Hướng dẫn giải bài tập thủy lực (Tập 1): Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:109

Thêm vào BST

Báo xấu

376
lượt xem 90
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiếp theo phần 1, phần 2 của Tài liệu Bài tập Thủy lực tiếp tục nghiên cứu tập 1 gồm 2 chương cuối bao gồm tóm tắt lý thuyết đầy đủ và bài tập có chọn lọc. Đây là Tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên của Bộ môn Thủy lực Trường Đại học Thủy lợi. Mời các bạn cùng tham khảo Tài liệu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn giải bài tập thủy lực (Tập 1): Phần 2

C h ư ơ n g V III DÒNG CHẢY ĐỂU K H Ô N G ÁP T R O N G KÊNH I. TÓM TẢT LÝ THUYẼT a) Khái niệm chinìịị. Kênh chia ra làm hai loại: kênh hớ (thường gặp) và kênh kín (các đường hầm cháy không áp. ông thoát nước chảy không áp trong thành phố v.v ...). Đặc điếm (XV • chung là: dỏ sâu h., (đc) sán cluiv cỉềit) \'à còt nước lưu tốc —— (tức tỷ đông năng) kliông đoi 2g dọc iheo dòng cháv. Do đó, trong dòng chảy đều không áp, ba độ dốc; độ dốc đáy kênh i, độ dốc dường mật nước (lức độ dốc đo áp) và độ dốc thúy lực J là bằng nhau: a v* j=jp=i ( 8 - 1) Lưu tốc trung bình trong kênh xác định theo cõnư ihức Sezi: V = C \ÍR Ỉ = C \ Í R ì ,{m/s) (8-2) Lưu lirợns tính iheo côiìg thức: Q = VO) = 0 ) C - / rT . (8-3) Hinh 8-ỉ C}ọi: môđun lưu lượng: K = 0 )( / r (8-4) và mòđuii lưu lốc: W = C \'R (8-5) ta được hai công thức cơ bán đế tính thuỷ lưc cho dòng chảy đều, không áp trong kenh: Ọ = K vT ( 8 -6 ) v = w -/ĩ (8-7) Hệ số Sezi c có thê tính theo các công thức đã có ớ chương IV hoặc lấv ớ các phụ lục 4-5. 4-6. Khi thiết kế kênh, ngoài những yêu cáu vể mặt thúy lưc, còn phải thoả mãn một yêu cầu rất quan trọng sau đây: lưu tốc thưc tẽ V trong kẻnh (tính theo 8-7) phái nằm trong giới hạn sau: |V k M < v < [v v J (8 -8 ) iro n g đó: là Ill'll l a i iiii p l h ị ) .\í / của dòng cháv, c ó th ể lấy ớ c á c p h ụ lục 8-1. 8 -2 . C ò n [V|^|] là lưu IDC uiới han k h ô n g lã n g , c ỏ ihc xác d ịn h trị s ố c ú a [V|.|J ih e o c õ n g lliứ c c ú a li.A J a iiia i iii: 183
(8-9) V0 ,0 2 2 V ^ trong đó: p - độ đục của dòng chảy, {kg/m^y, w - độ thô thuỷ lực trung bình của bùn cát {mỉsy, cách tính w xem ở bài tập (8-10); M (m/s) là m ột tham số, lấy như sau: M = w khi w > 0.002 m/s-, M = 0,002 m/s khi w < 0,002 m/s. Hai loại bài toán thường gặp khi tính toán kênh (hệ sô' nhám n coi như đã biết): 1. Mặt cắt ngang của kênh đã biết, các đại lượng cần xác định là V, Q hoặc i: Từ điều kiện đã cho, ta tmh ra w, K (theo 8-4, 8-5), sau đó tínhđược V, Q từ các công thức ( 8 - 6 ), (8-7). Độ dốc i có thể xác định theo công thức: i= ( 8 - 10) K' coC'R hoặc; ( 8 - 11 ) Độ hạ thấỊ< của đáy kênh hoặc của đường m ặt nước trên chiều dài 1 (hình 8-1) tính theo công thuc: A Z = i/ (8-12) 2. Các bài toán m à xuất phát từ những điểu kiện cho trước Q, V (khống chế), i, phải xác định các kích thước mặt cắt ngang của kênh. Đ ây là bài toán hay gặp trong thiết kế. Dưới đây sẽ xét riêng cách tính cho kênh hở và kênh kín. h) Tírlì toán thủy lực kênh h ở ® Hình dạng của kênh hay gặp nhất là hình thang, hình chữ nhật, hình nửa tròn v.v... ít gặp hơn. ở đ 'y chủ yếu nói về kênh hình thang. Các yêu tố thủy lực của mặt cắt ngang của kênh hình thang xác định như sau (hình 8 - 2 ): Hình 8-2 - Diện tích mặt cắt ướt: (0 = (b + mh)h = ( p + m)h (X-13) - Chu vi ướt: x = b + 2 v l + m ^h = (P + m ')h (8-14) 184
Bán kính thủy lực: R .5 1 = Ệ ± B h (8-15) X p+m ' Chiéu rộng mặt nước: B = b + 2mh =
xác định dựa trên bán kính thủy lực của mặt cắt có lợi nhất về thủy lực (R|n) của kênh có cùng các điều kiện đã cho trên. I.I. Agơrốtxkin đưa ra hai đặc trưng không thứ nguyên sau đây của kênh hình thang; 1. Đặc trưng cúa m ái kênh: m(, = 2 V 1 + - m = m' - m (8-21) 2. Đặc trưng của mặt cắt ướt: m,,h ( 8 - 22 ) b.ib trong đó (xem hình 8 - 2 ): b ((3 = b + mh (8-23) Trị số của Rị^được xác định từ hệ thức như sau: f(R ,„ ) = ( C R “ ) r : = í ^ (8-24) từ đây. sử dụng phụ lục 8-3 sẽ tìm được R/^. Dựa vào R|n, các yếu tô khác được xác định như sau: R ' 4ơ := 2.5+ỵ (8-25) R In = (l + ơ) (8-26) R In R In b.h _ (i + g ) R . m, -m (8-27) ơ R,„ In ’ R R In / p N(ì,5+y V R (8-28) In v'^ln / trong đó; y là số mũ trong công thức c = —R ^ . Số liệu ghi ớ phụ lục 8-4 là tính ứng với n y - 0 ,2 0 . Cách dùng các bảng như sau; Với Ọ, i. m đã cho, trước hết phải xác định R|^ từ (8-24) (phụ lục 8-3). Sau đó, từ 1 irong 3 tý số: , —— đã biết, ta tìm được các lỷ số khác (phụ lục 8-4). và cuối ^In cùng xác dịnh được tất cá các yếu tô' còn lại. r) Tiiìlt ĩlui\' lực kênh kín (ống không áp). T ù v th e o đ iể u k iệ n c ụ th ể , m ặ t c ắ t ố n g c ó th ế là h ìn h trò n , liiiih qiKÌ IIỨIIU M6
Gọi chiều cao mặl cắt ống là H, độ sâu nước trong ống là h (hình 8-3), thì tỷ số a = — đươc goi là đô đầy. Người ta H H thường thiết kế với a = 0,50 ^ 0,75. Đé việc tính toán đỡ tốn thời gian, đối với từng loại mặt cắt ông. người ta lập sẵn các bảng và đồ thị sau: Hình 8-3 1. Các bảng cho; Trị số m ôđun lưu lượng và môđun lưu tốc của ống ứng với lúc chảy đầy ống (a = 1 ): Kq. (phụ lục 8-5); 2, Các đồ thị biểu diễn hai quan hệ sau: A = - j ^ = f,(a) K() ĐỒ thị ớ phụ lục 8-5 w B= ^ = f ,( a , trong đó: K và w là m ôđun lưu lượng và mô đun lull tốc của ống ứng với độ đầy a = — H bất kỳ. Các đồ thị này dùng riêng cho từng loại mặt cắt ống không kể ống đó có kích thước lớn hay nhỏ (các mặt cất đồng dạng), ở đây chỉ đưa ra đồ thị dùng cho mặt cắt hình tròn và hình quả trứng. Dùng các bảng và đổ thị nói trên, có thể giải các bài toán sau đây (hệ số nhám n coi là biết trước): - Biết H. h, i tính Q, V. • - Biết H, h, Q (hoặc v) tính i. - Biết Q (hoãc v), H, i, tính h. - Biết Q, h, 1, tính H. II. BÀI TẬP Bài 8-1. So sánh khả nãng tháo nước (lưu tốc và luu lượng) của các kênh có cùng trị sô diện tích mặt cắt ướt co = 1 ,0 ^ 2^ nhưng có hình dạng khác nhau (xem hình vẽ). Kênh lát bêtông (n = 0,017), độ dốc đáy i = 0,005. G i ả i : Dùng hai công thức: V = c4^i Q = cưv 1. Mãt cắt kênh là hình tam giác đều: Vì (0 = — a ’ nên a ‘ = ^ = 2 ,3 1m ’ 4 s s 187
a = l,52m. - - W ' 3) 'A - - - Chu vi ướt: X = 2a = 3,04m. 2) Bán kính thủy lực: R= - = ^ = 0,329m X 3.04 Bài 8-1 Hệ số C theo công thức Pavơlốpxki; c = -R y =48m"-Vi- n Do đó: V = c V ^ = 48V 0,329x 0,005 = 1,95 m/s Q = co V = 1 X 1,95 = 1,95 m^/s . 2. Mặt cắt kênh là nửa hình vuông 2) u2 Vì (0 = bh = — nên b = 72^^ = = \A \5 n t. 2 h = - = 0,707 m X = b + 2h = 2b = 2,83w R = - = 0.353/77 X c= - R>' = 4 8 ,6 m "V A ’ n V = c V R Ỉ = 2,04at;/5 Q = co V = 2,04 m^/s 3. Mặt cắt kênh là nửa hình sáu cạnh đều: - k 2 _ 4 (0 _ 4 x l ^ Vì (0 = —— b nên b = — ¡= - — 7= = 0,77 m 4 3V3 3 V3 b = 0,88m. 7 = 3b = 2,64/77 188
R = " = 0,379m X c = - R ’' =49,3m"-'/5 n v = CyÎK\ = 2A 4m /s Q= 0) V = 2,14 m^/s 4. M ặt cắt kênh là nửa hình tròn; Trr 2 _ 2 cũ „2 co = nên r = — =0,636/77 2 n r = 0,797 w X = 7t r = 2,1504am. R = “ = 0,399/72 X C = 49,8/r/"Vi- V = C^/^ = 2,22m/s Q = (OV = 2,21m^ls Ta thấy trong những điểu kiện đã cho của bài toán, kênh nửa hình tròn đạt được bán kính Ihủy lực lớn nhất, do đó, có lưu tốc và lưu lượng lớn nhất. Bài 8-2. Xác định các kích thước b, h và độ dốc 1 của kênh hình thang (m = 2,0) để cho mặt cắt kênh là lợi nhất vé thủy lực. M ái kênh và lòng kênh phủ bằng đá (n = 0,035) nên lưu tốc cho phép không xói lấy là [Vi^^j = 3,5m/s. Lưu lượng chuyển qua kênh Q = 14,0/rìV.v . Giái : Đây là bài toán tìm các kích thước b, h của kênh khi cho trước tỷ sô' ß = = ß |^ . Loại bài toán này có thể giải trực tiếp như sau; Ta có: ß = ß|„ = 2(V iT Ü V - m) = 2(Vl + 2^ - 2 ) = 0,47 Do đó: Ü) = ( ß + m)h^ = (ßi, + m)h^ = (0,47 + 2)h^ = 2 ,4 7 h ' Mặl khác, từ điểu kiện lưu tốc cho phép, ta tìm được diện tích mạt cắt ướt cần có: Q 0) = = 4,0 a?ỉ-' k\ 3 .5 Từ đó, độ sâu nước trong kênh sẽ là: (0 h= - 1,27 m 2,47 .47 189
và chiều rộng đáy kênh; b= ß In h = 0,47 X 1,27 = Q,6ữm Đ ộ dốc đáy kênh i xác định như sau; . . 2 Ì= C 'R trong đó: c = - R>' = 2 5 ,lm " ^ /í n Do đó: 3,5 i= = 0,0306 (2 5 ,1 )'X0,635 Bài 8-3. M ột kênh dẫn nước hình thang có chiều dài / = 4000a?7 nối hai hồ chứa nước với nhau, có độ chênh mực nước giữa hai hồ là A H = 3 ,Oa?7, tháo lưu lượng Q = 24,0w*A-. Xác định độ sâu nước trong kênh khi m ặt cắt kênh là lợi nhất về thủy lực. Kênh đào qua vùng đất chặt, không có áo bọc (n = 0,025), hệ số m = 1,75. a) Giải: I . Tính írực tiếp: Ta coi dòng chảy trong kênh là đều suốt trên chiều dài /, vì vậy AH 3 i= — = = 0,00075 4000 Theo bài ra: ß = -^ = p,„ = 2(Vl + m ' - m) = 2(Vl + l,75^ - 1,75) = 0,54 h b = p h = 0,54h 190
Do đó: R = i ; C = i r a ; K = 0) C ^ ¥ = f(h ) 2 n n Mặt khác, cũng theo bài ra: K„ = - ậ = — = 876 n r b . 4ì xUOÕCTTS Trị sô' hg cần tìm thoả man đảng thức: K = K ( h ,) = K„ Tính trực tiếp thì có thể dùng cách ihử dần hoặc vẽ đồ ihị, ờ đây dùng cách vẽ đồ thị Sổ liệu để vẽ đồ thị tập hợp trong bảng sau: 1 h b Cù R = h/2 ị C = (l/n)R5' K = coC V r K “- 9/ ĩ / ị. (III) (in) (/«-’) (/H) ụn's) {i n ^ / s) 2,0 1 ,Ơ8 9,16 1,00 Ị 40,0 3Ó6,4 2,5 1,35 14,30 1,25 42,0 611 ữ 876 m^ls 3.0 1,62 20,60 1,50 1 43,6 11 10,0 BàiS-3 Từ đồ thị K = f(h), (hình b bài 8-3), ứng với K = Kj, = 876 m^ls, ta tìm được h^, = 2.73m; do đó: b = 0,54 X 2,75 = 1,49/7?. Thử lại: với h„ = 2 J 5 m , ta có: b = 1A9m\ 0) = 17,4 nr, R = l,375w ; c = 42,8/n"’V.v; K s 876 n i/y ; Q = 24,0 w:V;v, 7 Ti . 191
irong đó; 4m„ = 4(m' - m) = 9,128. Từ f(Rin) = 0,01042, tra phụ lục 8-3, ta được: Rin = I,38m h = 2R|n = 2,76w b = 0 ,5 4 h = \A 9m . Hai cách tính cùng cho một kết quả chứng tỏ trong trường hợp này, trị số hệ số c tính theo công thức (4-39) và còng thức (4-40) có thể coi là như nhau. Bài 8-4. Người ta thay một máng làm bằng gỗ (n, = 0,013) mật cắt ngang hình chữ nhật có chiều rộng b = 0 ,5 /77, độ dốc đáy i| = 0,012, làm việc với độ sâu nước h = 0,4m, bằng một kênh bê lông (n 2 = 0,017) hình nứa tròn có cùng diện tích mặt cắt ướt. Hỏi: kênh bê tông phải có đô dốc đáy \2 là bao nhiêu đê’ dẫn được lưu lượng nước như máng gỗ. Giải: Trong cá hai trường hợp, lưu tốc bằng nhau (vì trị sỏ' Q, co giống nhau). Ta có: D _ _ bh _ 0,5 x 0,40 _ ' Xi b + 2h 0.5 + 2 x 0 ,4 0 ’ C, = - R > ' -58,0m "V.v Ta tính ij từ công thức: Ì2 = T ' _ ’ ’ ^ - Í2oử2 Í2 x 0 ,5 x 0 ,4 Ta có: cOj = - n r , | , do đó: r,| = J — = ----- ---------- = 0,356 m z V 7Ĩ y 3,1 ^ (r„ là bán kính hình học cúa kênh bê tông). R, = -ÍÌL = 0.1 78at7 ' 2 C , = - R - ; =42,6m "V.v n 2 5^ _ Cuối cùng: 12 --------- ^ ---------=0,193 (42,6)^x0,178 Bài 8-5. Một kênh hình Ihang dẫn lưu lượng nước Q = 15/77^/.v dưới Irạng thái cháy đều. Cho biết b = 10,0m, m = 2,0; n = 0,025, i = 0,00005. Xác định độ sâu nước trong kênh h. 192
lưu lượng cần thiết: K(, = - ặ = = 2 1 2 2 m^/s Vi Vo,00005 Ta có K = cừCV r = f ( h ) . Phải tìm trị sô' ho để cho K = f(h„) = K,. Giả sử h = 1/71, lần lượt ta có: 0) = (b + mh)h = \2n? Bài 8-5 x = 5 + 2 ^ 1-^111 h = 14,48^^2 R = " = 0 .8 3 m c = - + 17,72 lg R = 38,57/?;"'Vy n K = w C n/ r =422m -^/.v
Từ đó. h = 1,306 X 1,88 = 2,45m. Bài 8 - 6 . M ột kênh tưới dẫn lưu lượng Q = 5,4 mVs với độ sâu h = h(, = l,2 m . Cho biết: m = 1; n = 0,025; i = 0,0006. Xác định chiều rộng đáy kênh b. Giải: l ) Giải trực tiếp bằng vẽ đồ thị : K = - ậ = 7 =.^.’= ^ - = 2 \2 m ^ ls Vỉ Vo,0 0 0 6 M ặt khác K = (oC V r = f ( b ) ; cần tìm tri số Bài 8-6 b sao cho f(b) = K q. Giả sử b = 2m, ta có: co = (b + m h)h = 3,84/77^ X = b + 2 Vl + m ^h = 5,40 m R = " = 0 ,7 1 2 m 1 C^/R = 31,45 tnls (phụ lục 4-6) K = (oC V r = 1 2 1 m ^ /í < K „ . Lấy tiếp hai trị số b = 3,5m; 4,5/?z và tính ra hai trị số K tưoíng ứng: kết quả tính toán tập hợp trong bảng sau: b co X R cVr K - coC^/R (w) (/«-) (m) (m) (m/s) 2,0 3,84 5.4 0,712 31,45 121 3,5 5,64 6,9 0,817 34,75 196 4,5 6,84 7.9 0,8 6 6 36,13 247 Từ đồ thị ta tìm được: b = 3,S5m. Chú ý rằng khi b = 0, K = Kv (Kv là m ôđun luu lượng của kênh tam giác có cùn:g trị số h, m, n với kênh ta tính). Bài toán sẽ không có lời giải khi K q < Kv; 2) Dùng phương ph á p của ỉ. ỊAgơì-ốtxkin: = 7,312 X = 0,0344 Q 5,2 Tra phụ lục 8-3, được: R|„ = 0,89 m. 194
1,2 Ta có: = 1,35 R ln 0,89 Tra phu lue 8-4, đươc: = 4,31, do đó; R |n b = 4,31 X 0,89 = 3,85 Bài 8-7. Một kênh dẫn có nước chả>’ tràn hai bãi như hình vẽ (các kích thước trên hình vẽ ghi bằng mét). Hệ số nhám và độ dốc đáy của các ohần như sau: n = 0,025; i - 0,0001. Hệ sô' dốc của mái kênh; in = 1. Tính lưu lượng cùa kênh. Giải: Chia mặt cắt ướt ra ba phần như hình vẽ: 1 lòng chính và 2 bãi. Tính lần lượt như sau : a)P h ần 1: co, = (1 0 + 0 ,5 X 0,5)0,5 = 5 ,1 2 . w X i = 1 0 + 0 , 5 ^ 1 + 1* = 1 0 , 7 0 w R = ^ = Q,4Sm Xi C| y [ỉ{ị = 23,8 m Js (phụ lục 4-6). Q| = w C | = 5,125 X 2 3 , S Ậ m c ' ì = 1,22 b) Phần 2 « 2 = (5 + 4)4 + 0.5(5 +2 x 4 ) = 42,5 rn^ X2 = 5 4- 2 X 4a/Ĩ + = 16,3m R , = ^ = 2,61 m Xi C 2V R 7=76,55m Q i= ^ 2 ^ =3,2,5 c) Phần 3 ũ), = ( 6 + 0,5 X 0,5) 0,5 = 3,125 X3 = 6 + 0,5 V l + = 6,7m (0 R ^ = ^ = OẠ05m Xĩ C - ị ^ =21,04^;/.- Q ị - ffljCs y R = 0,65 Vậy lưu lượng toàn bộ của kênh: Q = Q | + Q 2 + Q 3 = 34,31 nr^/s 195
Đây là cách tính tương đối hợp lý. Nếu khi tính ta coi mặt cắt này như một mặt cắt bình thưòỉng, tức dùng chung một bán kính thủy lực cho toàn mặt cắt, thì kết quả sẽ như sau : co = iO| + oi>2 + c o 3 = 50,75m ’ X = Xi + X 2 + X3 = 33,70m R = - = X c V r = 53,03m/5 Q = (ứ C V rỉ = TI,\Om^ls . So với kết quả trên, lưu lượng giảm đi 21,15% . Tính như thế này không hợp lý vì dã xem lòng chính cũng chịu ảnh hưởng nhiều của sức cản trên phần chu vi của hai bãi. Bài 8 -8 . Tính lưu lượng và lưu tốc của dòng nước trong kênh có mặt cắt không đối xứng. Cho biết: X2 ,nj b = 5m; h = 2,0m\ m, = 1,0; m 2 = 0 ; i = 0,0004. K ênh đào vào đá (ri| = 0 ,0 2 ) ; thành thẩng đứng xây bằng bê tông (n 2 = 0 ,014). Bài 8-8 Giải: Ta giải bài toán đối với kênh mà m ật cắt có độ nhám không đồng đều trên chu vi ướt : 1) Diện tích mặt cắt ướt: 1 x 2 co = 5+ 2 = ì2 m 2) Chu vi ướt; x = 5 + 2 ( V l + l^ + 1) = 9 ,92 m 3) Bán kính thủy lực: R = - = l, 2 2 m X 196
4) Hệ số nhám "trung bình" đối với toàn mặt cắt tính theo cC
/r T \V2 / 3/2 [VwJn kx ^ 1,2x0,025 R = = 1,84/77 VĨ J Vo, 0004 3) Chu vi ướt : — = - ^ = 18,12/72 R 1,84 4) Từ công thức: X = b + 2 Vl + m ^h , nếu thay b = - mh (rút ra từ co n g thức Cừ = (b + mh)h), ta được ; h= - ---- l ± j l - 4 3 ( 2 7 1 + 01^ - m ) 2(2Vl + m ^ - m ) L V X 18,12 = 4,29(1 ± 0 , 3 8 1 ) 2 (2 ^ 1 + 1,5' - 1 ,5 Ta được hai trị số h: 'h '= 4,29(1+ 0,381) = 5,92m h "= 4,29(1-0,381) = 2,65/77 Tương ứng, ta tìm được hai trị sô' của b: b ' = — - m h ' = -3 ,2 5 m h' b" = - ^ - m h " = 8.56m h" b không thể có trị sô' âm; vì vậy, ta chọn b, h như sau; b = b" = 8,56m h = h" = 2.65m Chú thích: Trường hợp các trị số b, h ở cả hai phương án đều dương, việc chọn phương án này hay phưcng án kia phải dựa vào sự so sánh cụ thể về kinh tế k ỹ thuật. Nói chung, (nhất là đối với kênh lớn và vừa), chọn phưofng án có độ sâu lớn hơn dẫn đến việc kênh phải đào quá sâu, giá thành kênh sẽ lớn hcfn. Vì vậy, người la thường chọn phương án có độ sâu h bé hơn. b) Giải bằng phương pháp của A gơrốtxkin 1) Xác định R||,: f(R „ ) = Ü îi^ = M ? lÆ m = o ,0 0 4 2 l2 Q 40 198
l ư đó: R|„ = ],94w p h ụ lục 8-3) 2) Xác định bán kính thủv lực: 1,2 c = 6 0 11!s ~ 0 ,0 2 Từ đó: R = 1.82/77 (phụ lục 4-6) R _ 1,82 3) Tỷ sỏ': = 0 ,9 3 8 R„ 1,94 4) Tra p liL i lục 8-4, được: = 4 ,5 6 ; từ đò b = 4 .5 6 X 1,94 = 8 ,8 5 m R = 1,341; tù đó h = 1,341 X 1,94 = 2 , 6w R Vậv:» ^ h = 2,60m Chú thich : kết quả tính theo hai cách c ó sai lệch chút ít vì dù ng cô n g thức hệ sô' c khác nhau. Loại bài toán này sẽ không có lời giải nếu; / \1 vn > 0 ,2 5 vì lúc đó R > R |„ . ^/ĩ \'( 2 \ 1 + - m; ở đây: vn = 3 ,3 7 w - . V ĩ. Q còn 0.2 5 - 3 .9 5 /? :- > 3,37/7?-. \'(2' J[ + ir.“ - m) Bài 8-10. Kiếm tra kha Iiãng bồi lắng cúa kênh dẫn nước hình thang với các số liệu sau: 1) b = 10/?;; h = 3,5a?ỉ; m = 1.25; 1 = 0,0002; kênh đâì trong điều kiện giữ gìn và sửa chữa trung bình (n = 0,025). 199
2) Độ đục của dòng chảy (tức khối lượng bùn cát chứa trong 1 đơn vị thể tích nước mang bùn cát): p = 0,9 kg/m^: 3) Thành phần bùn cát chia theo các nhóm như sau; (d là đường kính hạt bùn cát, p là tỷ lệ về trọng lượng của từng nhóm hạt so với trọng lượng toàn bộ tính theo phần irăm, w là độ thô thhuỷ lực). I II III IV V d, ịinin) 0,5 - 0,25 0,25 ^0,1 0,1 ^ 0,05 0,05 -0,01 < 0,01 p, (%) 1 8 21 31 39 w (cmis) 5,4 2,7 2,7 0,69 0,69 0,17 0,17 0,007 0,007 Giái: M uốn kiểm tra khả năng bồi lắng của bùn cát đã cho phải so sánh lưu tốc thực tế của dòng nước trong kênh (v) với lưu tốc giới hạn không lắng [ V |,/] . 1) Lưu tốc dòng nước trong kênh: V = C y ỉW l O) = (b + m h)h = (1 0 + 1,25 X 3,5)3,5 = 50,3 X = b + 2 h V Ĩ+ m ^ = 10 + 2 x 3,5 / 1 + U5^ = 21,2 m R = ~ = 2,31m X c = - + 17,72 lg R = 4 6 ,5 m "''/í n Vậy: v = C>/r ỉ = 4 6 ,5 V 2 ,3 7 x 0 ,0 0 0 2 = l,01m/i- 2) Lưu tốc giới hạn không lắng; dùng công thức (8-9) : pm V ^ 2/3 , (m/s) K /] = 0 ,0 2 2 y í^ i ở đây: w ,(3 là độ thô thủy lực trung bình của các nhóm hạt (Wn|^). Tính của từng nhóm hạt theo công thức: w > w :+ 7 ^w >w ; w „ ,= 3 trong đó: Wj và W j' là độ thô thủy lực của các hạt nhỏ nhất và lớn nhất trong nhóm . Theo số liệu đã cho ta tính được: w ,hi = 2 0 0
w ,h „ = 1,59 cmls- W ,^ 1„ = 0,41 cm ls ^'^nhiv = 0.07 cmls\ = 0,007 cm ls và: XI/ _ _ 3,97x1 + 1 ,5 9 x 8 + 0,41x21 + 0 ,0 7 x 3 1 + 0 ,0 0 7 x 3 9 _ 100 100 = 0,278 cm/s = 0,0021Sm/s w,t, > 0,002 m/ỵ nên ta lấy M = w .b = 0,00278 m/s. Từ đó: 0,9x0 ,0 0278 VÕÕÕ278 [ Vw] = = 0 .2 0 m/s 0 ,0 2 2 ^ /2 ,3 7 x 0 ,0 0 0 2 Ta thấy V = l,01m /i’ > [V|^,] nên bùn cát sẽ không bị lắng đọng dọc kênh. Bài 8-11. Xác định lưu lượng Q và lưu lốc trung bình V trong đường hầm dẫn nước hình tròn có đường kính d = 3,0m, độ sủu nước h = 2 , 10 /7!, hệ số nhám n = 0,013, độ dốc i = 0,0009. Giái: 1) Tim môđun Iưii lượng và niôdun lưu tốc khi nước chảy đầy ống d w „=c, ^ R n - ~ (0 ,, Tra phụ lục 8-5, ứng với d = ĩ.Om và n = 0,013, ta có: Kq = 447 m^ls W„ = 6 3 ,3 w /5 2) Đô đầy a = — = = 0,70 d 3,0 3) Từ đồ thị ở phụ lục 8-5, với a = 0,70, tìm được : K w A= = 0,8 2 5 ; B = - ^ - 1 , 1 3 K w Do đó: K = 0,825 X 44^ = 368,8 m^ỉs v v = 1,13 X 63,3 = 71.5 /77ẢV 20
4) Tính Q và v: Q = K V ỉ = 368,8 Vo, 0009 - 11,1 n / l s - = w ^ /ĩ = 71,5 Vo, 0009 = 2,1 m /5 Bài 8-12. M ột ống thoát nước bằng bê tông (n = 0,013) hình quả trứnH, có dộ dốc i = 0,0004. chiều cao H = 2,10/71. Tim chiều sâu nước h trong ống, nếu lưu lum g là Q = 1,8 m^ls . Giải: 1 ) M òđun lưu lượng khi chảy đầy ống lấy theo phụ lục 8-5 (n = 0.013) ; K„ = 92,19 m^ls 2) M ôđun lưu lượng cần có; K= = Vi Vo» 0004 3) Tỷ số A = — = - ^ = 0,976 K„ 92,19 4) Từ đồ thị ở phụ lục 8-5, ứng với A = 0,976, ta tìm được: a = — = 0 ,8 4 . Từ đó: H h = 0,84 X 2,10 = 1,76/77. Bài 8-13. Xác định đường kính d của đường hầm dẩn nước hình tròn bằng bêtôig cốt thép (n = 0,013) với các điều kiện : Q = 9,9 w'Ay; i = 0,0009; a = - = 0 ,70 d Giải: 1) M ôđun lưu lượng ứng với a 0,70 : K= = 330 m^ls Vi 7 0 ,0 0 0 9 2) Theo đồ thị ở phụ lục 8-5, ứng với a = 0,70, ta được : A = — = 0,825 K„ 3) M ôđun lưu Iượiig khi chảy đầy ống : ^ _ K 330 = 400 m /s 0.825 0.825 4) Với Kq = 400 m^Ls và n = 0,013, lừ phụ lục 8-5 ta tìm đưiíc d « 2,85/77. Bài 8-14. Xác định độ dốc i của ống dẫn nước hình quả trứiu', bằng bêtông (n = (,0 )n ) cao H = 2,ỈOm, nếu Q = 1,5 nr^ỉs, a = — = 0,6. 20 2