Nghiên cứu thực nghiệm xác định chế độ dòng chảy và tính lưu lượng tháo qua đập tràn thực dụng có tường ngực biên cong

Đập tràn thực dụng có tường ngực biên cong được ứng dụng ở các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam… Tuy vậy các tài liệu tham khảo, hướng dẫn về việc lựa chọn hình dạng, kích thước, kết cấu và tính toán các thông số thuỷ lực của chúng còn rất hạn chế. Bài báo tóm tắt một số kết quả nghiên cứu thực nghiệm mô hình thuỷ lực xác định chế độ dòng chảy và tính khả năng tháo của loại đập này khi làm việc với các mức nước khác nhau, phân tích và so sánh với một số kết quả nghiên cứu của nước ngoài để có thể ứng dụng thực tế.

1. MỞ ĐẦU

Khi cột nước tác dụng lên đỉnh đập tràn thay đổi lớn do phải làm việc với nhiều chế độ tháo lũ cần phải thiết kế thêm tường ngực để giảm bớt chiều cao của cửa van cung. Đập tràn thực dụng có tường ngực biên cong (hình 1) có những lợi thế nhất định, với mục đích tối ưu hoá cửa van và thiết bị cơ khí, hạ thấp mức nước hồ, tạo dung tích phòng lũ, tháo dòng chảy môi trường, làm nhiệm vụ đập tràn sự cố… Chế độ dòng chảy qua tràn có tường ngực có thể có hai dạng sau: khi mức nước thượng lưu thấp và mở hết của van dòng chảy qua đập là dòng tự do (không áp) có mặt thoáng; khi tăng mức nước thượng lưu lớn hơn, dòng chảy qua đập là chảy có áp dưới tường ngực, đường mặt nước ngập  lỗ dưới tường ngực, sau tường ngực là dòng chảy tự do.

Đường cong phía dưới mặt tràn thường được áp dụng các dạng đập tràn thực dụng hình cong Ôphixerop, WES (Weterways Exporiment Station) hay parabol X2=kY. Đường cong phía dưới tường ngực, có thể chọn đường cong tròn, elip hay kết hợp cong tròn và elip với đoạn thẳng ở cuối tường ngực (hình1). Việc lựa chọn đường cong, cao độ tường ngực, kích thước chiều cao lỗ D cần thoả mãn yêu cầu chế độ chảy thuận dòng, khả năng tháo, việc bố trí kết cấu tường ngực…

Sơ đồ nghiên cứu mô hình thuỷ lực như hình 1. Mặt tràn được lựa chọn có dạng đường cong WES có cột nước thiết kế Hd=20,03m và 17,2m, nghiên cứu trên 3 mô hình; 2 mô hình mặt cắt tỉ lệ 1/48 với D=11,4m và D=13m; mô hình không gian tỉ lệ 1/100 có D=11,4m.  Kết quả nghiên cứu về chế độ dòng chảy và lưu lượng được tóm tắt ở mục 2.

2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.1. Chế độ dòng chảy

2.2. Tính lưu lượng tháo và hệ số lưu lượng

2.2.1. Khả năng tháo và hệ số lưu lượng khi đập tràn chảy tự do

2.2.2. Khả năng tháo và hệ số lưu lượng khi chảy có áp dưới tường ngực

3. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].       Nguyễn văn Cung, Nguyễn Xuân Đặng, Ngô Trí Viềng (1977), Công trình tháo lũ trong đầu mối hệ thống thuỷ lợi, NXB-KHKT- Hà Nội.

[2].       Sổ tay tính toán thuỷ lực P.G. Kixelep (Bản dịch), 1984.

[3].      Viện Năng lượng - Nghiên cứu, tổng kết, đánh giá các kết quả thí nghiệm mô hình thuỷ lực công trình xả lũ cột nước cao và kiểm nghiệm ở công trình thuỷ điện Sơn La, Đề tài KH&CN, EVN 2007.

[4].      Guidelines for selection of spillway and energy dissipators (2012) . First Revision IS 10137 - Indian Standard.

[5].      The Standards Compilation of Water Power in China (2000)-China Electric Power Press.

[6].       Ven Te Chow.Ph.D, Open – Channel Hydraulic, 1959.

[7].    S. M. Slisski (1986). Tính toán thuỷ lực công trình xả cột nước cao- NXB Năng lượng Matxcơva-1986  (bản tiếng Nga).