zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Xây dựng quy trình tính toán cao trình đáy bể tiêu năng định hình theo mẫu của USBR

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

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xây dựng quy trình tính toán cao trình đáy bể tiêu năng định hình theo mẫu của USBR đề xuất quy trình tính toán độ sâu bể tiêu năng (theo mẫu của USBR) trên cơ sở đánh giá ảnh hưởng của các mố tiêu năng đến hệ số lưu tốc và xây dựng công thức tính hệ số lưu tốc.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xây dựng quy trình tính toán cao trình đáy bể tiêu năng định hình theo mẫu của USBR

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐÁY BỂ TIÊU NĂNG ĐỊNH HÌNH THEO MẪU CỦA USBR Hồ Việt Hùng, Lê Xuân Hiền Trường Đại học Thủy lợi, email: hienlx@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG hàng răng. Theo [2], độ sâu trước nước nhảy Hiện nay khi tính toán các dạng bể tiêu của bể loại 2 được tính từ phương trình (1). năng theo mẫu của Cục khai khoang Hoa Kỳ Cao trình đáy bể tiêu năng tính theo công (USBR), tổn thất năng lượng qua tràn được thức (2). Độ sâu sau nước nhảy tính theo ước tính theo chênh lệch mực nước thượng công thức (3). 3 2 lưu và hạ lưu ngay sau tràn. Tuy nhiên theo 1,315d1 − (Zo − ZH )d1 các số liệu thực đo của Peterka [4], tỉ lệ giữa 1, 421q 1,5 q2 tổn thất năng lượng qua tràn và chênh lệch − d1 + =0 (1) mực nước thượng hạ lưu ngay sau tràn thay g 2gϕ2 đổi từ 2% đến 41%, một khoảng dao động 1, 421q Zb = ZH − + 0,315d1 (2) lớn. Do đó kết quả tính toán bể tiêu năng của gd1 USBR bị ảnh hưởng bởi chủ quan của người tính. Nhằm khắc phục vấn đề trên, báo cáo 1,353q d2 = − 0,3d1 (3) này đã thiết lập công thức tính hệ số lưu tốc gd1 ϕ của đập tràn có mố tiêu năng ở chân đập, Trong đó: d1 và d2 - độ sâu trước và sau đồng thời đề xuất quy trình tính toán chiều nước nhảy; Zo - mực nước thượng lưu bao sâu bể tiêu năng loại 2 và 3 của USBR. gồm cả vận tốc Vo; ZH - mực nước hạ lưu; Zb - cao trình đáy bể; φ - hệ số lưu tốc của đập 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tràn; q - lưu lượng đơn vị sau tràn; g - gia tốc Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về nước trọng trường. nhảy, bể tiêu năng và hệ số lưu tốc của đập tràn thực dụng, thu thập các tài liệu trong và ngoài nước về đập tràn và bể tiêu năng. Các tác giả đã sử dụng Microsoft Excel để tính toán, vẽ đồ thị, phân tích các mối liên hệ, từ đó xây dựng công thức liên quan đến nội dung nghiên cứu. 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Hình 1: Bể tiêu năng loại 2 (theo USBR) [4] Bể tiêu năng loại 3 áp dụng cho các đập 3.1. Công thức tính cao trình đáy bể tràn nhỏ, hoặc tiêu năng sau cống ngầm và Bể tiêu năng loại 2 áp dụng cho các đập các công trình kênh nhỏ; vận tốc không vượt tràn thực dụng có chiều cao lớn và các công quá 15 m/s đến 18 m/s, số Froude trước nước trình kênh lớn, số Froude trước nước nhảy nhảy trên 4,5 và lưu lượng đơn vị nhỏ hơn 20 trên 4,5 và vận tốc trên 15 m/s [3]. Chiều cao m2/s [1; 3]. Ngoài ra, phải đảm bảo rằng các của đập tràn có thể tới 60 m [4]. Bể này có mố này có thể tự làm sạch, không bị lắng các mố ở ngay chân đập tràn, cuối bể có một đọng bùn cát, lấp các mố. Theo [2] để đảm 329
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 bảo an toàn, với bể loại 3, độ sâu d1 có được giữa hệ số ϕ với chiều rộng mố tiêu năng từ phương trình (4), cao trình đáy bể và độ (Hình 4). sâu d2 được tính lần lượt theo công thức (5) và (6). Tuy nhiên, để áp dụng các công thức này cần biết hệ số lưu tốc ϕ. 3 2 1, 412q 1,5 1,359d1 − (Zo − ZH )d1 − d1 g (4) q2 + =0 2gϕ2 Hình 4: Quan hệ giữa hệ số ϕ và chiều rộng mố 1, 412q Zb = ZH − + 0,359d1 (5) Từ đồ thị thấy rằng, hệ số lưu tốc ϕ tập gd1 trung phần lớn trong khoảng từ 0,85-0,95. 1, 412q Ngoài tác động của cửa vào và chiều dài tràn, d2 = − 0,359d1 (6) chiều rộng mố tiêu năng cũng có ảnh hưởng gd1 tương đối rõ ràng đến hệ số lưu tốc ϕ. Mặt khác, từ PTNL nói trên có thể tính được tổng tổn thất năng lượng hL. V12 h L = ΔH o − (9) 2g Trong đó: ΔH o - chênh lệch mực nước thượng lưu và mực nước ngay trước nước Hình 2: Bể tiêu năng loại 3 (theo USBR) [4] nhảy, có tính đến cột nước lưu tốc tới gần; V1 3.2. Công thức tính hệ số lưu tốc ϕ - vận tốc trước nước nhảy. Theo số liệu thí nghiệm của [4], các tác giả báo cáo đã vẽ quan hệ giữa hệ số lưu tốc với tỉ số k (Hình 5); trong đó k là tỉ số giữa tổn thất năng lượng và năng lượng đơn vị E, k = hL/E. Hình 3: Sơ đồ tính toán đập tràn có mố tiêu năng Từ phương trình năng lượng (PTNL) cho mặt cắt (0-0) ở thượng lưu và mặt cắt (1-1) ngay trước nước nhảy, có được công thức (8) q = ϕd1 2g(E o − d1 ) (7) Hình 5: Quan hệ giữa hệ số lưu tốc q và tổn thất năng lượng →ϕ= (8). d1 2g(E o − d1 ) Từ Hình 5 thấy rằng đồ thị là đường thẳng, quan hệ tuyến tính bậc nhất được biểu thị Trong đó: Eo = E + Vo2 / 2g ;E- năng lượng dòng bằng công thức (10). Đây là công thức để chảy thượng lưu tính với đáy bể, E = ZT – Zb. tính hệ số lưu tốc ϕ. Từ các số liệu thí nghiệm của Peterka [4], với ∑W1 là tổng chiều rộng của các mố tiêu 3.3. Quy trình tính độ sâu bể tiêu năng năng; Wb là chiều rộng của bể, các tác giả Dựa trên những công thức đã có, các tác giả báo cáo này đã tính hệ số lưu tốc φ theo công đề xuất quy trình tính chiều sâu bể tiêu năng: thức (8) và vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ 1. Giả thiết hệ số lưu tốc ϕ (ϕ = 0,9); 330
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 2. Tính độ sâu trước nước nhảy d1: Bể loại với độ sâu sau nước nhảy, trong khi sai số về 2 theo công thức (1); Bể loại 3 theo công độ sâu ngay trước nước nhảy thay đổi từ thức (4); 3,2% đến 7% thì sai số về độ sâu sau nước 3. Tính cao trình đáy bể Zb: Bể loại 2 theo nhảy chỉ thay đổi từ 1,9% đến 3,8%. công thức (2); Bể loại 3 theo công thức (5); Bảng 3: Đánh giá sai số kết quả tính 4. Tính độ sâu sau nước nhảy d2 để xác khi ước lượng hệ số lưu tốc định kích thước mố và răng ở cuối bể: Bể loại 2 theo công thức (3); Bể loại 3 theo công Loại ϕtt hb (m) %ϕ %hb %d1 %d2 thức (6); bể 5. Tính mực nước ngay trước nước nhảy 0,950 1,31 5.6% 14,0% 6,2% 3,7% Z1, Z1 = Zb + d1 ; và chênh lệch mực nước 0,925 1,23 2.8% 7,1% 3,2% 1,9% ΔH o , ΔH o = Z0 − Z1 ; 2 0,900 1,15 0.0% 0% 0% 0% 6. Tính vận tốc ngay trước nước nhảy V1, 0,875 1,06 2.8% 7,2% 3,4% 1,9% q 0,850 0,98 5.6% 14,5% 7,0% 3,8% V1 = ; tính tổn thất năng lượng hL theo (9); d1 4. KẾT LUẬN 7. Tính hệ số lưu tốc ϕ theo công thức (10); 8. Lặp lại các bước từ 1 đến 7 cho đến khi Kích thước mố tiêu năng ở ngay chân đập tràn thực dụng có ảnh hưởng đến hệ số lưu xác định chính xác ϕ và Zb; tốc của tràn và ảnh hưởng đến độ sâu trước 9. Tính độ sâu bể tiêu năng theo công nước nhảy ở sau mố. Điều này được thể hiện thức (11), trong các công thức (1) và (4). Quan hệ giữa h b = Zk − Zb (11); hệ số lưu tốc và tỉ lệ tổn thất năng lượng là Trong đó: Zk - cao trình đáy hạ lưu. quan hệ tuyến tính bậc nhất. 3.4. Áp dụng quy trình đã đề xuất Báo cáo này đã đề xuất quy trình tính toán độ sâu bể tiêu năng (theo mẫu của USBR) trên Quy trình trên đã được áp dụng để tính toán cơ sở đánh giá ảnh hưởng của các mố tiêu năng độ sâu bể tiêu năng với các số liệu đã cho trong đến hệ số lưu tốc và xây dựng công thức tính hệ Bảng 1. Kết quả tính toán trong Bảng 2 cho số lưu tốc. Các kết quả này phù hợp với một số thấy rằng, hệ số lưu tốc ϕ tính theo công thức nghiên cứu trước đây và có thể áp dụng trong (10) có giá trị nhỏ hơn so với ϕ của đập tràn tính toán thiết kế bể tiêu năng. không có mố tiêu năng; ϕ = 0,90. Bảng 1: Số liệu đầu vào đã biết 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hager, Willi H, (1992), “Energy Dissipators Zo ZH q P Zk (m) ϕgt and Hydraulic Jump”, Water Science and Cho (m) (m) (m2/s) (m) Technology Library, Volume 8, ISBN 0- 9,4 3,2 0 8 0,9 7 7923-1508-1, the Netherlands. [2] Hồ Việt Hùng, (2015),”Ảnh hưởng của các Bảng 2: Kết quả tính toán mố tiêu năng đến độ sâu sau nước nhảy và kích thước bể tiêu năng”, Hội nghị khoa học Loại d1 Zb d2 Z1 hL thường niên, Trường Đại học Thủy Lợi. ϕtt bể (m) (m) (m) (m) (m) [3] Mays, Larry W, (2011), “Water Resources 2 0,64 -1,15 4,14 -0,51 1,88 0,90 Engineering”-2nd ed, ISBN 978-0-470- 3 0,64 -1,08 4,28 -0,44 1,87 0,90 46064-1, John Wiley & Sons, Inc, USA. [4] Peterka, A,J, (1984), “Hydraulic Design of Kết quả tính toán ở Bảng 3 cho thấy, sai số Stilling Basins and Energy Dissipators”, khi tính độ sâu bể dao động mạnh từ 7,1% United States Department of the Interior, đến 14,5%. Ảnh hưởng của hệ số lưu tốc ϕ Bureau of Reclamation, Engineering đến độ sâu trước nước nhảy rõ ràng hơn so Monograph No,25, Denver, Colorado, USA. 331

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.