Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật LI CM N Sau thời gian học tập làm luận văn, giúp đỡ nhiệt tình thầy, giáo trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội, cán khoa học - Viện Khoa học Thuỷ lợi Hà Nội, đến tơi hồn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật Các kết luận văn đóng góp nhỏ mặt khoa học trình tính tốn thủy lực tràn xả lũ Do thời gian kinh nghiệm hạn chế nên khuôn khổ luận văn thạc sĩ kỹ thuật tồn số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Tác giả mong nhận góp ý, bảo thầy cô giáo bạn đồng nghiệp Tôi gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – GS.TS Ngơ Trí Viềng nhiệt tình hướng dẫn, cung cấp thông tin khoa học cần thiết trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo - Trường Đại học Thuỷ lợi, cán khoa học Phòng Thuỷ lực - Viện khoa học Thuỷ lợi bạn bè đồng nghiệp tận tình bảo, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi q trình học tập nghiên cứu để tơi hồn thành tốt luận văn Sau tơi xin cảm ơn người thân gia đình động viên, khích lệ tơi q trình nghiên cứu làm luận văn Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng nm 2011 Nguyn Thanh Sn Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật MC LC U Trang PHẦN MỞ ĐẦU B 1.1 1.2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 Chương : Tổng quan loại đập tràn công trình thủy lợi – thủy điện Các đập tràn xây dựng giới Các đập tràn xây dựng Việt Nam Kết luận chương Chương : Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn thủy lực qua đập tràn Khả tháo qua đập tràn Khả tháo đập tràn Creager - Ophicerov Khả tháo đập tràn mặt cắt WES Nghiên cứu dòng chảy qua dạng đập tràn Hiện tượng dòng chảy qua đập tràn tính tốn thơng số dòng chảy Nối tiếp dòng tràn mặt tràn Chiều dày nước chảy qua ngưỡng tràn Nối tiếp dòng chảy với hạ lưu đập Kết luận chương Chương : Kết tính toán thủy lực đập tràn Bắc Hà Xác định tọa độ mặt cắt tràn Bắc Hà Xác định mặt cắt tràn theo dạng WES Xác định mặt cắt tràn theo dạng Ơphi xêrốp khơng chân khơng Xác định mặt cắt tràn thực dụng có chân khơng, đỉnh Elip Tính tốn khả tháo cho đập tràn Bắc Hà Tính tốn khả tháo cho đập tràn dạng WES Tính tốn khả tháo cho đập tràn dạng Ơphi xêrốp khơng chân khơng Tính tốn khả tháo cho đập tràn thực dụng có chân khơng, đỉnh Elip Xác định đường mặt nước đập tràn Bắc Hà Đường mặt nước đập tràn mặt cắt Ôphixêrốp Đường mặt nước đập tràn mặt cắt thực dụng có chân khơng, đỉnh Elip Chuyên ngành: Xây dựng công tr×nh thđy 11 19 24 25 25 36 44 44 51 58 59 64 65 65 66 67 68 68 68 69 70 70 73 Häc viªn : Ngun Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 Đường mặt nước đập tràn mặt cắt WES Tính tốn phân bố áp suất mặt tràn Phương pháp tính tốn Kết phân bố áp suất mặt tràn Kết tính tốn vận tốc tràn Kết luận chương 75 79 79 80 83 85 Chương : Lựa chọn hình dạng hợp lý cho đập tràn Bắc Hà 4.1 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 Khái quát mơ hình thủy lực tràn Bắc Hà Mục đích thí nghiệm mơ hình đập tràn Bắc Hà Thiết kế mô hình tràn Bắc Hà Các kết thí nghiệm mơ hình So sánh mặt cắt tràn lý thuyết với với thực nghiệm So sánh khả tháo So sánh vận tốc tràn So sánh phân bố áp suất bề mặt tràn Phân tích lựa chọn mặt cắt hợp lý cho tràn Bắc Hà Kết luận chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TI LIU THAM KHO CC PH LC Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy 86 86 86 89 97 97 99 102 103 104 105 Häc viªn : Ngun Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật DANH MC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN U Trang Hình 1-1 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Xin'anjiang Hà Nam Trung Quốc 18 Hình 1-2 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Ankang Hà Nam - Trung Quốc 19 Hình 1-3 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Sêsan 22 Hình 1-4 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện An Khê 23 Hình 2-1 : Mặt cắt tràn dạng Creager - Ophicerov 25 Hình 2-2 : Các dạng mặt cắt đập tràn phi chân khơng 27 Hình 2-3 : Các dạng mặt cắt đập tràn chân không 28 Hình 2-4 : Đỉnh đập có cửa van 31 Hình 2-5 : Hình dạng trụ bên giá trị hệ số xk 34 Hình 2-6 : Hình dạng trụ giá trị hệ số x0 34 Hình 2-7 : Các đường cong để xác định sn đập tràn mặt cắt thực dụng 35 Hình 2-8 : Đầu tràn phía thượng lưu dùng bán kính cong R1, R2 với mái xiên (Mặt cắt WES) 37 Hình 2-9 : Đầu tràn phía thượng lưu dùng bán kính cong R1, R2 R3 (Mặt cắt WES) 38 Hình 2-10 : Đầu tràn phía thượng lưu nhô dùng đường cong Elip (Mặt cắt WES) 39 Hình 2-11 : Sơ đồ mặt cắt đập tràn dạng WES với độ dốc mặt thượng lưu khác 40 Hình 2-12 : Đồ giải xác định tiếp điểm đoạn cong hạ lưu đoạn thẳng hạ lưu tràn dạng WES 41 Hình 2-13 : Sơ đồ dòng chảy lượn cong theo phương thẳng đứng 45 Hình 2-14 : Đồ thị biểu thị quan hệ phương trình 2-26 47 Hình 2-15 : Đồ thị biểu thị quan hệ phương trình 2-27 47 Hình 2-16 : Sơ đồ tính tốn đường mặt nước tràn 48 Hình 2-17 : Cấu trúc lưới dòng chảy 55 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sÜ kü thuËt Hình 2-18 : Phân bố mặt nước tràn 55 Hình 2-19 : Xác định trị số áp lực thủy động 57 Hình 2-20 : Xác định lưu tốc từ lưới dòng chảy 57 Hình 3-1 : Mặt cắt tràn theo dạng WES 66 Hình 3-2 : Mặt cắt tràn theo dạng Ơphixêrốp khơng chân khơng 67 Hình 3-3 : Mặt cắt tràn thực dụng có chân khơng 67 Hình 3-4 : Sơ đồ tính tốn đường mặt nước đập tràn mặt cắt Ôphixêrốp 70 Hình 3-5 : Đường mặt nước đập tràn Ơphixêrốp khơng chân khơng 72 Hình 3-6 : Đường mặt nước đập tràn thức dụng có chân khơng 75 Hình 3-7 : Sơ đồ tính tốn đường mặt nước đập tràn mặt cắt WES 75 Hình 3-8 : Đường mặt nước đập tràn dạng WES 79 Hình 3-9 : Phân bố áp suất bề mặt đập tràn Ơphixêrốp khơng chân khơng 81 Hình 3-10 : Phân bố áp suất bề mặt đập tràn thực dụng chân khơng 82 Hình 3-11 : Phân bố áp suất bề mặt đập tràn WES 83 Hình 4-1 : Sơ đồ bố trí điểm tuyến đo áp suất mặt tràn 88 Hình 4-2a : Biểu đồ quan hệ : Hệ số lưu lượng - Mực nước thượng lưu, cột nước đập tràn 90 Hình 4-2b : Biểu đồ quan hệ : Khả tháo Q - cao độ mực nước thượng lưu 90 Hình 4-3 : Đường cong phân bố áp suất dư hp mặt đập tràn dọc tuyến 92 Hình 4-4 : Đường cong phân bố áp suất dư hp mặt đập tràn dọc tuyến 93 Hình 4-5 : Đường mặt nước mặt đập tràn dọc tuyến 95 Hình 4-6 : Đường mặt nước mặt đập tràn dọc tuyến 96 Hình 4-7 : Quan hệ Q = f(H) (trường hợp Q tháo biết trước) 98 Hình 4-8 : Quan hệ m = f(H) (trường hợp Q tháo biết trước) 98 Hình 4-9 : Quan hệ Q = f(H) (trường hợp cột nước tràn biết trước) 99 Hình 4-10 : Quan hệ m = f(H) (trường hợp cột nước tràn biết trước) 99 R R R Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy R Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Th¹c sÜ kü thuËt DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN U Trang Bảng 1-1 : Khai thác thủy điện 10 nước tổ chức lượng quốc tế (IEA) 11 Bảng 1-2 : Khai thác bậc thang vài lưu vực sông Canada 12 Bảng 1-3 : Một số nhà máy thủy điện lớn Nauy 12 Bảng 1-4 : Tiềm trạng khai thác thủy điện số nước láng giêng 13 Bảng 1-5 : Các đập cao giới 14 Bảng 1-6 : Các cơng trình thủy điện có đập cao 100m xây dựng Trung Quốc 15 Bảng 1-7 : Các cơng trình thủy điện xây dựng Việt Nam 21 Bảng 2-1 : Trị số bán kính R thay đổi theo P Htr 26 Bảng 2-2 : Tọa độ điểm đường viền mặt tràn loại phi chân khơng vẽ theo phương pháp Ơphixe rơp (dạng A) 26 Bảng 2-3 : Tọa độ điểm đường cong mặt tràn kiểu chân khơng đỉnh đập hình Elip 29 Bảng 2-4 : Hệ số co hẹp đứng a nước chảy cửa van 31 Bảng 2-5 : Bảng tra hệ số shd phụ thuộc vào góc aB aH tỷ số a/CB 32 Bảng 2-6 : Hệ số hiệu chỉnh cột nước sH đập tràn không chân không 33 Bảng 2-7 : Trị số (Z/P)k xác định trạng thái phân giới chảy ngập đập tràn thành mỏng đập tràn có mặt cắt thực dụng 35 Bảng 2-8 : Hệ số ngập sn đập tràn mặt cắt thực dụng không chân không 36 Bảng 2-9 : Giá trị R1, R2 tham số đường cong mặt tràn (dùng cho mặt cắt WES) 37 Bảng 2-10 : Hệ số ảnh hưởng mái thượng lưu đập (dùng cho mặt cắt WES) 43 Bảng 2-11 : Hệ số lưu lượng đập tràn WES 43 Bảng 2-12 : Hệ số hình dạng trụ pin đập tràn dang WES 44 Bảng 3-1 : Tọa độ mặt cong tràn phía hạ lưu (Mặt cắt dạng WES) 65 Bảng 3-2 : Tọa độ mặt cong tràn theo dạng Ôphixêrốp không chân không 66 Bảng 3-3 : Kết tính tháo mặt cắt dạng WES 68 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Th¹c sÜ kü thuËt Bảng 3-4 : Kết tính tháo mặt cắt Ơphixêrốp khơng chân khơng 69 Bảng 3-5 : Kết tính tháo mặt cắt thực dụng có chân không, đỉnh Elip 69 Bảng 3-6 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s (Mặt cắt Ôphixêrốp) 70 Bảng 3-7 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s (Mặt cắt Ôphixêrốp) 71 Bảng 3-8 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s (Mặt cắt Ôphixêrốp) 71 Bảng 3-9 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s (Mặt cắt Ôphixêrốp) 71 Bảng 3-10 : Đường mặt nước đoạn cong (Mặt cắt Ôphixêrốp) 72 Bảng 3-11 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) 73 Bảng 3-12 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) 73 Bảng 3-13 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) 74 Bảng 3-14 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) 74 Bảng 3-15 : Đường mặt nước đoạn cong (Mặt cắt chân không đỉnh Elip) 74 Bảng 3-16 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s, đoạn 1-C (Mặt cắt WES) 76 Bảng 3-17 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s, đoạn 8-B (Mặt cắt WES) 76 Bảng 3-18 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s, đoạn 1-C (Mặt cắt WES) 76 Bảng 3-19 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s, đoạn 8-B (Mặt cắt WES) 77 Bảng 3-20 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s, đoạn 1-C (Mặt cắt WES) 77 Bảng 3-21 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s, đoạn 8-B (Mặt cắt WES) 77 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Bng 3-22 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s, đoạn 1-C (Mặt cắt WES) 78 Bảng 3-23 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s, đoạn 8-B (Mặt cắt WES) 78 Bảng 3-24 : Đường mặt nước đoạn cong (Mặt cắt WES) 78 Bảng 3-25 : Phân bố áp suất mặt tràn (Mặt cắt Ôphixêrốp) 80 Bảng 3-26 : Phân bố áp suất mặt tràn (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) 81 Bảng 3-27 : Phân bố áp suất mặt tràn (Mặt cắt WES) 82 Bảng 3-28 : Vận tốc mặt tràn (Mặt cắt Ôphixêrốp) 83 Bảng 3-29 : Vận tốc mặt tràn (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) 84 Bảng 3-30 : Vận tốc mặt tràn (Mặt cắt WES) 84 Bảng 4-1 : Tọa độ điểm đo áp suất mặt tràn 88 Bảng 4-2 : Các cấp lưu lượng dùng thí nghiệm 89 Bảng 4-3 : Kết trị số lưu lượng 89 Bảng 4-4 : Trị số chiều cao áp suất dư điểm tràn 91 Bảng 4-5 : Bảng đo cao độ đường mặt nước mơ hình mặt cắt Bắc Hà 94 Bảng 4-6 : So sánh hệ số lưu lượng m (trường hợp Q tháo biết trước) 97 Bảng 4-7 : So sánh hệ số lưu lượng m(trường hợp cột nước tràn biết trước) 97 Bảng 4-8 : So sánh khả tháo Q (trường hợp cột nước tràn biết trước) 97 Bảng 4-9 : So sánh vận tốc điểm mặt cong tràn 100 Bảng 4-10 : So sánh vận tốc điểm đoạn cong ngược 101 Bảng 4-11 : So sánh vận tốc điểm thấp đoạn cong ngược 101 Bảng 4-12 : So sánh vận tốc điểm cuối mũi phun 101 Bảng 4-13 : So sánh áp suất điểm mặt cong tràn 102 Bảng 4-14 : So sánh áp suất điểm đoạn cong ngược 102 Bảng 4-15 : So sánh áp suất điểm thấp đoạn cong ngược 102 Bảng 4-16 : So sánh áp suất điểm cuối mi phun 103 R Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy R Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật PHN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết Đề tài: Cơng trình thủy điện Bắc Hà xây dựng sơng Chảy, huyện Bắc Hà, tỉnh Lào Cai Nhiệm vụ chủ yếu phát điện, có cơng suất lắp máy N lm = 90MW, điện R R lượng trung bình hàng năm 377 triệu KWh Đập dâng nước cao 75m kết cấu Bê tông trọng lực, đập tràn xả lũ với lưu lượng 3513 m3/s (p = 0.5%) 4356m3/s P P P P (p = 0.1%) Đây đập tràn bê tông trọng lực tương đối cao nước ta xây dựng điều kiện tự nhiên có địa hình, địa chất phức tạp tỉnh miền núi (Lào Cai); cơng trình tháo lũ quan trọng đầu mối cơng trình thủy điện Bắc Hà nhằm đảm bảo cơng trình làm việc an tồn tháo lũ kịp thời Việc nghiên cứu khả tháo yếu tố, xác định hình dạng mặt cắt đập kết cấu chiếm vai trò quan trọng Vì đề tài nhằm nghiên cứu hình dạng hợp lý mặt cắt đập sở khả tháo điều kiện thủy lực thuận lợi Đây vấn đề có ý nghĩa khoa học thực tiễn II Mục đích Đề tài: - Nghiên cứu chế độ dòng chảy qua đập tràn thủy điện Bắc Hà - Tìm giải pháp thích hợp cho đập tràn, hợp lý mặt thủy lực ổn định lâu dài III Phương pháp tiếp cận phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận tổng quan phân tích kết nghiên cứu có liên quan đến đề tài công bố, xác định yếu tố thủy lực tràn xả lũ Bắc Hà - Tham khảo kết nghiên cứu thí nghiệm mơ hình thuỷ lực tràn xả lũ Bắc Hà, so sánh đối chứng với tính tốn IV Kết dự kiến đạt được: Xác định khả tháo thông số dòng chảy qua loại mặt cắt tràn nước khác nhau, so sánh với thực nghiệm để chọn hình dạng mặt cắt đập tràn Bắc Hà hợp lý V Ni dung ca lun Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Th¹c sÜ kü thuËt 10 Chương 1: Tổng quan loại đập tràn Cơng trình thủy lợi thủy điện 1.1 Các đập tràn xây dựng giới 1.2 Các đập tràn xây dựng Việt Nam Chương : Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn thủy lực qua đập tràn 2.1 Khả tháo qua đập tràn 2.2 Nghiên cứu dòng chảy qua dạng đập tràn Chương : Kết tính tốn thủy lực đập tràn Bắc Hà 3.1 Xác định tọa độ mặt cắt tràn Bắc Hà 3.2 Tính tốn khả tháo cho đập tràn Bắc Hà 3.3 Xác định đường mặt nước đập tràn Bắc Hà 3.4 Tính tốn phân bố áp suất mặt tràn Bắc Hà Chương 4: Lựa chọn hình dạng hợp lý cho đập tràn Bắc Hà 4.1 Khái quát mơ hình thủy lực tràn Bắc Hà 4.2 So sánh mặt cắt tràn lý thuyết với với thực nghiệm 4.3 Phân tích lựa chọn mặt cắt hợp lý cho tràn Bắc Hà Kết luận kiến nghị Những kết đạt luận văn Những tồn luận văn kiến nghị Tài liu tham kho Cỏc ph lc Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 93 Hỡnh 4-4 : ng cong phân bố áp suất dư h p (m cột nước) mặt đập tràn dọc tuyến R Chuyªn ngành: Xây dựng công trình thủy R Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 94 Đường mặt nước tràn Kết đo cao độ mặt dòng tràn qua đập tập hợp bảng 4-5, thể thành đường mặt nước hình 4-5 4-6 Điểm đo - Cao độ Z(m) TT Cấp lưu lượng (m3/s) P Tuyến đo 10 11 12 13 14 15 16 17 172.7 172.2 171.5 169.4 168.1 166.6 163.7 161.1 158.3 155.2 152.0 147.8 144.7 140.9 139.4 140.2 142.4 172.5 172.2 171.6 169.5 168.0 166.6 163.5 161.1 157.9 155.2 152.3 147.7 144.9 140.5 139.5 140.5 142.7 175.6 174.6 173.9 171.5 169.6 168.5 165.6 163.6 159.2 155.2 151.9 148.5 145.6 141.8 140.1 140.9 143.0 174.8 174.2 173.7 171.9 169.7 168.5 165.9 163.7 159.2 155.0 152.0 148.1 145.4 141.7 140.4 141.5 143.6 176.4 175.4 174.8 172.1 170.6 168.7 165.9 163.6 160.3 156.7 152.9 149.3 145.6 142.0 140.4 141.1 143.2 175.6 174.9 174.4 172.4 171.1 169.2 166.4 163.5 160.1 156.4 152.8 148.5 145.7 142.2 141.0 141.8 143.8 178.1 177.6 176.5 173.7 171.9 170.3 167.4 165.2 163.0 159.2 155.7 153.0 147.2 142.8 140.9 141.9 144.1 177.4 176.5 175.8 173.7 172.1 170.7 167.3 165.4 162.6 159.0 153.4 152.0 146.3 142.6 141.7 141.8 144.5 178.5 177.3 176.9 174.2 172.9 170.8 168.3 166.4 163.1 158.5 155.0 151.3 147.7 142.5 141.0 141.8 144.0 177.6 176.5 176.2 174.0 173.1 171.0 168.6 166.3 162.2 159.3 153.7 150.9 147.1 143.0 141.8 142.4 144.5 179.9 179.2 178.0 175.3 173.6 172.0 169.2 167.1 164.8 160.4 157.0 153.2 148.1 143.5 141.6 142.8 145.0 179.1 178.2 177.3 175.2 173.8 172.1 169.6 167.7 164.8 160.8 157.1 153.3 147.3 142.9 142.6 143.6 145.5 P 1000 2162 2530 3329 3513 4356 Bảng 4-5 : Bảng đo cao độ đường mặt nước mơ hình mặt cắt Bc H Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuËt 95 Hình 4-5 : Đường mặt nước đập trn dc tuyn Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sÜ kü thuËt 96 Hình 4-6 : Đường mặt nước trờn p trn dc tuyn Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 97 So sỏnh mt cắt tràn lý thuyết với với thực nghiệm 4.2 4.2.1 So sánh khả tháo • Kết dạng bảng Bảng4-6 : So sánh hệ số lưu lượng m (trường hợp lưu lượng tháo biết trước) Cấp LL(m3/s) P P 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 Ơphixêrốp khơng chân khơng 0.477 0.485 0.487 0.493 Mặt cắt có chân khơng 0.480 0.488 0.489 0.496 Mặt cắt WES 0.484 0.497 0.499 0.510 Thực nghiệm 0.438 0.445 0.449 0.456 MC Bảng4-7 : So sánh hệ số lưu lượng m (trường hợp cột nước tràn biết trước) Cột nước(m) 10.0 11.0 12.5 13.5 Ôphixêrốp không chân không 0.478 0.482 0.488 0.492 Mặt cắt có chân khơng 0.480 0.484 0.491 0.495 Mặt cắt WES 0.486 0.493 0.503 0.510 MC Bảng4-8 : So sánh khả tháo Q(m3/s) (trường hợp cột nước tràn biết trước) Cột nước(m) 10.0 11.0 12.5 13.5 Ơphixêrốp khơng chân khơng 2577.6 2987.3 3662.8 4141.7 Mặt cắt có chân khơng 2588.5 2997.5 3683.6 4166.7 Mặt cắt WES 2620.9 3055.4 3776.2 4292.3 MC Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 98 • Kết dạng hình Đồ thị quan hệ Q=f(H) trường hợp biết trước Q tháo H (m) 14.00 13.50 13.00 12.50 12.00 11.50 mặt cắt WES mặt cắt ofixerop 11.00 mặt cắt có chân khơng Thí nghiệm 10.50 10.00 Q (m3/s) 9.50 3000.0 2500.0 3500.0 4000.0 4500.0 Hình 4-7 : Quan hệ Q=f(H) ( trường hợp Q tháo biết trước) R R Đồ thị quan hệ m=f(H) m 0.520 mặt cắt WES 0.510 mặt cắt ofixerop mặt cắt có chân khơng 0.500 Thí nghiệm 0.490 0.480 0.470 0.460 0.450 0.440 H (m) 0.430 9.00 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50 12.00 12.50 13.00 13.50 14.00 Hình 4-8 : Đường quan hệ m=f(H) ( trường hợp Q tháo biết trước) R Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy R Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuËt 99 Quan hệ Q=f(H) 14 H(m) 13 12 Mặt cắt WES Mặt cắt Ophixerop 11 10 2500 Mặt cắt có chân khơng 2700 2900 3100 3300 3500 3700 3900 4100 4300 4500 Q(m3/s) Hình 4-9 : Đường quan hệ Q=f(H) (trường hợp mực nước tràn biết trước) Đồ thị quan hệ m=f(H) m 0.520 0.515 0.510 0.505 0.500 0.495 0.490 0.485 0.480 mặt cắt WES 0.475 mặt cắt ofixerop 0.470 mặt cắt có chân khơng 0.465 0.460 9.00 H (m) 9.50 10.00 10.50 11.00 11.50 12.00 12.50 13.00 13.50 14.00 Hình 4-10 : Đường quan hệ m=f(H) (trường hợp mực nước tràn biết trước) 4.2.2 So sánh vận tốc tràn Mặt cắt tràn thí nghiệm mặt cắt tràn lý thuyết không trùng khớp Các điểm tính tốn vận tốc khơng trùng Do tác giả so sánh vận tốc số điểm có vị trí tương đồng mặt cắt Tin hnh so sỏnh ti cỏc im : Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 100 im u tiên mặt cong tràn : Với mặt cắt lý thuyết điểm - O, với mặt cắt tràn thí nghiệm điểm (Xem kèm hình vẽ phụ lục 2) Điểm bắt đầu đoạn cong ngược : Tương ứng với điểm B mặt - cắt tràn lý thuyết, điểm 12 mặt cắt tràn thí nghiệm.(Xem kèm hình vẽ phụ lục 2) Điểm thấp đoạn cong ngược : Tương ứng với điểm 2mp - mặt cắt tràn lý thuyết, điểm 15 mặt cắt tràn thí nghiệm.(Xem kèm hình vẽ phụ lục 2) Điểm cuối mũi phun : Tương ứng với điểm 3mp(hay điểm E) - mặt cắt tràn lý thuyết, điểm 17 mặt cắt tràn thí nghiệm.(Xem kèm hình vẽ phụ lục 2) Tại vị trí điểm so sánh ứng với cấp lưu lượng : 2530, 3329, 3488, 4356 m3/s P P Kết so sánh cho dạng bảng • Điểm mặt cong tràn : Bảng4-9 : So sánh vận tốc điểm mặt cong tràn (m/s) MC Cấp LL 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 7.66 8.93 9.20 9.78 8.12 8.93 9.20 9.34 Mặt cắt WES 7.06 7.87 7.79 8.83 Thực nghiệm 7.30 7.43 7.72 8.38 Ơphixêrốp khơng chõn khụng Mt ct cú chõn khụng Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 101 im bt đầu đoạn cong ngược : Bảng4-10 : So sánh vận tốc điểm bắt đầu đoạn cong ngược (m/s) Cấp LL 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 Ơphixêrốp khơng chân khơng 24.50 25.05 25.15 25.64 24.53 25.15 25.25 25.76 24.70 25.23 25.33 25.80 19.39 21.4 21.55 20.85 MC Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm • Điểm thấp đoạn cong ngược : Bảng4-11 : So sánh vận tốc điểm thấp đoạn cong ngược (m/s) Cấp LL 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 Ơphixêrốp khơng chân không 24.39 26.29 20.85 20.22 24.97 21.65 19.91 21.05 25.00 21.54 21.48 20.93 24.38 24.9 24.54 24.65 MC Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm • Điểm cuối mũi phun : Bảng4-12 : So sánh vận tốc điểm cuối mũi phun (m/s) Cấp LL MC Ơphixêrốp khơng chân khơng Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 26.29 26.95 27.04 27.49 27.32 28.02 25.72 28.58 27.23 27.83 27.91 28.39 23.66 24.97 23.61 24.49 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sÜ kü thuËt 102 4.2.3 So sánh phân bố áp suất bề mặt tràn Tác giả tiến hành so sánh phân bố áp suất điểm nêu • Điểm mặt cong tràn : Bảng4-13 : So sánh áp suất điểm dầu tiên mặt cong tràn (m) Cấp LL MC Ôphixêrốp khơng chân khơng Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 2.27 1.96 1.92 0.76 2.28 1.96 1.84 0.68 2.28 1.98 1.94 0.83 2.84 2.64 2.52 2.12 • Điểm bắt đầu đoạn cong ngược : Bảng4-14 : So sánh áp suất điểm bắt đầu đoạn cong ngược (m) Cấp LL 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 1.55 1.99 2.08 2.55 1.38 1.76 1.84 2.25 1.38 1.80 1.88 2.31 6.45 8.05 8.25 9.77 MC Ơphixêrốp khơng chân khơng Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm • Điểm thấp đoạn cong ngược : Bảng4-15 : So sánh áp suất điểm thấp đoạn cong ngược (m) Cấp LL MC Ơphixêrốp khơng chân khơng Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 9.15 19.53 19.97 23.04 9.09 19.49 20.22 22.96 9.15 19.6 20.03 23.05 4.12 6.12 6.72 7.32 Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 103 im cui ca mi phun : Bảng4-16 : So sánh áp suất điểm cuối mũi phun (m) Cấp LL MC Ơphixêrốp khơng chân khơng Mặt cắt có chân khơng Mặt cắt WES Thực nghiệm 4.3 2530.0 3329.0 3488.0 4356.0 2.29 2.94 3.07 3.77 2.21 2.83 3.23 3.63 2.21 2.85 2.98 3.65 4.13 5.01 5.41 5.81 Phân tích lựa chọn mặt cắt hợp lý cho tràn Bắc Hà Từ so sánh đánh giá kết tính tốn lý thuyết kết thí nghiệm mơ hình, tác giả rút số nhận xét sau : - Về khả tháo qua tràn : Quan sát đồ hình 4-7 đến 4-10 dễ dàng nhận thấy hệ số lưu lượng khả tháo mặt cắt WES lớn mặt cắt lý thuyết, đồng thời lớn mặt cắt thí nghiệm Mặt khác, kết tính tốn lý thuyết mặt cắt có giá trị thiên lớn so với thí nghiệm - Về vận tốc tràn : Quan sát bảng 4-8 đến bảng 4-11 so sánh vận tốc điểm tương ứng mặt cắt tràn, cấp lưu lượng khác tác giả nhận thấy lưu tốc mặt tràn mặt cắt lý thuyết xấp xỉ nhau, đồng thời sai số không lớn so với kết vận tốc thí nghiệm - Về phân bố áp suất mặt tràn : Quan sát bảng 4-12 đến bảng 4-15 tác giả nhận thấy áp suất điểm so sánh mặt cắt lý thuyết gần Tuy nhiên kết tính tốn áp suất lý thuyết lớn nhiều so với kết thực nghiệm Theo ý kiến tác giả, sai lệch nói tính tốn lý thuyết kết thớ nghim l nhng nguyờn nhõn sau: Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật - 104 Tớnh toán lý thuyết dùng phương pháp thử dần nên độ xác khơng cao - Các kết tính tốn lý thuyết dựa giả thiết tốn phẳng, mơ hình thí nghiệm tốn mơ hình khơng gian Từ phân tích nói trên, tác giả kiến nghị sử dụng mặt cắt tràn dạng WES cho đập tràn Bắc Hà KẾT LUẬN CHƯƠNG : Trong chương IV tác giả trình bày nội dung sau : - Giới thiệu khái quát mơ hình thí nghiệm đập tràn Bắc Hà - Trình bày kết thí nghiệm mơ hình, bao gồm : khả tháo, đường mặt nước, phân bố áp suất bề mặt tràn - So sánh kết tính tốn lý thuyết kết thí nghiệm mơ hình Từ lựa chọn mặt cắt hợp lý cho tràn Bắc Hà - Kết so sánh cho thấy tính tốn lý thuyết thực nghiệm có sai số Tác giả nguyên nhõn ca nhng sai lch ú Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 105 KT LUN V KIN NGHỊ Những kết đạt luận văn Từ kết thu thập tài liệu, tính tốn, phân tích đối chiếu với thực nghiệm rút kết luận sau: - Luận văn phân tích cách tổng quan tình hình xây dựng tràn xả lũ Việt Nam giới thấy cơng trình đập tràn xả lũ cột nước cao chủ yếu sử dụng hai dạng mặt cắt tràn là: • Mặt cắt dạng Creager – Ophicerov áp dụng nhiều nước Xã hội chủ nghĩa như:Liên Xô (cũ), Trung Quốc, Đông Âu, Việt Nam… • Mặt cắt dạng WES áp dụng nhiều nước phương Tây như: Anh, Mỹ… gần Trung Quốc Việt Nam áp dụng loại mặt cắt - Luận văn tiến hành nghiên cứu tính tốn mặt cắt thơng số thủy lực mặt tràn dạng Creager – Ophicerov dạng WES nhận thấy: • Về hình dạng mặt cắt: Với cột nước tràn thiết kế mặt cắt đập tràn dạng WES “gầy” mặt cắt đập tràn dạng Creager-Ophicerov • Về hệ số lưu lượng: Với tỷ số H/Hd khả tháo mặt cắt tràn dạng WES tố nhất, hệ số lưu lượng mặt cắt tràn dạng WES lớn mặt cắt tràn lý thuyết nghiên cứu - Luận văn trình bày khái quát mơ hình thí nghiệm thủy lực tràn xả lũ Bắc Hà, thu thập số liệu kết thí nghiệm so sánh với kết tính tốn lý thuyết Phân tích kết so sánh tính tốn lý thuyết kết thí nghiệm mơ hình nhận thấy : • Xu hướng đường mặt nước phân bố lưu tốc bề mặt tràn kết thí nghiệm mơ hình kết tính toỏn lý thuyt l phự hp Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật 106 Kt qu tớnh tốn cụ thể có số sai khác kết thí nghiệm mơ hình kết tính tốn lý thuyết Luận văn phân tích yếu tố tác động dẫn đến sai khác • Luận văn đề xuất mặt cắt tràn hợp lý cho đập tràn Bắc Hà Những tồn kiến nghị - Trong khuôn khổ luận văn, tác giả dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết sử dụng kết thí nghiệm mơ hình cơng trình tràn xả lũ Bắc Hà để kiểm chứng lý thuyết Việc mang tính chất cụ thể cho tràn xả lũ Bắc Hà chưa đại diện cho tất công trình tràn xả lũ nói chung - Luận văn chưa tính tốn trường hợp tràn có khí trộn (chưa tính tốn cho mặt cắt sát trụ pin trụ bên) Như kết tính tốn chưa mang tính tồn diện Hướng phát triển đề tài Để hoàn thiện đề tài nghiên cứu này, hướng nghiên cứu tác giả định hướng sau : - Tính tốn thêm với trường hợp tràn có trộn khí - Tính tốn thêm yếu tố thủy lực khác để kết toàn diện hơn, không đại diện cho công trình cụ thể - Viết chương trình tính tốn thy lc p trn Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn Luận văn Thạc sÜ kü thuËt TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Thủy lợi /(1977), Qui phạm tính tốn thủy lực đập tràn QPTL C-8-76 Bộ thuỷ lợi (1992), Tiêu chuẩn ngành : Qui trính tính tốn thuỷ lực cơng trình xả kiểu hở xói lòng dẫn đá dòng phun 14 TCN 81-90 Bộ xây dựng (2002), Cơng trình thủy lợi, qui định chủ yếu thiết kế TCVN 285-2002 Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xn Đặng, Ngơ Trí Viềng (2005), Cơng trình tháo lũ hệ thống đầu mối thủy lợi, NXB Xây Dựng, Hà Nội Nguyễn Văn Mạo (2001), Tính tốn thủy lực cơng trình tháo nước (Bài giảng cao học NCS), Trường Đại học Thủy lợi, Hà Nội P.G Kixêlep,… (1986), Sổ tay tính tốn thủy lực, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội Trần Quốc Thưởng, Vũ Thanh Te (2007), Đập tràn thực dụng, NXB Xây Dựng, Hà Nội Trần Quốc Thưởng (2005), Thí nghiệm mơ hình thủy lực cơng trình, NXB Xây Dựng, Hà Nội Trường Đại học Thủy lợi (2006), Giáo trình thủy lực tập I, II, NXB Nông Nghiệp, Hà Nội 10 Viện Năng lượng (2006), Nghiên cứu số vấn đề áp suất, vận tốc mặt tràn làm sở để lựa chọn thiết kế hình học đập tràn Tiếng Anh 11 The US Army Corps of Engineers (1990), Hydraulics Design of Spillways Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy Học viên : Nguyễn Thanh Sơn ... cắt đập sở khả tháo điều kiện thủy lực thuận lợi Đây vấn đề có ý nghĩa khoa học thực tiễn II Mục đích Đề tài: - Nghiên cứu chế độ dòng chảy qua đập tràn thủy điện Bắc Hà - Tìm giải pháp thích hợp. .. bảo cơng trình làm việc an tồn tháo lũ kịp thời Việc nghiên cứu khả tháo yếu tố, xác định hình dạng mặt cắt đập kết cấu chiếm vai trò quan trọng Vì đề tài nhằm nghiên cứu hình dạng hợp lý mặt cắt. .. loại đập tràn Cơng trình thủy lợi thủy điện 1.1 Các đập tràn xây dựng giới 1.2 Các đập tràn xây dựng Việt Nam Chương : Nghiên cứu sở lý thuyết tính tốn thủy lực qua đập tràn 2.1 Khả tháo qua đập