Kết quả nghiên cứu khả năng tháo nước của đập tràn phím piano loại A, D và Labyrinth chữ nhật trên mô hình vật lý

Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý nhằm xác định cũng như so sánh khả năng tháo nước của các loại đập tràn phím piano loại A, loại D và loại Labyrinth chữ nhật.

Bài báo giới thiệu kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý nhằm xác định cũng như so sánh khả năng tháo nước của các loại đập tràn phím piano loại A, loại D và loại Labyrinth chữ nhật.

Thí nghiệm được tiến hành cho các đập tràn có chiều cao tràn P = 4 m, cột nước thượng lưu trên ngưỡng tràn toàn phần Ho = (1,2–4,5) m, cho thấy khả năng tháo nước của các loại đập tràn phím piano loại A, D và labyrinth chữ nhật đều cao hơn đập tràn Creager từ 1,2 đến 2,6 lần. Ở trạng thái chảy ngập khả năng tháo của đập tràn labyrinth chữ nhật giảm mạnh, nhưng khả năng tháo chỉ giảm nhẹ (»10%) đối với các loại đập tràn phím piano loại A và loại D.

Kết quả thí nghiệm sẽ cung cấp các thông số kỹ thuật về khả năng tháo ở trạng thái chảy tự do và chảy ngập của các loại đập tràn phím piano loại A, D và Labyrinth chữ nhật. Điều này sẽ hỗ trợ cho chọn loại đập tràn thích hợp, có kích thước tương tự với mô hình thí nghiệm, phục vụ công tác thiết kế và thi công xây dựng các dự án.

I. TỔNG QUAN

Hầu hết những đập tự tràn lòng sông hiện nay thuộc hệ thống công trình đầu mối thủy lợi, thủy điện, thường có dạng đập tràn thực dụng Creager hoặc dạng Creager-Ophixorov. Trong điều kiện không thể mở rộng tuyến tràn, để tăng khả năng tháo lũ người ta có thể sử dụng đập tràn phím piano hoặc đập tràn Labyrinth chữ nhật (góc mở bằng 00).  

Đập tràn phím piano (PKW) kiểu A [1,2,3] có ngưỡng tràn dạng côngxôn đối xứng có lưu lượng riêng tháo lũ gấp 2,5 - 4,0 lần so với  đập tràn Creager hoặc gấp 1,10 - 1,25 so với đập tràn Labyrinth. Một ưu điểm khác của PKW loại A (so với đập tràn PKW loại D hay đập tràn labyrinth) là có thể được xây dựng thuận lợi trên đỉnh đập trọng lực đã có, với cùng chiều rộng tràn nhưng lại có khả năng tháo các con lũ lớn hơn nhiều lần do diễn biết bất thường của thời tiết hoặc do biến đổi khí hậu gây ra.

Tuy nhiên, do đặc điểm cấu tạo, đập tràn PKW loại A thường đòi hỏi nhân lực thi công có kinh nghiệm, tốn nhiều kết cấu giàn giáo, ván  khuôn và cốt thép cho phần côngxôn của tường tràn. Trong trường hợp tại các địa phương gặp khó khăn về khả năng thi công các kết cấu có hình dạng phức tạp, thì có thể xem xét sử dụng phương án tràn PKW– loại D [4, 5] với ngưỡng tràn không có kết cấu côngxôn hoặc tràn Labyrinth chữ nhật. PKW loại D dù có giảm hiệu quả về khả năng tháo nhưng lại có ưu thế về thi công dễ và nhanh so với PKW loại A, thuận tiện ứng dụng làm loại đập tràn ngưỡng thấp chắn ngang sông, đặt trên kênh tiêu nước, [4, 5] với kết cấu đơn giản của tường ngưỡng tràn.

Để có cơ sở so sánh về khả năng tháo nước, bài báo này là phần tiếp tục các nghiên cứu trên mô hình vật lý được tiến hành tại Phòng thí nghiệm thuỷ lực công trình – Đại học Bách khoa TP.HCM cho 3 loại đập tràn: PKW loại A và D, đập tràn Labyrinth chữ nhật, với chiều rộng tràn của các phím không đổi.

II. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 

III. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH

3.1. Trạng thái chảy tự do

3.2. Trạng thái chảy ngập

IV. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Blanc P. and Lempérière F. (2001), Labyrinth spillways have a promising future, International Journal of Hydropower and Dams 8 (4), 129-131.

[2]. Trương Chi Hien, Huynh Thanh Son, Ho Ta Khanh M..  Results of some piano keys weir hydraulic model tests in Vietnam (R40), 22nd ICOLD congress (2006), CIGB/ICOLD, Barcelona, Spain, pp. 581-596.

[3]. Trương Chí Hiền, Trần Hiếu Thuận, (2009), “Khả năng tháo nước đập tràn phím piano ngưỡng thấp trên kênh tiêu nước”, Tạp chí phát triển khoa học & công nghệ, ĐHQG-HCM, Vol.12, No. 18, 2009, pp. 18-24.

[4]. Ho Ta Khanh M., Hien T.C. and Hai N.T. (2011), Main results of the P.K weir model tests in Vietnam (2004 to 2010), Labyrinth and piano key weirs-PKW 2011, CRC press, London, ISBN 978-0-415-68282-4, pp. 191-198.

[5]. Lempérière F., Vigny J.P. and Ouamane A. (2011), General comments on Labyrinths and Piano Key Weirs: The past and present, Labyrinth andpiano key weirs-PKW 2011, CRC press, London, ISBN 978-0-415-68282-4, pp. 17-24.

[6]. J. Paul Tullis, Member, ASCE, Nosratollah Amanian, and David Waldron, Design of Labyrinth Spillways. Journal of Hydraulic Engineering, Vol.121, No.3, March.1995,  pp 247-255.

Chi tiết bài báo: Kết quả nghiên cứu khả năng tháo nước của đập tràn phím piano loại A, D và Labyrinth chữ nhật trên mô hình vật lý

Tác giả: TS. Trương Chí Hiền - Trường ĐH Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh
       M. Hồ Tá Khanh - Hội đập lớn Hà Nội

TẠP CHÍ KH&CN THỦY LỢI