zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Một số giới hạn khi áp dụng tràn mỏ vịt để tăng khả năng tháo

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

22
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Một số giới hạn khi áp dụng tràn mỏ vịt để tăng khả năng tháo sẽ trả lời câu hỏi, liệu có giới hạn nào cho việc áp dụng các hình thức tràn vừa nêu ở đầu mối công trình thủy để tăng khả năng tháo lũ. Bài viết sẽ đánh giá tập trung vào các đặc điểm: cột nước trên tràn, hệ số lưu lượng thực tế, hệ số hình dạng mặt cắt ở tràn mỏ vịt.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Một số giới hạn khi áp dụng tràn mỏ vịt để tăng khả năng tháo

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 MỘT SỐ GIỚI HẠN KHI ÁP DỤNG TRÀN MỎ VỊT ĐỂ TĂNG KHẢ NĂNG THÁO Nguyễn Phương Dung1, Hồ Sỹ Tâm1 Nguyễn Văn Thức2 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyenphuongdungn@tlu.edu.vn 2 Công ty Tư vấn - CTC Trường Đại học Thủy lợi 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nguyên mẫu kích thước công trình được lấy Trong số gần 7000 hồ chứa ở Việt Nam [1] từ Báo cáo TKKT tràn Ea Uy Thượng, huyện thì số lượng các hồ chứa thủy lợi cần tăng Krông Păk, tỉnh Đắk Lắk [2]. Nghiên cứu sẽ khả năng tháo lũ là rất nhiều. Việt Nam nằm tập trung vào biện pháp tăng chiều dài ngưỡng trong số 5 nước chịu ảnh hưởng lớn do nước bằng cách đẩy lùi nó về phía thượng lưu - tạo biển dâng và biến đổi khí hậu, đặc điểm này thành hình mỏ vịt trên mặt bằng, phía sau dẫn đến dòng chảy các đầu mối công trình ngưỡng tràn giữ nguyên kích thước dốc nước thủy thay đổi đáng kể: vào mùa lũ lưu lượng và công trình tiêu năng (xem Hình 1). tăng lên so với phương án thiết kế ban đầu; thời gian lũ có thể kéo dài, đỉnh lũ lớn hoặc lũ chồng lũ. Việc nâng cấp đầu mối, cải tạo tràn đặt ra nhu cầu bức thiết về việc đảm bảo khả năng tháo được lũ cực đoan, đồng thời đảm bảo an toàn cho đầu mối và hạ du. Thực tế cho thấy rất nhiều các đầu mối đã tiến hành nâng cấp Tràn xả lũ tràn để tăng khả năng tháo cho tràn chính Hình 1. Mặt bằng tràn Ea Uy Thượng hoặc làm thêm tràn phụ. Bài toán giữ được sau khi nâng cấp hiện trạng công trình mà vẫn tăng khả năng tháo được giải quyết với một số hình thức Nhiệm vụ cụ thể của nghiên cứu là tính như tràn mỏ vịt, tràn labyrinth, tràn piano… toán lưu lượng tháo qua tràn mỏ vịt với các Các hình thức này đã được chứng minh tăng cột nước khác nhau; đánh giá hiệu quả tháo khả năng tháo lũ so với tràn đỉnh rộng hoặc của tràn mỏ vịt theo các thông số kỹ thuật đã thực dụng truyền thống. có, từ đó chỉ ra các giới hạn áp dụng của tràn Nghiên cứu này sẽ trả lời câu hỏi, liệu có mỏ vịt trong thực tế. giới hạn nào cho việc áp dụng các hình thức tràn vừa nêu ở đầu mối công trình thủy để 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tăng khả năng tháo lũ. Bài viết sẽ đánh giá Các tác giả sẽ sử dụng phần mềm CFD mô tập trung vào các đặc điểm: cột nước trên phỏng dòng chảy qua tràn mỏ vịt và đối tràn, hệ số lưu lượng thực tế, hệ số hình dạng chứng với kết quả tính toán từ các phương mặt cắt ở tràn mỏ vịt. Khả năng tháo của tràn trình cơ học chất lỏng. mô phỏng trên mô hình toán sẽ được so sánh với lưu lượng tháo tính theo phương pháp cơ 2.1. Phương pháp thể tích hữu hạn học chất lỏng trong cùng điều kiện. Trong (FVM - Finite Volume Method) giới hạn của nghiên cứu sẽ chỉ tìm hiểu về Mô hình động lực học hai chiều được xây khả năng tháo của tràn tự do dạng mỏ vịt. dựng dựa trên cơ sở hệ phương trình 211
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 Raynolds với các thành phần được lấy trung 2.2. Phương pháp cơ học chất lỏng bình theo độ sâu, dưới dạng véc tơ [3], được Lưu lượng tháo qua tràn tự do khi tăng chiều viết như sau: rộng tràn nước được tính theo công thức (4). q F G Mặt cắt của ngưỡng được thể hiện trên Hình 3.   D (1) t x y Bản chất toán học của phương pháp thể tích hữu hạn là biến đổi hệ phương trình sóng động lực hai chiều ngang dưới dạng các phương trình đạo hàm riêng thành hệ các Hình 3. Mặt cắt tràn Ea Uy Thượng phương trình vi phân thỏa mãn các điều kiện ban đầu và điều kiện tại biên. Khi đó, việc Q = εm.b + b. 2g .Ho3/2 (4) giải bài toán sóng động lực đã trở thành bài Trong đó: b là chiều dài mở rộng của tràn. toán tìm nghiệm của hệ các phương trình vi Từ các kết quả tính toán khả năng tháo phân thường. Trạng thái gần đúng đối với số bằng phương pháp mô hình toán và phương Reynolds cao dòng chất lưu trên bề mặt có pháp cơ học chất lỏng sẽ tiến hành so sánh thể được chia thành khu vực ngoài của dòng trong các trường hợp khác nhau để kết luận về không nhớt không bị ảnh hưởng bởi độ nhớt một số giới hạn nhất định khi áp dụng hình (phần lớn của dòng chảy) và gần với khu vực thức tràn mỏ vịt ở đầu mối công trình thủy. mà độ nhớt là quan trọng (các lớp biên). 2.3. Các trường hợp tính toán Các phương trình liên tục và phương trình Tràn tháo lũ của đầu mối công trình Ea Uy Navier-Stokes cho dòng chảy được phân tách Thượng được sửa chữa nhằm nâng cao năng thành phần trung bình và dao động (mean and lực tháo lũ qua tràn. Cụ thể, ở phương án cũ fluctuating component) được cho ở phương tràn chỉ rộng 15m (bằng đúng chiều rộng dốc trình 2 và 3: nước); phương án mới được thay thế bằng tràn u  v  0 (2) mỏ vịt - ngưỡng tràn được đẩy về phía thượng x y lưu, chế độ chảy tự do, tổng chiều dài ngưỡng u v 1  p  2 u 2 u    tràn là 45m (gấp 3 lần phương án ban đầu). u v    v  2  2   (u ' v ')  (u '2 ) x y  x  x y  y x Các cột nước được khảo sát sẽ thay đổi từ u v 1  p  2 u 2 u    - 2m. Mô hình toán mô phỏng bằng u  v   v 2  2   (u ' v')  (v'2 ) (3) Flow3D và chia lưới thế tích được thể hiện x y  x  x y  x y trên Hình 4. Trong đó: u và v là các thành phần vận tốc (tương ứng là giá trị trung bình và dao động của chúng); p là mật độ; p là áp suất; ν là độ nhớt động học của lưu chất tại một điểm. Việc giải các phương trình dao động trên được thực hiện bằng các mô phỏng toán dùng Flow3D. Mô hình được thể hiện ở Hình 2. Hình 4. Lưới thể tích ở thượng lưu tràn 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thực hiện các mô phỏng trên mô hình toán, kết quả được trích xuất trên hình 5. Cột nước được thể hiện là H = 1,5m. Lưu lượng Hình 2. Mô hình tràn Ea Uy Thượng ghi nhận được trên mô hình toán khi ổn định sau khi nâng cấp là xấp xỉ 110m3/s. Trong khi đó, khi dùng 212
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021. ISBN: 978-604-82-5957-0 công thức (4) thì khả năng tháo là 136m3/s. Điều này cho thấy hệ số lưu lượng và mức độ ảnh hưởng của hệ số hình dạng đã làm khả năng tháo thay đổi theo hướng giảm đi khi cột nước tăng lên. Hình 7. Dạng biến đổi của hệ số lưu lượng và hệ số hình dạng 4. KẾT LUẬN Theo các kịch bản tính toán, lưu lượng tháo với tràn mỏ vịt chỉ có hiệu quả ứng với cột nước H < 1m. Cột nước từ 1m - 2m thì khả năng tháo đã giảm. Như vậy giới hạn áp dụng trong trường hợp cụ thể này là cột nước nhỏ hơn 1m. Có thể tràn mỏ vịt vẫn phát huy hiệu quả đối với cột nước 1,5m nhưng cột nước càng cao thì khả năng tháo của tràn mỏ vịt không khác với phương án đã thiết kế ban đầu (Btr = 15m). Hình 5. Kết quả khả năng tháo trên Flow3D Mối tương quan giữa hệ số lưu lượng, ứng với cột nước H = 1,5m chiều dài, lưu lượng tháo nước là tương đối So sánh giá trị lưu lượng tháo khi cột nước phức tạp. Thực tế cho thấy các tính toán điều tăng dần từ 0,5m - 2,0m được biểu đồ như ở tiết lũ cho dạng tràn mỏ vịt (hay móng ngựa hình 6. Khả năng tháo thực tế khi cột nước hoặc labyrinth, piano) đều đang chọn hệ số lưu cao không thể chỉ đơn thuần tính toán theo lượng ít thay đổi trong các điều kiện cột nước công thức (4). khác nhau. Điều này có thể dẫn đến sai lệch trị số lưu lượng tháo thực tế và từ đó làm sai lệnh đường quá trình xả trên biểu đồ điều tiết lũ. Hậu quả là mực nước hồ có thể tăng lên rất nhanh, có thể gây mất an toàn đầu mối. Trong khối lượng tính toán của các tác giả đã xét đến ảnh hưởng của cột nước sau Hình 6. So sánh khả năng tháo qua tràn ngưỡng, độ dốc của máng sau ngưỡng và cột nước trên dốc của tràn đến khả năng tháo. Ở các trường hợp cột nước < 1m thì lưu Các nội dung này sẽ được các tác giả tổng lượng tháo theo cả 2 phương pháp sẽ cho trị hợp và phân tích đầy đủ ở những nghiên cứu số lớn tương đương nhau. Theo công thức tiếp theo. tính toán lưu lượng đã nêu thì trong tất cả các trường hợp đều có B = 45m. Điều đó có 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO nghĩa là tràn mỏ vịt đã phát huy tác dụng kéo [1] http://thuyloivietnam.vn/home#hientrangcongtrinh, dài khẩu diện tràn nước của tuyến tràn và làm 2021, Thống kê của Tổng cục Thủy lợi. cho lưu lượng qua tràn tăng lên đáng kể. Hệ số [2] HEC-ICC4, 2017, Phụ lục báo cáo TKKT lưu lượng trong các trường hợp đều cho hồ Ea Uy Thượng. ε(m) ~ 0,39. Cột nước càng lớn hệ số lưu [3] FLOW-3D® Version 12.0 User’s Manual lượng càng giảm; ứng với trường hợp cột nước (2018). FLOW-3D [Computer software]. H = 0,5m cho kết quả hệ số lưu lượng và hệ Santa Fe, NM: Flow Science, số hình dạng là lớn nhất. Inc. https://www.flow3d.com. 213

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.