Tính thủy lực đường tràn

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN

6.2 Tính thủy lực đường tràn

6.2.1 Kiểm tra khả năng tháo qua ngưỡng tràn.

6.2.1.1 Các tài liệu ban đầu.

    +) Bề rộng tràn: Bt = 3x8 = 24 m. 

    +) Cao trình ngưỡng tràn: +26 m. 

    +) Chiều dày trụ pin: 2 x 1m 

    +) Tháo lũ thiết kế:      Qtk = 651,178 m3/s  ;    Htk = 6,74 m. 

6.2.1.2. Khả năng tháo của tràn.

    Tính theo công thức đập tràn:      

Q = nεmB 2g Ho3/2

         (6-1)   Trong đó:   n: hệ số ngập, vì là chảy tự do nên lấy n= 1. 

 ε: hệ số co hẹp bên, được xác định theo công thức: 

           Ho : Cột nước tràn có kể đến lưu tốc tới gần        

0

b

b d

 





   

Trong đó: b: Tổng bề rộng qua nước của tràn, b24m. 

d: Tổng chiều dày mố trụ, d1.22 m. 

Vậy:  0 24 0, 923 24 2

  

  

Trị số chính xác của hệ số lưu lượng phải xác định chính xác theo phương pháp  Đ.I.Cu-min. Trường hợp đập tràn không ngưỡng (P1 = 0). 

Với  6, 74 1,84 2, 0 8

H

b      

- Bề rộng tương đối của ngưỡng tràn ở phía thượng lưu:  T

T

b

 B      Trong đó: b: Tổng bề rộng qua nước của tràn, b24m. 

BT là bề rộng lòng dẫn ở thượng lưu, BT được xác định ở vị trí cách ngưỡng tràn  về phía thượng lưu một đoạn LT. Chọn LT = 10 m. Hình dạng tường cánh thượng lưu  mở rộng dần với góc mở chọn  = 100. Ta suy ra BT = 30 m. 

Vậy ta có: 24 0,8

T 30

T

b

 B    

Căn cứ vào cặp giá trị T và  = 100 ta tra bảng 6 trang 37 QPTL.C8-76 ta có: m 

= 0,369. 

*Lưu tốc tới gần V0:  Ho = H + 

g V 2

 2

               (6-2)   

      Theo quy phạm C8 – 76, điều kiện để xét tới lưu tốc tới gần là  

    T 4(H.b)        (6-3)  

Trong đó:   T: Diện tích mặt cắt ướt thượng lưu 

    T= ( B + m.h ).h =  (30 +1,5.6,74) . 6,74 = 270,34 m2      4(H.b)= 4.6,74.24 = 647,04 m2 

Như vậy điều kiện (6-3) thỏa mãn nên ta phải thể kể đến lưu tốc tới gần 

t max

o Ω

V  Q              (6-4)       Trong đó:   Qmax = 651,178 (m3/s)  

    => o

651,178

V  270,34  = 2,4 (m/s). 

=>

2 o

1.2, 4 

H  6, 74  7, 03 (m) 2.9,81

    

    H = H0 = 7,03 m  Thay vào công thức 4-1 ta tính được:  

      Q = 1.0,923.0,369.24 2.9,81(7,03)3/2  = 674,87 m3/s             Sai số   = 

674,87 651,178 674,87



 = 3,5 %  < 5 %         Tràn đủ khả năng tháo lũ thiết kế. 

6.2.2 Tính toán thủy lực dốc nước.

6.2.2.1. Tài liệu thiết kế.

      Ngay sau tràn ta thiết kế dốc nước để dẫn nước về hạ lưu. Căn cứ vào điều kiện địa  hình, địa chất trên tuyến tràn ta thiết kế dốc nước với các thông số như sau: 

- Bề rộng dốc nước: Bd = 26m  - Chiều dài dốc nước: Ld = 160m  - Độ dốc đáy i = 3,5%. 

- Cao trình đáy đầu dốc: +26 m; cao trình đáy cuối dốc: +20,4 m. 

- Mặt cắt ngang dốc là hình chữ nhật. 

- Vật liệu làm dốc là bê tông cốt thép M200. Chiều dày bản đáy: 0,8m. 

6.2.2.2. Mục đích và nội dung tính toán.

* Mục đích

      Tính toán thủy lực dốc nước nhằm xác định đường mặt nước trong dốc, từ đó xác  định chiều cao tường bên, chiều dày bản đáy và kiểm tra điều kiện không xói trên dốc  nước. Ngoài ra còn xác định vận tốc cuối dốc nước để có biện pháp tiêu năng hợp lí. 

* Nội dung tính toán 

       Để tính toán thuỷ lực dốc nước ta tiến hành tính toán với các cấp lưu lượng khác  nhau từ 0 đến Qmax 

        Q = 150 m3/s;   300m3/s;   546,834m3/s;   651,178m3/s;   755,361m3/s. 

Trong đó Q =  546,834 (m3/s) là lưu lượng tháo ứng với MNDBT khi mở hết van. 

6.2.2.3. Tính toán

*) Tính độ sâu dòng đều

      Xác định độ sâu dòng đều dựa vào phương pháp đối chiếu với mặt cắt lợi nhất về  thuỷ lực. 

      f (Rln) =  Q

i mo

4   (6-5)  Trong đó:  i: Độ dốc đáy dốc nước, i = 0,035 

4mo = 8 (Tra từ phụ lục 8-1 các bảng tính thuỷ lực ứng với m = 0)  Q: Lưu lượng chảy qua dốc nước. 

      Từ giá trị f(Rln)đã tính được ở công thức (6-5), tra phụ lục 8-1 ( Sách các bảng tính  thuỷ lực) với độ nhám lòng dốc nước là n = 0,014 được Rln. 

      Lập tỷ số b/Rln; tra phụ lục 8-3 với m = 0 được h/Rln         Độ sâu dòng đều: ho =  ln

ln

R R h . 

*) Tính độ sâu phân giới hk

     Dốc nước có mặt cắt chữ nhật nên độ sâu phân giới hk được tính theo công thức: 

      hk = 3

2

g

q

               (6-6)        Bảng 6.1. Độ sâu phân giới

  Q(m3/s)  q (m3/s.m)  hk (m) 

   Trường hợp I  150  5.77  1.50 

   Trường hợp II  300  11.54  2.39 

Trường hợp III  546.834  21.03  3.56 

Trường hợp IV  651.178  25.05  4.00 

   Trường hợp V  755.361  29.05  4.41 

* Chiều sâu cột nước đầu dốc nước Chiều sâu cột nước dốc: hđd = hk 

*) Vẽ định lượng đường mặt nước trong dốc nước

      Tiến hành vẽ định lượng đường mặt nước trong dốc nước bằng phương pháp cộng  trực  tiếp,  nghĩa  là  chia  dốc  nước  thành  từng  đoạn  ngắn,  đối  với  mỗi  đoạn  áp  dụng  phương trình sai phân:  

ΔL =  J i



D             (6-9)    Trong đó:    - Năng lượng đơn vị mặt cắt,D  j1 j  

g hj Vj

j 2

2 1 1

1





  

 

;  g

hj Vj

j 2

 2





                J - Độ dốc mặt nước trung bình đoạn tính toán, 

2

1 j

j J

J J 

   

2

1 1

1

1 























j j

j

j C R

J V ; 

2



















j j

j

j C R

J V  

      i- Độ dốc đáy dốc nước. 

V- Lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt đang xét: V=Q

w (m/s). 

w - Diện tích mặt cắt ướt: w =Bdoc.h  (m2)  R- Bán kính thủy lực: R= w

c (m)  c - Chu vi ướt:  c =Bdoc + 2.h (m) 

  Cột nước cuối dốc là cột nước khi DL bằng chiều dài dốc nước. 

Trong thực tế thì khi v > 3 m/s thì xảy ra hiện tượng ngậm khí. 

      Chiều sâu nước có kể tới hàm khí tính theo công thức của quy phạm Trung Quốc  được tính như sau: 

      hnk = h 1 100

 v 

  

                  

Trong đó:  hnk: chiều sâu nước khi không có ngậm khí      v: lưu tốc dòng chảy, với v > 3 m/s  

Kết quả được thể hiện cụ thể qua các bảng tính. 

Bảng 6-2: Đường mặt nước trong dốc nước TH1

Lưu lượng tính toán Q =  150.00  ( m3/s) Độ nhám dốc nước n = 0.014 Độ sâu mực nước ban đầu hđ? =  1.50  (m) Độ dốc mái  m = 0.00 

Bề rộng dốc nước Bd  =  26.00 (m) Độ sâu dòng đều  ho =  0.62  (m) 

Độ dốc dốc nước i =  0.035 Độ sâu phân giơi  hk  =  1.50  (m) 

h hhk  w c R V V2/2g E Δ϶ ΔL L

(m)  (m) ( m 2) (m) (m) ( m/s) (m) (m) (m) (m)  (m)

1 1.50  1.56  39.07 29.01 1.35  3.84 0.75 2.25 75.06 0.002 0.00 

2 1.06  1.12  27.63 28.13 0.98  5.43 1.50 2.56 71.22 0.006 0.004 0.031 0.311 10.00 10.00 3 0.95  1.00  24.59 27.89 0.88  6.10 1.90 2.84 69.95 0.009 0.007 0.028 0.277 10.00 20.00 4 0.87  0.93  22.73 27.75 0.82  6.60 2.22 3.09 69.09 0.011 0.010 0.025 0.251 10.00 30.00 5 0.82  0.88  21.44 27.65 0.78  7.00 2.50 3.32 68.46 0.013 0.012 0.023 0.227 10.00 40.00 6 0.79  0.84  20.47 27.57 0.74  7.33 2.74 3.52 67.97 0.016 0.015 0.020 0.204 10.00 50.00 7 0.76  0.82  19.72 27.52 0.72  7.61 2.95 3.71 67.57 0.018 0.017 0.018 0.183 10.00 60.00 8 0.74  0.79  19.12 27.47 0.70  7.84 3.14 3.87 67.24 0.020 0.019 0.016 0.164 10.00 70.00 9 0.72  0.77  18.64 27.43 0.68  8.05 3.30 4.02 66.97 0.021 0.020 0.015 0.146 10.00 80.00 10 0.70  0.76  18.24 27.40 0.67  8.22 3.45 4.15 66.75 0.023 0.022 0.013 0.130 10.00 90.00 11 0.69  0.75  17.91 27.38 0.65  8.37 3.57 4.26 66.55 0.024 0.023 0.012 0.115 10.00 100.00 12 0.68  0.74  17.64 27.36 0.64  8.50 3.69 4.36 66.39 0.025 0.025 0.010 0.102 10.00 110.00 13 0.67  0.73  17.41 27.34 0.64  8.62 3.78 4.45 66.25 0.027 0.026 0.009 0.090 10.00 120.00 14 0.66  0.72  17.21 27.32 0.63  8.72 3.87 4.53 66.13 0.028 0.027 0.008 0.079 10.00 130.00 15 0.66  0.71  17.04 27.31 0.62  8.80 3.95 4.60 66.03 0.028 0.028 0.007 0.070 10.00 140.00 16 0.65  0.71  16.90 27.30 0.62  8.88 4.01 4.66 65.94 0.029 0.029 0.006 0.061 10.00 150.00 17 0.65  0.70  16.78 27.29 0.61  8.94 4.07 4.72 65.87 0.030 0.030 0.005 0.054 10.00 160.00

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 

i - Jtb

M/C C J  J tb 

Bảng 6-3: Đường mặt nước trong dốc nước TH2

Lưu lượng tính toán  Q =  300.00  ( m 3 /s)  Độnhám dốc nước  n =  0.014 

Độ sâu mực nước ban đầu  h đ? =   2.39  (m)  Độ dốc mái  m =  0.00 

Bề rộng dốc nước  B d  =  26.00  (m)  Độsâu dòng đều  h o  =  0.94  (m) 

Độ dốc dốc nước  i =  0.035  Độsâu phângiới  h k  =  2.39  (m) 

h hhk w c  R  V V2/2g  E Δ϶ ΔL  L

(m) (m) ( m2 ) (m) (m) ( m/s) (m)  (m)  (m)  (m) (m)

1 2.39 2.50 62.02 30.77 2.02 4.84 1.19 3.58 80.28 0.002 0.00

2 1.80 1.91 46.75 29.60 1.58 6.42 2.10 3.90 77.08 0.004 0.003 0.032 0.319 10.00 10.00 3 1.62 1.74 42.25 29.25 1.44 7.10 2.57 4.19 75.94 0.006 0.005 0.030 0.298 10.00 20.00 4 1.51 1.63 39.34 29.03 1.36 7.62 2.96 4.48 75.14 0.008 0.007 0.028 0.282 10.00 30.00 5 1.43 1.55 37.22 28.86 1.29 8.06 3.31 4.74 74.52 0.009 0.008 0.027 0.267 10.00 40.00 6 1.37 1.48 35.56 28.74 1.24 8.44 3.63 5.00 74.01 0.010 0.010 0.025 0.252 10.00 50.00 7 1.32 1.43 34.22 28.63 1.20 8.77 3.92 5.23 73.58 0.012 0.011 0.024 0.238 10.00 60.00 8 1.27 1.39 33.11 28.55 1.16 9.06 4.18 5.46 73.22 0.013 0.013 0.022 0.225 10.00 70.00 9 1.24 1.35 32.17 28.47 1.13 9.33 4.43 5.67 72.90 0.014 0.014 0.021 0.212  10.00 80.00 10 1.21  1.32 31.37 28.41 1.10 9.56 4.66 5.87  72.62 0.016 0.015 0.020 0.199  10.00 90.00 11 1.18  1.30 30.67 28.36 1.08 9.78 4.88 6.06  72.37 0.017 0.016 0.019 0.187  10.00 100.00 12 1.16  1.27 30.07 28.31 1.06 9.98 5.07 6.23  72.15 0.018 0.017 0.018 0.175  10.00 110.00 13 1.14  1.25 29.53 28.27 1.04 10.16 5.26 6.40  71.95 0.019 0.019 0.016 0.165  10.00 120.00 14 1.12  1.23 29.06 28.24 1.03 10.32 5.43 6.55  71.77 0.020 0.020 0.015 0.154  10.00 130.00 15 1.10  1.22 28.64 28.20 1.02 10.47 5.59 6.69  71.61 0.021 0.021 0.014 0.144  10.00 140.00 16 1.09  1.20 28.27 28.17 1.00 10.61 5.74 6.83  71.47 0.022 0.022 0.013 0.135  10.00 150.00 17 1.07  1.19 27.93 28.15 0.99 10.74 5.88 6.95  71.34 0.023 0.022 0.013 0.126  10.00 160.00

KẾT QUÁ TÍNH TOÁN 

i - Jtb 

M/C C  J Jtb

Bảng 6-4: Đường mặt nước trong dốc nước TH3

Lưu lượng tính toán  Q =  546.83  ( m 3 /s)  Độ nhám dốc nước  n =  0.014 

Độ sâu mực nước ban đầu  h đ? =   3.56  (m)  Độ dốc mái  m =  0.00 

Bề rộng dốc nước  B d  =  26.00  (m)  Độsâu dòng đều  h o  =  1.37  (m) 

Độ dốc dốc nước  i =  0.035  Độ sâu phân giới  h k  =  3.56  (m) 

h hhk w c  R V V2 /2g E Δ϶  ΔL L

(m)  (m) ( m2) (m) (m) ( m/s) (m)  (m)  (m) (m) (m) 

1 3.56 3.77 92.54 33.12 2.79  5.91  1.78 5.34 84.77 0.002 0.00

2 2.81 3.02 73.13 31.63 2.31  7.48  2.85 5.66 82.14 0.004 0.003 0.032 0.323 10.00 10.00 3 2.58 2.79 67.02 31.16 2.15  8.16  3.39 5.97 81.16 0.005 0.004 0.031 0.309 10.00 20.00 4 2.42 2.63 62.93 30.84 2.04  8.69  3.85 6.27 80.44 0.006 0.005 0.030 0.298 10.00 30.00 5 2.30 2.51 59.85 30.60 1.96  9.14  4.25 6.56 79.88 0.007 0.006 0.029 0.288 10.00 40.00 6 2.21 2.42 57.39 30.41 1.89  9.53  4.63 6.84 79.40 0.008 0.007 0.028 0.278 10.00 50.00 7 2.13 2.34 55.35 30.26 1.83  9.88  4.98 7.10 78.99 0.009 0.008 0.027 0.269 10.00 60.00 8 2.06 2.27 53.61 30.12 1.78  10.20 5.30 7.36 78.63 0.009 0.009 0.026 0.260 10.00 70.00 9 2.00 2.21 52.12 30.01 1.74  10.49 5.61 7.62 78.31 0.010 0.010 0.025 0.251 10.00 80.00 10 1.95  2.16 50.81 29.91 1.70  10.76 5.90 7.86 78.02 0.011 0.011 0.024 0.242 10.00 90.00 11 1.91  2.12 49.65 29.82 1.67  11.01 6.18 8.09 77.76 0.012 0.012 0.023 0.234 10.00 100.00 12 1.87  2.08 48.62 29.74 1.63  11.25 6.45 8.32 77.53 0.013 0.012 0.023 0.225 10.00 110.00 13 1.83  2.04 47.70 29.67 1.61  11.46 6.70 8.53 77.31 0.014 0.013 0.022 0.217 10.00 120.00 14 1.80  2.01 46.86 29.60 1.58  11.67 6.94 8.74 77.11 0.014 0.014 0.021 0.209 10.00 130.00 15 1.77  1.98 46.10 29.55 1.56  11.86 7.17 8.94 76.93 0.015 0.015 0.020 0.201 10.00 140.00 16 1.75  1.96 45.41 29.49 1.54  12.04 7.39 9.14 76.75 0.016 0.016 0.019 0.194 10.00 150.00 17 1.72  1.93 44.77 29.44 1.52  12.21 7.60 9.33 76.60 0.017 0.016 0.019 0.186 10.00 160.00

KẾT QUÁ TÍNH TOÁN 

i - Jtb

M/C C J  J tb

Bảng 6-5: Đường mặt nước trong dốc nước TH4

Lưu lượng tính toán  Q =  651.18  ( m 3 /s)  Độ nhám dốc nước  n =  0.014 

Độsâu mực nước ban đầu  h đ? =   4.00  (m)  Độ dốc mái  m =  0.00 

Bề rộng dốc nước  B d  =  26.00  (m)  Độ sâu dòng đều  h o  =  1.52  (m) 

Bề dốc dốc nước  i =  0.035  Độ sâu phân giới  h k  =  4.00  (m) 

h hhk  w c R V V2/2g E Δ϶ ΔL L

(m)  (m) ( m 2) (m) (m) ( m/s) (m) (m) (m) (m)  (m)

1 4.00  4.25  103.97  34.00 3.06  6.26 2.00 6.00 86.06 0.002 0.00 

2 3.20  3.45  83.19 32.40 2.57  7.83 3.12 6.32 83.59 0.003 0.003 0.032 0.324 10.00 10.00 3 2.94  3.19  76.53 31.89 2.40  8.51 3.69 6.63 82.65 0.004 0.004 0.031 0.311 10.00 20.00 4 2.77  3.02  72.05 31.54 2.28  9.04 4.16 6.93 81.97 0.005 0.005 0.030 0.301 10.00 30.00 5 2.64  2.89  68.64 31.28 2.19  9.49 4.59 7.23 81.43 0.006 0.006 0.029 0.292 10.00 40.00 6 2.53  2.79  65.90 31.07 2.12  9.88 4.98 7.51 80.97 0.007 0.007 0.028 0.284 10.00 50.00 7 2.45  2.70  63.62 30.89 2.06  10.24 5.34 7.79 80.57 0.008 0.007 0.028 0.276 10.00 60.00 8 2.37  2.62  61.67 30.74 2.01  10.56 5.68 8.05 80.22 0.009 0.008 0.027 0.268 10.00 70.00 9 2.31  2.56  59.98 30.61 1.96  10.86 6.01 8.31 79.90 0.009 0.009 0.026 0.260 10.00 80.00 10 2.25  2.50  58.50 30.50 1.92  11.13 6.32 8.57 79.62 0.010 0.010 0.025 0.252 10.00 90.00 11 2.20  2.45  57.18 30.40 1.88  11.39 6.61 8.81 79.36 0.011 0.011 0.024 0.244 10.00 100.00 12 2.15  2.40  55.99 30.31 1.85  11.63 6.89 9.05 79.12 0.012 0.011 0.024 0.237 10.00 110.00 13 2.11  2.36  54.93 30.23 1.82  11.86 7.16 9.28 78.91 0.012 0.012 0.023 0.229 10.00 120.00 14 2.08  2.33  53.96 30.15 1.79  12.07 7.42 9.50 78.70 0.013 0.013 0.022 0.222 10.00 130.00 15 2.04  2.29  53.07 30.08 1.76  12.27 7.67 9.71 78.52 0.014 0.013 0.022 0.215 10.00 140.00 16 2.01  2.26  52.27 30.02 1.74  12.46 7.91 9.92 78.34 0.015 0.014 0.021 0.208 10.00 150.00 17 1.98  2.23  51.52 29.96 1.72  12.64 8.14 10.12 78.18 0.015 0.015 0.020 0.201 10.00 160.00

KẾT QUÁ TÍNH TOÁN 

i - Jtb

M/C C J  J tb 

Bảng 6-6: Đường mặt nước trong dốc nước TH5

6.2.2.4. Kiểm tra các điều kiện dòng chảy trên dốc nước.

* Kiểm tra điều kiện xói cuối dốc nước

      Thông  qua  việc tính  toán  thủy  lực  dốc  nước  ta  xác định được  vận  tốc  dòng  chảy  lớn nhất trên dốc, vận tốc đó phải thỏa mãn điều kiện: 

      Vmax < [Vkx]         (6-10) 

Trong đó:   Vmax: là vận tốc lớn nhất trên dốc nước : Vmax=13,0m/s      [Vkx]:   là vận tốc cho phép xâm thực của bêtông  

Tra  bảng  11.9  sổ  tay tính  toán  Thủy  lực ta  được [Vkx]  =  21  (m/s). Theo  kết  quả  tính  toán đường mặt nước trên dốc nước ta thấy điều kiện  (6-10) được thỏa mãn. 

6.2.3 Tính toán thủy lực kênh hạ lưu

6.2.3.1 Tính độ sâu dòng chảy trong kênh ứng với các cấp lưu lượng.

      Kênh hạ lưu độ dốc là 0,001        Hệ số mái: m = 1,5 

      Hệ số nhám: n = 0,025        Bề rộng B = 34m 

      Chiều sâu cột nước trong kênh hạ lưu được tính toán theo phương pháp đối chiếu  mặt cắt về mặt thủy lực. 

Lưu lượng tính toán  Q =  755.36  ( m 3 /s)  Độ nhám dốc nước  n =  0.014 

Độ sâu mực nước ban đầu  hđ?   =  4.41  (m)  Độ dốc mái  m =  0.00 

Bê rộng dốc nược  B d  =  26.00  (m)  Độ sâu dòng đều  h o  =  1.67  (m) 

Độ dốc dốc nước  i =  0.035  Độ sâu phân giơi  h k  =  4.41  (m) 

h hhk  w c R V V2/2g E Δ϶ ΔL L

(m)  (m) ( m 2) (m) (m) ( m/s) (m) (m) (m) (m)  (m)

1 4.41  4.71  114.78  34.83 3.30  6.58 2.21 6.62 87.14 0.002 0.00 

2 3.57  3.86  92.78 33.14 2.80  8.14 3.38 6.95 84.80 0.003 0.003 0.032 0.325 10.00 10.00 3 3.29  3.58  85.63 32.59 2.63  8.82 3.97 7.26 83.91 0.004 0.004 0.031 0.313 10.00 20.00 4 3.11  3.40  80.78 32.21 2.51  9.35 4.46 7.56 83.26 0.005 0.005 0.030 0.304 10.00 30.00 5 2.96  3.26  77.08 31.93 2.41  9.80 4.89 7.86 82.73 0.006 0.005 0.030 0.296 10.00 40.00 6 2.85  3.14  74.09 31.70 2.34  10.19 5.30 8.15 82.29 0.007 0.006 0.029 0.288 10.00 50.00 7 2.75  3.04  71.59 31.51 2.27  10.55 5.67 8.43 81.90 0.007 0.007 0.028 0.281 10.00 60.00 8 2.67  2.96  69.45 31.34 2.22  10.88 6.03 8.70 81.56 0.008 0.008 0.027 0.273 10.00 70.00 9 2.60  2.89  67.58 31.20 2.17  11.18 6.37 8.97 81.25 0.009 0.008 0.027 0.266 10.00 80.00 10 2.54  2.83  65.93 31.07 2.12  11.46 6.69 9.23 80.97 0.009 0.009 0.026 0.259 10.00 90.00 11 2.48  2.77  64.46 30.96 2.08  11.72 7.00 9.48 80.72 0.010 0.010 0.025 0.252 10.00 100.00 12 2.43  2.72  63.14 30.86 2.05  11.96 7.30 9.72 80.48 0.011 0.010 0.025 0.245 10.00 110.00 13 2.38  2.67  61.94 30.76 2.01  12.20 7.58 9.96 80.26 0.011 0.011 0.024 0.239 10.00 120.00 14 2.34  2.63  60.85 30.68 1.98  12.41 7.85 10.19 80.06 0.012 0.012 0.023 0.232 10.00 130.00 15 2.30  2.59  59.85 30.60 1.96  12.62 8.12 10.42 79.88 0.013 0.012 0.023 0.226 10.00 140.00 16 2.27  2.56  58.93 30.53 1.93  12.82 8.37 10.64 79.70 0.013 0.013 0.022 0.219 10.00 150.00 17 2.23  2.52  58.09 30.47 1.91  13.00 8.62 10.85 79.54 0.014 0.014 0.021 0.213 10.00 160.00

KẾT QUÁ TÍNH TOÁN 

i - Jtb

M/C C J  J tb 

Bảng 6–11: Độ sâu dòng chảy hạ lưu ứng với các cấp lưu lượng Qxả  f(Rln)  Rln  Bk/Rln  h/Rln  hh 

(m3/s)     (m)        (m) 

150  0.001776  2.675  12.71  0.781  2.08 

300  0.000888  3.5  9.71  0.943  3.30 

546.834  0.000487  4.374  7.77  1.03  4.51 

651.178  0.000409  4.68  7.26  1.066  4.99 

755.361  0.000353  4.93  6.896  1.095  5.40 

6.2.3.2. Kiểm tra điều kiện không xói của kênh       Kênh không bị xói khi đảm bảo điều kiện: 

      Vkmax < [ Vkx]      (6-11) 

Trong đó:  Vkmax: vận tốc trong kênh ứng với lưu lượng lớn nhất qua kênh 

      Vkmax= 

) . .(

max max

B m h h

Q Q

 

w  = 3,31 (m/s) 

    [ Vkx]: Vận tốc không xói cho phép của đá xây [ Vkx] = 10,7 (m/s)  Như vậy kênh hạ lưu không bị xói. 

6.2.4 Tính toán tiêu năng

6.2.4.1 Lưu lượng tính toán tiêu năng

h1

hc

hb d

hh DZ

P2



o

  Hình 6-1: Sơ đồ tính toán bể tiêu năng

      Để  tính  toán  tiêu  năng  ta  giả  thiết  nhiều  cấp  lưu  lượng  khác  nhau  từ  0  tới  Qmax.  Ứng với mỗi cấp lưu lượng ta tính ra được (hc’’ – hh). Giá trị lưu lượng để tính toán  tiêu năng chính là giá trị ứng với (hc’’ – hh) max. 

* Chiều sâu liên hiệp hc’’

    3/2

0

)

( E

F c q

         (6-12) 

Trong đó:    : Hệ số lưu tốc, chọn   = 0,95      q: Lưu lượng tiêu năng đơn vị 

ô d c

q Q

 B  (m3/s.m) 

    2

2

0 2.

. P

g h V

E  cd  cd 

      (6-13) 

P2: chênh lệch giữa cao trình cuối dốc nước và đáy kênh hạ lưu (m)      hcd: chiều sâu dòng chảy tại cuối dốc (m) 

    Vcd: lưu tốc dòng chảy tại mặt cắt cuối dốc (m/s)  Bảng 6–12: Tính toán lưu lượng tiêu năng

Q  q  hcd  V2/2g  P2  E0  F(c)   ''  hc''  hh  hc''-hh 

m3/s  m3/s.m  m  m  m  m        m  m    

150  5.769  0.65  4.07  1.0  5.72  0.1782  0.357  2.042  2.09  -0.05  300  11.538  1.07  5.88  1.0  7.95  0.2822  0.445  3.537  3.3  0.237  546.834  21.032  1.72  7.6  1.0  10.32  0.4018  0.512  5.283  4.51  0.773  651.178  25.045  1.98  8.14  1.0  11.12  0.4436  0.534  5.938  4.99  0.948  755.361  29.052  2.23  8.62  1.0  11.85  0.4814  0.552  6.541  5.4  1.141 

Vậy lưu lượng tính toán tiêu năng là Q = 755.361 m3/s. 

6.2.4.2 Xác định kích thước bể tiêu năng

* Chiều sâu đào bể

      Chiều sâu đào bể được xác định theo điều kiện tạo ra nước nhảy ngập trong bể tiêu  năng: 

    d = hc’’ -  hh - DZ      (6-14) 

Trong đó:   hh: là độ sâu hạ lưu khi chưa đào bể; hh = 5,4m  d: chiều sâu đào bể 

     : hệ số chảy ngập, lấy khoảng 1,05 đến 1,10. Chọn   = 1,05 

hc’’:  độ  sâu  liên  hiệp  với  độ  sâu  co  hẹp  hc  khi  đã  đào  bể  với  cột  nước  thượng lưu E0’ = E0 +d 

+ Giả thiết d = 2,33 m 

+ Khi đó E0’ = 11,85 + 2,33 = 14,18  (m) 

  '3/2

0

)

( E

F c q

   = 3/2

29,052

0,95.14,18 = 0,5727 

Tra phụ lục 15-1 bảng tra thủy lực  c''= 0,5919 hc’’ = 8,393(m)      DZ:  Độ chênh lệch mực nước ở chỗ ra của bể. Để tính DZ, ta coi chỗ ra  của bể làm việc như một đập tràn đỉnh rộng chảy ngập. 

       DZ = 

 "2

2 2

2 2

. 2

. 2

.

. h g hc

q g

h q





   =  1,08m        Khi đó chiều sâu bể tính toán là: d = 1,05.8,393 – 5,4 – 1,08 = 2,33(m) 

      So sánh dgt và dtt ta chọn d = 2,33m. 

* Chiều dài bể tiêu năng

      Chiều dài bể tiêu năng được xác định theo công thức: 

      Lb  =  .ln + lr      (6-15) 

Trong đó:   ln: chiều dài nước nhảy hoàn chỉnh 

       Theo công thức của  Saphơranet ln = 4,5hc’’. 

       β: hệ số kinh nghiệm, lấy β = 0,8. 

       lr: chiều dài nước rơi được tính như qua tràn đỉnh rộng. 

lr=1, 64 H d0( 0, 24H0)=1, 64 10,85(2, 33 0, 24.10,85) =12m  Với H0=

2

2

cd cd

h V

 g =2, 23 8, 62 =10,85(m)  Vậy Lb = 0,8.4,5.8,393+12 = 42,2 (m) 

  Chọn chiều dài bể là Lbể = 42,2m. 

* Chiều dài sân sau

      Nước nhảy từ bể chảy ra kênh hạ lưu, năng lượng dòng chảy vẫn còn nên ta bố trí  sân gia cố phía sau bể. Chiều dài sân sau được tính toán theo công thức kinh: 

      Ls = 2,5. Lb = 2,5.42,2 = 105,5m        (6-16) 

* Chiều dày đáy bể tiêu năng

      Chiều dày đáy bể tiêu năng được xác định theo công thức: 

      t =  0,15 q P3   = 0,15 29, 052 3, 33 = 1,092m     (6-17)      

 Chọn chiều dày đáy bể tiêu năng là t = 1,1m. 

Trong đó:   q: là lưu lượng đơn vị tiêu năng.(m3/s) 

  P3: chênh lệch cao trình cuối dốc nước và đáy bể tiêu năng.