Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc Trường Đại học thuỷ lợi Khoa công trình CHUYÊN Đề TíNH TOáN TIÊU NĂNG CUốI DốC NƯớC Hà nội 02-20 TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc Mc Lc I TNH TON TIấU NNG CUI DC NC I.1 t Vn 1.c im dũng chy h lu 2.Nhim v tớnh toỏn tiờu nng: 3.Tiờu hao nng lng tha da trờn nguyờn tc 4.Cỏc hỡnh thc tiờu nng 5.Chn hỡnh thc tiờu nng I.2 Thit k kờnh h lu I.2.1 Ti liu thit k: I.2.2 Tớnh toỏn thy lc trờn kờnh I.3.3 Tớnh toỏn tiờu nng cui dc: I.3.4 Tớnh toỏn tiờu nng cui dc TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc I TNH TON TIấU NNG CUI DC NC I.1 t Vn 1.c im dũng chy h lu -Cú lu tc ln li phõn b rt khụng u trờn mt ct ngang -Mc nc h lu li thay i luụn -Mch ng ỏp lc v mch ng ỏp sut dũng chy xy vi mc cao -Cú nhiu kh nng xut hin dũng chy ngon nghốo,dũng xiờn,nc nhy súng Nhng c im trờn gii thớch vỡ h lu cụng trỡnh thng xy cỏc hin tng nh xúi cc b,mi mũn,xõm thc T s phõn tớch trờn ta thy vic gii quyt tiờu nng h lu l mt nhng quan trng nht ca tớnh toỏn thit k cụng trỡnh thy li 2.Nhim v tớnh toỏn tiờu nng: Phi tỡm c bin phỏp tiờu hy ton b nng lng tha,iu chnh li s phõn b lu tc v gim mch ng cho dũng chy trng thỏi t nhiờn ca nú trờn mt on ngn nht,gim chiu di on gia c h lu 3.Tiờu hao nng lng tha da trờn nguyờn tc -Nng lng tha c tiờu hao bng ni ma sỏt -Nng lng tha c tiờu hao bng xỏo trn vi khụng khớ bng khuch tỏn theo phng ng v phng ngang 4.Cỏc hỡnh thc tiờu nng Thng c ỏp dng l tiờu nng ỏy,tiờu nng phúng xa v cỏc hỡnh thc tiờu nng c bit.Tiờu nng ỏy cú cỏc hỡnh thc o b ,xõy tng,b tng kt hp TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc 5.Chn hỡnh thc tiờu nng Cn c vo ti liu a hỡnh a cht ó cho a hỡnh tuyn trn cú s chờnh lch a hỡnh khụng ln v cao , cao trỡnh cui dc (43m) v cao trỡnh ỏy kờnh (41,5m), cui dc t nn ch yu l lp v lp nguyờn th l lp ỏ phong húa.Do ú m bo an ton cho cụng trỡnh v m bo v kinh t em chn hỡnh thc tiờu nng bng b tiờu nng B tiờu nng l hỡnh thc tiờu nng ca dũng chy ỏy, bng nc nhy, nhng to nờn nc nhy ngp phm vi b tiờu nng cui dc Nh vy, s rỳt ngn chiu di gia c v mau chúng to nờn s ni tip ca dũng chy cui dc vi dũng chy ca kờnh phớa h lu Tiờu nng dũng ỏy l hỡnh thc li dng ni ma sỏt tiờu hao nng lng tha I.2 Thit k kờnh h lu Dũng chy sau b tiờu nng phn ln nng lng b tiờu hao v tr v trng thỏi n nh.Kờnh dn h lu cú nhim v dn nc sau b v dũng sụng c m bo Qtk v khụng gõy xúi l h lu.Chn mt ct kờnh l mt ct hỡnh thang I.2.1 Ti liu thit k: Cn c theo quy phm thit k kờnh 4118-85 + Lu lng thỏo qua kờnh Qk = qxmax thit k =223,57 (m3/s) + dc ỏy kờnh :theo iu 6.1.7 QP4118-85,khi a hỡnh khụng dc lm, dc ỏy kờnh cú th chn t 1/3000-1/5000 Chn i=1/4000 + H s nhỏm lũng kờnh tra bng - PL9-TCVN 4118-85 lu lng ca kờnh ln hn 25m3/s v tuyn kờnh i qua t ln cun si,n=0.0275 + H s mỏi kờnh: m = 1.5, theo iu (6.1.3) - TCVN 4118 - 85, h s mỏi kờnh ph thuc vo iu kin a cht, a cht thy vn, mt ct ngang kờnh v iu kin thi cụng +Chn cao trỡnh ỏy kờnh 41,5m TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc +Vn tc cho phộp khụng xúi ca vt liu lm kờnh l ỏ xõy va XM M150, tra bng 5-PL8 -TCVN 4118-85 h = (0.5 5.0)m thỡ V k x =(7.4 11.6)m/s I.2.2 Tớnh toỏn thy lc trờn kờnh a Xỏc nh chiu rng ỏy kờnh b v chiu sõu nc kờnh hk xỏc nh chiu rng ỏy kờnh v chiu sõu nc kờnh ta dựng phng phỏp i chiu mt ct li nht v mt thy lc Trỡnh t tớnh nh sau : + Gi thit: b Bu thu hep chn B=15 m + Dựng phng phỏp i chiu mt ct li nht v mt thu lc: Tớnh f(Rln)= 4m0 i =0,0006 Q Trong ú: m0 = m m , m = 1.5, tra bng (8-1) trang 24-BTTL c :4m0= 8.424 i : dc ỏy kờnh, i = 1/4000 Q : Lu lng x thit k, Q = qxamax 223,57 m3/s + Cú f(Rln) v nhỏm thy lc n = 0.0275, tra bng (8 -1) trang 2427-BTTL c Rln =4,1681 + Lp t s: b 3,5988 , m=1.5 tra bng (8 3) trang 3638-BTTL c: Rln h 4, 4833 Rln vmax TH: Kim Q tra h= iu h Rln =6,183 m Rln kin: vmax < [v]: Q 223,57 1, 49 m / s mh b h 1.5 6,1826 15 6,1826 Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc So sỏnh: vmax = 2.49 m/s < [v]cp= (7.4 11.6)m/stho iu kin khụng xúi Theo iu 6.1.1 QP4118-85,khi lu lng kờnh ln hn 1m3/s thỡ nờn thit k h s Trong khong =b/h=2ữ5 =b/h=15/6,183 =2,43 (2ữ5) Vy chn b =15m v h = 6,183m l hp lý m bo ni tip thun li t dc nc vo kờnh thỏo h lu b.Xỏc nh cao trỡnh b kờnh(Zb) v Zỏy kờnh Cụng thc xỏc nh cao trỡnh b kờnh: Zb =Zỏy kờnh +hmax+a Trong ú: a: cao an ton(Tra bng 10 QP4118-85):a=0,6m Zb =41,5+6,183+0,6=48,283m Bố rng b kờnh khụng kt hp lm ng giao thụng nờn theo bng TC4118-85 ta chn bb=2,5m I.3.3 Tớnh toỏn tiờu nng cui dc: I.3.3.1 Xỏc nh lu lng tiờu nng: a) t : Nhim v ca cỏc thit b tiờu nng l phi m bo iu kin lm vic an ton vi mi cp lu lng cú th phm cho phộp Vỡ vy, thit k phi xỏc nh lu lng no gõy s bt li nht cho cụng trỡnh, lu lng y gi l lu lng tớnh tiờu nng Lu lng tiờu nng l lu lng to hc" hh max Trong ú: hc" : sõu liờn hip sau nc nhy TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc hh : sõu mc nc kờnh h lu Do ú phi tớnh hc" hh nhiu cp lu lng chy qua trn t Qmin Qmax: Q1 =Qtk = qxamax 223,57 (m3/s) Q2= Qmax = 1,2 q xamax =286,284 (m3/s) Q3=250 (m3/s) Q4=150(m3/s) Q5= Qmin = 0,4 q xamax = 89,428 (m3/s) Bng 10.13: Bng tớnh toỏn lu lng tiờu nng Q q hcd V cd E0 F(c) c hc '' c m3/s m3/s m m/s m (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) 223.57 24.841 1.8468 13.282 12.339 0.637 0.157 1.932 0.574 7.080 0.00060 4.168 268.284 29.809 2.2116 13.31 12.703 0.732 0.200 2.543 0.627 7.966 0.00050 250 27.778 2.0644 13.287 12.556 0.694 0.172 2.161 0.599 7.519 150 16.667 1.2602 11.486 11.752 0.460 0.110 1.293 0.511 89.428 9.9364 0.7980 7.2729 11.29 0.291 0.069 0.779 0.423 m h c'' f(Rln) hh hc''-h h m m (14) (15) (16) 3.599 1.483 6.18 0.90 4.467 3.358 1.524 6.81 1.16 0.00053 4.350 3.448 1.508 6.56 0.96 6.004 0.00089 3.588 4.180 1.385 4.97 1.03 4.775 0.00149 2.999 5.002 1.285 3.85 0.92 m R ln b/R ln h/R ln m Gii thớch cỏc ct: Ct 1: Lu lng tớnh toỏn Ct 2: Lu lng n v:q=Q/b vi b l b rng cui dc nc Ct 3:Chiu sõu dũng chy cui dc nc c tng hp bng 10.12 Ct 4: Vn tc dũng chy cui dc nc,c trỡnh by bng 10.12 TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc Ct 5: nng lng n v ti mt ct cui dc so vi mt chun l cao trỡnh ỏy kờnh E0 hcuoidoc vcd2 2.g h h=Zcui dc-Zỏy kờnh=43-41.5=1.5m Ct 6: F ( c ) q E03 / Chn =0,9 Ct 7: tra ph lc (15-1) trang 6263-BTTL bit F ( c ) c Ct 8: sõu liờn hip trc nc nhy:hc=c.E0 Ct 9: '' c tra ph lc (15-1) trang 6263-BTTL bit F ( c ) Ct 10: sõu liờn hip sau nc nhy , hc" c" E0 Ct 11: f ( R ln) 4m0 i Q Ct 12: Rln tra bng (8 -1) trang 2427-BTTL bit f ( R ln ) Ct 13: Lp t s Ct 14: bk , ú bk = 15m Rln hk b tra bng (8 3) trang 3638-BTTL bit k Rln Rln Ct 15: Chiu sõu dũng chy kờnh dn h lu, hh = h Rln R ln Ct 17: Hiu hc" - hh Cn c vo kt qu tớnh toỏn bng (11.13), xỏc nh c: Qtn = 266,284 (m3/s) ng vi ( h"c-hh ) =1,16 m TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc vcui dc = 13.31m /s< vcp = 25m/sm bo iu kin khụng xúi I.3.4 Tớnh toỏn tiờu nng cui dc b II v cd 43 Z h cd hh 41.5 db Hỡnh 10.3 S xỏc nh kớch thc b tiờu nng a) Tớnh toỏn chiu sõu b tiờu nng: Chiu sõu b xỏc nh theo phng phỏp th dn, trỡnh t tớnh toỏn nh sau: Bc1: Gi thit = hc" hh max = 1,16m Bc2: Tớnh: F ( c ) q E0'3 / Trong ú: q Q : Q: lu lng tiờu nng Qtn = 268,284 m3/s, b: chiu rng cui dc b Bcdc=9m q Q 29,809( m3 / s.m) B : h s lu tc, = 0.90 E0' : nng lng mt ct u b tiờu nng, E0' =E0 + vi E0=12,703m Cú F(c), tra ph lc (15-1) trang 6263-BTTL c c" Tớnh c: h c" c" E o' Bc 3: TH: Page Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc Tớnh chiu sõu b tiờu nng: d = hb ( hh + Z ) Trong ú: hb: Chiu sõu ct nc b, hb = hc" : H s ngp, = 1,05ữ1,1 m bo ngp n nh.chn =1,05 hh : sõu mc nc kờnh, hh= 6,81m Z: chờnh lch mc nc ch ca b tớnh Z, ta coi ch ca b lm vic nh mt p trn nh rng chy ngp Z = q2 q hh2 g g hc" vi q = Q bk bk =15m : H s lu tc, tra ph lc (14-9) trang 60 v bng (14-4) trang 58-BTTL, coi dũng chy qua b nh dũng chy qua p trn nh rng = 0.95 Bc 4: So sỏnh d v do: Nu d = thỡ chiu sõu b chớnh l d = hc" hh max = 4.15 m Nu d do, gi thit li chiu sõu b v tip tc tớnh nh trờn cho n dga thit = dtớnh toỏn thỡ kt thỳc vic tớnh toỏn Bng 10.14: Kt qu tớnh toỏn chiu sõu b tiờu nng Z d tt m m m 13.861 0.6418 0.5742 7.9582 1.1 0.49 1.45 1.45 14.153 0.6220 0.5728 8.1065 1.1 0.64 1.47 1.47 14.173 0.6207 0.5727 8.1166 1.1 0.64 1.48 d gt E0' m m 1.16 TH: F(c) '' c hc'' Page 10 Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc 1.48 14.183 0.6201 0.5726 8.1217 1.1 0.64 1.49 1.49 14.193 0.6194 0.5726 8.1267 1.1 0.64 1.49 tin cho thi cụng v tớnh toỏn chn d=1,5m Cao trỡnh ỏy b : Zỏy b = Zỏy kờnh = 41.5 1,5 = 40 m b) Tớnh toỏn chiu di b tiờu nng: Chiu di b tiờu nng phi di nc nhy nm gn b,khi ú hiu qu tiờu nng ca b mi m bo Chỳng ta cú th tớnh theo nhiu cụng thc khỏc nhng u cú dng chung: Lb =Lr+L1 Trong ú: Lr:Chiu di nc ri L1:Chiu di gúi nc nhy,ph thuc vo ln nc ri + khụng to chõn khụng,chn hỡnh thc on chuyn tip vo b l on cong chuyn tip dũng nc trn theo mt trn.Khi ú Lr=0 +Theo Pavlopski:L1=.Ln :H s thc nghim(= 0,7 ữ 0,8).Chn =0,75 : H s kinh nghim, = 0.7 ữ 0.8 Ln: Chiu di nc nhy; theo Saphoranet: Ln = 4.5.hc = 4.5ì 8,1267 = 36,57m Lb =Lr+L1=0+0,75.36,57=27,428m TH: Page 11 Tớnh toỏn tiờu nng cui dc nc Vy chn Lb = 28 m TH: Page 12 [...].. .Tính toán tiêu năng cuối dốc nước 1.48 14.183 0.6201 0.5726 8.1217 1.1 0.64 1.49 1.49 14.193 0.6194 0.5726 8.1267 1.1 0.64 1.49 Để tiện cho thi công và tính toán chọn d=1,5m → Cao trình đáy bể : Zđáy bể = Zđáy kênh = 41.5 – 1,5 = 40 m b) Tính toán chiều dài bể tiêu năng: Chiều dài bể tiêu năng phải đủ dài để nước nhảy nằm gọn trong bể,khi đó hiệu quả tiêu năng của bể mới đảm bảo Chúng ta có thể tính. .. nghiệm(β= 0,7 ÷ 0,8).Chọn β=0,75  : Hệ số kinh nghiệm,  = 0.7 ÷ 0.8 Ln: Chiều dài nước nhảy; theo Saphoranet: Ln = 4.5.hc” = 4.5× 8,1267 = 36,57m  Lb =Lr+L1=0+0,75.36,57=27,428m TH: Page 11 Tính toán tiêu năng cuối dốc nước Vậy chọn Lb = 28 m TH: Page 12 ... chung: Lb =Lr+L1 Trong đó: Lr:Chiều dài nước rơi L1:Chiều dài gói nước nhảy,phụ thuộc vào làn nước rơi +Để không tạo ra chân không,chọn hình thức đoạn chuyển tiếp vào bể là đoạn cong chuyển tiếp để dòng nước tràn theo mặt tràn.Khi đó Lr=0 +Theo Pavlopski:L1=β.Ln β:Hệ số thực nghiệm(β= 0,7 ÷ 0,8).Chọn β=0,75  : Hệ số kinh nghiệm,  = 0.7 ÷ 0.8 Ln: Chiều dài nước nhảy; theo Saphoranet: Ln = 4.5.hc” ... I.2.2 Tính toán thủy lực kênh I.3.3 Tính toán tiêu cuối dốc: I.3.4 Tính toán tiêu cuối dốc TH: Page Tính toán tiêu cuối dốc nước I TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG CUỐI DỐC NƯỚC.. .Tính toán tiêu cuối dốc nước Mục Lục I TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG CUỐI DỐC NƯỚC I.1 Đặt Vấn Đề 1.Đặc điểm dòng chảy hạ lưu 2.Nhiệm vụ tính toán tiêu năng: ... lượng tính tiêu Lưu lượng tiêu lưu lượng tạo hc"  hh max Trong đó: hc" : độ sâu liên hiệp sau nước nhảy TH: Page Tính toán tiêu cuối dốc nước hh : độ sâu mực nước kênh hạ lưu Do phải tính hc"