1
4/26/2016 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM
Khoa KTXD-Bộ môn Kỹ thuật & Quản lý Tài Nguyên Nước
PGS. TS. NGUYỄN THỐNG
Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr
Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/index
Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719
4/26/2016 2
NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 1: Thấm qua công trình.
Chương 2: Áp lực khe rỗng.
Chương 3: Đập vật liệu địa phương.
Chương 3a: Mô phỏng Monte Carlo áp
dụng trong đánh giá ổn định
mái dốc.
Chương 4: Đập bê tông trọng lực
Chương 4a: Đập bê tông đầm lăng (RCC)
CôNG TRìNH THủY NâNG CAO
PGS. Dr. Nguy?n Th?ng
4/26/2016 3
NỘI DUNG MÔN HỌC
Chương 4b: Bài toán toả nhiệt 3D.
Chương 5: Phân tích ứng suất trong đập
bê tông khi xảy ra động đất.
Chương 6: Đường hầm thủy công -
Giếng điều áp.
Chương 7: Đường ống áp lực – Nước va
trong đường ống.
CôNG TRìNH THủY NâNG CAO
PGS. Dr. Nguy?n Th?ng
4/26/2016 4
NỘI DUNG THỰC HÀNH
1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
nước va trong đường ống áp lực
WaterHammer_BK.
2. Hướng dẫn sử dụng phần mềm tính
khuếch tán nhiệt 3D trong bê tông thủy
công.
3. Hướng dẫn sử dụng phần mềm mô
phỏng Monte Carlo ứng dụng trong tính
ổn định mái dốc đập vật liệu địa
phương.
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
4/26/2016 5
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
1. Thuûy coâng – Taäp 1. Tröôøng ÑHXD. T/g.
Nguyeãn Xuaân Ñaëng.
2. Cô hoïc ñaát – Tröôøng ÑHTL.
3. Phần mềm SIGMA.
4. Phần mềm SLOPE.
5. Phần mềm SEEP.
6. Phaàn meàm Crystal Ball.
Tài liệu download tại địa chỉ Web:
Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
4/26/2016 6
CÔNG TRÌNH ĐIỀU ÁP
1. Tổng quát.
2. Hiện tượng dao động mực nước
trong công trình điều áp (CTĐA).
3. Cấu tạo CTĐA.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
2
4/26/2016 7
TỔNG QUÁT
SỬ DỤNG PHỔ BIẾN TRONG DỰ
ÁN THỦY ĐIỆN KIỂU ĐƯỜNG
DẪN
Hiện tượng nước va Thay đổi
áp suất lớn trong đường dẫn
(đường hầm, đường ống áp lực)
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 8
TỔNG QUÁT
Mục đích:
-Giảm áp lực nước va trong
đường ống áp lực.
-Loại bỏ áp lực nước va trong
đường hầm.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 9
TỔNG QUÁT
Giếng (tháp) điều áp.
Bể áp lực.
Giếng điều áp được sử dụng khi đường dẫn
nước loại có áp (đường hầm).
Bể áp lực được sử dụng khi đường dẫn
nước loại không áp (kênh dẫn).
Công trình được bố trí ở vị trí cuối đường
dẫn nước (đầu đường ống áp lực).
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 10
D=3,5m, L=9065m
i=0,0061
Giếng điều áp
Đường hầm
PGS. TS. Nguyễn Thống
Đường ống AL
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 11
Q
PGS. TS. Nguyễn Thống
CÁC LOẠI GIẾNG ĐIỀU ÁP
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 12
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
3
4/26/2016 13
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 14
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 15
ĐƯỜNG CỘT NƯỚC ĐO ÁP H
Q
Q
p/γ
p: áp suất nước tại vị trí xét
PGS. TS. Nguyễn Thống
z
Mặt chuẩn o- o
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
H
4/26/2016 16
HIỆN TƯỢNG DAO ĐỘNG MỰC NƯỚC GiẾNG
Hồ chứa
Mực nước tỉnh
Đường hầm s (m2)
Giếng
S (m2)
z
t
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
G0 G1
Z(t)
Zmax
R R’
NM
L
W(m/s)
V(m/s)
Q
Q
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 17
Chú ý :
•s : tiết diện hầm.
•S : tiết diện giếng điều áp.
•L : chiều dài hầm.
•z : mực nước giếng tại thời điểm t. Quy
ước chiều dương hướng lên và trên mực
nước tỉnh.
•w, v : vận tốc TB trong hầm và giếng tại t.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 18
MỤC ĐÍCH TÍNH
1. Xác định kích thước giếng (S)
xác định D nếu nó là giếng hình
trụ.
2. Xác định mực nước cao nhất
trong giếng khi có nước va
dương xác định cao trình
miệng giếng Nước KHÔNG bị
tràn ra ngoài.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4
4/26/2016 19
MỤC ĐÍCH TÍNH
3. Xác định mực nước thấp nhất
trong giếng khi có nước va âm
Cao trình đáy đường hầm
(đáy giếng) tại vị trí giếng điều
áp Tránh hiện tượng không
khí đi vào đường ống áp lực.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 20
KHẢO SÁT DAO ĐỘNG
MỰC NƯỚC TRONG
GIẾNG KHI CÓ NƯỚC VA
Sơ đồ lý tưởng
Sơ đồ thực
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 21
SƠ ĐỒ LÝ TƯỞNG (không mất năng lượng)
Giả thiết:
•S hằng số (giếng điều áp hình trụ).
•Thể tích hồ TL là rất lớn (MN không đổi
khi có nước va).
•Bỏ qua tổn thất năng lượng trong đường
hầm và giếng.
•Lưu lượng Q0 giảm về 0 (nước va dương)
là tức thì.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 22
SƠ ĐỒ LÝ TƯỞNG
Phương trình thiết lập với :
- Luật Newton 2: F=ma
-Luật bảo toàn khối lượng vật
chất (phương trình liên tục).
Khảo sát khối chất lỏng giới
hạn bởi G0 và G1(trong đường
hầm).
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 23
XÁC ĐỊNH TỔNG NGOẠI LỰC TÁC DỤNG LÊN G0G1
Hồ chứa
Mực nước
tỉnh
Giếng
S (m2)
z
t
G0 G1
z
Zmax
R R’
L (H-z)
Q
Q
PGS. TS. Nguyễn Thống
KHỐI CHẤT LỎNG
XEM XÉT TÍNH F
VỊ TRÍ
XÉT PT
LIÊN
TỤC
H
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 24
Phương trình Newton (theo trục đ/hầm) :
(1)
Phương trình liên tục :
(2)
(w và z là 2 ẩn số)
0 z
dt
dw
g
L
dt
dw
sL
g
zs
dt
dz
SSvsw
PGS. TS. Nguyễn Thống
F m
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
Thể tích nước ra khỏi đường hầm
Thể tích nước vào giếng
Vận tốc TB nước
trong hầm
5
4/26/2016 25
Từ (1) & (2):
Với
Lời giải của phương trình vi phân trên có dạng:
z = Zmsin(t+)
Đây là chuyển động điều hoà có biên độ không
đổi Zm và tần số .
00 2
2
2
2
2
z
dt
zd
z
dt
zd
s
S
g
L
(3)
LS
gs
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 26
Chu kỳ :
Xác định biên độ chuyển động Zm sẽ dựa
vào nguyên lý sau :
Thế năng khối chất lỏng (trong giếng)
so với mặt chuẩn bằng động năng của
khối chất lỏng trong đường hầm.
s
S
g
L
T
2
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 27
Q
Q
ĐỘNG NĂNG THẾ NĂNG
W (m/s)
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 28
Từ đó:
2
0
2
1
2
.Lsw
g
Z
SZ m
m
S
s
g
L
wZ 0m
Thế
năng Động
năng
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 29
XÁC ĐỊNH
Trong sơ đồ lý tưởng
Không có mất năng lượng
Tại t=0, MN giếng = MN tỉnh
Z =0
0 = Zmsin() = 0
Tóm lại: z = Zmsin(t)
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp
4/26/2016 30
Ví dụ 1 : Cho hệ thống với các
thông số : L=10km, s=10m2,
S=100m2, w0=2m/s. Tính T và
biên độ dao động nước trong
giếng Zmax. Lấy g=10m/s2.
Lời giải : T=10’28’’, Zmax=20m.
PGS. TS. Nguyễn Thống
COÂNG TRÌNH THUÛY NAÂNG CAO
Chöông 7: Giếng điều áp