CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THỦY LỰC
2.3. XÁC ĐỊNH KHẨU ĐỘ CỐNG
Cao trình đáy cống
Ta chọn cao trình đáy cống bằng cao trình đáy kênh: Zđc = Zđk= -3,5m Cao trình mực nước sông Zs
Dựa vào thời điểm tiêu ta lấy số liệu triều ứng với các ngày đã chọn để tính các bài toán: mƣa 1 ngày tiêu 3 ngày, mƣa 3 ngày tiêu 5 ngày và mƣa 5 ngày tiêu 7 ngày.
Lưu lượng nước chảy qua cống
Xem cống như đập tràn đỉnh rộng. Lưu lượng qua cống phụ thuộc vào tỷ lệ
o n
H h
+ Nếu 0,8
H h H h
o pg n o
n
: Chảy tự do 2
3
Ho
. g 2 . b . m Q
+ Nếu 0,8
H h H h
o pg n o
n
: Chảy ngập=>Qn.b.h 2g(Ho h)
Trong đó:
Q: lưu lượng chảy qua cống (m3/s).
n = 0,96: hệ số ngập(ứng với m = 0,35).
b: khẩu độ cống (m).
Do Zđk = Zđk nên hh= hn = h = Zs-Zđc: độ sâu cột nước hạ lưu (m).
Ho= H + g 2
v . 2o
: cột nước thượng lưu có lưu tốc tới gần.
Chương 2 – Tính toán thủy lực
SVTH:Quách Trần Khánh Dung 4
Để đơn giản ta có thể bỏ qua g 2
v . 2o
lấy Ho = H = Zđ-Zđc. Thể tích nước tự chảy qua cống sau thời gian t
V = Q.t Trong đó:
V: thể tích nước tự chảy qua cống sau thời gian t (m3).
Q: lưu lượng nước chảy qua cống (m3).
t = 1 giờ = 3600s.
Chiều cao lớp nước giảm xuống sau thời gian t
H =
F V F
t Q. Trong đó:
V: thể tích nước chảy qua cống sau thời gian t (m3).
F: diện tích tiêu (ha) Cao trình mực nước đồng Zđ
Cao trình mực nước đồng được xác định theo phương trình cân bằng nước cho khu vực khép kín trong thời gian t = 1 giờ.
Wmƣa+ Wth= Wbh + Wtc Trong đó:
Wmưa: thể tích nước mưa (m3).
Wth: thể tích thấm (m3).
Wbh: thể tích nước bốc hơi (m3).
Wtc: thể tích nước tự chảy qua cống (m3).
Do thể tích thấm và bốc hơi rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua.
Wmƣa = Wtc Wmƣa – Wtc = W
Hmƣa.F – Q.t = (Zđi+1 - Zđi).F Zđi+1 = Zđi + Hmƣa -
F Q.t
= Zđi + Hmƣa - H Trong đó:
W: Thể tích nước tiêu hao trong thời gian t.
Chương 2 – Tính toán thủy lực
SVTH:Quách Trần Khánh Dung 5
Hmƣa: lƣợng mƣa trong 1 giờ (m).
F: diện tích lưu vực tính toán (m2).
Q: lưu lượng nước chảy qua cống (m3/s).
t = 1 giờ = 3600s.
Zđi, Zđi+1: cao trình mực nước đồng tại thời điểm thứ i và i+1 (i≥1).
H =
F t Q.
F
Wtc : chiều cao lớp nước giảm xuống sau 1 giờ.
Dựa vào các số liệu trên ta lập đƣợc bảng tính chế độ chảy qua cống:
Bảng 2.1: Bảng tính bài toán tiêu
Giờ Zđ Zs hh Ho
o n
H
h Chế độ
chảy Q Wtc H Hmƣa
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) Trong đó:
(1): số thứ tự từng giờ.
(2): cao trình mực nước đồng (m).
(3): cao trình mực nước sông (m).
(4): hh = Zs – Zđc: cột nước hạ lưu (m).
(5): Ho = Zđ – Zđc: cột nước thượng lưu (m).
(6): điều kiện chảy ngập.
(7): chế độ chảy qua cống.
(8): lưu lượng nước chảy qua cống (m3/s).
(9): thể tích nước chảy qua cống (m3).
(10): chiều cao lớp nước giảm xuống sau 1 giờ (m).
(11): chiều cao lớp nước tăng lên do mưa trong 1 giờ (m).
2.3.2. Bài toán tưới
Cao trình mực nước sông Zs
Dựa vào thời điểm tưới ta lấy số liệu triều tương ứng với các ngày đã chọn để tính bài toán tưới 3 ngày hoặc tưới 5 ngày.
Lưu lượng nước qua cống
Tương tự trường hợp bài toán tiêu.
Cao trình mực nước đồng Zđ.
Chương 2 – Tính toán thủy lực
SVTH:Quách Trần Khánh Dung 6
Cao trình mực nước đồng được xác định theo phương trình cân bằng nước cho khu vực khép kín trong thời gian t = 1 giờ.
Wd = Wtc
Wtc – Wd = W Wtc – Wd = z.B.L
Wtc – Wd= (Zđi+1 – Zđi).B.L Zđi+1 – Zđi=
L B.
Wtc
- L B.
Wd
Zđi+1 = Zđi +
L B.
W Wtc d
Zđi+1 = Zđi + H Trong đó:
Wd = 3,6*q*Ftưới: lượng nước dùng (m3)
q: hệ số tưới với q=1-1,2: lúa, q=10-30: thủy sản ) ha . s ( l Ftưới = 75%.F: diện tích tưới (ha)
Wtc: thể tích nước tự chảy qua cống (m3).
Q: lưu lượng chảy qua cống (m3/s).
t = 1 giờ = 3600s: thời gian chảy qua cống.
z= Zđi+1 – Zđi: chênh lệch mực nước sau thời gian t.
B: bề rộng kênh (m)
L=MĐK.F.10: tổng độ dài kênh (m).
F: diện tích lưu vực (m2).
MĐK: mật độ kênh (3÷4) km/km2
H: chiều cao lớp nước thay đổi sau thời gian t (m).
Mực nước đồng ban đầu khi chưa mở cống:
Trường hợp 1: Nếu Zsmax>Zđr thì Zđ1= 2
Zs Zđr min
Trường hợp 2: Nếu Zsmax<Zđr thì Zđ1=
2 Zs Zsmax min
Dựa vào các số liệu trên ta lập bảng tính toán chế độ chảy qua cống tương tự bài toán tiêu.
Chương 2 – Tính toán thủy lực
SVTH:Quách Trần Khánh Dung 7
Bảng 2.2: Bảng tính bài toán tưới Giờ Zđ Zs hh Ho
o n
H
h Chế độ
chảy Q Wtc H
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
Trong đó:
(1), (2), (3):tương tự trường hợp bài toán tiêu.
(4): hh = Zđ – Zđc: cột nước hạ lưu (m).
(5): Ho = Zs – Zđc: cột nước thượng lưu (m).
(6), (7), (8), (9): tương tự trường hợp bài toán tiêu.
(10): H =
L . B
W Wtc d
: chiều cao lớp nước trên sông thay đổi sau thời gian t.
Xác định khẩu độ cống
Khẩu độ cống b = 8m ứng với lưu lượng qua cống Qmax = 101,82m3/s để tính toán
Xem phụ lục 2.2 và 2.4
Bảng 2.3: Bảng lƣợng mƣa
Bài toán
Khẩu độ