Đồ án Xây dựng hệ thống thuỷ lợi Hồ chứa IaM’la, huyện Krông Pa tỉnh Gia Lai

sâu hố xói: Chiều sâu hố xói được xác định theo công thức: dx=K. Trong đó: q:Lưu lượng đơn vị tại mặt cắt cuối mũi phun(m3/s.m). Zo:Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu(m). K: Hệ số xói, với nền đá cứng hoàn chỉnh K=0,9¸1,2.Lấy K=1. hh:Chiều sâu nước trong kênh hạ lưu. hh=182,817-178=4,82m Zo=209,09-182,82=26,27m Vậy:dx=1.. =7,54m Tính chiều dài phóng xa của dòng phun Lp: Khoảng cách ngang từ cuối mũi phun đến vị trí tâm làn nước rơi tại cao trình mực nước hạ lưu: Lp=ka.S1. Trong đó: S1:Chênh lệch giữa mực nước thượng lưu với đỉnh mũi phun. ka:Hệ số, xét đến ảnh hưởng hàm khí và tách dòng khi phóng xa Fr===13,86<35.Vậy ka=1 S1=209,9-189,7=20,2(m) ==0,82 Zm=209,09-189,7=19,39m :Hệ số vận tốc, xét đến tổn thất cột nước trên toàn tuyến xả . Vm: Lưu tốc dòng chảy ở mũi phun. :Góc giữa vecto trung bình ở mặt cắt cuối mũi phun và phương nằm ngang, với góc mũi phun không lớn, có thể lấy Z0:Cột nước toàn phần có kể đến lưu tốc tới gần.Z0=26,27m Vậy ta có: Lp=23,78m Góc của luồng chảy vào mặt nước hạ lưu: tg Trong đó: hm:Độ sâu nước ở mặt cắt cuối mũi phun S2: Khoảng cách thẳng đứng từ đỉnh mũi phun đến đáy lòng dẫn hạ lưu. hh: Độ sâu mực nước hạ lưu. Thay số ta có: tg=0,8156 Khoảng cách ngang từ cuối mũi phun đến điểm xói sâu nhất: L=Lp+T.cotg=23,78+12,36.cotg39,2=38,93m T:chiều sâu nước tại điểm xói sâu nhất T=hh+dx=4,82+7,54=12,36m Chọn cấu tạo các bộ phận: Ngưỡng tràn: Chọn ngưỡng tràn thực dụng, trên mố có bố trí 2 mố trụ và 2 mố biên, đầu mố lượn tròn để tránh tổn thất.Chia ngưỡng tràn thành 3 khoang. Dốc nước: -Mặt cắt ngang dốc nước có dạng chữ nhật , chiều rộng không đổi và bằng chiều rộng của tràn. -Tường biên của dốc nước được nối liền với trụ biên của ngưỡng. Chiều cao tường biên được xác định theo độ sâu dòng có kể đến hàm khí theo công thức: ht=hk+a=h(1+)+a Trong đó: hk: Độ sâu trong dốc có kể đến hàm khí(m) h:Chiều sâu dòng chảy trên thân dốc V: Vận tốc dòng chảy tại mặt cắt tính toán a:Độ cao an toàn(m) Trụ pin: Bố trí trụ pin để đỡ cầu công tác, cửa van và các các thiết bị sửa chữa cần thiết. Đập tràn gồm 3 khoang, bố trí các trụ pin ngăn cách giữa các khoang, mỗi trụ có bề dày khoảng 1,2m. Phía thượng lưu trụ pin có bố trí khe phai để khi cần sửa chữa cửa van, kích thước của khe phai có thể chọn 0.3m. Cửa van: Chọn hình thức cửa van cung, chiều cao của cửa van được tính theo công thức: Hcv=MNDBT-Ñngưỡng Cầu công tác: Cầu công tác phải đảm bảo khoảng không gian cần thiết để dễ dàng cho công tác vận hành và sửa chưã cửa van. Mũi phun: Dùng để tiêu bớt năng lượng dòng chảy đảm bảo an toàn cho công trình. Bố trí mũi phun sau dốc nước với chiều dài mũi phun là 2m, độ dốc mũi phun là 0,2. Kênh dẫn hạ lưu: Là phần nối tiếp giữa hố xói và sông. Chọn mặt cắt kênh có dạng hình thang. tính toán khối lượng –chọn phương án. Khi thiết kế công trình thuỷ lợi, cần phải đưa ra nhiều phương án khác nhau. Vì vậy, việc tính toán khối lượng là một công việc rất cần thiết giúp chọn được phương án tối ưu, vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, vừa đảm bảo yêu cầu kinh tế. Do trong giai đoạn thiết kế sơ bộ để lựa chọn phương án tối ưu nên chỉ tính cho các hạng mục công trình có sự khác nhau rõ rệt về khối lượng đó là cơ sở để lựa chọn phương án tối ưu, còn các hạng mục công trình có khối lượng thay đổi không đáng kể giữa các phương án, không làm ảnh hưởng đến giá thành chung của công trình thì ta không cần xét đến. Do đập dâng và đường tràn quyết định rất lớn đến sự thay đổi về khối lượng của các phương án nên ta tính khối lượng cho đập dâng và đường tràn. Bảng3-9:Bảng tính sơ bộ giá thành phương án Btr=3x5(m) Stt Hạng mục Khối lượng Đơn giá Thành tiền m3 đồng 106đồng 1 Đào móng đất 41544,786 8000 332,358 2 Đắp đập 350195,600 20000 7003,912 3 Đắp móng 41544,786 25000 1038,620 4 Đá lát ,xếp 60853,804 220000 13387,837 5 Đào đất tràn xả lũ 122036,950 8000 976,296 6 Đắp đất tràn xả lũ 464,826 20000 9,297 7 BêtôngM100 186,840 470000 87,815 8 BêtôngM200 2919,680 650000 1897,792 9 Tổng 24733,926 Bảng3-10:Bảng tính sơ bộ giá thành phương án Btr=3x6(m) Stt Hạng mục Khối lượng Đơn giá Thành tiền m3 đồng 106đồng 1 Đào móng đất 52788,54 8000 422,308 2 Đắp đập 349887,65 20000 6997,753 3 Đắp móng 52788,54 25000 1319,714 4 Đá lát ,xếp 57416,07 220000 12631,534 5 Đào đất tràn xả lũ 125998,00 8000 1007,984 6 Đắp đất tràn xả lũ 336,23 20000 6,725 7 Bêtông M100 217,98 470000 102,451 8 Bêtông M200 3496,50 650000 2272,725 9 Tổng 24761,193 Bảng3-11:Bảng tính sơ bộ giá thành phương án Btr=3x7(m) Stt Hạng mục Khối lượng Đơn giá Thành tiền m3 đồng 106đồng 1 Đào móng đất 53418,25 8000 427,346 2 Đắp đập 339538 20000 6790,760 3 Đắp móng 53418,25 25000 1335,456 4 Đá lát ,xếp 58339,68 220000 12834,730 5 Đào đất tràn xả lũ 127284 8000 1018,272 6 Đắp đất tràn xả lũ 200,98 20000 4,020 7 BêtôngM100 256,59 470000 120,597 8 BêtôngM200 3856,65 650000 2506,823 9 Tổng 25038,004 Từ bảng tính toán giá thành ứng với 3 phương án Btr trên, sau khi so sánh ta chọn phương án Btr=3x5(m) là kinh tế nhất. Chương 4 Thiết kế đường tràn Bố trí chung đường tràn: Chọn tuyến tràn: Dựa vào bình đồ và địa chất khu vực xây dựng công trình ta chọn tuyến tràn tại vị trí vai trái đập đất, móng được đặt trên nền đá có độ ổn định và độ bền cao, đảm bảo an toàn và ổn định cho công trình. Tuyến tràn thẳng, tim tuyến tràn vuông góc với tim của đập đất. Chọn hình thức và bố trí tràn: Chọn hình thức tràn: Chọn hình thức tràn là tràn thực dụng, ngưỡng cong kiểu CorigioOphixerop không chân không loại I. Bố trí tràn: -Kênh dẫn vào: Có hình dạng đảm bảo dòng chảy vào tràn được thuận dòng, theo địa hình khu vực này, kênh dẫn vào thiết kế có dạng hình cong; mặt cắt kênh tương đối lớn và thu hẹp dần về phía ngưỡng tràn đảm bảo tháo được lưu lượng với lưu tốc không lớn lắm để không sinh ra xói lở, đồng thời giảm được tổn thất cột nước ở cửa vào. Đáy kênh dẫn vào được bố trí ở cao trình 200m. -Sân trước: Có chiều rộng B=18m; m=0; L=30m; Ñđáy=200m -Ngưỡng tràn: Dài 16,4m, đảm bảo đủ để bố trí các bộ phận trên ngưỡng như: cầu công tác, cửa van, ... Tràn được chia thành 3 khoang, mỗi khoang có chiều rộng 5m, giữa các khoang là các trụ pin, chiều dày của trụ pin là 1,5m. Vật liệu làm tràn là BTCTM200. -Dốc nước: Dốc nước dài 90m, độ dốc của dốc nước là 0,1; dốc nước có mặt cắt ngang hình chữ nhật với bề rộng dốc nước không đổi =18m; cao trình đầu dốc nước là 198,6m; cao trình cuối dốc nước là 189,3m. -Mũi phun: Dùng để tiêu bớt năng lượng dòng chảy đảm bảo an toàn cho công trình. Mũi phun có chiều dài là 2m, độ dốc mũi phun là 0,2; cao trình đỉnh mũi phun là 189,7m. tính toán thuỷ lực đường tràn: Tính toán thủy lực tràn nước để xác định lưu tốc và chiều sâu dòng chảy để từ đó có biện pháp công trình sao cho lưu tốc lớn nhất trên tràn bảo đảm không phá hủy vật liệu tại đó. Theo tính toán sơ bộ ta chọn phương án Btr=15m để thiết kế tràn. Tính cột nước trên ngưỡng tràn: Do trong giai đoạn thiết kế sơ bộ ta mới chỉ chọn các giá trị hệ số co hẹp và hệ số lưu lượng để tính toán điều tiết lũ xác định Qxảnax và cột nước trên tràn. Trong giai đoạn này ta phải tính chính xác cột nước trên tràn có kể đến ảnh hưởng của các đại lượng trên. Theo QPTL C8-76, công thức tính lưu lượng qua đập tràn có dạng: Q=sn.m.e.. (4-1) Þ (4-2) Trong đó: - b: Bề rộng của một khoang tràn .Tràn được thiết kế gồm 3 khoang, mỗi khoang có bề rộng là 5m -H0:Cột nước lưu tốc trước tràn: Cột nước trên tràn có kể đến lưu tốc tới gần. -sn:Hệ số ngập. Vì nối tiếp ngay sau tràn xả lũ là dốc nước nên chế độ chảy qua tràn là chảy tự do. Do đó: sn=1 -m: Hệ số lưu lượng Xác định hệ số lưu lượng m: Theo QPTLC8-76, hệ số lưu lượng được xác định theo công thức sau: m=mtc.sH. sd Trong đó: -mtc: Hệ số lưu lượng xác định cho đập tiêu chuẩn. Với đập tràn thực dụng không chân không loại I ta có mtc=0,504 -shd:Hệ số sửa chữa do thay đổi hình dạng theo cấu tạo khác với đập tiêu chuẩn. shd=f(;;) Với =18°; =32°; =0 .Tra bảng 17 QPTLC8-76 shd= 0,92 -sH:Hệ số sửa chữa cột nước. sH=f(;) =1; =18°. Tra bảng 18 QPTLC8-76 sH= 1. Thay số ta có: m=0,504.1.0,92=0,46 Xác định lưu tốc tới gần: Do mặt hồ phía trước tràn xả lũ rất rộng nên ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của lưu tốc tới gần và lấy Ho~H. Xác định hệ số co hẹp bên : Theo QPTLC8-76, hệ số co hẹp bên được xác định theo công thức sau: =1-0,2. (4-3) Trong đó: -n: Số khoang của đập tràn (n=3). -: Hệ số giảm lưu lượng do ảnh hưởng của hình dạng mép vào tường biên. Do mép vào tường biên lượn tròn nên ta chọn xmb=0,7 (hình 23b QPTLC8-76) -là hệ số giảm lưu lượng do ảnh hưởng của hình dạng mố trụ trên mặt bằng.Theo bảng tính thuỷ lực ta xác định được : . Do >1 nên theo quy phạm QPTLC8-76 ta tính theo công thức 4-3 nhưng lấy=1 Thay số ta có: =1-0,2.=0,89 Thay vào công thức (4-2) ta được: m Ta thấy : <5%. Vậy kết quả chấp nhận được, không phải điều tiết lũ lại. 4.2.1.Tính thuỷ lực dốc nước: Tính cho các cấp lưu lượng khác nhau, chọn tính cho các cấp lưu lượng sau: 200; 400; 500; 640,728; 783,47(m3/s). a.Định tính dạng đường mặt nước: Xác định độ sâu phân giới hk: Theo QPTLC8-76/92, độ sâu phân giới hk được tính theo công thức sau: hk== Trong đó: -q: Lưu lượng đơn vị (m2/s) được xác định theo công thức: q= -Bd:Chiều rộng dốc nước: Bd=Btr+2.t -t: Chiều dày của trụ pin. Bố trí 2 trụ pin với chiều dày mỗi trụ là 1,5m Tính toán cho các cấp lưu lượng khác nhau ta được bảng kết quả sau: Bảng 4-1: Bảng tính hk ứng với các cấp lưu lượng Bdốc 18 18 18 18 18 Q 200 400 500 640,728 783,47 hk 2.326 3.692 4.284 5,055 5,78 Xác định chiều sâu dòng chảy tại cuối ngưỡng tràn: Gọi ho là chiều sâu dòng chảy tại mặt cắt co hẹp. Chiều sâu mực nước cuối ngưỡng bằng chiều sâu tại mặt cắt co hẹp tính toán. Tính hotheo Argorotxkin: hc= (4-4) Trong đó: Eo=P+H+ . -P: Chiều cao từ đỉnh ngưỡng tràn đến đầu dốc nước được xác định như sau: P=201,9-198,6=3,3m F= - j là hệ số tra theo bảng (15-1) bảng tra thuỷ lực, đối với các đậptràn có dạng thuận dòng và có cửa van. Ta lấy j = 0.9 -Bd: Bề rộng của dốc nước. Tra bảng tra thuỷ lực ta được: c Thay vào công thức (4-4) ta được hc Lưu lượng tháo qua tràn khi mực nước thượng lưu là MNDBT được xác định theo công thức sau: Q=sn.m.e.. Ho=MNDBT-Ñngưỡng=206,9-201,9=5m Thay số ta có: Q=Qo=0,46.0,89.15.4,43.53/2=304,157(m3/s) - Trường hợp 1: Q>Q0 thì cửa van mở hoàn toàn, tính lưu lượng tháo qua tràn theo công thức chảy qua tràn tự do: Q=sn.m.e.. Trong đó: m=0,46; =0,89 Từ đó ta xác định được cột nước trên tràn Ho ứng với các cấp lưu lượng. -Trường hợp 2:Q<Q0 lúc này ta phải mở một phần cửa van để tháo bớt lũ đến đảm bảo nước trong hồ ở MNDBT. Lưu lượng tháo được xác định theo công thức: Q=m.e..a. Trong đó: a: Độ mở cửa van :Hệ số co hẹp đứng. Tính như trên cho các cấp lưu lượng khác nhau ta được bảng kết qủa sau: Bảng 4-2: Bảng tính độ sâu hc ứng với các cấp lưu lượng Q P Ho Eo F(tc) tc hc 200 3,3 5 8,3 0,516 0,1245 1,033 400 3,3 6,35 9,65 0,823 0,209 2,017 500 3,3 7,37 10,67 0,885 0,2273 2,425 640,728 3,3 8,29 11,59 0,952 0,249 2,99 783,47 3,3 9,54 12,84 1,003 0,261 3,46 Xác định độ sâu chảy đều trên dốc: Được xác định theo phương pháp so sánh với mặt cắt lợi nhất về thuỷ lực: f(Rln)= Tra bảng 8-1 bảng tra thuỷ lực : mo= 2; với m=0 mo=2 i:độ dốc của dốc nước i=0.1 Tra bảng 8-1 bảng tra thuỷ lực ta có: với n=0.017 ta được: Rln .Tra bảng 8-3 bảng tra thuỷ lực với m=0 và ta được: . Từ ta tính được độ sâu chảy đều ho. Tính toán cho các cấp lưu lượng khác nhau ta được bảng kết qủa sau: Bảng 4-3: Bảng tính độ sâu ho ứng với các cấp lưu lượng Qxả Bdốc F(Rln) Rln Bdốc/Rln h/Rln ho 200 18 0,0126 1,12 16,071 0,6863 0,768 400 18 0,0063 1,46 12,328 0,8164 1,191 500 18 0,005 1,593 11,298 0,8659 1,379 640,728 18 0,0039 1,752 10,274 0,924 1,619 783,47 18 0,0032 1,883 9,56 0,9717 1,83 So sánh các giá trị ho, hc, hk ta thấy: ứng với các cấp lưu lượng khác nhau, ho<hc<hk do đó đường mặt nước trên đoạn dốc là đường nước đổ bII. b.Định lượng đường mặt nước trên dốc nước: Tính toán thuỷ lực trên dốc nước với mục đích nhằm xác định đường mặt nước trên dốc nước để tính chính xác đường biên và lưu tốc trên dốc cũng như điều kiện thuỷ lực trước khi vào tiêu năng nhằm đảm bảo hợp lý và an toàn cho công trình. Phương trình cơ bản để tính đường mặt nước trong dốc là phương trình động lực Becnuli, viết cho dòng chảy ổn định trong kênh hở có độ dốc đáy iđ được diễn toán theo phương pháp sai phân: Trong đó: E=Ei-Ei+1 Ei,Ei+1:Năng lượng tại mặt cắt đầu và cuối thời đoạn tính toán . Ei=hi+; Ei+1=hi+1+ `J:Độ dốc thuỷ lực trung bình giữa hai mặt cắt với :J== C= n: Hệ số nhám. Do dốc nước bằng bêtông nên ta có n=0,017 (Tra phụ lục 4-1A-Bảng tra thuỷ lực). R: Bán kính thuỷ lực. R= v: Diện tích mặt cắt ướt : =b.h c: Chu vi ướt : =b+2h v= Cách tính đường mặt nước: định tính đường mặt nước: Chia dốc nước ra làm nhiều đoạn nhỏ,mỗi đoạn có chiều dài l.Xuất phát từ mặt cắt từ đầu dốc , tính xuôi dần xuống dốc sao cho thoả mãn điều kiện: li=Li. Kết quả tính cho các cấp lưu lượng được ghi trên bảng từ 4-4¸4-8 Kiểm tra khả năng xâm thực trên dốc nước: Ta kiểm tra khả năng xói cuối dốc. -Mục đích : Kiểm tra xem ở cuối dốc có bị xói hay không. Nếu xảy ra hiện tượng xói ở cuối dốc thì phải có các biện pháp công trình khắc phục. Để không bị xói ở cuối dốc thì phải thoả mãn điều kiện sau: Vcd < [ Vkx ] Trong đó: Vcd là vận tốc dòng chảy ở cuối dốc nước Vcd = 17.592 (m/s) [Vkx] tra bảng 11.9 - Sổ tay tính toán thuỷ lực với kênh bê tông [Vkx]=25(m/s) Þ Vcd = 17,592 (m/s) < [V=] = 25 (m/s) Vậy việc lựa chọn các kích thước của dốc Bảng 4-4: Đường mặt nước trên dốc (Q=200m3/s) Q=200(m3/s) h w c v R C E DE J Jtb DL L 1,033 18,60 20,07 10,75 0,927 58,08 6,927 0,037 0,00 1,010 18,18 20,02 11,00 0,908 57,89 7,178 0,252 0,039 0,038 4,085 4,09 0,990 17,82 19,98 11,22 0,892 57,71 7,410 0,232 0,042 0,041 3,934 8,02 0,970 17,46 19,94 11,45 0,876 57,54 7,658 0,247 0,045 0,043 4,406 12,43 0,950 17,10 19,90 11,69 0,859 57,36 7,922 0,265 0,048 0,046 4,975 17,40 0,930 16,74 19,86 11,94 0,843 57,17 8,205 0,283 0,051 0,050 5,674 23,07 0,910 16,38 19,82 12,21 0,826 56,98 8,509 0,303 0,055 0,053 6,548 29,62 0,890 16,02 19,78 12,48 0,810 56,79 8,834 0,325 0,059 0,057 7,675 37,30 0,870 15,66 19,74 12,77 0,793 56,60 9,183 0,349 0,064 0,061 9,178 46,48 0,850 15,30 19,70 13,07 0,777 56,40 9,559 0,376 0,069 0,066 11,27 57,75 0,830 14,94 19,66 13,38 0,760 56,19 9,964 0,405 0,074 0,071 14,42 72,17 0,812 14,61 19,62 13,69 0,744 56,00 10,36 0,402 0,080 0,077 17,84 90,01 Bảng 4-5: Đường mặt nước trên dốc (Q=400m3/s) Q=400(m3/s) h w c v R C E DE J Jtb DL L 2,0174 36,313 22,035 11,015 1,648 63,931 8,202 0,0180 0,00 1,9700 35,460 21,940 11,280 1,616 63,724 8,456 0,254 0,0194 0,0187 3,122 3,12 1,9300 34,740 21,860 11,514 1,589 63,545 8,687 0,232 0,0207 0,0200 2,896 6,02 1,8900 34,020 21,780 11,758 1,562 63,362 8,936 0,249 0,0220 0,0214 3,167 9,18 1,8500 33,300 21,700 12,012 1,535 63,175 9,204 0,268 0,0236 0,0228 3,471 12,66 1,8100 32,580 21,620 12,277 1,507 62,984 9,493 0,289 0,0252 0,0244 3,817 16,47 1,7700 31,860 21,540 12,555 1,479 62,789 9,804 0,311 0,0270 0,0261 4,212 20,68 1,7300 31,140 21,460 12,845 1,451 62,589 10,140 0,336 0,0290 0,0280 4,666 25,35 1,6900 30,420 21,380 13,149 1,423 62,384 10,503 0,363 0,0312 0,0301 5,192 30,54 1,6500 29,700 21,300 13,468 1,394 62,175 10,895 0,392 0,0337 0,0324 5,809 36,35 1,6100 28,980 21,220 13,803 1,366 61,960 11,320 0,425 0,0363 0,0350 6,539 42,89 1,5700 28,260 21,140 14,154 1,337 61,739 11,781 0,461 0,0393 0,0378 7,416 50,31 1,5300 27,540 21,060 14,524 1,308 61,513 12,282 0,501 0,0426 0,0410 8,486 58,79 1,4900 26,820 20,980 14,914 1,278 61,281 12,827 0,545 0,0463 0,0445 9,818 68,61 1,4500 26,100 20,900 15,326 1,249 61,043 13,421 0,594 0,0505 0,0484 11,515 80,13 1,4205 25,569 20,841 15,644 1,227 60,863 13,894 0,473 0,0539 0,0522 9,885 90,01 Bảng 4-6: Đường mặt nước trên dốc (Q=500m3/s) Q=500(m3/s) h w c v R C E DE J Jtb DL L 2,4260 43,668 22,852 11,450 1,911 65,528 9,108 0,0160 0,00 2,3500 42,300 22,700 11,820 1,863 65,253 9,471 0,363 0,0176 0,0168 4,365 4,36 2,3000 41,400 22,600 12,077 1,832 65,068 9,734 0,263 0,0188 0,0182 3,215 7,58 2,2500 40,500 22,500 12,346 1,800 64,878 10,018 0,284 0,0201 0,0195 3,527 11,11 2,2000 39,600 22,400 12,626 1,768 64,683 10,326 0,307 0,0216 0,0208 3,880 14,99 2,1500 38,700 22,300 12,920 1,735 64,484 10,658 0,332 0,0231 0,0223 4,279 19,27 2,1000 37,800 22,200 13,228 1,703 64,280 11,018 0,360 0,0249 0,0240 4,736 24,00 2,0500 36,900 22,100 13,550 1,670 64,070 11,408 0,390 0,0268 0,0258 5,262 29,27 2,0000 36,000 22,000 13,889 1,636 63,855 11,832 0,424 0,0289 0,0278 5,873 35,14 1,9500 35,100 21,900 14,245 1,603 63,635 12,293 0,461 0,0313 0,0301 6,589 41,73 1,9000 34,200 21,800 14,620 1,569 63,408 12,794 0,502 0,0339 0,0326 7,438 49,17 1,8500 33,300 21,700 15,015 1,535 63,175 13,341 0,547 0,0368 0,0353 8,458 57,62 1,8000 32,400 21,600 15,432 1,500 62,936 13,938 0,597 0,0401 0,0384 9,703 67,33 1,7500 31,500 21,500 15,873 1,465 62,690 14,592 0,654 0,0438 0,0419 11,25 78,58 1,7063 30,713 21,413 16,280 1,434 62,468 15,214 0,622 0,0473 0,0456 11,43 90,01 Bảng 4-7: Đường mặt nước trên dốc (Q=640,728m3/s) Q=640,728(m3/s) h w c v R C E DE J Jtb DL L 2,9870 53,766 23,974 11,917 2,243 67,300 10,225 0,0140 0,00 2,9300 52,740 23,860 12,149 2,210 67,137 10,453 0,227 0,0148 0,0144 2,656 2,66 2,8800 51,840 23,760 12,360 2,182 66,992 10,666 0,213 0,0156 0,0152 2,518 5,17 2,8300 50,940 23,660 12,578 2,153 66,843 10,894 0,228 0,0164 0,0160 2,710 7,88 2,7800 50,040 23,560 12,804 2,124 66,692 11,136 0,243 0,0174 0,0169 2,920 10,80 2,7300 49,140 23,460 13,039 2,095 66,538 11,395 0,259 0,0183 0,0178 3,151 13,95 2,6800 48,240 23,360 13,282 2,065 66,380 11,672 0,276 0,0194 0,0189 3,406 17,36 2,6300 47,340 23,260 13,535 2,035 66,220 11,967 0,295 0,0205 0,0200 3,687 21,05 2,5800 46,440 23,160 13,797 2,005 66,056 12,282 0,315 0,0218 0,0211 3,999 25,05 2,5300 45,540 23,060 14,070 1,975 65,888 12,619 0,337 0,0231 0,0224 4,348 29,39 2,4800 44,640 22,960 14,353 1,944 65,717 12,980 0,361 0,0245 0,0238 4,737 34,13 2,4300 43,740 22,860 14,649 1,913 65,542 13,367 0,387 0,0261 0,0253 5,176 39,31 2,3800 42,840 22,760 14,956 1,882 65,363 13,781 0,414 0,0278 0,0270 5,673 44,98 2,3300 41,940 22,660 15,277 1,851 65,180 14,226 0,445 0,0297 0,0287 6,240 51,22 2,2800 41,040 22,560 15,612 1,819 64,992 14,703 0,477 0,0317 0,0307 6,890 58,11 2,2300 40,140 22,460 15,962 1,787 64,801 15,217 0,513 0,0340 0,0328 7,643 65,75 2,1800 39,240 22,360 16,328 1,755 64,604 15,769 0,553 0,0364 0,0352 8,524 74,28 2,1300 38,340 22,260 16,712 1,722 64,403 16,365 0,595 0,0391 0,0377 9,565 83,84 2,1007 37,813 22,201 16,945 1,703 64,283 16,735 0,371 0,0408 0,0399 6,170 90,01 Bảng 4-8: Đường mặt nước trên dốc (Q=783,47m3/s) Q=783,47(m3/s) h w c v R C E DE J Jtb DL L 3,4570 62,226 24,914 12,591 2,498 68,518 11,537 0,0135 0,00 3,4000 61,200 24,800 12,802 2,468 68,381 11,753 0,216 0,0142 0,0139 2,510 2,51 3,3500 60,300 24,700 12,993 2,441 68,258 11,954 0,201 0,0148 0,0145 2,354 4,86 3,3000 59,400 24,600 13,190 2,415 68,133 12,167 0,213 0,0155 0,0152 2,508 7,37 3,2500 58,500 24,500 13,393 2,388 68,006 12,392 0,225 0,0162 0,0159 2,674 10,05 3,2000 57,600 24,400 13,602 2,361 67,877 12,630 0,238 0,0170 0,0166 2,854 12,90 3,1500 56,700 24,300 13,818 2,333 67,746 12,881 0,252 0,0178 0,0174 3,048 15,95 3,1000 55,800 24,200 14,041 2,306 67,612 13,148 0,266 0,0187 0,0183 3,260 19,21 3,0500 54,900 24,100 14,271 2,278 67,475 13,430 0,282 0,0196 0,0192 3,491 22,70 3,0000 54,000 24,000 14,509 2,250 67,336 13,729 0,299 0,0206 0,0201 3,742 26,44 2,9500 53,100 23,900 14,755 2,222 67,195 14,046 0,317 0,0217 0,0212 4,018 30,46 2,9000 52,200 23,800 15,009 2,193 67,050 14,382 0,336 0,0228 0,0223 4,322 34,78 2,8500 51,300 23,700 15,272 2,165 66,903 14,738 0,356 0,0241 0,0235 4,656 39,44 2,8000 50,400 23,600 15,545 2,136 66,753 15,116 0,378 0,0254 0,0247 5,027 44,46 2,7500 49,500 23,500 15,828 2,106 66,600 15,518 0,402 0,0268 0,0261 5,439 49,90 2,7000 48,600 23,400 16,121 2,077 66,444 15,946 0,427 0,0283 0,0276 5,900 55,80 2,6500 47,700 23,300 16,425 2,047 66,284 16,400 0,455 0,0300 0,0292 6,417 62,22 2,6000 46,800 23,200 16,741 2,017 66,122 16,884 0,484 0,0318 0,0309 7,002 69,22 2,5500 45,900 23,100 17,069 1,987 65,956 17,400 0,516 0,0337 0,0327 7,667 76,89 2,5000 45,000 23,000 17,410 1,957 65,786 17,950 0,550 0,0358 0,0348 8,428 85,32 2,4742 44,536 22,948 17,592 1,941 65,697 18,248 0,298 0,0369 0,0364 4,685 90,00 4.2.2.Tính tiêu năng sau dốc nước: Do dòng chảy sau khi qua ngưỡng tràn và dốc nước sẽ mang theo một năng lượng lớn , khi đổ về hạ lưu có thể gây nên xói lở, cuốn trôi chân công trình dẫn đến hư hỏng công trình. Vì vậy , cần có biện pháp tiêu năng để tiêu bớt năng lượng dòng chảy đảm bảo an toàn cho công trình. Do dốc nước được xây trên nền đá, địa hình dốc do đó tiêu năng sau dốc nước bằng mũi phun hợp lí và kinh tế hơn. Khi nước qua mũi phun vào không khí, rơi xuống sẽ gây ra xói ở hạ lưu. Vì vậy để đảm bảo ổn định cho đáy kênh hạ lưu ta phải xác định chiều sâu hố xói và chiều dài từ mũi phun đến tâm hố xói để có biện pháp xử lí. Các thông số để tính toán chiều sâu và chiều dài hố xói: -Độ dốc mũi phun: Chọn theo kinh nghiệm: imũi=0.2 -Chiều dài mũi phun: Chọn theo kinh nghiệm: lmũi= 2 m -Cao trình đáy lòng dẫn hạ lưu: +178m -Chiều sâu dòng chảy cuối mũi phun. Do chiều dài cuối mũi phun nhỏ nên ta có thể coi: hhcd -Cao trình tại cuối mũi phun:+189,7m a.Xác định chiều sâu hố xói: Theo quy phạm tính toán tràn của Trung Quốc: Chiều sâu hố xói được xác định theo công thức: dx=K. Trong đó: q:Lưu lượng đơn vị tại mặt cắt cuối mũi phun(m3/s.m). q= Zo:Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu(m). Zo=MNTL-MNHL K: Hệ số xói, với nền đá cứng hoàn chỉnh K=0,9¸1,2.Lấy K=1. hh:Chiều sâu nước trong kênh hạ lưu. hh=MNHL-Ñđáy MNHL được xác định bằng cách tra biểu đồ Q~Zhạ lưu ứng với các cấp lưu lượng thiết kế. Tính toán với các cấp lưu lượng khác nhau ta được bảng kết quả sau: Bảng 4-9: Bảng tính chiều sâu hố xói Q q MNTL MNHL Zo hh dx 200 11,111 206,900 181,217 25,683 3,217 4,287 400 22,222 208,000 181,960 26,040 3,960 6,689 500 27,778 208,970 182,250 26,720 4,250 7,733 640,7 35,596 210,190 182,620 27,570 4,620 9,051 783,5 43,526 211,443 182,980 28,463 4,980 10,259 b.Tính chiều dài phóng xa của dòng phun Lp: Khoảng cách ngang từ cuối mũi phun đến vị trí tâm làn nước rơi tại cao trình mực nước hạ lưu: Lp=ka.S1. Trong đó: S1:Chênh lệch giữa mực nước thượng lưu với đỉnh mũi phun. ka:Hệ số, xét đến ảnh hưởng hàm khí và tách dòng khi phóng xa Fr= S1=MNTL-Ñđỉnh mũi phun :Hệ số vận tốc, xét đến tổn thất cột nước trên toàn tuyến xả . Vm: Lưu tốc dòng chảy ở mũi phun. :Góc giữa vecto trung bình ở mặt cắt cuối mũi phun và phương nằm ngang, với góc mũi phun không lớn, có thể lấy Z0:Cột nước toàn phần có kể đến lưu tốc tới gần. Bảng 4-10: Bảng tính chiều dài phóng xa Lp của dòng phun Q MNTL Ñmũi phun S1 Zo Vcd hcd Fr j Lp 200 206,9 189,7 17,2 25,68 13,69 0,812 23,54 0,745 21,7 400 208 189,7 18,3 26,04 15,64 1,421 17,56 0,826 24,65 500 209 189,7 19,27 26,72 16,28 1,706 15,83 0,837 25,54 640,728 210,2 189,7 20,49 27,57 16,95 2,1 13,94 0,845 26,37 783,47 211,4 189,7 21,74 28,46 17,59 2,47 12,77 0,852 27,14 Từ bảng tính trên ta thấy: Fr<35 nên ta lấy ka=1 Góc của luồng chảy vào mặt nước hạ lưu: Gọi q là góc của luồng chảy vào mặt nước hạ lưu ta có: tg Trong đó: hm:Độ sâu nước ở mặt cắt cuối mũi phun S2: Khoảng cách thẳng đứn