đ kh i nh h ng đ n kh n ng x c a tràn. Tr ng h p đ p tràn có c a
van s a ch a, trên đ nh đ p c n có đo n n m ngang C-C’ hình 1.3f đ d b trí c a
van. Lúc đó to đ các đi m c a m t tràn ph i d i đi m t đo n đ n cu i đo n n m
ngang nh v y thì h s l u l ng s gi m.
III. Kh n ng tháo c a đ p tràn d ng Ôphixêr p
L u l ng tháo qua đ p tràn m t c t th c d ng tính theo công th c:


Q= σ n εmB 2g H 30 / 2
(1.3)
Trong đó:
B=Σb (m) là t ng chi u r ng tràn n c,
σn - H s ng p (tr ng h p không ng p σn = 1),
ε - H s co h p bên,
m - H s l u l ng,
Ho - C t n

⎛ V02 ⎞
c trên đ nh đ p tràn có k đ n l u t c ti n g n ⎜⎜ ⎟⎟ .
⎝ 2g ⎠

N u trên đ nh tràn đ p có c a van, khi không m h t và n
hình 1.4 thì l u l ng tháo qua đ p đ c tính theo bi u th c:
Q=εmBa 2g(H 0 − α a )
Trong đó:

am c a m t c a van,
α - H s co h p đ ng do nh h
m = 0.65 - 0.186

c ch y

d

i c a van
(1.4)

ng c a đ m tra theo b ng 1.4.

a
a
+ (0.25 − 0.357 )
H
H cos θ

(1.5)

Các ký hi u xem hình 1.4.

H

θ = 90°

θ

a

Khi m
th c (1.3).

Hình 1.4. M t c t đ p có c a van
c a van h t hoàn toàn, bi u th c tính l u l

ng tr

v

d ng bi u

B ng 1.4. H s co h p đ ng
0.10
0.20
0.40
0.50
0.60
0.70
a/H0
0.61
0.62
0.633
0.645
0.66
0.69
α
Mu n tính Q theo bi u th c (1.4) c n xác đ nh đ c các h s σn, ε, m. Cách xác
đ nh các h s đó đ i v i các tr ng h p c th s trình bày ph n sau.

C n l u ý r ng Q theo bi u th c (1.4) ch phù h p v i tr ng h p c a van đ
v
trí đ nh tràn. Trong th c t thi t k và xây d ng công trình hi n nay r t ít dùng c a van
ph ng làm c a van công tác mà th ng dùng c a van cung. V trí trên đ nh tràn


th ng đ t c a van s a ch a (van ph ng), còn c a van công tác là van cung đ t sau
c a van s a ch a t 1.0÷1.5m, ng ng c a van cung th ng th p h n đ nh tràn g n
0.50m. Do đó khi tính l u l ng x tháo qua tràn khi c a van m v i m t đ m a n u
dùng bi u th c (1.4) đ tính s cho sai s v l u l ng. i u này qua thí nghi m mô
hình x l v n hành c a các công trình đ p tràn C a
t, đ p tràn th y đi n Sông
Tranh 2, đ p tràn Kanak đã ch ng minh đi u đó. Vì v y, đ tính l u l ng ch y qua
c a van có đ m a khác nhau trên đ nh tràn th c d ng v i d ng c a van cung đ t phía
sau c a van s a ch a và th p h n đ nh tràn 0.50m, chúng tôi đ ngh có th dùng công
th c ch y qua l :
Q = μ ω 2gZ

(1.6)
Trong đó:
μ - H s l u l ng ch y d i c a van, tra theo b ng 1.5,
ω - Di n tích m t c t thoát n c d i c a van,
( ω = n x b x a)
Zchênh l ch c t n c tính t m c n c th ng l u đ n tim l (a/2).
Qua thí nghi m mô hình m t s công trình v a qua t i phòng thí nghi m th y l c
Vi n Khoa h c Th y l i Hà N i đã đ a ra công th c (1.6) và h s μ l y theo b ng
1.5. Ki m nghi m qua mô hình cho th y sai s v l u l ng kho ng 3÷5%.
B ng 1.5. Quan h μ~a/H
a/H
0.036

0.071
0.14
0.21
0.29
0.36
0.43
0.50
0.57
0.88
0.85
0.79
0.74
0.71
0.69
0.68
0.675
0.67
μ
Qua k t qu thí nghi m cho th y khi đ m a nh ho c t s a/H nh thì h s l u
l ng μ ch y d i c a van l n, khi t s a/H l n t c là đ m a l n thì h s μ nh ,
giá tr c a μ bi n thiên t 0.67÷0.89.
Cách xác đ nh các h s σn, ε, m nh sau:
1. H s ng p σn
Khi h l u có n c nh y xa thì đ p tràn luôn luôn không ng p σn,=1.0. N u h l u
có n c nh y ng p thì n c ch y qua đ p tràn có th không ng p, lúc đó h s σn ph
thu c vào t s hn/H0 (hn chi u sâu n c ng p, là kho ng cách t m c n c h l u đ n
đ nh đ p tràn, n u m c n c h l u th p h n đ nh đ p thì hn có tr s âm, m c n c h
l u cao h n đ nh đ p tràn hn có tr s d ng).
Hình 1.5 cho các đ ng cong xác đ nh σn theo k t qu thí nghi m c a Rozanov:
+

ng cong (1):
i v i m t c t tràn chân không; khi hn/H0≤-0.15 thì
σn =1.0
+
ng cong (2):
i v i m t c t tràn chân không d ng Ôphixêr p khi hn/H0≤ 0
thì δn =1.0
+
ng cong (3):
i v i m t c t tràn chân không có đ nh m r ng ho c đ p tràn
đ nh r ng.

0.64
0.67


1.0

a)

sn

b)

(3)

(2)

r

0.8
(1)

ξ y= 1.0

ξ y= 0.7

0.6

c)

0.4

°
45

0.2
hn

ξ y= 0.7

Ho
0.0
-0.2

0.0

0.4

0.0

0.6

0.8

1.0

Hình 1.6. Các d ng mép vào
Hình 1.5. Các đ ng cong xác đ nh σn
c a tr pin
c a đ p tràn th c d ng
2. H s co h p ε
Tr ng h p H0/b ≤ 1 thì h s ε đ c xác đ nh theo bi u th c th c nghi m
sau đây:
+ i v i đ p tràn không có tr pin (ch có 1 khoang ho c là lo i đ p dâng nh đ p
Bái Th ng):
ε = 1 − 0.2ς y

H0
b

(1.7)

Trong đó:
ζy - H s tri t gi m xét đ n hình d ng mép vào c a tr biên
+ i v i đ p tràn có nhi u tr pin gi a chia thành nhi u khoang gi ng nhau:
ς y + (n − 1)ς p H 0
ε = 1 − 0.2
n

b

(1.8)
Trong đó:
n - S khoang c a,
ζp - H s tri t gi m xét đ n hình d ng c a tr pin (xem hình 1.7).
c)

b)

r

d

ξ p= 0.8

d

ξ p= 0.45

90°
R=1,70
8d

d

ξ p= 0.25

1,208d

a)


Hình 1.7. Các d ng tr pin
Trong hình 1.7 là cho các tr s ςp đ i v i các d ng khác nhau c a tr pin.
Trong tr

ng h p

H0
> 1.0 khi dùng bi u th c (1.7) hay (1.8) thì ph i l y giá tr
b

H0/b=1.0
3. H s l u l ng m
Theo N.N.Pav l pski, h s l u l ng m c a đ p tràn tính theo bi u th c:
(1.9)
m=mrσHσd
Trong đó:
mr: H s l u l ng d n xu t, xác đ nh b ng thí nghi m,
σH: H s hi u ch nh c t n c và khi thi t k m t c t đ p dùng HTK, khi làm vi c thì
c t n c H trên đ nh đ p thay đ i,
σd: H s hình d ng.
i v i t ng tr ng h p ta xác đ nh h s m nh sau:
+ V i đ p tràn không chân không d ng C righe- Ôphixêr p bi u th c (1.9)
có d ng:
(1.10)
m = 0.504σHσd
Trong đó:
σH tra b ng 1.6.

σd tra b ng 1.7.
N u trên đ nh đ p có đo n n m ngang r ng kho ng 0.5H thì h s m gi m đi 3% so
v i k t qu thì theo bi u th c (1.10).
Tr ng h p đ p có m t th ng l u nhô ra hình 1.3c thì h s m l y nh sau:
V i chi u cao đo n CB’>3H thì l y nh đ p có m t c t nh hình 1.3d, t c là ph n
lõm c a đ p không nh h ng gì đ n l u l ng; v i CB’<3H thì m l y nh h n 2% so
v i đ p có m t c t nh hình 1.3d.
+ i v i đ p tràn có m t c t chân không, đ nh êlíp thì m l y theo b ng 1.8 (theo tài
li u c a Rozanov).

B ng 1.6. Tra giá tr σH
H
H TK

0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4

αH (đ )
20
0.893
0.932
0.960
0.982
1.000
1.016

1.030

30
0.886
0.928
0.957
0.980
1.000
1.017
1.032

40
0.879
0.923
0.954
0.979
1.000
1.018
1.035

50
0.872
0.919
0.952
0.978
1.000
1.019
1.037

60

0.864
0.914
0.949
0.977
1.000
1.020
1.039

70
0.857
0.909
0.946
0.975
1.000
1.022
1.041

80
0.850
0.905
0.943
0.974
1.000
1.023
1.043

90
0.842
0.900
0.940

0.973
1.000
1.024
1.045


1.6
1.8
2.0

1.043
1.056
1.067

1.046
1.059
1.071

1.050
1.063
1.076

1.052
1.067
1.080

1.055
1.071
1.085

1.058
1.074
1.089

1.061
1.078
1.094

B ng 1.7. Tra giá tr σd
αB (đ )

15

35

55

75

90

Ch d

αH (đ )

a
CB

0
15

0.880
30
0.910
45
0.924
60
0.927
15
0.905
30
0.940
45
0.957
60
0.961
15
0.923
30
0.962
45
0.981
60
0.985
15
0.930
30
0.972
45
0.992
60

0.998
15
0.933
30
0.974
45
0.993
60
1.000
n b ng 1.7. Khi αH >60°, tr s σd đ
B ng 1.8. H s l u l
e/f
H0
3.0
rϕ
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0

0.495
0.509
0.520
0.530
0.537
0.544

0.6

0.855
0.885
0.899
0.902
0.897
0.932
0.949
0.954
0.922
0.960
0.980
0.984
0.930
0.972
0.992
0.998

1.0
0.933
0.974
0.993
1.000
0.933
0.974
0.993
1.000
0.933
0.974
0.993
1.000

0.933
0.974
0.993
1.000
0.933
0.974
0.993
1.000

c l y v i αH =60°.

ng m c a đ p tràn chân không; đ nh ê líp
2.0

1.0

0.487
0.500
0.512
0.521
0.531
0.540

0.486
0.497
0.506
0.513
0.521
0.526

1.064
1.082
1.099


2.2
0.551
0.548
2.4
0.557
0.554
2.6
0.562
0.560
2.8
0.566
0.565
3.0
0.570
0.569
3.2
0.575
0.573
3.4
0.577
0.577
4. Xác đ nh l u t c dòng ch y trên m t tràn
L u t c trên m t đ p tràn đ c xác đ nh theo bi u th c:

0.533

0.538
0.543
0.549
0.553
0.557
0.560

v i = ϕ 2gZ i

(1.11)
Trong bi u th c (1.11) thì: ϕ - H s l u t c
Zi chênh l ch c t n c k t m c n c th
1.8.

ng l u đ n m t c t tính toán hình

H

A
T

P

Z1

θ

x1

γ R1

B

v

yo

αo

C

Z

lo
h
l

t

Hình 1.8. S đ tính toán th y l c cho đ p tràn
i v i các đ p cao, c t n c trên đ nh tràn l n thì dòng ch y t i đ p tràn s có
hi n t

ng hàm khí, khi tr s Frut: Fr=

v2
> 45 (R- Bán kính th y l c m t c t tính
gR

toán).

D i đây nêu lên ph ng pháp xác đ nh đ ng m t n c và l u t c t i m t m t c t
b t k c a đ p tràn Ôphixêr p theo quy ph m “Tính toán th y l c đ p tràn tr ng l c
cao” cu n BCH- 01 - 65 c a Liên Xô (c )”.
+ Tr ng h p mái đ p h l u m=0.7÷0.8 (Ctg θ = 0.7÷0.8) và dòng ch y trên m t
đ p tràn không có hàm khí (Fr<45) ta có ph ng trình:


Toi = y i + h i cos θ +

v 2i

(1.12)

ϕ 2i 2g

Trong đó:
Toi - Kho ng cách t m c n c th ng l u đ n m t ph ng so sánh,
yi - T a đ c a m t c t so v i m t ph ng so sánh,
hi, vi- Chi u sâu và l u t c dòng ch y t i m t c t tính toán,
ϕi - H s l u t c.
H s l u t c ϕi t i m t c t b t k trên m t đ p đ c xác đ nh theo bi u đ nh hình
1.9. H s ϕi ph thu c vào l u l ng đ n v q và kho ng cách L theo m t đ p k t
đ nh đ p đ n m t c t tính toán.
xác đ nh chi u sâu và l u t c dòng ch y t i m t c t b t k trên m t đ p tràn
dùng ph ng trình (1.12). Tr c h t d a vào s đ m t c t đ p và v trí tính toán có
hình 1.9 tra đ c ϕi ; tính hi và vi b ng
th tìm đ c Toi và yi, sau đó d a vào bi u đ
ph

ng pháp th d n (gi thi t hi và tính v i =

q
), thay hi và vi vào ph
hi

ng trình

(1.12) n u tho mãn là đúng, n u không thì c n gi thi t l i hi đ
tính l i.
Hình 1.9 cho ta xác đ nh đ c h s l u t c ϕi t i m t m t c t b t k trên m t đ p,
riêng vi c xác đ nh h s l u t c ϕ0 t i m t c t m i phun c ng trong tr ng h p Ctgθ
= 0.7 ÷0.8 và dòng ch y không có hàm khí thì d a vào bi u đ
hình 1.10.
+ Tr ng h p Ctgθ = 0.7 ÷0.8 và dòng ch y trên m t đ p có hàm khí (Fr≥45), xác
đ nh đ ng m t n c theo ph ng trình Becnuli (ho c b ng ph ng pháp
Tsanomxki):
v 2i
v 2i
ΔL i v 2tb
y i + h i cos θ +
= y i+1 + h i+1 cos θ +
+ λi
2g
2g
h tb 2g

(1.13)

q=hivi

(1.14)

Trong đó:
hi, vi, yi, hi+1, vi+1, yi+1 là chi u sâu, l u t c dòng ch y và t a đ so v i m t ph ng so
sánh c a 2 m t c t cách nhau m t đo n là ΔLi.
λi - H s c n trong đo n ΔLi
Htb, vtb - Chi u sâu trung bình và l u t c trung bình trong đo n ΔLi;
v tb =

Tr s λi đ

v i + v i+1
q
; h tb =
2
v tb

(1.15)

c xác đ nh theo bi u th c:
1

λi

Trong đó:
R - Bán kính th y l c; Δ -

= 4 lg

R

+ 4.25
Δ

nhám t

ng đ i

(1.16)


q (m3/s.m)

50

20

ϕ=0.70

10

8
0 .7

0 .8 0

5
0 .7
ϕ ο=

8

7

2
6
0 .7
0
7
.
0
ϕο= 0.68 5
ϕο= 5
0 .6 4
ϕο=

60

ϕο=

50
40
30

ϕο=

20

ϕ=0.68

ϕ ο=

ϕ ο=

0 .8 8
ϕ ο=
0 .8 5
ϕ ο=
0 .8 2

0 .9 2

70

0 .9 0

ϕ=0.6

60

80

ϕ ο=

30

70

9

ϕ ο=

40

5
0.8
ϕ=
2
0.8
ϕ=
0
0.8 ϕ=0.7
ϕ=
ϕ=0.7
ϕ=0.7

90

ϕ ο=

8
0.8
ϕ=

1

0 .9 4

0
0.9
=
ϕ

100

ϕ ο=

ϕ=
0.9
2

ϕ=
0.9
5

ϕ=0.
98

80

ϕ=0.99

100
90

q (m3/s

q (m3/s.m)

3

0 .6 2

ϕο=

0. 60

2
1

10
0
50

100

150

200

250

L(m)
100

150

200

250

300

Hình 1.10. Quan h gi a h s l u
Hình 1.9. Quan h gi a h s l u t c ϕi
t c ϕ0 t i m i phun v i l u l ng đ n
trên m t tràn v i l u l ng đ n v q và
v q và chi u dài s theo m t đ p k t
kho ng cách L theo m t đ p k t đ nh đ p
đ nh đ p đ n m i phun
đ n m t c t tính toán
Trên m t tràn có kh n ng xu t hi n chân không, nên m t đ p th ng làm b ng bê
tông t ng đ i nh n, tr s Δ =1.5mm. Khi xác đ nh l u t c đ ng cong c a m i
phun có bán kính cong R1 thì ph ng trình (1.13) ph i k đ n nh h ng c a l c ly
tâm, t c là b t đ u t m t c t đ u tiên c a đo n cong (m t c t đi qua ti p đi m B
hình 1.8 đ n m t c t th p nh t c a đo n cong - m t c t đi qua đi m C hình 1.8).
y i + h i cos θ +

ΔL i v 2tb
v 2i
v2
= y i+1 + h i+1 cos θ + i + λ i
+
2g
2g
h tb 2g

v 2tb
2
R
2g
2 1 −1
h tb

(1.17)

D i đây xin nêu m t s ví d v cách tính đ ng m t n c cho các công trình tràn
x l lo i đ p cao.
Ví d 1:
Hãy xác đ nh đ ng m t n c trên đ p tràn có s đ nh hình 1.11

S


H

vA

A

A

dA
hA

θ

l2

vB

P1

hB

α

B

l1

r C

Z3

B

l3

l4
C

vT

α

Z1

Z4

hT

Hình 1.11. S đ tính đ ng m t n c trên đ p tràn

Trình t tính toán là:
+ Xác đ nh c t n c trên đ nh đ p theo bi u th c (1.12).
+ Tính l u t c và đ sâu dòng ch y t i m t c t A-A, trong đó t n th t th y l c c a
dòng ch y đ nh không đáng k , có th b qua:
vA =

q
= 2g (d A + H − h A cos θ)
hA

(1.18)

+
ng m t n c trong đo n t m t c t A-A đ n m t c t B-B, vì m t tràn là m t
ph ng nên có th dùng ph ng pháp V.I.Tsanomxki d a vào ph ng trình c b n
chuy n đ ng không đ u c a n c:
Δ∂
= i0 − if
ΔL

(1.19)

Ho c:
ΔL =

Δ∂
i0 − if

Trong đó:
Δ∂ = ∂i+1 - ∂i - Là chênh l ch n ng l

ΔL;

(1.20)

ng gi a hai m t c t i và i+1 có kho ng cách là

⎫
⎪
⎪
2
⎪
v
⎪
∂ i = h i cos θ + i
2g
⎪
⎬
λ i v 2tb
⎪
if =
; i 0 = sin θ ⎪
h tb 2g
⎪
v i+1 + v i
q ⎪
; h tb =
v tb =
v tb ⎪⎭
2
∂ i+1 = h i+1 cos θ +

v 2i+1
2g

(1.21)


Bi t đ

c hi và vi

đ u c a đo n c n tìm ( đây b t đ u t m t c t A-A nên hi=hA ,

vi=vA). Gi thi t vi+1 tính h i+1 =

q
v i+1

, d a vào ph

ng trình (1.14) xác đ nh đ

c ΔL

(là kho ng cách gi a m t c t i và i+1); c ng nh th ta ti p t c tính cho đo n th hai
và l y h cu i c a đo n th nh t làm h đ u c a đo n th hai; cu i cùng xác đ nh đ c
đ ng m t n c cho c đo n chi u dài L:
Δ∂ i
i =1 i 0 − i f
n

L=∑

(1.22)

Trong đó:
n - Là s đo n tính toán
Khi xác đ nh đ ng m c n c trong đo n t m t c t A-A đ n m t c t B - B có
chi u dài L=L2, ta có tr ban đ u vi = va; hi=hA; Gi thi t vi+1 cu i đo n sao cho vi+1
>vA và tìm đ c kho ng cách ΔL gi a hai m t c t. Ti p t c tính cho đ n khi ta tìm
đ c l u t c vB và chi u sâu dòng ch y hB t i m t c t B-B.
+ Xác đ nh l u t c t i m t c t co h p C-C
Ta dùng ph ng trình Becnuli (1.17) vi t cho m t c t B-B và m t c t C-C.
v 2B
v2
v 2c λR v 2tb
2
+ h B cos θ + Z 3 = c + h c +
+
L3
R1
2g
2g
2g h tb 2g
−1
2
hc

Trong đó:

v tb =

vB + vc
;
2

h tb =

q
;
v tb

R1 - Bán kính cong t i m i phun
Gi i ph ng trình (1.23) b ng cách th d n, tr s c a v trái ph
toàn có th xác đ nh đ

c, còn v ph i thì tr

(1.23)

ng trình ta hoàn

c h t gi thi t hc đ tính v c =

q
’ và tìm
hc

các tr s khác nhau, cu i cùng tìm đ c tr s c a v ph i.
So sánh tr s c a v ph i và v trái, n u b ng nhau là đúng, n u không b ng nhau

thì c n gi thi t l i hc cho phù h p.
5. Tính l u t c và chi u sâu dòng ch y cu i m i phun
C ng dùng ph ng trình (1.17) vi t cho m t c t C-C và m t c t cu i m i phun.
v 2c
v 2c v 2T
2
λR v 2tb
+ hc +
=
+ h T cos α + Z 4
L4
R1
2g
2g 2g
h tb 2g
2
−1
hc

(1.24)

Trong đó:
v tb =

vc + vT
;
2

h tb =

q
;
v tb

(1.25)

vc và hc xác đ nh đ c t ph ng trình 1.23 trên.
Gi i ph ng trình (1.24) b ng ph ng pháp th d n tìm đ c hT và vT, do đó tính
đ c h s l u t c ϕT cu i m i phun theo bi u th c (1.11) t c là:


ϕT =

vT

(1.26)

2g (z 1 − h T cos α)

Nh v y đ ng m t n c trên đ p tràn có s đ nh hình 1.11. Nh v y, hoàn toàn
xác đ nh đ c l u t c và chi u sâu dòng ch y t i m t c t b t k nào trên m t tràn.
Tr ng h p trên m t tràn có hàm khí thì cách xác đ nh đ ng m t n c
nh sau:
M c đ hàm khí c a dòng ch y t i m t c t b t k trên m t đ p tràn có th xác đ nh
g n đúng theo bi u th c:
wk
= 0.075 Fr − Fr0
wn

Trong đó:

wK, wn - Là th tích không khí và th tích n
ch y hàm khí.
Fr =

(1.27)
c trong m t đ n v th tích c a dòng

v2
- Tr s Frut t i m t c t tính toán khi dòng ch y không có hàm khí.
gR

Fr0 - Tr s Frut gi i h n khi xu t hi n hàm khí; Fr0 = 45
R, v - Bán kính th y l c và l u t c ch a k đ n nh h ng c a hàm khí.
Chi u sâu dòng ch y trên m t đ p tràn có k đ n s t ng t n th t n ng l ng do
dòng ch y có hàm khí nh ng không k đ n s dâng c a dòng ch y có ch a th tích
không khí trong đó.
nh h ng c a hàm khí đ n t n th t n ng l ng trên m t tràn có th tính g n đúng
theo bi u th c:
λk
= 1+ 3
λ

⎛ wk
⎜⎜
⎝ wn

⎞
⎟⎟
⎠

2

(1.28)

Trong đó λ và λk - H s c n c a dòng ch y không k đ n hàm khí và có k đ n
hàm khí.
§I.3.

P TRÀN M T C T D NG WES

I. S l c l ch s phát tri n
Ph n trên đã trình bày đ p tràn th c d ng m t c t d ng C righe - Ôphixêr p. D i
đây gi i thi u v đ p tràn th c d ng m t c t d ng WES.
i v i đ p tràn x l có 3 đ c tr ng th y l c mà nh ng ng i làm công tác th y
l c quan tâm đó là:
+ Kh n ng tháo qua đ p tràn.
+ Phân b áp su t trên m t tràn.
+ Kh i l ng xây d ng nh (m t c t đ p t ng đ i g y).
B i vì: Khi ch n d ng m t c t tràn ch a thích h p nh d ng m t c t tràn hình thang
đ xây d ng đ p tràn tr ng l c thì kh n ng x c a tràn kém, ví d , nh m t c t đ p
tr ng l c Bái Th ng (Thanh Hóa) đ c ng i Pháp thi t k xây d ng n m 1936 trên
sông Chu là d ng m t c t hình thang, h s m ch y qua đ p tràn ch đ t m=0.41÷0.42


(không có nh h ng co h p c a tr pin). Vì v y, th ng thi t k m t c t tràn d ng
đ ng cong. D ng m t c t tràn đ c áp d ng ph bi n nh t là m t c t hình cong
không chân không. M t c t này có h s l u l ng l n; đ ng th i đ m b o đ c s n
đ nh v m t th y l c và k t c u.
M t c t tràn d ng đ ng cong không chân không c v lý thuy t và th c nghi m đã
đ c nghiên c u t lâu; đ c bi t là t nh ng n m 20 c a th k tr c. Nhi u n c đã

cùng nghiên c u v n đ này; d n đ u là hai trung tâm nghiên c u l n c a th gi i là
M và Liên Xô (c ).
M t c t đ p tràn không chân không đ c ch n d a trên hình d ng lu ng n c tràn
t do qua đ p tràn thành m ng, đ ng vi n c a m t tràn ph i bám sát m t d i c a
lu ng n c. M t m t c t nh v y s l ai tr đ c hi n t ng tách dòng kh c ph c
đ c s t n t i c a áp su t âm trên m t đ p và tránh đ c hi n t ng khí th c xâm h i
bê tông m t đ p.
Ng c dòng l ch s ; Bazin là ng i đ u tiên đã có nh ng nghiên c u r t chi ti t v
đ p tràn thành m ng và đã công b nh ng k t qu nghiên c u c a ông vào các n m
1886÷1888. Ph ng trình m t d i c a lu ng n c tràn t do có d ng t ng quát:
⎛ x
y
= A ⎜⎜
Hd
⎝ Hd

2

⎞
⎛ x ⎞
⎟⎟ + B ⎜⎜
⎟⎟ + C + D
H
⎠
⎝ d⎠

(1.29)

Trong đó:
c thi t k m t c t, có tính đ n c c t n

Hd - Là c t n

c l u t c ti n g n h V =

v 20
.
2g

Theo s li u c a US Bureau of Reclamation (M ) và c a Hinds, C righe, Yustin,
Ippen, Blaisdell đã đ a ra ph ng trình sau cho các h s A, B, C, D:
A= - 0.425 + 0.25

hV
Hd

⎛h
h
B = 0.411 -1.603 V − 1.658⎜⎜ V
Hd
⎝ Hd

C=0.150-0.45

(1.30)
2

⎞
h
⎟⎟ − 0.892 V + 0.127

Hd
⎠

(1.31)

hV
Hd

(1.32)

D=0.57- 0.02 (10m)2 exp (10m)

(1.33)

Trong đó:
m=

hV
-0.208
Hd

Nh v y khi hV=0 thì:
A=-0.425, B = 0.055, C=0.150, D=0.559
Các ph

ng trình trên không có giá tr v i

h
x
<0.50 và khi v >0.20 thì c n có s

Hd
Hd

li u ki m đ nh riêng. C n chú ý là ph ng trình trên đ
dòng ch y t i đ p là dòng ch y êm (Fr<1).

c thi t l p trong đi u ki n


Lý thuy t thì nh v y, song trong th c t do ma sát c a m t đ p c ng nh nh
h ng c a tr pin và các lý do khác nên v n không lo i tr đ c áp su t âm. Vì th v
sau ng i ta đã nghiên c u c i ti n m t c t tràn ngày càng hoàn thi n h n và đã l n
l t ra đ i các m t c t sau:
+ M t c t De Marchi (1928).
+ M t c t C righe (1929) d a trên s li u c a Bazin.
+ M t c t C righe c i ti n (1945) d a trên s li u c a Bureau of Reclamation (t
các th nghi m Denver).
+ M t c t Scimemi (1930).
+ M t c t Escande (1937).
+ M t c t Smetana (1948÷1949).
+ M t c t C righe - Ôphixêr p (1938).
+ M t c t Lance - Davis (1952) d a trên s li u c a Bazin, c a Scimemi, c a US
Bureau of Reclamation (t các th nghi m Fort - Collins, M ).
+ M t c t WES (1952) c a Waterways Expriment Station, M .
II. Xác đ nh m t c t đ p tràn d ng WES
1. o n thân tràn phía h l u
Khi thi t k đ ng cong m t tràn tr ng l c s d ng công th c:
(1.34)
xn = k Hdn-1 y
Trong đó:

Hd - C t n c thi t k đ nh hình đ ng cong m t đ p tràn (phía h l u)
Khi chi u cao đ p phía th ng l u p≥1.33Hd thì là lo i đ p cao. Quy đ nh nên l y
giá tr Hd=(0.75÷0.95)Hmax.
Khi chi u cao đ p phía th ng l u p<1.33Hd thì là đ p th p, giá tr
Hd=(0.65÷0.85)Hmax
Hmax - Là c t n c trên tràn ng v i l u l ng c a t n su t l ki m tra,
x, y - T a đ các đi m cong trên m t tràn phía h l u,
n - Ch s có liên quan đ n đ d c c a mái th ng l u xem b ng 1.9.
k - Khi
Khi

p
f 1.0, l y tr s k theo b ng 1.9.
Hd

p
≤ 1.0, l y k = 2.0÷2.20.
Hd

B ng 1.9. Tham s đ
d c
m t th ng
l u (Δy/Δx)
3:0
3:1

k

n

R1

a

R2

b

2.000
1.936

1.850
1.836

0.5Hd
0.68

0.175Hd
0.139

0.20Hd
0.21

0.282Hd
0.237

Hd

Hd
3:2

ng cong m t tràn

1.939

1.810

0.115

0.48
Hd

Hd

Hd

Hd
0.22

Hd

0.214
Hd