Tính toán tiêu năng dòng mặt sau bậc thụt có mũi hất cong và góc hất lớn

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> TÍNH TOÁN TIÊU NĂNG DÒNG MẶT SAU BẬC THỤT<br /> CÓ MŨI HẤT CONG VÀ GÓC HẤT LỚN<br /> Nguyễn Quốc Huy<br /> Trường Cao đẳng nghề Cơ điện và xây dựng Bắc Ninh<br /> Lê Văn Nghị<br /> Phòng Thí nghiệm Trọng điểm quốc Gia về Động lực học sông biển<br /> <br /> Tóm tắt: Tiêu năng dòng mặt gắn liền với bậc thụt, áp dụng phù hợp cho các công trình ngăn sông<br /> có điều kiện địa chất là đá phong hóa vừa đến phong hóa, là hình thức tiêu năng có nhiều ưu điểm:<br /> hiệu quả tiêu năng không kém nhiều so với tiêu năng dòng đáy, đạt tới 65% nhưng chiều dài sân sau<br /> ngắn hơn ( ) lần, đồng thời lưu tốc ở đáy nhỏ nên chiều dày sân sau nhỏ, thậm chí trên nền đá<br /> không cần làm sân sau [1,5]. Các hình thức nối tiếp mặt, mặt đáy hỗn hợp với bậc thụt phẳng góc<br /> hất nhỏ ( ) đã được nghiên cứu tương đối hoàn chỉnh [1,2,7], nhưng do nhược điểm không ổn<br /> định và có sóng lan truyền dài ở hạ lưu [2] mà ở Việt Nam nó hầu như rất ít được áp dụng.<br /> Trong bài báo này, trình bày phương pháp tính toán tiêu năng dòng phễu là trường hợp mở rộng của<br /> nước nhảy mặt đáy hỗn hợp, với các ưu điểm của tiêu năng mặt, nhưng ổn định trong khoảng thay<br /> đổi lớn của mực nước hạ lưu và “cắt được” sóng lan truyền ở hạ lưu bởi sự hình thành “3 cuộn, 1<br /> sóng” ở sau bậc thụt có mũi cong góc hất lớn [2] mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.<br /> Từ khóa: Kết cấu bậc thụt lớn, nước nhảy mặt, nước nhảy mặt đáy hỗn hợp, nước nhảy, nối<br /> tiếp tiêu năng.<br /> <br /> Summary: Surface flow energy dissipation with indented step structure have many advantages:<br /> efficiency of energy dissipation is comparable with the bottom flow case (reaches 65%), but the<br /> backyard length is shorter than ( ) times, and the bottom velocity is low so the backyard<br /> thickness is small, then it does not need the backyard if the structure lyes on the rock<br /> background. [1.5]. The successive forms of surface, surface – bottom flow with small angle<br /> indented step ( ) has been comprehensively studied [1,2,9]. However, it is very rarely<br /> applied in Vietnam becaus of it’s status of unstable and long spread wave in the downstream [2].<br /> This article is presented the energy dissipation calculation method of hopper flow, the expansion<br /> case of the mixed surface-bottom hydraulic jump with the advantages of surface energy dissipation:<br /> stability in the large changes of downstream water level and cutting down the wave in downstream<br /> by the formation of “3 reels, 1 wave” in high indented and curved step structures, which has large<br /> angle of diffusion, bringing effectiveness of economy and techniques.<br /> Key words: high indented step structure, surface hydraulic jump, surface-bottom mixed<br /> hydraulic jump; hydraulic jump; successive energy dissipation;<br /> *<br /> 1. MỞ ĐẦU về thể loại, đa dạng về hình thức kết cấu, được<br /> Công trình tháo có vai trò quan trọng trong quan tâm đặc biệt của người quản lý, các nhà<br /> việc đảm bảo an toàn cho hệ thống công trình khoa học và người thiết kế. Trong công trình<br /> đầu mối và lòng dẫn hạ lưu. Nó rất phong phú tháo, bộ phận quan trọng, tốn nhiều công sức<br /> nhất là hình thức, kết cấu tiêu năng và nối tiếp<br /> thượng hạ lưu.<br /> Ngày nhận bài: 8/8//2016<br /> Ngày thông qua phản biện: 25/8/2016<br /> Công trình tiêu năng là giải pháp công trình được<br /> Ngày duyệt đăng: 29/8/2016 thiết kế nhằm ổn định một hình thức nối tiếp bằng<br /> <br /> TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 34 - 2016 1<br />  KHOA HỌC CÔNG NGHỆ<br /> <br /> nước nhảy hoặc nối tiếp xiết êm với mong muốn không tốt lắm (đá phong hóa vừa đến phong<br /> tạo ra một cách ổn định và hiệu quả tiêu năng cao, hóa) thì việc ứng dụng hình thức nối tiếp chảy<br /> nhằm đảm bảo an toàn, chống xói lở cục bộ sau mặt có hiệu quả, nhằm tận dụng chênh cao địa<br /> công trình, chống phá hủy lòng dẫn. hình để tạo bậc thụt. Việc khai thác tối đa hiệu<br /> Nguyên lý cơ bản của các hình thức tiêu năng quả khả năng triệt tiêu năng lượng của dòng<br /> là năng lượng thừa được tiêu tán bằng nội ma chảy bằng chính lớp nước đệm hạ lưu bằng<br /> sát, bằng xáo trộn với không khí, khuyếch tán cách tạo ra nhiều xoáy cuộn theo chiều đứng là<br /> theo phương đứng và phương ngang. Các hình một hướng đi triển vọng vừa đáp ứng mục<br /> thức tiêu năng có liên quan lẫn nhau, khi mực đích tiêu hao năng lượng, an toàn công trình<br /> nước hạ lưu thay đổi các hình thức đó có thể và hạ du vừa tiết kiệm kinh phí trong việc xây<br /> chuyển hóa lẫn nhau dựng các công trình tiêu năng kiên cố.<br /> <br /> Các hình thức tiêu năng thường được áp dụng Bài báo trình bày phương pháp, quy trình tính<br /> là: Tiêu năng phóng xa (gắn với mũi phun tự toán tiêu năng dòng phễu sâu bậc thụt cong, có<br /> 0 0<br /> do); tiêu năng đáy (gắn với bể tiêu năng và góc hất lớn (25 ≤