intTypePromotion=3

Giáo trình Thủy lực cơ sở: Phần 1 - CĐN Nam Định

Chia sẻ: Lê Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

0
87
lượt xem
12
download

Giáo trình Thủy lực cơ sở: Phần 1 - CĐN Nam Định

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Thủy lực cơ sở sau đây dành cho đối tượng sinh viên cao đẳng nghề học tập và những ai quan tâm đến vấn đề trên. Phần 1 gồm nội dung 4 chương đầu. Nội dung phần này trình bày các khái niệm chung, thủy động lực học đại cương, dòng chảy ổn định đều không áp trong kênh hở và một số nội dung khác.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thủy lực cơ sở: Phần 1 - CĐN Nam Định

  1. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi Bµi më ®Çu §Þnh nghÜa khoa häc thñy lùc Ph¹m vi øng dông vµ lÜnh vùc nghiªn cøu cña khoa häc thñy lùc Thñy lùc lµ mét khoa häc øng dông vµ nghiªn cøu nh÷ng qui luËt c©n b»ng vµ chuyÓn ®éng cña chÊt lángvµ nh÷ng biÖn ph¸p ¸p dông nh÷ng qui luËt nµy. Ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu cña m«n thuû lùc hiÖn ®¹i la sù kÕt hîp chÆt chÏ sù ph©n tÝch lý luËn víi sù ph©n tÝch tµi liÖu thÝ nghiÖm, thùc ®o, nh»m ®¹t tíi nh÷ng kÕt qu¶ cô thÓ ®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng vÊn ®Ò thùc tÕ trong kü thuËt: nh÷ng kÕt qu¶ cña m«n nghiªn cøu thñy lùc cã thÓ cã tÝnh chÊt lý luËn hoÆc nöa lý luËn nöa thùc nghiÖm, hoÆc hoµn toµn thùc nghiÖm. C¬ së cña m«n thñy lùc lµ c¬ häc chÊt láng lý thuyÕt: m«n nµy còng nghiªn cøu nh÷ng qui luËt c©n b»ng vµ chuyÓn ®éng cña chÊt láng, nh­ng ph­¬ng ph¸p chñ yÕu cña viÖc nghiªn cøu lµ sö dông c«ng cô to¸n häc phøc t¹p; v× vËy m«n thñy lùc cßn th­êng ®­îc gäi la m«n c¬ häc chÊt láng øng dông hoÆc c¬ häc chÊt láng kü thuËt. KiÕn thøc vÒ khoa häc thñy lùc rÊt cÇn cho ng­êi c¸n bé kü thuËt ë nhiÒu nghµnh s¶n xuÊt v× th­êng ph¶i gi¶i quyÕt nhiÒu vÊn ®Ò kü thuËt cã liªn quan ®Õn sù c©n b»ng vµ chuyÓn ®éng cña chÊt láng, ®Æc biÖt lµ n­íc. Nh÷ng nghµnh thñy lîi, giao th«ng ®­êng thñy, cÊp tho¸t n­íc cÇn nhiÒu ¸p dông nhÊt vÒ khoa häc thñy lùc, thÝ dô ®Ó gi¶i quyÕt nh÷ng c«ng tr×nh ®Ëp, ®ª, kªnh, cèng nhµ m¸y thñy ®iÖn, tuèc bin, c¸c c«ng tr×nh ®­êng thñy, chØnh trÞ dßng s«ng, c¸c hÖ thèng th¸o dÉn n­íc v.v... Trong khoa häc thñy lùc hiÖn ®¹i ®· h×nh thµnh nhiÒu lÜnh vùc nghiªn cøu chuyªn m«n nh­ thñy lùc ®­êng èng, thñy lùc kªnh hë, thñy lùc c«ng tr×nh, thñy lùc s«ng ngßi, thñy lùc dßng thÊm v.v Tuy nhiªn, tÊt c¶ nh÷ng lÜnh vùc nghiªn cøu ®ã ®Òu ph¸t triÓn trªn qui luËt thñy lùc chung nhÊt mµ ng­êi ta th­êng tr×nh bµy trong phÇn gäi la thñy lùc ®¹i c­¬ng. V× thÕ ®èi víi ng­êi kü s­, ng­êi lµm c«ng t¸c nghiªn cøu, tr­íc hÕt cÇn n¾m v÷ng thñy lùc ®¹i c­¬ng lµm c¬ së tr­íc khi ®i s©u vµo thñy lùc chuyªn m«n. Tr­íc khi nghiªn cøu nh÷ng qui luËt chung nhÊt vÒ sù c©n b»ng vµ chuyÓn ®éng cña chÊt láng, cÇn n¾m v÷ng nh÷ng ®Æc tÝnh co häc chñ yÕu cña chÊt láng. Khi nghiªn cøu nh÷ng ®Æc tÝnh chñ yÕu cña chÊt láng, nh÷ng ®Æc tÝnh vµ nh÷ng qui luËt chuyÓn ®éng vµ c©n b»ng, cÇn ph¶i dïng ®Õn mét hÖ ®o l­êng nhÊt ®Þnh. Cho ®Õn nay th­êng dïng hÖ ®o l­êng vËt lý (CGS) vµ hÖ ®o l­êng kü thuËt (MKS). Theo nghÞ ®Þnh cña Héi ®ång ChÝnh phñ ngµy 26-12-1964 , tõ ngµy 1-1-1677 b¾t ®Çu cã hiÖu lùc “B¶ng ®¬n vÞ ®o l­êng hîp ph¸p cña n­íc ViÖt Nam d©n chñ céng hßa”. Trong hÖ ®o l­êng hîp ph¸p ®ã, vÒ ®¬n vÞ nh÷ng ®¬n vÞ c¬ b¶n ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: ®¬n vÞ ®é dµi la mÐt (m), ®¬n vÞ khèi l­îng lµ lil«gam (kg), ®¬n vÞ thêi gian la gi©y(s). Trong gi¸o tr×nh nµy chóng ta còng dïng ®¬n vÞ míi; nh­ng ®Ó thuËn tiÖn cho viÖc chuyÓn dÇn ®¬n vÞ cò sang ®¬n vÞ míi, chóng ta còng nªu ®¬n vÞ cò. Sau ®©y lµ mét vµi hÖ thøc gi÷a nh÷ng ®¬n vÞ th­êng gÆp trong gi¸o tr×nh: §¬n vÞ lùc la Niut¬n (N): 1N = 1kg × 1m/s2 = 1mkgs-2. Trong hÖ thèng ®¬n vÞ cò, ®¬n vÞ lùc lµ kil«gam lùc, chóng ta dïng ký hiÖu kG ®Ó biÓu thÞ ®¬n vÞ nµy: 1kG = 9,807 N hoÆc1N =0,102kG.  Trang: 1
  2. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi §¬n vÞ c«ng lµ Jun (J) : 1J = 1N × 1m = 1m2kgs-2 §¬n vÞ c«ng suÊt la o¸t (W) : 1W = 1J/s = 1m2kgs-3 §1.2 S¬ l­îc lÞch sö ph¸t triÓn cña khoa häc thñy lùc 1. Thêi kú cæ ®¹i Loµi ng­êi sèng vµ s¶n xuÊt cã mèi quan hÖ mËt thiÕt víi n­íc. §Õn nay cßn nhiÒu di tÝch vÒ c¸c c«ng tr×nh thñy lîi nh­ m­¬ng, ®Ëp, ®ª, giÕng v..v tõ ba bèn ngh×n n¨m tr­íc c«ng nguyªn ë Ai CËp, Mª®epotami, Ên ®é, Trung Quèc vµ nhiÒu n¬i kh¸c. Nh÷ng kinh nghiÖm gi¶i quyÕt nhu cÇu cuat con ng­êi vÒ n­ícchèng thñy tai, lµm thñy lîi ®­îc truyÒn miÖng tõ ®êi nµy sang ®êi kh¸c, thñy lùc tõ thêi cæ ®¹i ch­a cã c¬ së khoa häc nµo, con ng­êi thùc hiÖn c¸c c«ng tr×nh thñy lîi mét c¸ch mß mÉm, tiÕp cËn dÇn ®Õn môc ®Ých. 2. Thêi kú cæ Hy L¹p ë Hy l¹p trong nh÷ng n¨m tr­íc c«ng nguyªn ®· xuÊt hiÖn mét sè luËn v¨n cã ý ®Þnh tæng kÕt vµ ph¸t triÓn mét vµi vÊn ®Ò thñy lùc. Nhµ to¸n häc ¸csimÐt (287-212 tr­íc c«ng nguyªn) ®· ®Ó l¹i luËn v¨n vÒ thñy tÜnh häc vµ vÒ vËt næi, trong ®ã cã sô lý luËn vÒ sù æn ®Þnh cña vËt næi mµ 20 thÕ kû sau ng­êi ta còng kh«ng cã bæ sung g× ®¸ng kÓ. Cïng mét tr­êng ph¸i AlÐcd¨ng®êri víi ¸csimÐt, cã Stªdibibèt ph¸t minh m¸y b¬m ch÷a ch¸y, ®ång hå n­íc, ®µn n­íc v.v Philen®êBi®ax¬ ph¸t triÓn lý thuyÕt siph«n, Heron AlÐcd¨ng®êri miªu t¶ nhiÒu c¬ cÊu thñy lùc v.v 3. Thêi kú cæ La m· Ng­êi La m· m­în rÊt nhiÒu v¨n minh cña Hy l¹p, vµ tËp trung søc vµo chiÕn chinh va cai trÞ. Hä x©y dùng nhiÒu cÇu dÉn n­íc, phÇn lín cã mÆ c¾t ch÷ nhËt réng tõ 0,60 ®Õn 0,80, cao tõ 1,5 ®Õn 2,4 m, ®Æt nhiÒu hÖ thèng cÊp n­íc b»ng ch× hoÆc ®Êt nung, cã khi b»ng ®ång hoÆc b»ng ®¸.ë ®Çu nguån , lµ nh÷ng ®Ëp d©ng n­íc. Hä ®µo nhiÒu giÕng, biÕt dïng nh÷ng bÓ l¾ng v.v Kü s­ x©y dùng ng­êi La m· Phêr«ntin, cuèi thÓ kû thø 1 sau c«ng nguyªn, ®· miªu t¶ ph­¬ng ph¸p ®o l­u l­îng b»ng vßi. 4. Thêi kú trung cæ Sau sù sôp ®æ cña ®Õ chÕ La m·, lµ mét thêi kú dµi kho¶ng ngh×n n¨m, s¶n xuÊt, v¨n ho¸, khoa häc ®Òu ngõng trÖ, m«n thñy lùc còng kh«ng ph¸t triÓn ®­îc. 5. Thêi kú Phôc h­ng - Sù xuÊt hiÖn ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm Trong nöa sau thÕ kû thø XV vµ c¶ thÕ kû thø XVI, b¾t ®Çu ph¸t triÓn nh÷ng nghiªn cøu thùc nghiÖm. Thêi kú nµy xuÊt hiÖn nhµ b¸c häc lçi l¹c ý Lª«na®¬Vanhxi (1425-1592), xuÊt s¾c trªn lÜnh vùc héi häa, ®iªu kh¾c, ©m nh¹c, vËt lý, gi¶i phÉu, thùc vËt, ®Þa chÊt, c¬ häc, x©y dùng, kiÕn tróc. VÒ mÆt thñy lùc häc, mét mÆt «ng thiÕt ke vµ ®iÒu khiÓn x©y dùng nh÷ng c«ng tr×nh tho¸t n­íc vµ c«ng tr×nh c¶ng ë miÒn Trung n­íc ý mÆt kh¸c «ng ®· nghiªn cøu nguyªn t¾c lµm viÖc cña m¸y nÐn thñy lùc, khÝ ®éng häc cña vËt bay, sù ph©n bè cña vËn tèc trong nh÷ng xo¸y n­íc, sù ph¶n x¹ vµ giao thoa  Trang: 2
  3. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi cña sãng, dßng ch¶y qua læ vµ ®Ëp v.v ; «ng ph¸t minh m¸y b¬m ly t©m, dï, c¸i ®o giã. Nh÷ng c«ng tr×nh cña «ng viÕt trong 7 ngh×n trang b¶n th¶o cßn ®­îc l­u l¹i ë nhiÒu th­ viÖn nh­ Lu©n®«n, Pari, Milan, Turin v.v Do ®ã, cã thÓ coi Lª«na®¬Vanhxi nh­ lµ ng­êi s¸ng lËp ra khoa häc thñy lùc. Trong thêi kú Phôc h­ng, cÇn ph¶i kÓ ®Õn nh÷ng c«ng tr×nh cña nhµ to¸n häc- kü s­ Hµ lan Sim«n Stªvin (1548-1620) ph¸t triÓn thñy tÜnh häc, ®Æc biÖt ®· ph©n tÝch ®óng ®¾n lùc t¸c dông bëi mét chÊt láng lªn mét diÖn tÝch ph¼ng vµ ®· gi¶i thÝch “nghÞch lý thñy tÜnh häc”. Nhµ vËt lý, c¬ häc, thiªn v¨n häc ý Galilª (1564-1642) ®ac chØ ra r»ng søc c¶n thñy lùc t¨ng theo sù gia t¨ng vËn tèc vµ sù gia t¨ng mËt ®é cña m«Þ tr­êng láng; «ng cßn ph©n tÝch vÊn ®Ò ch©n kh«ng. 6. Thñy lùc häc sau thêi kú Phôc h­ng, ë thÕ kû XVII vµ ®Çu thÕ kû XVIII TiÕp theo Lª«na®¬Vanhxi, trêng ph¸i thñy lùc ý vÉn næ bËt trong nh÷ng thÕ kû XVI vµ XVII. Casteli (1517-1644) tr×nh bµy d­íi d¹ng s¸ng sña cña nguyªn t¾c vµ tÝnh liªn tôc. T«rixªli (1608-1647) lµm s¸ng tá nguyªn t¾c dßng ch¶y qua læ vµ s¸ng chÕ ¸p kÕ thñy ng©n. Tr­êng ph¸i thñy lùc Ph¸p b¾t ®Çu xuÊt hiÖn tõ thÕ kû XVII vãi Marièt (1620-1684), t¸c gi¶ cuèn s¸ch “ luËn vÒ chuyÓn ®éng cña n­íc vµ chÊt láng kh¸c”, Pascan (1623-1662) x¸c lËp tÝnh chÊt kh«ng phô thuéc cña trÞ sè ¸p lùc thñy tÜnh ®èi víi h­íng ®Æt cña diÖn tÝch chÞu lùc, gi¶i thÝch triÖt ®Ó vÊn ®Ò ch©n kh«ng, chØ ra nguyªn t¾c cña m¸y nÐn thñy lùc, nªu lªn nguyªn t¾c Pascan vÒ sù truyÒn ¸p suÊt thñy tÜnh C¸c vÊn ®Ò thñy lùc cho ®Õn luc nµy ®­îc nghiªn cøu mét c¸ch riªng rÏ ch­a liªn hÖ ®­îc víi nhau thµnh mét hÖ c¬ ®Çy ®ñ tÝnh khoa häc; ph¶i ®îi sù ph¸t triÓn cña to¸n häc vµc¬ häc, míi cã c¬ së ®Ó ®­a thñy lùc häc thùc sù trë thµnh mét khoa häc hiÖn ®¹i ChÝnh thêi kú nµy to¸n häc vµ c¬ häc ®· cã nh÷ng tiÕn bé lín, do ®ã ®· gãp phÇn chuÈn bÞ cho sù ph¸t triÓn míi cña thñy lùc häc. CÇn kÓ ®Õn nh÷ng nhµ to¸n häc Ph¸p nh­ §ªc¸ct¬ (1598-1650), Pascan (1623-1662), nhµ to¸n häc, vËt lý, thiªn v¨n häc Hµ lan Huyghen (1629-1695), nh÷ng nhµ to¸n häc, co häc Anh Hócc¬ ( 1635-1703), Niut¬n (1643-1727), nhµ to¸n häc §øc LÐpnÝtd¬ (1646-1716) v.v 7. Thêi kú gi÷a vµ cuèi thÕ kû XVIII a) Sù h×nh thµnh nh÷ng c¬ sá lý thuyÕt cña c¬ häc chÊt láng hiÖn ®¹i Nhê sù ph¸t triÓn cña to¸n häc va c¬ häc, nh÷ng c¬ së cña c¬ häc chÊt láng hiÖn ®¹i ®­îc h×nh thµnh nhanh chãng; ®ã lµ c«ng lao tr­íc hÕt cña ba nhµ b¸c häc cña thÕ kû XVIII: §anien BÐcnuiy, ¥le vµ §at¨mbe. §anien BÐcnuiy (1700-1782) nhµ vËt lý vµ to¸n häc xuÊt s¾c, sinh ë G¬rooninhghe (Hµ lan); tõ 1725-1733 sèng á PªtÐcbua (Nga) lµ gi¸o s­ vµ viÖn sÜ viÖn Hµn l©m PªtÐcbua; ë ®©y «ng ®· viÕt c«ng tr×nh næi tiÕng “Thñy ®éng lùc häc” (n¨m 1738), trong ®ã «ng ®ac ®­a ra c¬ sá lý luËn cña ph­¬ng tr×nh chuyÓn ®éng æn ®Þnh cña chÊt láng lý t­ëng mang tªn «ng, mµ «ng lËp lu©n cho mét dßng  Trang: 3
  4. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi nguyªn tè, theo nguyªn t¾c b¶o toµn ®éng n¨ng. Lª«na ¥le (1707-1783), nhµ to¸n häc, co häc vµ vËt lý vÜ ®¹i- sinh ra ë Bal¬ (Thôy sÜ), sèng o PªtÐcbua tõ 1727 ®Õn 1741, råi tõ 1766 ®Õn hÕt ®êi; «ng la viÖn sÜ viÖn Hµn l©m PªtÐcbua. ¤ng næi tiÕng víi ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu c¸c yÕu tè thñy lùc t¹i mét ®iÓm cè ®Þnh, gäi la ph­¬ng ph¸p ¥le, víi nh÷ng ph­¬ng tr×nh vi ph©n chuyÓn ®éng cña chÊt láng lý t­ëng mang tªn «ng, lµm c¬ së cho thñy ®éng lùc häc; «ng ®ac kh¸i qu¸t ch­¬ng tr×nh vi ph©n liªn tôc cña §al¨mbe thµnh d¹ng chung dïng cho c¶ chÊt khÝ, «ng ®ac suy tõ nh÷ng ph­¬ng tr×nh vi ph©n nãi trªn ra ph­¬ng trinh BÐcnuiy. ¤ng còng nghiªn cøu nh÷ng m¸y thñy lùc vµ lµ ng­êi ®Çu tiªn nªu lªn c«ng thøc c¬ b¶n cña nh÷ng m¸y tuècbin. §al¨mbe(1717-1783), nhµ to¸n häc vµ triÕt häc; viÖn sÜ viªn Hµn l©m khoa hoc Ph¸p vµ nhiÒu n­¬c kh¸c, kÓ ca viªn Hµn l©m PªtÐcbua (tõ n¨m 1764). ¤ng cã nh÷ng luËn v¨n vÒ sù chuyÓn ®éng vµ c©n b»ng chÊt láng Trong thêi gian nay, hai nhµ to¸n häc Ph¸p cã nhiÒu cèng hiÕn cho c¬ häc chÊt láng lµ: Lag¬r¨ngggi¬ (1736-1813), ph¸t triÓn c¸c c«ng tr×nh cña ¥le, ®­a vµo ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu mét phÇn tö nhÊt ®Þnh cña chÊt láng chuyÓn ®éng gäi la ph­¬ng ph¸p Lag¬r¨ngggi¬; «ng ®Ò ra kh¸i niÖm vÒ thÕ lùc tècvµ hµm sè dßng lµm c¬ së cho viÖc nghiªn cøu chuyÓn ®äng thÕ, viÕt cho nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ sãng di ®éng cã ®ä cao v« cïng nhá trong kªnh cã ®ä s©u h÷u h¹n; vµ Laplax¬ (1749-1824) s¸ng t¹o lý thuyªt ®éc ®¸o vÒ sãng trªn mÆt chÊt láng vµ lý thuyÕt vÒ tÝnh mao dÉn; «ng s¸ng t¹o ra to¸n häc Laplax¬ ®­îc dïng trong thñy ®éng häc. Nh÷ng kÕt qña nghiªn cøu cña c¸c nhµ to¸n häc nãi trªn t¹o nªn c¬ sá lý thuyÕt cho c¬ häc chÊt láng hiÖn ®¹i, tuy vËy nh÷ng kÕt qu¶ ®ã ch­a ph¶i lµ ®ac ®­¬c sö dông trùc tiÕp vµo thñy lùc nªn cã mét thêi ky c¬ häc chÊt láng ph¸t triÓn nh­ mét nghµnh to¸n häc víi nh÷ng lêi gi¶i ®Ñp vµ thñy lùc ph¸t triÓn nh­ mét ngµnh kü thuËt víi nh÷ng øng dông phong phó. b) Sù xuÊt hiÖn ph­¬ng h­íng øng dông cña c¬ häc chÊt láng (ph­¬ng h­íng thñy lùc Bªn c¹nh ph­¬ng h­íng lý thuyÕt nãi trªn cña c¬ häc chÊt láng, xuÊt hiÖn theo ph­¬ng h­íng øng dông hoÆc kü thuËt tøc la ph­¬ng h­íng thñy lùc, chñ yÕu do tr­êng ph¸i Ph¸p x©y dùng nªn . Nh÷ng ®¹i diÖn suÊt s¾c cña tr­êng ph¸i nµy lµ: Pit« (1695-1771) - Kü s­ thñy c«ng ViÖn sÜ ViÖn Hµn l©m khoa häc Pari, s¸ng chÕ ra “èng Pit«” ®Ó ®o vËn tèc dßng ch¶y; Sedi (1718-1798) - Gi¸m ®èc tr­êng CÇu ®­êng, lËp ra c«ng thøc mang tªn «ng, khi nghiªn cøu dßng ch¶y trong kªnh víi môc ®Ých t×m ra søc c¶n do thµnh r¾n vµ ®¸y kªnh g©y ra; Boãc®a(1733-1794) - Kü s­, nghiªn cøu dßng ch¶y ra khái lç vµ t×m ra “tæn thÊt Boãc®a” khi lßng dÉn më ®ét ngét; B«tsuy (1730-1814) lµm nhiÒu thÝ nghiÖm m« h×nh ®Ó x¸c ®Þnh søc c¶n gi÷a dßng ch¶y vµ nh÷ng vËt ngËp cã h×nh d¹ng khac nhau; §uyboa (1734-1809) næi tiÕng víi c«ng tr×nh “nh÷ng nguyªn lý cña thñy lùc häc” vµ ®­îc coi lµ ng­êi s¸ng t¹o ra kü thuËt thùc nghiÖm cña tr­êng ph¸i thñy lùc Ph¸p, «ng tiÕn hµnh nhiÒu thÝ nghiÖm nh»m t×m ra nh÷ng gi¶i ph¸p thùc tÕ; «ng ph©n tÝch nhiÒu vÒ dßng ch¶y,®Òu dùa trªn sù c©n b»ng gi÷a gia tèc do träng lùc g©y ra va søc c¶n cña thµnh r¾n; «ng ®I ®Õn c«ng thøc t­¬ng  Trang: 4
  5. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi tù nh­ Sedi trong ®ã «ng ®­a ra kh¸i niÖm vÒ b¸n kÝnh thñy lùc;nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu cuat §uyboa cã nhiÒu ¶nh h­ëng ë ¢u ch©u vµo cuèi thÕ kû XVIII vµ ®Çu thÕ kû XIX. Hai nhµ thñy lùc thùc nghiÖm n÷a còng th­êng ®­îc kÓ ®Õn lµ: gi¸o su ng­êi ý Venturi (1764-1822) lµm nhiÒu thÝ nghiÖm vÒ dßng n­íc ch¶y qua vßi vµ nh÷ng thiÕt bÞ d¹ng héi tô vµ khuÕch t¸n mang tªn «ng vµ kü s­ ng­êi §øc V«nman (1757-1837) ®· nghiªn cøu l­u tèc kÕ ®o l­u l­îng ë s«ng. Nhê nh÷ng ho¹t ®éng nghiªn cøu cña c¸c nhµ b¸c häc, kü s­ theo h­íng tùc nghiÖm vµ kü thuËt nãi trªn, m«n thñy lùc ®¹t ®­îc nhiÒu tiÕn bé vÒ mét sè mÆt chñ yÕu la: cã nhiÒu s¸ng chÕ vÒ dông cô ®o l­êng nh­ èng ®o ¸p, èng Pit«, l­u tèc kÕ V«nman, l­u th­îng kÕ Venturi v.v ; sö dông m« h×nh ®Ó nghiªn cøu nh÷ng hiÖn t­îng thñy lùc hoÆc thiÕt kÕ nh÷ng c«ng tr×nh ; x©y dùng nh÷ng c«ng tøc tÝnh to¸n lý thuyÕt hÕt hîp víi nh÷ng hÖ sè ®iÒu chØnh, x¸c ®inh bëi nh÷ng kÕt qu¶ thÝ nghiÖm. 8. Sù ph¸t triÓn cña thñy lùc häc ë thÕ kû thø XIX a) C¬ häc chÊt láng øng dông trùc tiÕp ph¸t triÓn nhanh chãng ë Ph¸p vµ ë nhiÒu n­íc kh¸c. Hai nhµ b¸c häc Haghen (§øc) vµ R©yn«n (Anh) cã c«ng lao ph©n biÖt hai tr¹ng th¸i ch¶y: ch¶y tÇng vµ ch¶y rèi, víi nh÷ng qui luËt kh¸c nhau vÒ søc c¶n. NhiÒu nhµ khoa häc ®· nghiªn cøu søc c¶n thñy lùc nh­ Cul«ng, Poad¬i, Haghen,§¸cxy, VÐtsb¸t, Sanhv¬n¨ng v.v Dßng chÈy trong kªnh hë ®­îc chó träng nghiªn cøu. VÒ dßng ®Òu, nhiÒu thÝ nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh nh»m x¸c ®Þnh nh÷ng th«ng sè trong c«ng thøc Se®i nh­ c¸c c«ng tr×nh thÝ nghiÖm cña Badanh,G¨ngghilª, CèttaManinh. VÒ dßng æn ®Þnh kh«ng ®Òu, ®æi dÇn nh÷ng nghiªn cøu vÒ ®­ênh mÆt n­íc, ®é s©u ph©n giíi, n­íc ch¶y, hÖ sè söa ch÷a ®éng n¨ng, hÖ sè söa ch÷a ®éng l­îng cña c¸c nhµ khoa häc nh­ Bªl¨nggiª, Brex¬, Bi®«n C«ri«lÝt,V«chiª, BuxinÐttc¬, §uypuy Bu®anh, Sanhv¬n¨ng VÒ dßng kh«ng æn ®Þnh, vÒ sang Rótsen, Ba®anh, Sanh-v¬n¨ng, BuxinÐttc¬, §uypuy Bªl¨nggiª, Ba®anh, Boãc®a, BuxinÐttc¬, VÐtsb¸t ®· nghiªn cøu vÒ dßng ch¶y qua læ vµ®Ëp trµn.B¾t ®Çu cã nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ dßng cã h¹t l¬ löng t¶i vËt r¾n cña §uypuy,§¸cxy, F¸cg¬, §uyboa. Dßng thÊm ®­îc nghiªn cøu bëi §¸cxy, §uypuy, BuxinÐttc¬. Cuèi thªt kû thø 19 trong lÜnh vùc nghiªn cøu b»ng thÝ nghiÖm m« h×nh ph¸t triÓn thªm ba h­íng míi: nghiªn cøu m« h×nh trong èng khÝ ®éng häc, trong bÓ thö tµu, m« h×nh s«ng cã ®¸y di déng. Nh÷ng nguyªn t¾c vÒ t­¬ng tù thñy ®éng lùc häc vag nh÷ng tiªu chu VÒ m¸y thñy lùc, cã Buèc®in, Fuècn©yr«n, Pelt«n nghiªn cøu nh÷ng tuèc bin thñy lùc: Stªven, Smit, Erichs¬n, nghiªn cøu nh÷ng m¸y ®Èy c¸nh qu¹t dïng cho c¸c tÇu thñy. Riªng ë n­íc Nga, h­íng øng dông cña c¬ häc chÊt láng, nÈy sinh tõ nh÷ng c«ng tr×nh cña L«m«n«xèp, ®­îc b¾t ®Çu ph¸t triÓn tõ thÕ kû thø XIX víi nh÷ng c«ng tr×nh cña c¸c b¸c häc, gi¸o s­ tr­êng kü s­ giao th«ng PªtÐcbua nh­ Melnic«p, Clukhèp X«c«lèp, CètliaxÐpxki, M¾cximenc«, MÐcsinhg¬ v.v b) C¬ häc chÊt láng cæ ®iÓn ë thÕ kû 19 tiÕp tôc ph¸t triÓn theo h­íng to¸n häc vµ gãpphÇn vµo sù tiÕn bé cña thñy lùc. Naviª råi Stèc hoµn thµnh hÖ thèng ph­¬ng tr×nh vi ph©n chuyÓn ®éng  Trang: 5
  6. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi cña chÊt láng nhít, lµm c¬ së cho ®éng lùc häc chÊtt láng nhít. Hai nhµ vËt lý §øc lµ Hemh«n vµ KiÕcsèp vËn dông phÐp biÕn ®æi b¶o gi¸c (Do Lag¬r¨nggi¬ vµ C«sy s¸ng t¹o vµ Riªman, Csitt«-fen vµ Sv¸cx¬ ph¸t triÓn) ®Ó nghiªn cøu chuyÓn ®éng thÕ ph¼ng. BuxinÐtxc¬ víi c«ng tr×nh lín “VÒ lý thuyÕt dßng s«ng” (1872) ®­îc coi nh­ lµ ®ãng vai trß quan träng trong sù ph¸t triÓn cña thñy ®éng lùc häc, vµ thñy lùc R©yn«n ®Ó l¹i c«ng tr×nh lín cho thñy ®éng lùc häc. Nhøng nghiªn cøu cøu cña Kelvin (dßng kh«ng xo¸y chuyÓn ®çng xo¸y, triÒu, sãng), mµ R©ylai (x©m thùc, t­¬ng tù ®éng lùc häc) ®· gãp phÇn thóc ®Èy thñy ®éng lùc häc. ë Nga nhµ b¸c häc Pªt¬rèp nghiªn cøu vÒ qui luËt néi ma s¸t khi b«i tr¬n, Giucèpxki- s¸ng t¹o ra lý thuyÕt vÒ søc n©ng thñy ®éng lùc, vÒ n­íc vµ G¬r«mªc« ®Æt c¬ së cho lý thuyÕt dßng xo¾n, nghiªn cøu lý thuÕt vÒ hiÖn t­îng mao dÉn. 9. Nh÷ng khuynh h­íng ph¸t triÓn cña thñy lùc häc trong lÜnh vùc x©y dùng c«ng tr×nh ë ®Çu thÕ kû 20 Sang ®Çu thÕ kû 20, do ph¶i gi¶i quyÕt nhiÒu vÊn ®Ò cña thùc tiÔn s¶n xuÊt, khoa häc thñy lùc ®· chia thµnh nhiÒu nghanh chuyªn s©u, øng víi nh÷ng kü thuËt kh¸c nhau: thÝ dô thñy lùc c¸c c«ng tr×nh x©y dùng, thñy lùc cña c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y, thñy lùc cña c«ng nghÖ ®ãng tµu, thñy lùc cña c«ng nghÖ ho¸ häc v.v Nãi riªng trong lÜnh vùc x©y dùng c¬ b¶n, khoa häc thñy lùc còng l¹i ph©n thµnh nh÷ng bé phËn riªng nghiªn cøu kh¸ s©u nh­: thñy lùc kªnh hë; thñy lùch¹ l­u c«ng tr×nh d©ng n­íc; thñy lùc cña dßng cã cét n­íc cao; thñy lùc h¹ l­u nhµ m¸y thñy ®iÖn, thñy lùc®­êng èng; thñy lùc vÒ dßng thÊm, vÒ n­íc ngÇm; dßng kh«ng æn ®Þnh; lý thuyÕt sãng;dßng thø cÊp; dßng mang bïn c¸t v.v Ngoµi ®Æc ®iÓm lµ ph©n ngµnh s©u nh­ võa nãi trªn, khoa häc thñy lùc sang thÕ kû20 ngµy cµng g¾n bã víi c¬ häc chÊt láng, ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu thÝ nghiÖm vµ ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu lý luËn cµng ngµy cµng kÕt hîp chÆt chÏ vãi nhau. §ßng thêi còng h×nh thµnh mét hÖ thèng ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò thñy lùc nh­: ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu b»ng c¸c phÇn tö chÊt láng; ph­¬ng ph¸p nghiªn cøu b»ng c¸c trÞ sè trung b×nh; ph­¬ng ph¸p t­¬ng tù ph­¬ng ph¸p ph©n tÝch thø nguyªn; ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm v.v Tr­íc hÕt cÇn nªu nh÷ng thµnh tùu chÝnh cña c¬ häc chÊt láng, cã thóc ®Èy viÖc nghiªn cøu b»ng ph­¬ng ph¸p thñy lùc. §ã lµ: lý thuyÕt nöa thùc nghiÖm vÒ rèi víi P¬ranl¬, Taylo, C¸cman v.v lý thuyÕt vÒ líp biªn cña P¬rant¬ (1875-1953); c«ng tr×nh t­ g s«ng lín ë ®ång b»ng B¾c bé, nhiÒu kªnh ngßi ®­îc ®µo thªm hoÆc n¹o vÐt l¹i.cña Bladiót (sinh 1837), lÇn ®Çu tiªn nªu r»ng ®èi víi “èng tr¬n”, hÖ sè c¶n chØ phô thuéc sè R©yn«n; sù ph©n bè vËn tèc vµ søc c¶n cña dßng rèi trong èng cña C¸cman (1881-1963),ngoµi nh÷ng nhµ nghiªn cøu trªn thuéc tr­êng ph¸i P¬rant¬, cßn nh÷ng nhµ nghiªn cøu kh¸c cïng tr­êng ph¸i, víi nh÷ng ®ãng gãp næi tiÕng nh­: T«lmiªn, Sile (søc c¶n trong èng), Slie-ting( líp biªn), Nicur¸ts¬ ( tæn thÊt cét n­íc trong èng) v.v høong nghiªn cøu bµng ph©n tÝch thø nguyªn ®­îc ®Ò ra bëi BócKinhgam (1887-1940), B¬rÝt-man (1882 ) v.v.. Vªbe (1871-1951) ®­a ra nh÷ng h×nh thøc hiÖn ®¹i cña nguyªn t¾c t­¬ng tù cña thñy ®éng lùc VÒ mÆt thñy lùc, thêi gian ®Çu thÕ kûe 20, ®· xuÊt hiÖn nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu lín nh­ cña Foãccc¬r©yme (1852-1933), nghiªn cøu vÒ søc c¶n  Trang: 6
  7. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi thñy lùc, vÒ sãng di ®«ng, vÒ thÊm v.v.. Bakh¬mªchiÐp (1880-1951), víi ph­¬ng ph¸p tÝch ph©n ph­¬ng tr×nh vi ph©n vÒ chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu trong kªnh l¨ng trô; ¡ngghen (1854-1945), Rªbèc (1864-1950) chñ tr× nh÷ng phßng thÝ nghiÖm lín ë §¬rÐts®¬, ë C¸cl¬ruhe (§øc); Tim«nèp (1862-1936) ë Pªt¬r«gr¸t, S¸p-fern¸c (1839-1951), ë Viªn, Maiyer Pªter (1883), ë DuyrÝch, Gibson (1878) ë M¸nester ë Ph¸p nh÷ng nhµ thñy lùc næi tiÕng nh­ Caminsen (1871-1966), Ðt scan®¬ chñ tr× phßng thÝ nghiÖm thñy lùc Tulu®¬ kh¸ lín ë Mü ®· tiÕn hµnh nhiÒu thÝ nghiÖm trªn s©n m« h×nh hoÆc ngoµi thùc ®Þa, nhÊt lµ vÒ thñy n«ng, nh­ Sc«b©y nghiªn cøu søc c¶n cña kªnh t­íi. Y¸cnen nghiªn cøu dßng ch¶y trong èng t­íi, P¸csan (1881-1951) trong èng Venturi Sù th¾ng lîi cña c¸ch m¹ng x· héi chñ nghÜa th¸ng 10 Nga vÜ ®¹i ®· gi¶i phãng søc s¶n xuÊt vµ ®Èy m¹nh c«ng cuéc x©y dùng kinh tÕ ë Liªn X«, lµm cho khoa häc ký thuËt Liªn X« cã nh÷ng b­íc tiÕn v­ît bËc. Khoa häc thñy lùc Liªn X« ®· ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ nhiÒu mÆt ®· ®øng hµng ®Çu trªn thÕ giíi. ViÖn sÜ Pav¬lèpski (1884-1937) ®· cã nh÷ng cèng hiÕn ®Ó x©y dùng vµ ph¸t triÓn khoa häc thñy lùc x« viÕt, víi nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ nhiÒu lÜnh vùc thñy lùc kh¸c nhau nh­ s¸ng t¹o lý luËn chuyÓn ®éng kh«ng ®Óutong m«i tr­êng thÊm, ph­¬ng ph¸p “t­¬ng tù” “®iÖn thñy”, søc c¶n thñy lùcv.v ViÖn sÜ Vªlican«p (1879-1964) x©y dùng lý thuyÕt träng lùc cña sù chuyÓn ®éng bïn c¸t vµ diÔn biÕn lßng s«ng, ®Ò xuÊt lý thuyÕt träng lùc cña sù chuyÓn ®éng bïn c¸t l¬ löng. N.M. BÐcn¸tski (1817-1935) ®Ò nghÞ m« h×nh vÒ “chuyÓn ®éng b×nh diÖn”. NhiÒu ngµnh thñy lùc chuyªn m«n ®· ph¸t triÓn m¹nh ë Liªn X« nh­ thñy lùc vÒ èng cã ¸p (nh­ A.D. Ansun, N.Z. F¬renken, F. A. SªvªlÐp v.v ), thñy lùc kªnh hë (nh­ I. I. Ag¬rètskin, M. §. SÐct«uxèp, S. A. C¬ritschian«vich v.v ), thñy lùc c«ng tr×nh (A. N. Akhuchin, E. A. Damarin, I. I. Lªvi, A. N. Rakh¬man«p, D. I. Cumin v.v ), thñy lùc dßng thÊm (V. I.Aravin, S. N. Numªr«p, R. R. SugaÐp v.v ) v.v ë c¸c n­íc x· héi chñ nghÜa kh¸c, khoa häc thñy lùc còng ph¸t triÓn nhanh.cña Bladiót (sinh 1837), lÇn ®Çu tiªn nªu r»ng ®èi víi “èng tr¬n”, hÖ sè c¶n chØ phô thuéc sè R©yn«n; sù ph©n bè vËn tèc vµ søc c¶n cña dßng rèi trong èng cña C¸cman (1881-1963),ngoµi nh÷ng nhµ nghiªn cøu trªn thuéc tr­êng ph¸i P¬rant¬, cßn nh÷ng nhµ nghiªn cøu kh¸c cïng tr­êng ph¸i, víi nh÷ng ®ãng gãp næi tiÕng nh­: T«lmiªn, Sile (søc c¶n trong èng), Slie-ting( líp biªn), Nicur¸ts¬ ( tæn thÊt cét n­íc trong èng) v.v høong nghiªn cøu bµng ph©n tÝch thø nguyªn ®­îc ®Ò ra bëi BócKinhgam (1887- 1940), B¬rÝt-man (1882 ) v.v.. Vªbe (1871-1951) ®­a ra nh÷ng h×nh thøc hiÖn ®¹i cña nguyªn t¾c t­¬ng tù cña thñy ®éng lùc VÒ mÆt thñy lùc, thêi gian ®Çu thÕ kû 20, ®· xuÊt hiÖn nhiÒu c«ng tr×nh nghiªn cøu lín nh­ cña Foãccc¬r©yme (1852-1933), nghiªn cøu vÒ søc c¶n thñy lùc, vÒ sãng di ®«ng, vÒ thÊm v.v.. Bakh¬mªchiÐp (1880-1951), víi ph­¬ng ph¸p tÝch ph©n ph­¬ng tr×nh vi ph©n vÒ chuyÓn ®éng kh«ng ®Òu trong kªnh l¨ng trô; ¡ngghen (1854-1945), Rªbèc (1864-1950) chñ tr× nh÷ng phßng thÝ nghiÖm lín ë §¬rÐts®¬, ë C¸cl¬ruhe (§øc); Tim«nèp (1862-1936) ë Pªt¬r«gr¸t, S¸p-fern¸c (1839-1951), ë Viªn, Maiyer Pªter (1883), ë DuyrÝch, Gibson (1878) ë M¸nester ë Ph¸p nh÷ng nhµ thñy lùc næi tiÕng nh­ Caminsen (1871-1966), Ðt scan®¬ chñ tr× phßng thÝ nghiÖm thñy lùc Tulu®¬ kh¸ lín ë Mü ®· tiÕn hµnh nhiÒu thÝ nghiÖm trªn s©n m« h×nh hoÆc ngoµi thùc ®Þa, nhÊt lµ vÒ thñy n«ng, nh­ Sc«b©y nghiªn cøu søc c¶n cña  Trang: 7
  8. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi kªnh t­íi. Y¸cnen nghiªn cøu dßng ch¶y trong èng t­íi, P¸csan (1881-1951) trong èng Venturi Sù th¾ng lîi cña c¸ch m¹ng x· héi chñ nghÜa th¸ng 10 Nga vÜ ®¹i ®· gi¶i phãng søc s¶n xuÊt vµ ®Èy m¹nh c«ng cuéc x©y dùng kinh tÕ ë Liªn X«, lµm cho khoa häc ký thuËt Liªn X« cã nh÷ng b­íc tiÕn v­ît bËc. Khoa häc thñy lùc Liªn X« ®· ph¸t triÓn rÊt nhanh vµ nhiÒu mÆt ®· ®øng hµng ®Çu trªn thÕ giíi. ViÖn sÜ Pav¬lèpski (1884-1937) ®· cã nh÷ng cèng hiÕn ®Ó x©y dùng vµ ph¸t triÓn khoa häc thñy lùc x« viÕt, víi nh÷ng c«ng tr×nh nghiªn cøu vÒ nhiÒu lÜnh vùc thñy lùc kh¸c nhau nh­ s¸ng t¹o lý luËn chuyÓn ®éng kh«ng ®Óutong m«i tr­êng thÊm, ph­¬ng ph¸p “t­¬ng tù” “®iÖn thñy”, søc c¶n thñy lùcv.v ViÖn sÜ Vªlican«p (1879-1964) x©y dùng lý thuyÕt träng lùc cña sù chuyÓn ®éng bïn c¸t vµ diÔn biÕn lßng s«ng, ®Ò xuÊt lý thuyÕt träng lùc cña sù chuyÓn ®éng bïn c¸t l¬ löng. N.M. BÐcn¸tski (1817-1935) ®Ò nghÞ m« h×nh vÒ “chuyÓn ®éng b×nh diÖn”. NhiÒu ngµnh thñy lùc chuyªn m«n ®· ph¸t triÓn m¹nh ë Liªn X« nh­ thñy lùc vÒ èng cã ¸p (nh­ A.D. Ansun, N.Z. F¬renken, F. A. SªvªlÐp v.v ), thñy lùc kªnh hë (nh­ I. I. Ag¬rètskin, M. §. SÐct«uxèp, S. A. C¬ritschian«vich v.v ), thñy lùc c«ng tr×nh (A. N. Akhuchin, E. A. Damarin, I. I. Lªvi, A. N. Rakh¬man«p, D. I. Cumin v.v ), thñy lùc dßng thÊm (V. I.Aravin, S. N. Numªr«p, R. R. SugaÐp v.v ) v.v ë c¸c n­íc x· héi chñ nghÜa kh¸c, khoa häc thñy lùc còng ph¸t triÓn nhanh. 10. Thñy lîi vµ khoa häc thñy lùc ë ViÖt Nam ë ViÖt Nam «ng cha ta ®· biÕt lîi dông n­íc ®Ó phôc vô n«ng nghiÖp kÓ tõ c¸c thêi kú ®å ®¸ cò (30 v¹n n¨m vÒ tr­íc), ®å ®¸ gi÷a (1 v¹n n¨m), ®å ®¸ míi (5.000 n¨m), råi ®Õn thêi ®¹i ®å ®ång (4.000 n¨m - Hïng V­¬ng dùng n­íc). Tõ ®Çu c«ng nguyªn trë ®i (thêi kú ®å s¾t ph¸t ®¹t) c«ng tr×nh thñy lîi vÉn tiÕp tôc ph¸t triÓn, hÖ thèng ®ª ®iÒu ®· dÇn d©n h×nh thµnh däc nh÷n Theo “C­¬ng môc chÝnh biªn”, n¨m 938 thêi Lª Hoµn, ®· ®µo s«ng tõ nói §ång Cæ (Yªn §Þnh Thanh Ho¸) ®Õn s«ng Bµ Hoµ (TÜnh Gia Thanh Ho¸) thuyÒn bÌ ®i l¹i tiÖn lîi. VÒ ®êi Lý (thÕ kû XI), nhiÒu ®o¹n ®ª quan träng däc theo nh÷ng s«ng ngßi lín ë c¸c vïng ®ång b»ng ®· ®­îc ®¾p, trong ®ã quan träng nhÊt lµ ®ª C¬ x¸ (®ª s«ng Hång, vïng Th¨ng long) ®­îc ®¾p vµo mïa xu©n n¨m 1168. Mét sè kªnh ngßi nhÊt la vïng Thanh Ho¸, ®­îc tiÕp tôc ®µo vµ kh¬i s©u thªm. NÒn n«ng nghiÖp n­íc ta ë vïng ®ång b»ng th­êng bÞ ngËp lôt vµ h¹n h¸n ®e däa; nh÷ng c«ng tr×nh thñy lîi trªn ®· t¹o ra nh÷ng ®iÒu kiÖn quan träng ®Ó ph¸t triÓn n«ng nghiÖp Sang ®êi TrÇn (tõ thÕ kû XIII) c«ng viÖc ®¾p ®ª phßng lò ®­îc tiÕn hµnh h»ng n¨m víi qui m« lín. N¨m 1248, thêi TrÇn Th¸i T«n ®· ®¾p ®ª tõ ®Çu nguån ®Õn bê biÓn gäi lµ ®ª Quai V¹c. HÖ thèng ®ª ®iÒu däc c¸c s«ng lín ë ®ång b»ng B¾c Bé ®Õn thêi TrÇn vÒ c¬ b¶n ®· x©y dùng vµ h»ng n¨m tu bæ; vÊn ®Ò x©y dùng vµ b¶o vÖ ®ª ®iÒu trë thµnh mét chøc n¨ng quan träng cña chÝnh quyÒn vµ lµ nhiÖm vô cña toµn d©n §Õn ®êi Lª (thÕ kû XV), rÊt coi träng viÖc tu bæ, kiÓm tra ®ª ®iÒu. Thêi Lª s¬, ®· kh«i phôc nhiÒu c«ng tr×nh, n¨m 1428 kh¬i l¹i kªnh ë Tr­êng An, Thanh Hãa,NghÖ TÜnh n¨m 1445. Nh©n t«ng kh¬i s«ng B×nh Lç (huyÖn Kim Anh,VÜnh Phó), th«ng suèt ®Õn B×nh Than. N¨m 1467, c¸c ®ª ng¨n n­íc mÆn vïng Nam S¸ch, Th¸i B×nh ®­îc båi ®¾p l¹i, ngoµi ra ®· ®µo nhiÒu  Trang: 8
  9. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi kªnh m­¬ng ®Ó t­íi ruéng vµ vËn t¶i tiÖn lîi. Di tÝch nh÷ng ®o¹n ®ª n­íc mÆn vÉn cßn ®Õn nay, nh©n d©n th­êng gäi lµ “®ª Hång §øc” ( niªn hiÖu Lª Th¸nh T«ng). ë Thanh Ho¸ nhiÒu s«ng ®µo ®· ®­îc khai th¸c tõ thÕ kû XV, ®Õn nay cßn mang tªn la “s«ng nhµ Lª”. Tõ thÕ kû XVI, chÕ ®é qu©n chñ chuyªn chÕ vµ nh÷ng hËu qu¶ do nã g©y ra- c¸t cø vµ néi chiÕn - ®· c¶n trë sù ph¸t triÓn cña søc s¶n xuÊt. Tuy nhiªn nh©n d©n kh«ng ngõng ®Êu tranh ®Ó b¶o vÖ lµng xãm quª h­¬ng, b¶o vÖ cuéc sèng cña m×nh. Sang thÕ kû XVIII giai cÊp phong kiÕn b­íc vµo giai ®o¹n khñng ho¶ng s©u s¾c vµ toµn diÖn; n«ng nghiÖp ®×nh ®èn ë c¶ ®»ng ngoµi vµ ®»ng trong. Døoi triÒu NguyÔn (thÕ kû XIX) kinh tÕ n«ng nghiÖp còng ngµy cµng sa sót, triÒu NguyÔn bÊt lùc trong viÖc ch¨m lo, b¶o vÖ ®ª ®iÒu vµ c¸c c«ng tr×nh thñy lîi nªn n¹n ®ª vì, lôt l«ik x¶y ra liªn tiÕp. Riªng ®ª s«ng Hång á Kho¸i Ch©u (H¶i H­ng) ®êi Tù §øc bÞ vì “10 n¨m liÒn” d©n nghÌo ph¶i bá lµng, phiªu b¹t xø së. T×nh h×nh n«ng nghiÖp ®· buéc nhµ NguyÔn ph¶i ®Ò ra chÝnh s¸ch khÈn hoang, b¾ ®Çu tõ triÒu NguyÔn vµ ®Èy m¹nh d­íi triÒu Minh MÖnh. Trong kho¶ng 1828-1829, víi c­¬ng vÞ doanh ®iÒn sø, NguyÔn C«ng Trø ®· ®Ò ra h×nh s¸ch doanh ®iÒn, thùc hiÖn khÈn hoanh, theo lèi di d©n, lËp Êp, ®· lËp thµnh 2 huyÖn Kim S¬n Hµ Nam Ninh vµ TiÒn H¶i (Th¸i B×nh); «ng ®· lîi dông ®Þa h×nh ®Ó ®¾p ®ª vµ më mang hÖ thèng thñy n«ng mét c¸ch hîp lý, khoa häc. Do nh÷ng kÕt qu¶ ®ã, chÝnh s¸ch doanh ®iÒn ®­îc ¸p dông ë nhiÒu n¬i nhÊt la Nam Kú. Song thêi kú Ph¸p thuéc, trong nh÷ng n¨m ®« hé, thùc d©n Ph¸p ®· lµm mét sè Ýt c«ng tr×nh thñy lîi ®Ó phôc vô chÝnh s¸ch bãc lét thuéc ®Þa cña chóng, c¨n b¶n kh«ng cã biÖn ph¸p hiÖu qu¶ ®Ó chèng h¹n, óng, lôt, xãi mßn ®Ó ®¶m b¶o s¶n l­îng ruéng ®Êt ®­îc æn ®Þnh vµ ®êi sèng nh©n d©n ®­îc an toµn. Sau khi c¸ch m¹nh th¸ng T¸m n¨m 1945 thµnh c«ng, nhÊt lµ sau khi cuéc kh¸ng chiÕn chèng thùc d©n Ph¸p th¾ng lîi, miÖn B¾c ®­îc gi¶i phãng hoµn toµn, sù nghiÖp thñy lîi ®­îc ph¸t triÓn m¹nh mÏ. C«ng t¸c thñy lîi lµ biÖn ph¸p hµng ®Çu ®¶m b¶o cho viÖc ph¸t triÓn nhanh vµ v÷ng ch¾c cña n«ng nghiÖp. §· x©y dùng ®­îc ë miÒn B¾c mét m¹ng l­íi thñy n«ng, gåm h¬n 60 hÖ thèng thñy n«ng lo¹i lín vµ lo¹i võa cã kh¶ n¨ng t­íi n­íc cho 1 triÖu ha vµ tiªu cho 1,1 triÖu ha ruéng ®Êt canh t¸c. C«ng t¸c cñng cè b¶o vÖ ®ª, hé ®ª, ph©n lò, lµm chËm lò ®· b¶o vÖ ®­îc s¶n xuÊt vµ an toµn cho nh©n d©n. C«ng tr×nh thñy ®iÖn Th¸c Bµ víi c«ng suÊt 108.000 kW vµ mét lo¹t c«ng tr×nh thñy ®iÖn nhá nh­ Bµn Th¹ch, Nahan, suèi Cñn, CÊm S¬n v.v §· ®­îc x©y dùng mét ®éi ngò c¸n bé khoa häc kü thuËt thñy lîi cã kh¶ n¨ng thiÕt kÕ, qu¶n lý vµ thi c«ng nh÷ng c«ng tr×nh t­¬ng ®èi lín vµ mét hÖ thèng c¸c tr­êng ®¹i häc vµ viÖn nghiªn cøu, viÖn thiÕt kÕ phôc vô yªu cÇu cña sù nghiÖp thñy lîi. Sau khi miÒn Nam ®­îc hoµn toµn gi¶i phãng, c«ng t¸c thñy lîi ë miÒn Nam ®­îc triÓn khai manh mÏ phôc vô yªu cÇu ph¸t triÓn n«ng nghiÖp vµ c¸c yªu cÇu c¶i t¹o vµ x©y dùng kinh tÕ vµ ®· ®¹t ®­îc nhiÒu thµnh tÝch to lín. VÒ mÆt khoa häc thñy lùc, m«n thñy lùc ®· ®­îc gi¶ng d¹y thµnh m«n c¬ së kü thuËt trong c¸c tr­êng kü thuËt ë n­íc ta, ®· h×nh thµnh mèt sè phßng thÝ nghiÖm thñy lùc, ®· nghiªn cøu gi¶i quyÕt mét sè vÊn ®Ò vÒ thñy lùc, nh­ nh÷ng vÊn ®Ò tÝnh to¸n dßng kh«ng æn ®Þnh trong viÖc tÝnh lò, triÒu,  Trang: 9
  10. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi nh÷ng vÊn ®Ò vÒ thñy lùc c«ng tr×nh, vÒ chuyÓn ®éng cña bïn c¸t, vÒ dßng thÊm, vÒ c¸c m¸y thñy lùc v.v Trong giai ®o¹n míi, nhiÖm vô khai th¸c vµ chØnh trÞ c¸c dßng s«ng, lîi dông c¸c nguån n­íc ®Ó phôc vô c¸c nghµnh c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i vµ c¸c nhu cÇu kh¸c rÊt to lín, nã ®ßi hái khoa häc thñy lùc ë n­íc ta ph¶i ph¸t triÓn m¹nh mÏ, nhanh chong tiÕp thu thµnh tùu hiÖn ®¹i cña thÕ giíi, vËn dông s¸ng t¹o vµo ®iÒu kiÖn n­íc ta, ®i s©u nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò riªng cña n­íc ta ®Ó cã ®ñ kh¶ n¨ng gi¶i quyÕt nhiÒu vÊn ®Ò thñy lùc míi vµ phøc t¹p, tiÕn lªn ®uæi kÞp tr×nh ®é c¸c n­íc tiªn tiÕn, x©y dùng  Trang: 10
  11. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi Ch­¬ng 1: Kh¸i niÖm chung 1.kh¸i niÖm vÒ thuû lùc häc Thuû lùc lµ mét m«n khoa häc nghiªn cøu c¸c qui luËt c©n b»ng vµ chuyÓn ®éng cña chÊt láng,®Æc biÖt lµ n­íc vµ ph­¬ng ph¸p øng dông c¸c qui luËt ®ã trong thùc tÕ s¶n xuÊt vµ ®êi sèng x· héi. M«n thuû lùc cã hai phÇn chÝnh: thuû tÜnh häc vµ thuû ®éng lùc häc. PhÇn thuû tÜnh nghiªn cøu c¸c qui luËt cña chÊt láng ë tr¹ng th¸i tÜnh nh­ ¸p suÊt vµ ¸p lùc chÊt láng t¸c dông vµo mÆt tiÕp xóc,sù æn ®Þnh cña vËt r¾n trong chÊt láng. PhÇn thuû ®éng lùc nghiªn cøu c¸c qui luËt cña chÊt láng chuyÓn ®éng vµ vËn dông c¸c qui luËt ®ã ®Ó nghiªn cøu vÒ dßng chÊt láng ch¶y trong èng,trong kªnh,trong s«ng, dßng ch¶y qua c«ng tr×nh,dßng thÊm V× vËy thuû lùc lµ mét häc c¬ së cho c¸c m«n häc kh¸c cã liªn quan ®Õn n­íc nh­ c¸c m«n: Thuû v¨n,§Þa chÊt,Thuû n«ng,Thuû c«ng, Tr¹m b¬m, Thuû lùc kh«ng nh÷ng lµ m«n häc cÇn thiÕt ®èi víi c¸c ngµnh thuû lîi mµ cßn rÊt cÇn thiÕt víi c¸c ngµnh kh¸c nh­: Giao th«ng, kiÕn tróc,khai th¸c quÆng má, ®ãng tµu, chÕ t¹o c¬ khÝ, 1.2.Nh÷ng ®¬n vÞ th­êng dïng trong tÝnh to¸n thuû lùc 1.3.øng dông vµo thùc tÕ s¶n xuÊt vµ ®êi sèng x· héi 2. C¸c ®Æc ®iÓm vµ tÝnh chÊt vËt lý cña chÊt láng 2.1 C¸c ®Æc ®iÓm c¬ b¶n cña chÊt láng Mét cèc chøa ®Çy chÊt láng (vÝ dô: n­íc), ta dÔ dµng rãt chÊt láng vµo mét chai nhá vµ tõ chai nhá rãt sang mét ®Üa. Nh­ vËy ta cã thÓ nhËn xÐt r»ngchÊt láng cã tÝnh dÔ l­u ®éng, nã kh«ng cã h×nh d¸ng riªng nh­ chÊt r¾n mµ thay ®æi h×nh d¸ng theo b×nh ®ùng. Quan s¸t cèc chÊt láng nãi trªn, thÊy n­íc chøa ®Çy kh«ng gian cña cèc.NÕu bá vµo cèc chÊt láng mét hßn bi, chÊt láng trong cèc sÏ d©ng lªn cao.Khi lÊy hßn bi ra chÊt láng trong cèc h¹ xuèng cho¸n kÝn chç cña hßn bi kh«ng ®Ó l¹i mét kho¶ng trèng nµo.Nh­ vËy cã thÓ xem chÊt láng lµ mét m«I tr­êng liªn tôc.Gi¶ thiÕt vËy cho phÕp ta nghiªn cøu vÒ chÊt láng cã thÓ ding lµm hµm sè liªn tôc lµm c«ng cô ®Ó gi¶i c¸c bµi to¸n. 2.2.C¸c tÝnh chÊt vËt lý chñ yÕu cña chÊt láng  Trang: 11
  12. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi CH¦¥NG 2 : THUû TÜNH häc. 1. Kh¸I niÖm vÒ ¸p lùc thñy tÜnh vµ ¸p suÊt thñy tÜnh 1.1.¸p lùc thñy tÜnh: Thñy tÜnh häc lµ mét bé phËn cña thñy lùc häc, nghiªn cøu c¸c quy luËt cña chÊt láng ë tr¹ng th¸i tÜnh vµ t¸c dông cña nã víi vËt r¾n. §Ó cã kh¸i niÖm vÒ ¸p lùc thñy tÜnh ta xÐt vÝ dô sau: Mét khèi chÊt láng ë tr¹ng th¸i tÜnh ( h×nh 1-1) . T­ëng t­îng c¾t khèi A chÊt láng ®ã b»ng mét mÆt   ph¼ng AB tïy ý råi bá phÇn I II I chÊt láng bªn ph¶i ( P.II ) . Hình 1-1 B Sô ñoà minh hoaï aùp Muèn gi÷ cho phÇn cßn löïc thuyû tænh l¹i ( P. I ) ®­îc c©n b»ng, ta ph¶i thay t¸c dông cña phÇn II b»ng lùc P . Lùc P ®ã gäi lµ ¸p lùc thñy tÜnh trªn mÆt chÞu t¸c dông  . VËy ta cã kh¸i niÖm sau: ¸p lùc thñy tÜnh lµ ¸p lùc t­¬ng hç gi÷a c¸c phÇn cña chÊt láng tÜnh hoÆc chÊt láng víi vËt r¾n P( N , KN). 1.2. ¸p suÊt thñy tÜnh: Mét mÆt cã diÖn tÝch lµ , chÞu ¸p lùc thñy tÜnh P t¸c dông th× tØ sè P gäi lµ ¸p suÊt thñy tÜnh trung b×nh.  P Ptb  ( 1-1)  Giíi h¹n cña tØ sè trªn gi¶m diÖn tÝch cña  ®Õn 0 gäi lµ ¸p suÊt thñy tÜnh t¹i mét ®iÓm. P P  lim (1-2)  0  §¬n vÞ: N/cm2 , KN/cm2 , at , KG/cm2 §æi ®¬n vÞ: 1at = 9.81N/ cm2 = 98.1 KN/m2 = 1KG/cm2 2.TÝNH CHÊT vµ ph­¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ¸p suÊt thñy tÜnh 2.1.HAI TÝNH CHÊT C¥ B¶N CñA ¸P SUÊT THUû TÜNH 2.1.1. TÝnh chÊt thø nhÊt; Mét khèi chÊt láng ë tr¹ng th¸i tÜnh ( h×nh 1-2) . T­ëng t­îng c¾t khèi chÊt láng ®ã b»ng mét mÆt ph¼ng AB tïy ý råi bá phÇn chÊt láng bªn ph¶i ( P.II ) . A A pn T¹i ®iÓm K cã lùc P t¸c p dông, ta ph©n tÝch lùc P thµnh hai K K  thµnh phÇn lùc B Hình 1-2 B Sô ñoà chöùng minh tính chaát thöù nhaát  Trang: 12 cuûa aùp suaát thuyû tónh
  13. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi - Lùc pn h­íng vu«ng gãc víi mÆt ph©n chia - Lùc  n»m trong mÆt ph©n chia: Lùc P ®ã gäi lµ ¸p lùc thñy tÜnh trªn mÆt chÞu t¸c dông  . Thµnh phÇn lùc  kh«ng tån t¹i ®­îc nªn t¹i ®iÓm K chØ cßn thµnh phÇn lùcPn vu«ng gãc víi mÆt chÞu t¸c dông. VËy ta cã thÓ ph¸t biÓu nh­ sau: ¸p suÊt thñy tÜnh t¹i mét ®iÓm trªn mÆt chÞu t¸c dông lu«n vu«ng gãc víi mÆt chÞu t¸c dông vµ h­íng vµo mÆt ®ã. G H 2.1.2. TÝnh chÊt thø hai F VÝ dô: Cho bÓ chøa n­íc ë h×nh (1- 3), xÐt ®iÓm E C B A ë gãc ®¸y bÓ chøa n­íc. §iÓm A thuéc gãc ®¸y bÓ vµ hai thµnh bÓ. ¸p suÊt thñy tÜnh t¹i ®iÓm A t¸c dông lªn ®¸y bÓ vµ hai mÆt thµnh bÓ theo ba h­íng D A Hình 1-3 kh¸c nhau nh­ng cã cïng mét trÞ sè . Sô ñoà minh hoaï tính PA( ABCD)=PA( ADE F)=P(ABGE) chaát thöù nhaát cuûa aùp suaát thuyû tónh ¸p suÊt thñy tÜnh t¹i mét ®iÓm bÊt kú trong chÊt láng tÜnh cã trÞ sè b»ng nhau theo mäi ph­¬ng. 2.2.PH¦¥NG TR×NH c¬ b¶n cña ¸p suÊt thñy tÜnh: i- c«ng thøc c¬ b¶N : XÐt mét khèi chÊt láng nhá h×nh trô n»m trong b×nh chøa A cã chiÒu cao lµ h, ®¸y cã diÖn tÝch dw, c¸c lùc t¸c dông lªn khèi chÊt láng ®ang xÐt P = Po +  h (1-3) Trong ®ã: P : ¸p suÊt thñy tÜnh t¹i mét ®iÓm n»m trong chÊt láng  : Träng l­îng riªng cña chÊt láng h h : ChiÒu s©u ®iÓm ®ang xÐt Po : ¸p suÊt mÆt tho¸ng a VÝ dô: T×m ¸p suÊt t¹i ®iÓm A trªn t­êng ch¾n n­íc Hình 1-4 (h×nh 1-4) . BiÕt ®iÓm A ë ®é s©u 10 m so víi mÆt Sô ñoà töôøng chaén nöôùc n­íc, träng l­îng riªng cña n­íc lµ  = 9,81KN/m3, ¸p suÊt trªn mÆt n­íc lµ Po = 98,1 (KN /m2). Gi¶i: ¸p suÊt n­íc t¹i ®iÓm A tÝnh theo c«ng thøc (1-3) p = po+ .h Thay c¸c sè liÖu ®· cho vµo c«ng thøc ta cã P = 98,1 + 9,81 . 10 = 196,2 KN/m2 3. C¸C LO¹I ¸P SUÊT THUû TÜNH 3.1.C¸C LO¹I ¸p suÊt : 1-¸p suÊt khÝ trêi :  Trang: 13
  14. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi Träng l­îng cña cét kh«ng khÝ t¸c dông lªn 1®¬n vÞ diÖn tÝch (1m2) mÆt ®Êt gäi lµ ¸p suÊt khÝ quyÓn , kÝ hiÖu pa. Trong thùc tiÔn kü thuËt qui ­íc pa = 98100 N/m2 (hoÆc pa = 1kG/cm2) 2- ¸p suÊt tuyÖt ®èi: ¸p suÊt tuyÖt ®èi (hay ¸p suÊt toµn phÇn ) t¹i mét ®iÓm trong chÊt láng ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc : ptuyÖt = p0 + .h (1 - 11) p0 Trong ®ã : .h- ¸p suÊt do b¶n th©n chÊt láng . p0 -¸p suÊt trªn bÒ mÆt chÊt láng . VÝ dô 1: h T×m ¸p suÊt tuyÖt ®èi ë ®¸y b×nh ¸p lùc , trong b×nh ptuyeät chøa n­íc (h×nh bªn) . BiÕt ®¸y b×nh ë chiÒu s©u h = 1,20m : a ¸p suÊt trªn mÆt n­íc lµ p0 = 196200 N/m2 ; träng l­îng riªng Hình 1-5 3 cña n­íc lµ  =9,81 N/m . Bình aùp löïc Gi¶i: ¸p suÊt tuyÖt ®èi ë ®¸y b×nh ¸p lùc tÝnh theo c«ng thøc (1-11 ) ptuyÖt = p0 + .h =196200+9810.1,2 =207972 N/m2 =208,0 KN/m2 . 3- ¸p suÊt d­ : ¸p suÊt d­ (hay ¸p suÊt kÕ , ¸p suÊt t­¬ng ®èi) b»ng ¸p suÊt tuyÖt ®èi trõ ®i ¸p suÊt khÝ trêi pa . pd­ = ptuyÖt - pa . (1 - 12) hoÆc pd­ = p0 + .h - pa (1 - 13) Trong b×nh hë vµ c¸c c«ng tr×nh thuû lîi ¸p suÊt trªn mÆt chÊt láng lµ ¸p suÊt khÝ trêi (nghÜa lµ p0=pa) nªn ¸p suÊt d­ lµ ¸p suÊt do b¶n p0=pa th©n chÊt láng : pd­ = p0 + .h - pa = .h. (1 -14) VÝ dô 2: h T×m ¸p suÊt d­ ë ®¸y b×nh ¸p lùc , trong b×nh chøa n­íc (h×nh bªn) . BiÕt ®¸y b×nh ë chiÒu s©u h = 1,20m ; ¸p suÊt trªn a mÆt n­íc lµ p0 = 196200 N/m2 ;¸p suÊt khÝ trêi lµ pa = 98100 Hình 1-5' 2 N/m ; träng l­îng riªng cña n­íc lµ  =9,81 N/m . 3 Bình hôû chöùa nöôùc Gi¶i: ¸p suÊt d­ ë ®¸y b×nh ¸p lùc tÝnh theo c«ng thøc (1-13 ) pd­ = p0 + .h- p0 =196200+9810.1,2-98100 =109872 N/m2 =110,0 KN/m2 . 4- ¸p suÊt ch©n kh«ng : ë mét n¬i nµo ®ã, nÕu cã ¸p suÊt tuyÖt ®èi nhá h¬n ¸p suÊt khÝ trêi ,th× ë ®ã cã hiÖn t­îng ch©n kh«ng . TrÞ sè ¸p suÊt ch©n kh«ng tÝnh b»ng hiÖu sè ¸p suÊt khÝ trêi vµ ¸p suÊt tuyÖt ®èi : Pck = pa - ptuyÖt . (1 -15) Tõ c«ng thøc (1 - 15) thÊy r»ng ¸p suÊt ch©n kh«ng lu«n lu«n nhá h¬n 1at , chØ tr­êng hîp ch©n kh«ng tuyÖt ®èi th× ¸p suÊt ch©n kh«ng míi b»ng 1at. VÝ dô 3:  Trang: 14
  15. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi T¹i mÆt c¾t èng hót n­íc tr­íc khi vµo m¸y b¬m pck cã ¸p suÊt tuyÖt ®èi lµ ptuyÖt=29430 N/m2 . X¸c ®Þnh ¸p suÊt ch©n kh«ng t¹i mÆt c¾t ®ã. Gi¶i: ¸p suÊt ch©n kh«ng ë mÆt c¾t èng tr­íc khi vµo m¸y b¬m tÝnh theo c«ng thøc (1-15): pck = pa - ptuyÖt pck = 98100 - 29430 = 68670 N/m2 = 68,7 KN/m2 Hình 1-6' Sô ñoà maùy bôm vaø oáng huùt  Trang: 15
  16. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi 3.2.CHIÒU CAO §O ¸P: ¸p suÊt cã thÓ biÓu thÞ b»ng chiÒu cao cña mét cét chÊt láng . P h (1 - 16)  h -chiÒu cao ®o ¸p  - träng l­îng riªng cña chÊt láng cã chiÒu cao ®o ¸p h. pa h Tõ (1 - 16) ta cã thÓ biÓu thÞ nh­ sau : 1-ChiÒu cao ®o ¸p khÝ quyÓn ha: Hg p a 98100 ha    10m h=76cm Hg  kk 9810 2-ChiÒu cao ®o ¸p tuyÖt ®èi htuyÖt: Hình 1-6 p p  h p o Sô ñoà minh hoaï thí h tuyÖt  tuyÖt  0   h (1 - nghieäm Torixeli    17) 3-ChiÒu cao ®o ¸p t­¬ng ®èi hd­: p p  h  p a p o  p a h d­  d­  0  h (1 - 18)    2-ChiÒu cao ®o ¸p tuyÖt ®èi hck: p h ck  ck (1 - 19)  VÝ dô 4: TÝnh ¸p suÊt tuyÖt ®èi vµ ¸p suÊt d­ ë ®¸y b×nh ¸p lùc b»ng chiÒu cao cét n­íc biÕt ®¸y b×nh ë chiÒu s©u h=1,2m , ¸p suÊt trªn mÆt n­íc lµ p0=196200N/m2 ; träng l­îng riªng cña n­íc lµ :  =9810N/m2 . Gi¶i: ¸p suÊt ë ®¸y b×nh ¸p lùc tÝnh theo c«ng thøc (1-11 )& (1 - 13) ptuyÖt = p0 + .h =196200+9810.1,2 =207972 N/m2=208,0 KN/m2 . ptuyeät A/htuyeät A hdö=p döA/ p0 A pd­ = p0 + .h - pa =196200+9810.1,2-98100=109872 N/m2=110,0 KN/m2 .  Trang: 16
  17. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi Dïng c¸c c«ng thøc (1-17)&(1-18): p p  h p o h tuyÖt  tuyÖt  0   h  21,2 m cét n­íc    p p  h  p a p o  p a h d­  d­  0   h  11,2 m cét n­íc    3.3. THÕ N¡NG §¥N VÞ CHÊT LáNG 3.3.1.CéT N¦íc thuû tÜnh : XÐt mét khèi chÊt láng tÜnh . LÊy p / Ap / B A p / p / mét mÆt ph¼ng 0 -0 p / tuy eät B tuy eät A nµo ®ã lµm mÆt p / c p o p / dö B` o p p / p / chuÈn . Kho¶ng D döA  c¸ch th¼ng ®øng tõ Z B Z Z mÆt chuÈn ®Õn mét c Z A Z D B AZ Z A ®iÓm trong khèi chÊt láng gäi lµ Hình 1-14 Sô ñoà xaù c ñònh theá naê ng cuûa chaá t loûn g chiÒu cao vÞ trÝ cña ®iÓm ®ang xÐt , vµ ký hiÖu lµ Z. T¹i mét vÞ trÝ bÊt kú ( vÝ dô lµ ®iÓm A) , cã mét khèi chÊt láng G . NÕu ë ®iÓm A c¾m mét èng ®o ¸p th× d­íi t¸c dông cña ¸p suÊt tÜnh t¹i ®iÓm ®ã , chÊt p láng sÏ d©ng lªn trong èng mét chiÒu cao h  so víi ®iÓm A .So víi mÆt chuÈn  p 0 - 0 th× khèi chÊt láng ®· ®­îc d©ng lªn ®Õn chiÒu cao z  . Nh­ vËy khèi  chÊt láng ®ã cã mét thÕ n¨ng lµ :  p E  G Z     gäi et lµ thÕ n¨ng ®¬n vÞ träng l­îng chÊt láng th× :  p G Z   E  p et  t   Z G c  p et  Z  (1 -20)  VËy thÕ n¨ng ®¬n vÞ trong l­îng chÊt láng b»ng tæng chiÒu cao vÞ trÝ cña ®iÓm ®ang xÐt vµ chiÒu cao ®o ¸p ë ®iÓm ®ã. Ta cã thÓ ph¸t biÓu c¸ch kh¸c nh­ sau : "Trong chÊt láng tÜnh , thÕ n¨ng ®¬n vÞ chÊt láng ë mäi ®iÓm ®Òu b»ng nhau " p e t  Z  lµ mét h»ng sè.   Trang: 17
  18. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi 4. ¸p lùc thñy tÜnh t¸c dông vµo mÆt tiÕp xóc ph¼ng Cã H×NH D¹NG BÊT Kú. I - TRÞ Sè ¸p lùc thuû tÜnh A' C py A py A A' XÐt mÆt ph¼ng ch¾n px px n­íc ABA'B' (h×nh ch÷  60 ° nhËt ) nghiªng víi mÆt D B' B B py C B' D ph¼ng n»m ngang mét a) b) gãc  . Hình 2-17 Sô ñoà phaâ n löï c cuûa aùp löï c thuyû tónh MÆt ABA'B' chÞu t¸c dông cña n­íc tõ bªn tr¸i (h×nh sau ) . §Ó dÔ quan s¸t , ta quay mÆt ph¼ng ABA'B' quanh trôc OY mét gãc 90o, trôc OX chÝnh lµ giao tuyÕn cña mÆt ABA'B' víi mÆt n­íc A y . A h0 hc X y  A'  B yc X y0 D C B Y Y Hình 2-1 B' X' Sô ñoà maë t phaú ng chaén nöôù c Muèn tÝnh ¸p lùc thuû tÜnh lªn mÆt ABA'B' , tr­íc hÕt ta chia mÆt ABA'B' ra nh÷ng d¶i v« cïng nhá , cã diÖn tÝch  , vµ x¸c ®Þnh ¸p lùc thuû tÜnh P trªn mçi d¶i ®ã .Gi¶ thiÕt r»ng chiÒu cao cña mçi d¶i y v« cïng nhá, nh­ thÕ cã thÓ coi mäi ®iÓm trong d¶i ®Òu cã cïng chiÒu s©u vµ do ®ã ¸p suÊt thuû tÜnh ë mäi ®iÓm trong d¶i ®Òu b»ng nhau .Nh­ vËy , ¸p lùc thuû tÜnh trªn mçi d¶i sÏ lµ : P = p.  trong ®ã : p= p0 + .h HoÆc nÕu chØ xÐt ®Õn ¸p suÊt do n­íc g©y ra th× : p = .h h -chiÒu s©u cña d¶i . tÝnh tõ trôc d¶i ®Õn mÆt n­íc Tõ kÕt qu¶ trªn ta cã thÓ viÕt :  Trang: 18
  19. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi P = .h. . (2 - 1) Trong ®ã : h= y .sin Thay vµo ( 2 - 1) ta ®­îc P = y sin. . (2 - 3) ¸p lùc trªn mÆt ABA'B' : P = P = y sin.  = sin. y.  ( 2- 3) y. -lµ m«men tÜnh cña diÖn tÝch  ®èi víi trôc X. Trong c¬ häc lý thuyÕt th× ta ®· biÕt :m«men tÜnh cña mét diÖn tÝch ®èi víi mét trôc bÊt kú th× b»ng tÝch sè cña diÖn tÝch ®ã víi kho¶ng c¸ch tõ träng t©m cña diÖn tÝch ®Õn trôc ta xÐt : y.  = .yc yc - lµ to¹ ®é träng t©m diÖn tÝch . thay vµo c«ng thøc (2 - 3) ta ®­îc : P = sin.yc . = .yc. sin. (2 - 4) Trong ®ã : yc. sin = hc Thay vµo ( 2 - 4) ta ®­îc : P = .hc. (2- 5) TrÞ sè .hc chÝnh lµ ¸p suÊt thuû tÜnh ë träng t©m diÖn tÝch mÆt tiÕp xóc  : DiÖn tÝch mÆt tiÕp xóc Do ®ã cã thÓ ph¸t biÓu nh­ sau: ¸p lùc thñy tÜnh cña chÊt láng trªn mét diÖn tÝch ph¼ng cã h×nh d¹ng bÊt kú b»ng tÝch cña diÖn tÝch Êy víi ¸p suÊt ë träng t©m cña nã. II - ®iÓm §ÆT CñA ¸P LùC THUû TÜNH : §iÓm ®Æt cña ¸p lùc thuû tÜnh trªn mÆt chÞu ¸p lùc gäi lµ t©m ¸p lùc hay t©m ®Èy. Trong thùc tÕ th­êng ph¶i x¸c ®Þnh ¸p lùc thuû tÜnh cña chÊt láng trªn h×nh ®èi xøng , trong nh÷ng tr­êng hîp ®ã t©m ®Èy ë ngay trªn trôc ®èi xøng cña h×nh , vµ ®Ó x¸c ®Þnh t©m ®Èy , chØ cÇn mét to¹ ®é trong mét h×nh ®èi xøng lµ t×m to¹ ®é y0. Theo c¬ häc lý thuyÕt : M«men cña lùc tæng hîp cña mét hÖ lùc ®èi víi trôc bÊt kú b»ng tæng M«men c¸c lùc thµnh phÇn ®èi víi trôc Êy . Tr­êng hîp ta ®ang xÐt , ¸p lùc thuû tÜnh P lµ lùc tæng hîp .D lµ t©m ®Èy trªn diÖn tÝch  , P lµ lùc thµnh phÇn trªn diÖn tÝch   . ViÕt ph­¬ng tr×nh m«men cña lùc t¸c dông ®èi víi trôc X: P.yd = P. y Trong ®ã : yd - to¹ ®é t©m ®Èy trªn diÖn tÝch  y - to¹ ®é t©m ®Èy trªn diÖn tÝch  tõ ®ã rót ra : yd   P.y (2 - 6) y thay (2 - 2) vµ (2 - 4) vµo (2 - 6) ta ®­îc :  Trang: 19
  20. Trường Cao Đẳng Nghề Nam Định Khoa Thuỷ Lợi  .y. sin  . sin . .y 2 yd   .y c . sin . . sin ..y c 2 yd   .y .y c BiÓu thøc .y2 trong c¬ häc lý thuyÕt gäi lµ m«men qu¸n tÝnh Ix cña diÖn tÝch  víi trôc X , do ®ã : I y  Ü (2 - 7) .y c Nh­ ®· biÕt trong c¬ häc lý thuyÕt , cã thÓ biÓu thÞ m«men qu¸n tÝnh cña diÖn tÝch ®èi víi trôc X (Ix) b»ng m«men qu¸n tÝnh cña diÖn tÝch Êy ®èi víi trôc X' song song víi trôc X vµ ®i qua träng t©m C cña diÖn tÝch theo quan hÖ sau : Ix = Io + yc2 (2 - 8) §em thay (2 - 8) vµo c«ng thøc ( 2- 7) ta ®­îc : I  .y 2c I yd  o ­íc l­îc ta ®­îc y d  y c  o (2 - 9) .y c .y c Trong ®ã : Io lµ m«men qu¸n tÝnh cña diÖn tÝch ®èi víi trôc X' song song víi trôc X vµ ®i qua träng t©m C cña diÖn tÝch ®ã . Tõ c«ng thøc (2 - 9) suy ra chiÒu s©u t©m ®Èy : I . sin  h D  y D . sin   y c . sin   o (2-10) .y c C«ng thøc (2 - 9) chøng tá r»ng ®iÓm ®Æt ¸p lùc thuû tÜnh trªn mét mÆt ph¼ng ë thÊp h¬n träng t©m cña mÆt ph¼ng ®ã .Trõ tr­êng hîp mÆt ph¼ng n»m ngang chÞu ¸p lùc n»m ngang. 4.1. ¸p lùc thñy tÜnh t¸c dông vµo mÆt tiÕp xóc ph¼ng h×nh ch÷ nhËt: 4.1.1.MÆt chÞu ¸p lùc kh«ng ngËp hoµn toµn trong chÊt láng : 1- Tr­êng hîp mÆt chÞu ¸p lùc th¼ng ®øng: Mét t­êng ch¾n chÞu t¸c dông cña chÊt láng (h×nh) . T­êng cã chiÒu réng b , ngËp trong chÊt h hc D C láng cã chiÒu s©u h, gãc =90o. h C VËn dông c«ng thøc (2- 5) vµ (2- 10 ) ®Ó D D tÝnh ¸p lùc chÊt láng t¸c dông vµo t­êng vµ täa ®é b t©m ®Èy. Hình 2-2 Muèn tÝnh p theo (2-5 ) cÇn ph¶i tÝnh hc vµ Sô ñoà töôøng phaúng hình chöõ nhaät  . MÆt chÞu ¸p lùc lµ h×nh ch÷ nhËt nªn:  = b .h h hc  2  Trang: 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản