Điều kiện hình thành, chuyển hóa các trạng thái dòng chảy ở hạ lưu công trình dạng bậc thụt có góc hất lớn

Trạng thái dòng chảy ở hạ lưu công trình tháo rất đa dạng và luôn chuyển tiếp qua lại với nhau. Trong các nghiên cứu kinh điển về thủy lực công trình đã chú ý nhiều đến dòng phun xa và dòng chảy đáy, chúng cũng được ứng dụng nhiều trong xây dựng công trình tiêu năng. Tuy nhiên khoảng giữa hai trạng thái đó là dòng chảy mặt còn ít được ứng dụng trong thực tế, vì nhiều lí do khác nhau. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về điều kiện, phạm vi, quy luật hình thành, chuyển hóa các trạng thái dòng chảy ở hạ lưu công trình dạng bậc thụt có mũi phóng cong và góc hất lớn nhằm góp phần bổ sung tài liệu tiêu năng dòng mặt truyền thống để áp dụng trong thiết kế tiêu năng ở hạ lưu công trình giúp mang lại hiệu quả tiêu năng và giảm kinh phí đầu tư xây dựng.

I. MỞ ĐẦU

Hiện nay hầu hết các công trình tháo nước sử dụng hình thức nối tiếp chảy đáy tiêu năng bằng bể tiêu năng và nối tiếp phóng xa tiêu năng bằng mũi phun. Hình thức nối tiếp dòng mặt tiêu năng bằng dòng mặt, dòng phễu còn ít được ứng dụng trong thực tế do tính chất phức tạp của sự chuyển hóa thường xuyên các dạng dòng chảy nối tiếp hạ lưu khi mực nước hạ lưu thay đổi.

Những nghiên cứu theo trường phái của Nga được đề cập đến trong các tài liệu tham khảo thường dùng chỉ nghiên cứu với các góc hất nhỏ trong khoảng 50≤q<150 ở trên bậc thụt lớn [1, 2, 3, 5, 6]. Bên cạnh đó các tài liệu nghiên cứu của phương tây lại chú đến góc hất lớn trên điều kiện bậc thụt nhỏ [4]. Trong điều kiện bậc thụt lớn với góc hất lớn (như góc hất của tràn mũi phun) chưa được nghiên cứu nhiều.

Với những công trình ngăn sông có mực nước hạ lưu cao và thay đổi lớn, điều kiện địa chất không tốt lắm (đá phong hóa vừa đến phong hóa) thì việc ứng dụng hình thức nối tiếp chảy mặt tỏ ra có hiệu quả, nhằm tận dụng chênh cao địa hình để tạo bậc thụt. Việc khai thác tối đa hiệu quả khả năng triệt tiêu năng lượng của dòng chảy bằng chính lớp nước đệm hạ lưu bằng cách tạo ra nhiều xoáy cuộn theo chiều đứng là một hướng đi triển vọng vừa đáp ứng mục đích tiêu hao năng lượng, an toàn công trình và hạ du vừa tiết kiệm kinh phí trong việc xây dựng các công trình tiêu năng kiên cố.

Bài báo trình bày điều kiện, phạm vi, quy luật hình thành, chuyển hóa các trạng thái dòng chảy ở hạ lưu công trình dạng bậc thụt có góc hất lớn (250≤q<550) với bậc thụt cao nhằm góp phần bổ sung tài liệu tiêu năng dòng mặt truyền thống, đáp ứng, vận dụng, khai thác tối đa điều kiện dòng chảy ở hệ thống sông suối trung du và miền núi, nhằm xây dựng các công trình an toàn, tiết kiệm và thân thiện với môi trường.

II. MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU, CÁC TRƯỜNG HỢP THÍ NGHIỆM

2.1. Mô hình thí nghiệm

2.2. Các trường hợp thí nghiệm

III. SỰ HÌNH THÀNH CÁC DẠNG DÒNG CHẢY Ở HẠ LƯU BẬC THỤT CÓ MŨI CONG GÓC HẤT LỚN

IV. XÁC ĐỊNH CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN

V. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. P.G. Kixelep, A.D Altsul, nnk. 2008. Sổ tay tính toán thủy lực. NXB xây dựng.

[2]. Nguyễn  Cảnh Cầm, Nguyễn Văn Cung, nnk.2006. Giáo trình thủy lực tập 1,2,3 Nhà xuất bản Nông nghiệp

[3]. Nguyễn Văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng. 2005. Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống thuỷ lợi. NXB KH & KT  1977. 

[4]. A.J.PETERKA. Hydraulic Design of Stilling Basin and Energy Dissipators. United States Department of the Interior.

[5]. Phạm Ngọc Quý. 2003. Nối tiếp và tiêu năng hạ lưu công trình tháo nước. NXB Xây dựng.

[6]. Lưu Như Phú .1986. Các chế độ thuỷ lực nối tiếp sau cống có bậc hạ thấp, luận án PTS KHKT, Hà Nội.

Xem bài báo tại đây: Điều kiện hình thành, chuyển hóa các trạng thái dòng chảy ở hạ lưu công trình dạng bậc thụt có góc hất lớn

Tác giả: PGS.TS. Lê Văn Nghị, ThS. Đoàn Thị Minh Yến
Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Động lực học Sông Biển

ThS. Nguyễn Quốc Huy - Trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Xây dựng Bắc Ninh

 TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI