Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 6 - PGS.TS. Nguyễn Thống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO

Khoa KTXD-Bộ mơn Kỹ thuật & Quản lý Tài Ngun Nước

PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: or

Web: />4/26/2016

Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719

1

NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 1: Thấm qua cơng trình.
Chương 2: Áp lực khe rỗng.
Chương 3: Đập vật liệu địa phương.
Chương 3a: Mơ phỏng Monte Carlo áp
dụng trong đánh giá ổn định
mái dốc.
Chương 4: Đập bê tơng trọng lực
Chương 4a: Đập bê tơng đầm lăng (RCC)
4/26/2016

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CơNG TRìNH THủY NâNG CAO
NỘI DUNG MƠN HỌC
Chương 4b: Bài tốn toả nhiệt 3D.

Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập
bê tơng khi xảy ra động đất.
Chương 6: Đường hầm thủy cơng Giếng điều áp.
Chương 7: Đường ống áp lực – Nước va
trong đường ống.
4/26/2016

2

PGS. Dr. Nguy?n Th?ng

3

NỘI DUNG THỰC HÀNH
1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
nước va trong đường ống áp lực
WaterHammer_BK.
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
khuếch tán nhiệt 3D trong bê tơng thủy
cơng.
3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm mơ
phỏng Monte Carlo ứng dụng trong tính
ổn định mái dốc đập vật liệu địa
phương.
4/26/2016

4

PGS. Dr. Nguy?n Th?ng

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thủy công – Tập 1. Trường ĐHXD. T/g.
Nguyễn Xuân Đặng.
2. Cơ học đất – Trường ĐHTL.
3. Phần mềm SIGMA.
4. Phần mềm SLOPE.
5. Phần mềm SEEP.
6. Phần mềm Crystal Ball.
Tài liệu download tại địa chỉ Web:
4/26/2016
5
Web:
/>
Chương 7: Giếng điều áp

CƠNG TRÌNH ĐIỀU ÁP
1. Tổng qt.
2. Hiện tượng dao động mực nước
trong cơng trình điều áp (CTĐA).
3. Cấu tạo CTĐA.

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

6

1


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

TỔNG QUÁT
SỬ DỤNG PHỔ BIẾN TRONG DỰ
ÁN THỦY ĐIỆN KIỂU ĐƯỜNG
DẪN
 Hiện tượng nước va  Thay đổi
áp suất lớn trong đường dẫn
(đường hầm, đường ống áp lực)

TỔNG QUÁT

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

7

Mục đích:
- Giảm áp lực nước va trong
đường ống áp lực.

- Loại bỏ áp lực nước va trong
đường hầm.
4/26/2016

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

TỔNG QUÁT
 Giếng (tháp) điều áp.
 Bể áp lực.
Giếng điều áp được sử dụng khi đường dẫn
nước loại có áp (đường hầm).
Bể áp lực được sử dụng khi đường dẫn
nước loại không áp (kênh dẫn).
Công trình được bố trí ở vị trí cuối đường
dẫn nước (đầu đường ống áp lực).
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

8

PGS. TS. Nguyễn Thống

9

Đường ống AL

Đường hầm
i=0,0061
D=3,5m, L=9065m

Giếng điều áp

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

10

CÁC LOẠI GIẾNG ĐIỀU ÁP

Q

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

11

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

12

2


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

4/26/2016

13

PGS. TS. Nguyễn Thống

4/26/2016

14

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp
HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC GiẾNG

ĐƯỜNG CỘT NƯỚC ĐO ÁP H

z
R

R’

Mực nước tỉnh

Zmax

t

Z(t)

H

Q

Mặt chuẩn o- o
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

p/γ
z

Hồ chứa

Q

Q

p: áp suất nước tại vị trí xét

Giếng
S (m2)

V(m/s)

G0 W(m/s) G1

Q

Đường hầm s (m2)
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
15

4/26/2016

NM

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

Chú ý :
• s : tiết diện hầm.
• S : tiết diện giếng điều áp.
• L : chiều dài hầm.
• z : mực nước giếng tại thời điểm t. Quy
ước chiều dương hướng lên và trên mực
nước tỉnh.
• w, v : vận tốc TB trong hầm và giếng tại t.
4/26/2016

L

PGS. TS. Nguyễn Thống

17

16

MỤC ĐÍCH TÍNH

1. Xác định kích thước giếng (S) 
xác định D nếu nó là giếng hình
trụ.
2. Xác định mực nước cao nhất
trong giếng khi có nước va
dương  xác định cao trình
miệng giếng  Nước KHÔNG bị
tràn ra ngoài.
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

18

3


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

MỤC ĐÍCH TÍNH

KHẢO SÁT DAO ĐỘNG
MỰC NƯỚC TRONG
GIẾNG KHI CÓ NƯỚC VA
Sơ đồ lý tưởng
 Sơ đồ thực

3. Xác định mực nước thấp nhất
trong giếng khi có nước va âm
 Cao trình đáy đường hầm
(đáy giếng) tại vị trí giếng điều
áp  Tránh hiện tượng không
khí đi vào đường ống áp lực.
4/26/2016

19

PGS. TS. Nguyễn Thống

4/26/2016

20

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

SƠ ĐỒ LÝ TƯỞNG (không mất năng lượng)
Giả thiết:
• S hằng số (giếng điều áp hình trụ).
• Thể tích hồ TL là rất lớn (MN không đổi
khi có nước va).
• Bỏ qua tổn thất năng lượng trong đường
hầm và giếng.
• Lưu lượng Q0 giảm về 0 (nước va dương)
là tức thì.

SƠ ĐỒ LÝ TƯỞNG

4/26/2016

21

PGS. TS. Nguyễn Thống

Phương trình thiết lập với :
- Luật Newton 2: F=ma
- Luật bảo toàn khối lượng vật
chất (phương trình liên tục).
 Khảo sát khối chất lỏng giới
hạn bởi G0 và G1(trong đường
hầm).
PGS. TS. Nguyễn Thống
4/26/2016

22

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp
XÁC ĐỊNH TỔNG NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN G0G1

Chöông 7: Giếng điều áp

z
R

R’

Mực nước
tỉnh
z

Hồ chứa

H Q

KHỐI CHẤT LỎNG
XEM XÉT TÍNH F
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

L
G0

(H-z)

G1

Zmax

Phương trình Newton (theo trục đ/hầm) :
 dw
L dw
(1)

 zs 

t

g

sL

F
Giếng
S (m2)

Q



dt

sw  Sv  S

VỊ TRÍ
XÉT PT
LIÊN
23
TỤC

(w và z là 2 ẩn số)
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

z0

Vận tốc TB nước
trong hầm

m

Phương trình liên tục :
(2)

g dt

dz
dt

Thể tích nước vào giếng

24
Thể tích nước ra khỏi đường hầm

4


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp
Từ (1) & (2):



Với

Chöông 7: Giếng điều áp

L S d 2z
d 2z

z

0

2z  0
2

2
g s dt
dt
(3)

gs
LS

Lời giải của phương trình vi phân trên có dạng:

z = Zmsin(t+)

Đây là chuyển động điều hoà có biên độ không
đổi Zm và tần số .
4/26/2016

25

PGS. TS. Nguyễn Thống

Chu kỳ :

T  2

LS
g s

Xác định biên độ chuyển động Zm sẽ dựa
vào nguyên lý sau :
Thế năng khối chất lỏng (trong giếng)

so với mặt chuẩn bằng động năng của
khối chất lỏng trong đường hầm.
4/26/2016

26

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

ĐỘNG NĂNG THẾ NĂNG

Từ đó:

Q

Z m S .

Zm 1 

Lsw02
2
2g

Thế
năng

W (m/s)

 Zm  w 0

Q

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

27

Ls
gS

Động
năng

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

28

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

XÁC ĐỊNH 
Trong sơ đồ lý tưởng 
Không có mất năng lượng 
Tại t=0, MN giếng = MN tỉnh
 Z =0
0 = Zmsin()   = 0
Tóm lại: z = Zmsin(t)

Ví dụ 1 : Cho hệ thống với các
thông số : L=10km, s=10m2,
S=100m2, w0=2m/s. Tính T và
biên độ dao động nước trong
giếng Zmax. Lấy g=10m/s2.
Lời giải : T=10’28’’, Zmax=20m.

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

29

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

30

5


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

• Ví dụ 2 : Tương tự trên với :
L=5km, s=15m2, S=250m2, w0=4m/s.
• Ví dụ 3 : Một hệ thống có các thông
số : L=3km, s=12m2, w0=4m/s. Tính
D của giếng để biên độ dao động
của nước trong giếng là Zmax=
15m.

z

HỆ THỐNG THỰC
R’

R

MN tỉnh

Zmax

x

z

Hồ
chứa

Giếng
điều áp
G0

G1

Đường hầm
NM

4/26/2016

31

PGS. TS. Nguyễn Thống

4/26/2016

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

• Phương trình động lực: Theo phương X
Với

Fx =max
Ls
m
g

F1 =γs(z-dhg-dhv) : lực thuỷ tỉnh.

dh g   g

(4)

Vg Vg

2g
Vh Vh
dh V 
2g

4/26/2016

: mất năng lượng cục bộ giếng.
: mất năng do mở rộng đột ngột.
: lực tương đương với h*w.

F2   sh*w

L chiều dài; s tiết diện hầm. γ trọng lượng
đơn vị nước, g gia tốc trọng trường.
Fx = Lực tỉnh (F1) + Lực ma sát (F2).

h*w  h L  h c : mất năng tổng trong hầm.
33

PGS. TS. Nguyễn Thống

32

PGS. TS. Nguyễn Thống

4/26/2016

34

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp
Từ đó: h*   L Vh Vh   Vh Vh  L Vh Vh   Vh Vh
w
c

c
d 2g
2g
C2 R
2g

Chöông 7: Giếng điều áp

h w  h w  dh g  dh v
Gọi:
Trong đường hầm:
*

dVh
g

z  hw 
dt
Lh

dz 1
  Qtuabin  Vh s 
dt S

(6)

Vh 

(Z theo chiều từ trên xuống)

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

PHƯƠNG TRÌNH LIÊN TỤC
Nguyên lý bảo toàn khối lượng:
Qtuabin.dt = Vh .s.dt + S.dz

35

Qh
s

4/26/2016

Lưu lượng
vào giếng
Lưu lượng
ra hầm

Qg
đường hầm Vg  S giếng điều áp

PGS. TS. Nguyễn Thống

Lưu lượng qua đường ống
áp lực
36

6

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

Giả thiết:

Qtuabin

Q
  max t  Qmax
Tvan

(biên thiên tuyến tính Qtuabin)
Nếu chọn chiều (+) hướng lên, phương
trình (6) là:
dVh
g

 z  h w  (6*)
dt
L

Với 2 ẩn số z (mực nước giếng) và Vh (vận
tốc dòng chảy trong hầm) sẽ xác định

được với 2 phương trình (6)* và (7)*.
Tuy vậy vì nó là phi tuyến do đó trong thực
tế thường dùng phương pháp số (ví dụ
sai phân hữu hạn) để giải.

h

dz
dt


Và phương trình (2) sẽ là:

1
 Qtuabin  Vh s 
S

(7*)

4/26/2016

37

PGS. TS. Nguyễn Thống

4/26/2016

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp
Điều kiện D. Thoma- Jaeger: Đó là điều kiện để
dao động mực nước trong giếng là TẮT DẦN:

F  Fpg 

Ls(1  0,482 z0 / H 0 )
2 gcH 0

et

Chöông 7: Giếng điều áp
Điều kiện D. Thoma:

F  Fpg 

Vh2 Ls
2 gH 0 h0

• H0 : cột nước tác dụng (A0B0).
• h0 mất năng lượng trong đường hầm với Vh.

• H0 =H-h0 : cột nước tác dụng (A0B0). h0 :mật
năng lượng trong hầm.

c  (L / D   ) / 2 g

38

PGS. TS. Nguyễn Thống

h0  (L / D   ).Vh2 / 2 g

z0  Vh ( Ls / gF )0,5

(giải lặp !!!!)
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

39

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

Bài tập 1: Tính đường kính tối thiểu của
giếng để dao động mực nước là tắt dần
theo Thoma và theo Thoma-Jaeger
(g=9,81m/s2):
a. Vh =4m/s, L=4km, d=4m, H0=200m,
=0,005, =0,8.
b. Vh =3.5m/s, L=8km, d=3m, H0=400m,
=0,006, =1,5.
(xem Excel  Thoma)

4/26/2016

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

PGS. TS. Nguyễn Thống

41

40

PHƯƠNG PHÁP SAI PHÂN
Sai phân hiện
 Sai phân ẩn

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

42

7


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

Phương trình liện tục

PHƯƠNG PHÁP
SAI PHÂN HIỆN

dz
1
   Qtuabin  Vh s 
dt
S

 dạng sai phân hiện:
t 1
t
z ham
 z ham


4/26/2016

43

PGS. TS. Nguyễn Thống



t

t
* Q tuabin  FhamVham
Fgieng

4/26/2016

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

Nhận xét:
Với sơ đồ hiện, 2 ẩn số sẽ
được giải trực tiếp từ các
phương trình (1) & (2).

dVh
g

 z  h w 
dt
Lh

 dạng sai phân hiện:
t 1
t
Vham
 Vham




gt t
z  h ham
w
L ham

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống



(1)
45

4/26/2016

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

HỆ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN
Phương trình động lực

PHƯƠNG PHÁP
SAI PHÂN ẨN

0

dVham
g

(z  h ham
w ) [1]
dt
L ham
Vận tốc TB
nước trong hầm

4/26/2016

46

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

PGS. TS. Nguyễn Thống

(2)
44

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Phương trình động lực



47

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

T(s)

Z(m)

Cao trình mực
nước giếng so
với MC
48

8


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

HỆ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN
Phương trình liên tục

Vham

dz
1

(Q tuabin  VhamFham ) [2]
dt Fgieng
Với: Vham  QhamFham
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

0

 cao độ mực nước giếng

T(s)

Z(m)

49

4/26/2016

50

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

HỆ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN TRƯỜNG
HỢP CHỌN z HƯỚNG LÊN
Z(m)

Phương trình động lực

0 T(s)

dVham
g


(z  h ham
w ) [1 ]
dt
L ham
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

HỆ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN TRƯỜNG

HỢP CHỌN z HƯỚNG LÊN

Phương trình liên tục

dz
1

(Q tuabin  VhamFham ) [2]
dt Fgieng
Với:

51

Vham  QhamFham

Z(m)
0

4/26/2016

52

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

t 1
t

Vham
 Vham

t
g

z t 1  (1  )z t  h ham
w
L ham



PGS. TS. Nguyễn Thống

T(s)

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN
Phương trình động lực

4/26/2016

z

ẨN SỐ BÀI TOÁN
vận tốc dòng chảy trong hầm

PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN
Phương trình động lực
t 1
Vham



53


4/26/2016

gt
t
z t 1  Vham
L ham



gt
(1  )z t  h ham
w
L ham

PGS. TS. Nguyễn Thống



[3]
54

9


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN

PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN
Phương trình liên tục

  2 / 3  1
 tham số
Preissmann

sai

phân

theo

  1  sơ đồ sai phân hoàn
toàn ẩn.

4/26/2016

55

PGS. TS. Nguyễn Thống

Q

tuabin

Q

tuabin

t 1
t
 Fham (Vham
 (1  )Vham
)

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN
Phương trình liên tục
t 1
z ham


t 1
t
z ham
 z ham
1

*
t
Fgieng

Fhamt
t
t 1
t
Vham
 z ham

*
Fgieng
Fgieng
t
 Fham ((1  )Vham

)



4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống



56

Nhận xét:
Với sơ đồ ẩn, 2 ẩn số sẽ
được giải từ hệ 2 phương
trình (3) & (4).

[4]
57

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

58

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

Giải hệ phương trình [3] & [4]
cho phép xác định:
 Zt+1
 Vhamt+1

Bài tập 1:Dùng sai phân theo sơ
đồ hiện cho hệ p/t trình 6* &
7*. Áp dụng giải cho số liệu
sau với bước thời gian
dt=1.0s. Lập bảng tính cho 10
bước thời gian dt.

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

59

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

60

10

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 7: Giếng điều áp

Chương 7: Giếng điều áp

Lập bảng xác định mực nước giếng Z theo
thời gian (20dt). Số liệu áp dụng (nước va
dương):

Bài tập 2: Dùng phương pháp
sai phân hiện, giải hệ phương
trình [1] & [2] để xác định z &
V theo thời gian t với dt=6”,
mơ phỏng trong 15’. Xác định
mực nước thấp nhất trong
giếng.

•
•
•
•
•
•

Q0 = Qmax=48 m3/s,
Tvan=6s, dt=1.0s

dh=4m
dg=8m
Lh=800m
Mất năng lượng lấy gần đúng:
Lh

 dh  0.02 * d

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

*

h

Vh2
2g

61

4/26/2016

62

PGS. TS. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 7: Giếng điều áp

Chương 7: Giếng điều áp

Số liệu áp dụng (nước va âm):
• Q=0  Qmax=75 m3/s.
• Tmovan=12”
• Zt=0 =0m
• dh=5m
• dg=20m
L
 8.102
dh

  1.5 *102

Bài tập: Dùng Excel với sơ đồ
sai phân hiện, giải sự dao
động mực nước trong giếng
với các tham số như sau.
(Xem Excel  GiengDieuApNuocVa.xls)

 c  0.8

4/26/2016

63

PGS. TS. Nguyễn Thống

4/26/2016

64

PGS. TS. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 7: Giếng điều áp

Chương 7: Giếng điều áp

1. Thông số ban đầu

Trường hợp tính nước va (1: n/va duong;
2:n/va am)

2

Thời gian đóng van tuabin T :

10 (s)

Lưu lượng qua NM khi bắt đầu đóng (mở)
van :

86 (m3/s)

Diện tích mặt cắt ngang đường hầm :
Đường kính giếng điều áp D1:
Diện tích mặt cắt ngang giếng S1:

Vận tốc nước trong đường hầm tại t=0

9.47 (m/s)

Đường kính giếng điều áp D2:

Lưu lượng qua NM ổn đònh sau khi đóng
(mở) van :

172 (m3/s)

Lưu lượng MAX theo điều kiện tuabin :

172 (m3/s)

Đường kính giếng điều áp D3:

Chiều dài đường hầm :
Đườ
ng kính đường hầm :
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

9065 (m)

3.4 (m)65

Diện tích mặt cắt ngang giếng S2:
Diện tích mặt cắt ngang giếng S3:
Cao độ đáy tháp điều áp
4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

9.08 (m2)
7.0 (m)
38.48 (m2)

7.0 (m)
38.48 (m2)
15.0 (m)
176.71 (m2)
512.0 m
66

11


CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 7: Giếng điều áp

Chương 7: Giếng điều áp

2, Tổn thất năng lượng cột nước

Mức nước trong giếng điếu áp trước khi xãy
ra nước va

595.0 m

H/số tổn thất đường dài + cục bộ
cửa vào và trong hầm:

MNDBT (m) :

605.0 m

MNC (m) :

595.0 m

Tổng các hệsố tổn thất cục bộ trên
đường hầm

Đường kính cổ giếng

3.4 m

Tiết diện cổ giếng

Hệ số tổn thất cục bộ cửa vào
đường hầm áp lực :

Hệ số tổn thất đường dài QP 1-75

Vận tốc nước trong đường hầm ổn đònh sau
nước va

1.5

0.00
4
1

18.94 m/s

Hệ số cột nước lưu tốc

1

67

Hệ số tổn thất đường dài

68

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 7: Giếng điều áp

Chương 7: Giếng điều áp

Thông số khác

0.007

Bước thời gian trong sai phân (s)

1.0 (s)

Gia tốc trọng trường g ( m/s2) :

9.81 (m/s2)

4/26/2016

69

PGS. TS. Nguyễn Thống

2.33

3.25

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Độ dốc đường hầm

0.04

595.0 m

4/26/2016

0.017

0.8


H/số tổn thất cục bộ vò trí nối
đ/hầm và giếng :

PGS. TS. Nguyễn Thống

Hệ số nhám trong đường hầm :

0.15

Δ

9.08 (m2)

Mức nước trong giếng điếu áp ổn đònh sau
khi xãy ra nước va

3.0

3, Trường hợp tính toán
Nước va dương

Mực nước thượng lưu
Lưu lượng ban đầu qua NM
Lưu lượng sau khi đóng van
Nước va âm
Mực nước thượng lưu
Lưu lượng ban đầu qua NM (1 tổ
máy)
Lưu
lượng sau khi mở van
4/26/2016

580 m
32.7 (m3/s)
0 (m3/s)
541.7 m

PGS. TS. Nguyễn Thống

16.4 (m3/s)
32.7 (m3/s)70

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

CÔNG TRÌNH THỦY NÂNG CAO

Chương 7: Giếng điều áp

Chương 7: Giếng điều áp

Z(m) nước va dương

640
630

Mực nước tỉnh

620
610

Zmax (m)
MNCN (m)

600
590
580

14.70
619.70

Zmin (m)
MNTN (m)

-48.72
546.28

Z(m) nước va âm

570
560
550

540
530
0
4/26/2016

180

PGS. TS. Nguyễn Thống

360

540

720

T (s)

900

1080

1260

1440
71

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

72

12


COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp
MỰC NƯỚC GIẾNG DAO ĐỘNG
KHI NƯỚC VA DƯƠNG

400

DỰ ÁN
A VƯƠNG

Z (m)

390

T (s)

380
370
360
350

0

4/26/2016

73

PGS. TS. Nguyễn Thống

480

720

960

1200 1440 1680

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

360 Z (m)

MỰC NƯỚC GIẾNG DAO ĐỘNG
KHI NƯỚC VA ÂM

350
340

T (s)

330
320
310
300
0

180 360 540 720 900 1080 1260 1440 1620 1800

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

75

4/26/2016

PGS. TS. Nguyễn Thống

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Chöông 7: Giếng điều áp

Chöông 7: Giếng điều áp

PGS. TS. Nguyễn Thống

77

74

Bài tập 1: Giải thích tác dụng
của sự thay đổi tiết diện của
giếng điều áp theo chiều cao.
Bài tập 2: Phân tích ĐỊNH TÍNH
(mực nước giếng, áp suất
nước va trong đường ống áp
lực) khi dùng giếng điều áp có
co hẹp tại vị trí vào giếng.

COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO

Bài tập 3: Phân tích ĐỊNH
TÍNH khi dùng giếng điều
áp có co hẹp tại vị trí vào
giếng trong trường hợp làm
việc đồng thời giữa Giếng
điều áp & Đường ống áp
lực.
4/26/2016

240

4/26/2016

76

78

PGS. TS. Nguyễn Thống

13