Mặt cắt cơ bản

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN

5.3. Mặt cắt cơ bản

Để tạo điều kiện tự nhiên của lòng sông không bị phá hoại, lòng sông và hai bờ không sinh ra xói lở, đảm bảo an toàn cho công trình ta bố trí tim đập tràn nằm ở giữa lòng sông. Theo báo cáo khảo sát địa chất và bảng chỉ tiêu cường độ chống nén của nền, đập tràn có chiều cao khá lớn nên ta đặt đập trên nền đá IIA.

Hình thức đập tràn thường dùng là loại đập không chân không kiểu Ôphixêrôp, có hệ số lưu lượng m0,46 0,50 . Mặt tràn cũng có thể làm theo

dạng mặt cắt chân không, đỉnh tròn hoặc elip. Hình thức này có hệ số lưu lượng lớn hơn có thể đạt từ m  0 , 5 5 0 , 5 7 .Khi tháo cùng một lưu lượng thì cột nước trên đỉnh tràn của loại này sẽ nhỏ hơn, vì vậy có thể hạ thấp một phần độ cao đập không tràn. Tuy nhiên loại này khi nước chảy qua dễ sinh ra áp lực chân không, gây chấn động và khi áp lực chân không quá 6 (m) cột nước có thể sinh ra hiện tượng khí thực, gây phá hoại mặt tràn. Vậy chọn hình thức đập tràn dạng Ôphixêrôp không chân không.

Ngưỡng tràn của đập theo tính toán điều tiết lũ ở cao trình

 

 421 

nguong

Z  m với bề rộng tràn được chia thành 5 khoang bởi 4 trụ pin dày 2,5 (m) và 2 trụ bêndày 3 (m). Đập tràn có thể có cửa van hoặc không có cửa van.

Không có cửa van: Cao trình ngưỡng tràn bằng cao trình MNDBT.

- Ưu điểm: Giá thành rẻ, kết cấu đơn giản, quản lý dễ dàng, làm việc an  toàn; 

- Nhược điểm: Khi mực nước lũ cao thì nó sẽ gây ngập lụt nhiều. Không  kết hợp tháo được một phần dung tích hồ; 

Có cửa van khống chế: Cao trình ngưỡng tràn thấp hơn MNDBT. Khi đó cần có dự báo lũ, quan sát mực nước trong hồ chứa để xác định thời điểm mở cửa van và điều chỉnh lưu lượng tháo.

- Ưu  điểm:  Có  khả  năng  tháo  lũ  lớn  do  đó  làm  giảm  ngập  lụt  ở  thượng  lưu. Có thể kết hợp tháo cạn một phần hồ chứa. Khi công tác dự báo lũ  làm tốt loại tràn có cửa van khống chế có thể kết hợp dung tích phòng lũ  với dung tích hữu ích. 

Như vậy, loại có cửa van điều tiết nước chủ động và khai thác nước có hiệu quả hơn, điều này rất cần thiết trong điều kiện thời tiết nước ta trong những năm gần đây có rất nhiều biến động khó lường, đặc biệt là tình trạng thiếu nước cho sản xuất nông nghiệp và thiếu điện cho sản xuất và sinh hoạt.

Ta chọn loại đập tràn có cửa van. Về hình thức tiêu năng sau tràn, do chiều cao không lớn, nền đá nên hình thức bể tiêu năng là thích hợp nhất.

5.3.2 Dạng mặt cắt cơ bản

Mặt cắt cơ bản của đập tràn có dạng tam giác giống với mặt cắt cơ bản của đập không tràn đã xây dựng ở phần trước, phù hợp với tình hình chịu lực của đập (áp lực nước xô ngang cũng có biểu đồ phân bố dạng tam giác).

Đỉnh mặt cắt ngang với MNLTK = 432,95 (m), với tần suất P = 1%. 

Chiều cao mặt cắt H MNLTK đáy 432, 95 408 24, 95  m . 

đáy: Xác định trên mặt cắt địa chất dọc tim tuyến đập, lấy tại vị trí sâu nhất  sau khi đã bóc bỏ lớp phủ, đáy  408 m . 

Bề rộng mặt cắt đáy đập đã xác định ở phần trên B21, 4  m . 

5.3.3 Mặt cắt thực dụng đập tràn

Có dạng Ôphixêrốp không chân không. Ưu điểm của loại đập này là hệ số lưu lượng tương đối lớn và chế độ làm việc ổn định.

Chọn cao trình ngưỡng trànphần tính toán điều tiết lũ, Znguong 421  m . Chọn hệ trục Oxy có:

- Trục Ox ngang cao trình ngưỡng tràn, hướng về hạ lưu;  

- Trục Oy hướng xuống dưới; 

- Gốc O ở mép thượng lưu đập, ngang cao trình ngưỡng tràn; 

Vẽ đường cong theo tọa độ Ôphixêrốp trong hệ trục đã chọn với cột nước thiết kế:

 

432, 95 – 421 11, 95 

tk nguong

H MNLTK    m

Tra phụ lục 14-2 (Trang 53 – Bảng tra thủy lực) ta có bảng tọa độ đường cong mặt đập các giá trị X Y,   ứng với Htk. Từ đó ta tính được tọa độ X, Y của mặt cắt ngang đập.

Tịnh tiến đường cong đó theo phương ngang cho đến khi tiếp xúc với biên hạ lưu của mặt cắt cơ bản tại điểm D.

Bảng 5-1. Tọa độ mặt cắt ngang đập tràn Tọa độ chuẩn Btr = 5 x 8 = 40 (m)

Htr = 1 (m) Htr max = 11,95 (m) Xtb =

X/Htk

Ytb = Y/Htk

X =

Xtb.Htk

Y = Ytb.Htk

0,0 0,126 0,0 1,5057

0,1 0,036 1,195 0,4302

0,2 0,007 2,39 0,084

0,3 0,000 3,585 0,000

0,4 0,007 4,78 0,084

0,6 0,060 7,17 0,717

0,8 0,147 9,56 1,757

1,0 0,256 11,95 3,06

1,2 0,393 14,34 4,696 1,4 0,565 16,73 6,752 1,7 0,873 20,315 10,432 2,0 1,235 23,9 14,758 2,5 1,960 29,875 23,422 3,0 2,824 35,85 33,747 3,5 3,818 41,825 45,625 4,0 4,930 47,8 58,914 4,5 6,220 53,775 74,329

Để đảm bảo điều kiện ổn định và nối tiếp liên tục với phần đập không tràn, mái thượng và hạ lưu của mặt cắt đập tràn đều lấy theo trị số m của mặt cắt cơ bản đã tính. Tại vị trí chuyển tiếp từ đỉnh cong đưởng tràn (đã xác định ở

trên) sang đường thẳng mặt mái hạ lưu, đường thẳng này phải tiếp tuyến với đường cong đỉnh tràn để tránh tạo ra điểm gãy, tức tránh tạo ra nguồn sinh chân không, khí thực cục bộ trên mặt tràn.

Chân mái hạ lưu là bể tiêu năng ( tiêu năng đáy ). Mặt cắt hạ lưu nối tiếp với sân sau bằng mặt cong có bán kính R:

0, 2 0, 5 .  t 0, 24. 13 11, 95  6 ( )

R  PH    m

Trong đó:

- P là chiều cao đập,

PZnguong –Zđáy 421– 408 1 3 (m); - Ht: Cột nước trên đỉnh tràn,

Ht MNLTK–Znguong432,95 – 421 11,95   m ; Mặt tràn cuối cùng sẽ là mặt ABCDEF trong đó:

- AB: nhánh đi lên của đường cong Ôphixêrốp;

- BC: là đoạn nằm ngang trên đỉnh;

- CD: là một phần của nhánh đi xuống của đường cong Ôphixêrốp;

- DE: là một đoạn của mái hạ lưu mặt cắt cơ bản;

- EF: là cung nối tiếp với sân sau;

Phần trên đỉnh của mặt cắt đập vẫn giữ lại để đảm bảo điều kiện thủy lực. Mỏm đập còn giữ lại phải có chiều cao thỏa mãn :

1 0, 4. tk 0, 4.11, 95 4, 78 

h  H   m . Chọn h1 5 m

Hình 5-1. Xây dựng mặt cắt của đập tràn