1
Chương 5: DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG
ÁP TRONG LÒNG DẪN HỞ
MAI Quang Huy
Bộ môn Thủy lực – Thủy văn, Khoa Công trình
Trường Đại học Giao thông Vận tải
Hà nội 2014
1. CÁC KHÁI NIỆM
Dòng chảy trong kênh hở:
là dòng chảy có mặt thoáng;
Các thông số:
h: độ sâu dòng chảy;
i: độ dốc đáy;
Khi độ dốc nhỏ: => Đường đo áp trùng với mặt thoáng;
M.c ướt là mặt cắt ngang thẳng đứng;
Dòng chảy đều: là dòng chảy có các đặc trưng của nó (tốc độ
v, chiều sâu h, độ dốc đáy i, độ nhám n…) không đổi theo
dòng chảy; => i = Jp = J;
Dòng chảy thường là ở khu rối hoàn toàn nhám => Tính toán
bằng công thức Sedy;
2
Chương V- Dòng chảy đều không áp trong lòng dẫn hở
h
i
P
P
E
E
Q
gV 2
2
2
1. CÁC KHÁI NIỆM
Công thức Sedy:
Hoặc: (1)
trong đó: w diện tích mc ướt; C- hệ số Sedy; R- bán kính
thủy lực; K – Module lưu lượng;
Công thức (1) là công thức tổng quát của dòng đều
Công thức Maning: (2)
Kênh hình thang cân:
3
Chương V- Dòng chảy đều không áp trong lòng dẫn hở
RiCV
iKRiCVQ
ww
.
RCK
w
61
1/
R
n
C
h
b
m
ctgm
2. KÊNH LỢI NHẤT VỀ MẶT THỦY LỰC (LNVTL)
Đ.n: kênh LNVTL là kênh có lưu
lượng cực đại (Qmax) khi diện tích
m/c (
w
) và độ dốc (i) cho trước;
Bt xác kênh LNVTL một cách tổng
quát cho mọi dạng mc là rất khó
và không thực tế;
Xét trường hợp mặt cắt hình thang;
b
= b/h. mc ứng với
b
ln
là LNVTL . Tại
b
ln :
4
Chương V- Dòng chảy đều không áp trong lòng dẫn hở
w,
V w
V
b
=b/h
b
ln
0
0
ln
ln
bb
bb
b
b
w
d
d
d
d
mm 2
ln 12
b
3
3. CÁC BÀI TOÁN VỀ DÒNG CHẢY CHẢY ĐỀU TRONG
LÒNG DẪN HỞ
Bài toán 1- Tính lưu lượng Q khi biết w và i;
Bài toán 2- Tính độ dốc đáy i khi biết Q và w;
Bài toán 3- Tính diện tích mặt cắt ướt w khi biết Q và i;
Cách giải
● Bài toán 1 và 2, lời giải được rút ra trực tiếp từ pt cơ bản;
● Bài toán 3 sẽ hơi khó khăn; ví dụ như mặt cắt hình thang được
xđ bằng 03 yếu tố: m, b và h.
+ hệ số mái dốc (m) xđ phụ thuộc vào loại v/l áo kênh; còn lại
b và h nên sẽ có một số TH sau:
biết b (hoặc h) tìm h (hoặc b) => phải thử dần
tìm đồng thơi h và b => gặp nhiều trong thực tế:
Kênh nhỏ (vd rãnh) có thể dựa vào đk kênh có LNVTL;
Kênh lớn, thường biết thêm một điều kiện như: R hoặc v;
Chương V- Dòng chảy đều không áp trong lòng dẫn hở
5
4. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHÁM
Trường hợp kênh có mặt cắt phức tạp:
Mặt cắt ướt được chia làm
nhiều phần đơn giản, và
hệ số nhám của toàn bộ mặt cắt
được tính từ hệ số nhám của các
phần đơn giản;
Một số công thức:
(theo Einstein) (theo Pavlopski)
Chương V- Dòng chảy đều không áp trong lòng dẫn hở
w
1
w
2
w
3
n1,
1
n2,
2
n3,
3
32
1
23
N
i
ii
td
n
n
21
1
2
N
i
ii
td
n
n
6