Tính toán tràn sự cố kiểu cầu chì cho hồ chứa vừa và nhỏ khi có lũ vượt thiết kế

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

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nghiên cứu này dựa trên nguyên lý cân bằng lực của khối tự lật, đề xuất các hình thức cấu kiện cơ bản để biến thiên các thông số hình học của khối bê tông tự lật từ đó xây dựng file Excel tính toán nhằm khảo sát mối quan hệ giữa các thông số thiết kế liên quan nhằm định hướng cho người thiết kế lựa cọn kích thước khối tự lật phù hợp.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tính toán tràn sự cố kiểu cầu chì cho hồ chứa vừa và nhỏ khi có lũ vượt thiết kế

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 TÍNH TOÁN TRÀN SỰ CỐ KIỂU CẦU CHÌ CHO HỒ CHỨA VỪA VÀ NHỎ KHI CÓ LŨ VƯỢT THIẾT KẾ Hồ Sỹ Tâm1, Trịnh Duy Thanh1 1 Đại học thủy lợi, email: tamhs.cttl@tlu.edu.vn 1. TỔNG QUAN nguyên nhân này là quá trình thiết kế còn gặp nhiều khó khăn. Kích thước, cấu tạo khối bê Việt Nam có một số lượng hồ chứa rất lớn, tông tự lật đa dạng và nó phụ thuộc nhiều ý phần nhiều hồ chứa này có quy mô vừa và chí chủ quan của người thiết kế dẫn đến có nhỏ và đập dâng tạo hồ chứa là đập đất [1]. quá nhiều kết quả khác nhau nhưng để tối ưu Các hồ chứa này đang đối diện nhiều nguy cơ hóa lại rất khó khăn. Vì vậy, nghiên cứu này mất an toàn, trong đó nguy cơ về lũ vượt thiết dựa trên nguyên lý cân bằng lực của khối tự kế chiếm một tỉ trọng rất lớn, thậm chí đã có lật, đề xuất các hình thức cấu kiện cơ bản để nhiều hồ chứa bị nước tràn đỉnh gây vỡ đập biến thiên các thông số hình học của khối bê do lũ vượt thiết kế [2]. tông tự lật từ đó xây dựng file Excel tính toán Một trong những giải pháp đảm bảo an nhằm khảo sát mối quan hệ giữa các thông số toàn hồ đập thường được sử dụng đối với thiết kế liên quan nhằm định hướng cho nguyên nhân lũ vượt thiết kế là tràn sự cố. người thiết kế lựa cọn kích thước khối tự lật Trong số các giải pháp tràn sự cố thì hình phù hợp. thức tràn sự cố kiểu cầu chì phù hợp với quy mô hồ chứa vừa và nhỏ do có nhiều ưu điểm như: có khả năng làm việc tự động; phục hồi sau khi tháo; đa dạng về cấu tạo; phù hợp với nhiều loại quy mô hồ; khả năng tháo tốt hơn so với hình thức tràn tự do…[2]. Hình 2. Mặt bằng bố trí 2. TRÀN SỰ CỐ KIỂU CẦU CHÌ 2.1. Đặc điểm làm việc Tràn sự cố được cấu tạo bằng một ngưỡng tràn kiên cố có bể tiêu năng kiêm bể chứa khối bê tông và một dãy các khối bê tông lắp ghép theo hàng ngang trên ngưỡng tràn. Dưới tác động của áp lực thủy tĩnh và trọng lượng bản thân, khi mực nước trong hồ dâng lên Hình 1. Cắt dọc tràn sự cố đến một giá trị nhất định nào đó, áp lực thủy Mặc dầu có nhiều ưu điểm nhưng tràn sự tĩnh tạo thành mô men lật lớn hơn mô men cố kiểu cầu chì tự lật bằng các khối bê tông chống lật sẽ làm cho khối bê tông lật về phía chưa được áp dụng phổ biến do một số hạ lưu và rơi xuống bể tiêu năng phía sau nguyên nhân khác nhau, một trong các (hình 1 và 2). 127
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 2.2. Nguyên lý tính toán A, B - chiều dài đỉnh và đáy khối bê tông theo phương dòng chảy; Các thông số cơ bản của tràn sự cố gồm: b - bề dày doăng cao su khít nước dưới đáy; cột nước trên ngưỡng H (m); cột nước tràn e - chiều dày doăng cao su khít nước bên hông; trên khối bê tông (h); các thông số hình học Vbt - thể tích khối bê tông; của khối bê tông (tùy thuộc hình dạng của khối bê tông). Các thông số này được xác n, bt - trọng lượng riêng của nước và bê tông. định thông qua tính toán cân bằng mô men 2.3. Nguyên lý tính toán của các lực tác dụng lên khối bê tông (áp lực Để tiện cho việc tính toán, khối bê tông thủy tĩnh thượng lưu P1; áp lực nước trên được đưa về dạng tổng quát với các thông số đỉnh khối bê tông P2; áp lực thủy tĩnh đẩy nổi như hình 4. P3; lực ma sát giữa doăng cao su P4 và trụ; và trọng lượng khối bê tông G) với tâm quay là điểm A (điểm tựa) (hình 3). Để khối bê tông có thể lật, hệ số K1 nên chọn lớn hơn hoặc bằng 1 tùy theo mức độ an toàn. a) Hình không gian b) Chiếu bằng Hình 3. Sơ đồ tính toán Hệ số lật K được xác định theo công thức: Kl   Ml , (1)  M cl c) A-A d) B-B trong đó: Ml - mô men gây lật do P1 và P3 gây ra; Hình 4. Khối bê tông Ml - mô men chống lật do G, P2 và, P4 gây ra. Dựa vào nguyên lý tính toán và các công Các lực tác dụng nói trên được xác định thức từ (1)  (6), xây dựng công cụ tính toán theo các công thức (2)  (6) sau đây: bằng MSO Excel sử dụng hàm Goal Seek để (H  h).(H  h).D. n tối ưu các biến theo hệ số K1 định sẵn (hình 5). Pl  , (2) 2 P2  h.A.D. n , (3) H.(B b).D. n P3  , (4) 2 P4  f ms .(H  h).(H  h).e. n , (5) G  Vbt . bt (6) trong đó: H - cột nước tính đến ngưỡng tràn; h - cột nước trên đỉnh khối bê tông; D - chiều rộng khối bê tông theo phương vuông góc dòng chảy; Hình 5. Công cụ tính toán Excel 128
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 3. ÁP DỤNG TÍNH TOÁN h < 0. Nghĩa là khối bê tông có thể lật khi mực 3.1. Các dạng khối bê tông nước còn thấp hơn đỉnh khối bê tông. Dựa vào hình dạng khối bê tông tổng quát, quy khối bê tông này về thành 3 dạng đặc trưng, tạm gọi là Dạng 1, Dạng 2, Dạng 3 và Dạng 4 (hình 6  9). Hình 7. Kết quả tính toán a = 0 a) Dạng 1 b) Dạng 2 c) Dạng 3 d) Dạng 4 Hình 6. Các dạng khối bê tông 3.2. Kết quả tính toán Hình 8. Kết quả tính toán a = 0,6H Bằng cách giả thiết các thông số khác 4. KẾT LUẬN nhau, sử dụng công cụ Excel nói trên, tác giả đã tính toán và xây dựng được mối quan hệ Dựa vào kết quả tính toán, một số kết luận giữa đặc trưng hình học khối bê tông (trọng được rút ra: lượng bản thân G và độ khoét rỗng a = 0, - Nghiên cứu đã khái quát được các dạng 0,2H, 0,4H, và 0,6H) và cột nước trên đỉnh thức của khối bê tông tự lật; tràn h (m). Hình 7 và 8 thể hiện kết quả tính - Hình dạng khối bê tông ảnh hưởng nhiều toán ứng với a = 0 và 0,6H. Sau đây là một số đến điều kiện lật và cột nước công tác của đánh giá: tràn h; - Kết quả tính toán cho thầy mối quan hệ - Công cụ tính toán và các biểu đồ có thể giữa cột nước trên đỉnh h và trọng lượng khối giúp người thiết kế nhanh chóng tính toán sơ bê tông có quan hệ dạng đường cong bậc cao. bộ kích thước của khối bê tông. - Trường hợp không khoét rỗng (a = 0), để khối bê tông lật được thì cột nước trên đỉnh 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO khối bê tông phải luôn lớn hơn 0. Cũng [1] Bộ NN&PTNT, 2014, Báo cáo thực trạng trường hợp này, Dạng 2 có khối lượng nhỏ an toàn các hồ chứa thủy lợi. nhất khi xét cùng 1 cột nước trên đỉnh. [2] Phạm Ngọc Quý, 2008, Tràn sự cố trong - Trong trường hợp độ rỗng a tăng lên, cụ đầu mối hồ chứa nước thủy lợi, Nhà xuất thể, khi a = 0,6H, một số trường hợp cột nước bản Nông nghiệp. 129