intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 9: Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình (TS. Mai Quang Huy)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST
Báo xấu
41
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 9: Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình. Chương này cung cấp cho học viên những nội dung về: nối tiếp dòng chảy ở hạ lưu công trình; hệ thức cơ bản của nối tiếp chảy đáy; tiêu năng ở hạ lưu công trình; tính toán bể tiêu năng;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thủy lực đại cương - Chương 9: Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình (TS. Mai Quang Huy)

  1. 1. NỐI TIẾP DÒNG CHẢY Ở HẠ LƯU CÔNG TRÌNH Nối tiếp ở trạng Nối tiếp ở trạng thái thái chảy đáy chảy mặt Chương 9: NỐI TIẾP VÀ TIÊU NĂNG Ở Lưu tốc lớn nhất xuất HẠ LƯU CÔNG TRÌNH Lưu tốc lớn nhất xuất hiện gần mặt (khi hiện gần đáy  đáy chân công trình có hạ lưu (HL) dễ xói bậc thẳng đứng) ít gặp trong ngành GT MAI Quang Huy Bộ môn Thủy lực – Thủy văn, Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà nội 2014 2 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 1
  2. 1. NỐI TIẾP (NT) CHẢY ĐÁY 1. NỐI TIẾP (NT) CHẢY ĐÁY a. D/c ở (HL) là dòng xiết ( i> ik): NT với HL không qua nước a. D/c ở (HL) là dòng nhảy (NN) (có 3 trường hợp) êm ( i< ik): NT với HL qua nước nhảy (NN) (có 3 trường hợp) (1). hc = hh; hình thành dòng đều ở HL; (1). NT bằng NN tại chỗ (hc’’ = hh): NL thừa của (2). hc > hh; hình thành đường dòng chảy thượng lưu nước hạ bII, nối tiếp với dòng bị tiêu hao hết qua NN; đều ở HL; (2). NT bằng NN phóng xa (hc’’ > hh): NL thừa của dòng chảy thượng lưu không bị tiêu hao hết qua NN, mà còn phải tiêu hao (3). hc < hh; hình thành đường bằng ma sát qua đoạn nước dâng xiết từ mc(C-C); nước dâng cII, nối tiếp với dòng (3). NT bằng NN ngập (hc’’ < hh): NL thừa của dòng chảy đều ở HL;. thượng lưu nhỏ, NL dự trữ ở HL lớn, vị trí NN bị đẩy gần về phía chân công trình, mc(C-C) bị ngập. 3 4 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 2
  3. 1. HỆ THỨC CƠ BẢN CỦA NT CHẢY ĐÁY 1. HỆ THỨC CƠ BẢN CỦA NT CHẢY ĐÁY Nhiệm vụ của tính toán nối tiếp ở HL công trình: Khi biết Q, từ (1) có thể tìm hc bằng cách thử dần; (1) Xác định độ sâu co hẹp hc; Xác định hc”: sử dụng phương trình cơ bản của NN hoàn chỉnh; (2) Xác định độ sâu liên hiệp với hc là hc”;  Q2  Q2 (2) y11  01  y22  02 (3)So sánh hc và hc”, nếu có NN phóng xa thì phải xác định 1 2 vị trí NN xa. Với mc hình chữ nhật: Sơ đồ tính: hình bên hC   3  hk  hC "   1  8   1 Xác định hc: w 2   hC   (2a)  Viết pt Becnuli cho mc ở PT(1) và (2) là hệ thức cơ bản của nối tiếp chảy đáy; TL và mc(c-c), đáy HL là Sau khi tính được hc và hc”, so sánh hc và hc” sẽ biết được mặt chuẩn (chi tiết SGK): hình thức nối tiếp. Nếu nối tiếp bằng NN phóng xa, ta sẽ xác định vị trí NN xa; w j: hệ số lưu tốc Với mc chữ nhật: (1) 5 6 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 3
  4. 1. HỆ THỨC CƠ BẢN CỦA NT CHẢY ĐÁY PHƯƠNG PHÁP CỦA GS. A-GƠ –RỐT-SKIN Xác định vị trí nước nhảy xa: TH bài toán phẳng, mặt cắt hình chữ nhật: q = Q/b; Sơ đồ tính: hình bên Khi đó: (1)  q  jh."hc . 2 g ( E0  hc ) (1a); hc - NN bị đẩy ra xa đến hc”>hh t  Đặt: c E và c E t "  c Thay vào phương trình (1a): q  j.t c .E0 . 2 g ( E0  t c .E0 ) 0 0 mc(1-1), cách mc(c-c) q một đoạn lpx ;  2 g .t c . 1  t c (3) j.E03 / 2 + Xác định hh’ lpx VP của PT chỉ phụ thuộc vào tc; nghĩa qlà: F (t c )  2 g .t c . 1  t c ; khi đó: F (t c )  (4) hh  h  3  j.E03 / 2 hh '   1  8 k   1 thay: hc = tc.E0; hc” = tc”.E0; và hk  3 q / g vào pt (2a): 2 2  hh     1 t c  (5) t c "  0,5.t c  1  16.j 2 .  1 + Xác định lpx:  t c  q F (t c )  Sử dụng phương pháp sai phân hữu hạn (xem chương 5): Với j xác định, mỗi trị số j.E03 / 2 cho một số tc;tc”. ec1 e e GS. A-Gơ-Rốt-Skin đã lập bảng tính sẵn quan hệ tc;tc” và F(tc) l px  lc1   1 c i  J c1 i  J c1 Khi biết: q, E0, j, tính F(tc), tra bảng được tc;tc” => hc và hc”. 7 8 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 4
  5. 1. HỆ THỨC CƠ BẢN CỦA NT CHẢY ĐÁY 1. HỆ THỨC CƠ BẢN CỦA NT CHẢY ĐÁY Ví dụ: Xác định hình thức nối tiếp ở HL đập tràn có mc thực dụng Bài giải 2/3  q  (m = 0,49; j = 0,9), cao P = 7m, chiều rộng của kênh dẫn bằng LL qua tràn: q  m 2 g H 3/ 2 0  H 0     m 2 g  thay số H0 = 2,38m; chiều dài đập tràn (BT phẳng). Kênh dẫn ở HL đập có độ dốc i =   NL đơn vị của dc trước đập đối với mặt chuẩn ở HL: 0,0002, lát bằng đá xây có hệ số nhám n = 0,017. Lưu lượng riêng tràn qua công trình q = 8m3/s.m. Độ sâu hạ chảy đều ở hạ E = H0 + P = 9,38m; q 0 lưu hh = 3,6m. F (t c )   0,308 tra bảng ta được: t = 0,072; t ” = 0,432; j.E03 / 2 c c hc = tc.E0 = 0,68m; h”c = tc”.E0 = 4,05m; h”c > hh => NT bằng nước nhảy phóng xa => xác định đoạn hc”>hh chảy xiết phóng xa trước nước nhảy. Biết độ sâu sau nước nhảy h” = hh = 3,6m; hh  q2  hh '   1  8 3  1  0,83m 2 g.hh  Đoạn chảy xiết có độ sâu ở hai đầu là: h1 = hc = 0,68m và h2 = lpx hh’ = 0,83m. Tính chiều dài bằng PP sai phân hữu hạn: e12 l px  l12  iJ 9 10 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 5
  6. 1. HỆ THỨC CƠ BẢN CỦA NT CHẢY ĐÁY 2. TIÊU NĂNG Ở HẠ LƯU CÔNG TRÌNH h V V2/2g e C.R0,5 J =v2/(C2R) Jtb i -Jtb e l + Đoạn chảy xiết sau mc co hẹp (c-c), trước nước nhảy có lưu tốc (m) (m/s) (m) (m) (m/s) (m) (m) lớn => dễ gây xói ở HL công trình. Nếu vị trí nước nhảy càng xa => đoạn xói lở càng dài => người ta thường giới hạn nước nhảy 0,68 11,8 7,08 7,76 46,1 0,0655 ở HL công trình => để tiêu hao hết năng lượng thừa, sau đó là 0,0496 -0,0494 -2,16 43,7 0,83 9,64 4,77 5,60 52,3 0,0337 dòng chảy êm khi đi vào hạ lưu. + Các biện pháp tạo nước nhảy ở chân công trình: (1) Bể tiêu năng; Kết luận: (2) Tường tiêu năng; Chiều dài đoạn chảy xiết trước nước nhảy là lpx = 43,7m (3) Bể tường kết hợp + Phương pháp xác định kích thước công trình tiêu năng: (1) Sử dụng biểu đồ từ kết quả thực nghiệm; (2) Tính toán dựa trên một số giả thiết về dòng chảy. 11 12 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 6
  7. 3. TÍNH TOÁN BỂ TIÊU NĂNG 3. TÍNH TOÁN BỂ TIÊU NĂNG Sơ đồ tính: hình bên; d0 = (hc”)0 - hh - z (1) Nguyên tắc tính: Cần xác định z; dựa vào giả thiết dòng chảy qua bể giống sơ Xác định chiều sâu đào E0’ b đồ dòng chảy qua đập tràn đỉnh rộng. Với z là chênh mực bể sao cho h2 là chiều sâu nước thượng lưu đập với mực nước đỉnh đập. Nên: liên hiệp sau NN của hc q  jb hh 2 gz0 (NN tại chỗ) b Trong đó: jb – hệ số lưu tốc ở cửa ra của bể (jb = 0,95 -1,0); v 2 q2 vb2 (2) Giả thiết: dòng chảy qua bể vào kênh HL tương tự dòng chảy z0  z  b  z   2g 2 gj b2 hh2 2 g qua đập tràn đỉnh rộng chảy ngập, có hệ số lưu tốc jd; q q Trước khi đào bể: E0 = H + P +V2/2g; Với vb là vận tốc trong bể có thể tính gần đúng: vb  h   h " b 0 c 0 Sau khi đào bể: E’0 = E0 + d; Chọn d0 như (1) cho nước nhảy tại chỗ (không ổn định) nên Cột nước trong bể: hb = hh + d + z > hc”; thực tế chọn: h s  b  1,05  1,10 khi đó hb = hh + d + z = s.hc” d càng lớn => mức độ ngập càng lớn. Muốn xác định d thích hc " hợp, ta xác định d0 ứng với trạng thái phân giới (NN tại chỗ): Hay: d = s.hc” – (hh + z) (3) (hb)0 = hh + d0 + z = (hc”)0 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 13 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 14 7
  8. 3. TÍNH TOÁN BỂ TIÊU NĂNG 3. TÍNH TOÁN TƯỜNG TIÊU NĂNG Công thức (2) và (3) là 2 công thức chủ yếu để xác định chiều Sơ đồ tính: hình vẽ; sâu bể tiêu năng. Phải tính bằng pp thử dần. + Xây một tường tiêu Có thể tính theo các bước sau: Năng có chiều cao c b 10 (1) Tính d lần 1 theo biểu thức: d1= hc” – hh; Tăng mực nước (2) Tính E0’ = E0 + d1, rồi tính đươc độ sâu co hẹp hc và độ sâu hạ lưu; 1 liên hiệp hc” mới ( theo pp đã trình bày ở tiết trước); Giả thiết: (3) Định chiều sâu nước trong bể tiêu năng: hb = s.hc”; Xem dòng chảy qua b (4)Tính z theo phương trình (2); tường như dòng chảy qua đập tràn mặt cắt thực dụng; (5) Tính chiều sâu mới của bể d theo phương trình (3); Phương pháp tính: (6) So sánh d với giá trị d1, nếu hai giá trị này gần bằng nhau Sau khi làm tường, có nước nhảy ngập trong bể: hb > hc”; thì dưng lại =>chiều sâu bể là d. Nếu chưa bằng nhau cần lấy giá trị d vừa tìm được, để tính lại lần nữa theo trình tự Từ điều kiện: hb = s.hc” (s = 1,05 – 1,10); trên; Theo sơ đồ tính: hb = c + H1 => c = hb - H1 (1) Chú ý: sai số cho phép giữa 2 giá trị d có thể lấy là 5%; và H1 = H10 – .vb2/2g (2) 15 16 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 8
  9. 3. TÍNH TOÁN TƯỜNG TIÊU NĂNG 3. TÍNH TOÁN TƯỜNG TIÊU NĂNG Giả thiết dòng chảy qua tường như qua đập tràn mc thực dụng Trình tự tính chiều cao tường c: chảy ngập:  q  2/3 (1) Sau khi xđ được hc và hc”, ta tính H1 theo công thức (3) với q  s n mt 2 g H 10  H 10   3/ 2   s n mt 2 g  sn =1; rồi tính c theo công thức (1); Với :mt – hệ số lưu lượng mt = 0,4 – 0,42; + Nếu c > hh => đúng. Nhưng thường c < hh => sn < 1; tính sn – hệ số ngập của tràn mc thực dụng, vào sn = f(hn/H1); hn = hh – c rồi tìm sn = f(hn/H1) – tra bảng hệ số ngập của đập q q tràn mặt cắt thực dụng, và tính lại chiều cao tường; vb – lưu tốc trong bể; vb   hb shc " + Sau khi tính được c phải kiểm tra nước nhảy sau tường. Nếu Thay vào (2): 2/3  q   q2 sau tường có nước nhảy phóng xa phải xây tường tiếp, sao H 1     (3)  s m 2g n t  2 g s .h " c cho sau tường cuối cùng có nước nhảy ngập. (1) và (3) là 2 phương trình cơ bản xác định chiều cao tường tiêu năng c. Giải bằng pp thử dần. 17 18 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 9
  10. 4. TÍNH CHIỀU DÀI BỂ TIÊU NĂNG Sơ đồ: hình bên; - Công thức kinh nghiệm Của Trec-tô-u-xốp: Lb  L1  L' bLn Với: L1  Lroi  s L’ – chiều dài khu nước vật ( = 0); S- chiều dài nằm ngang của mái hạ lưu; Hệ số kinh nghiệm b = 0,7 – 0,8; Ln – chiều dài nước nhảy hoàn chỉnh không ngập; Lroi – chiều dài nằm ngang của dòng nước tính từ cửa công trình đến mc (c-c); + Với ĐT thực dụng mc hình thang: Lroi  1,33 H 0 P  0,3H 0  + Với ĐT đỉnh rộng: L  1,64 H P  0,24 H  roi 0 0 19 Chương IX - Nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu công trình 10
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
4=>1