Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình thủy công do bộ môn Thủy công biên soạn, Trường đại học thủy lợi biên soạn và được xuất bản năm 1988 1989 đã góp phần nâng cao chất lượng dạy học....................................................................................................................
www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Gs Ts Ng« Trí Viềng (Chủ biên), pgs Ts Phạm ngọc quý, Gs Ts Nguyễn Văn Mạo, pgs Ts Nguyễn chiến, Pgs Ts Nguyễn phơng mậu, ts Phạm văn quốc Tập II Nh xuất xây dựng H Nội - 2004 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Lời nói đầu Bộ giáo trình Thuỷ công gồm tập Bộ môn Thuỷ công - Trờng Đại học Thuỷ lợi biên soạn v đợc xuất năm 1988 - 1989 đà góp phần to lớn vo việc giảng dạy môn Thuỷ công cho đối tợng sinh viên ngnh học khác Trờng Đại học Thuỷ lợi Mời lăm năm qua, nỊn khoa häc kü tht thủ lỵi n−íc nhμ tiếp tục có bớc phát triển mạnh mẽ v đóng góp to lớn cho công công nghiệp hoá, đại hoá đất nớc, đặc biệt l lĩnh vực nông nghiệp v phát triển nông thôn Nhiều công trình thuỷ lợi lớn đà v đợc xây dựng nh thuỷ điện Yaly, Hm Thuận - Đa Mi, hệ thống tiêu úng, thoát lũ đồng sông Cửu Long, hồ chứa Ya Yun hạ, Đá Bn, Sông Quao v.v NhiỊu vÊn ®Ị khoa häc kü tht thuỷ lợi đợc tổng kết, hệ thống hoá; nhiều hình loại công trình, chủng loại vật liệu đà đợc áp dụng Việt Nam năm qua; số quy trình quy phạm đà đợc phổ biến v áp dụng Để không ngừng nâng cao chất lợng đo tạo chuyên môn, đáp ứng phát triển đa dạng v phong phú kỹ thuật thuỷ lợi v ti nguyên nớc giai đoạn mới, Bộ môn Thuỷ công Trờng Đại học Thuỷ lợi tổ chức biên soạn lại giáo trình ny Khi biên soạn, tác giả đà theo phơng châm bản, đại, Việt Nam, dựa sở giáo trình cũ, cố gắng cập nhật kiến thức, thông tin khái niệm v phơng pháp tính toán mới, loại vật liệu v hình thức kết cấu công trình Ton giáo trình thuỷ công gồm phần vμ chia thμnh tËp TËp I gåm: - PhÇn I: Công trình thuỷ lợi - kiến thức chung sở tính toán; - Phần II: Các loại đập Tập II gồm: - Phần III: Các công trình tháo nớc, lấy nớc dẫn nớc - Phần IV: Các công trình chuyên môn - Phần V: Khảo sát, thiết kế, quản lý nghiên cứu công trình thuỷ lợi Tham gia biên soạn tập II gồm: GS TS Ngô Trí Viềng chủ biên v viết chơng 12, 22; PGS TS Phạm Ngọc Quý viết chơng 13, 14; GS TS Nguyễn Văn Mạo viết chơng 15, 16; PGS TS Ngun ChiÕn viÕt ch−¬ng 17; PGS TS Ngun Ph−¬ng Mậu viết chơng 18, 19; v TS Phạm Văn Quốc viết chơng 20, 21 Giáo trình ny dùng lm ti liệu học tập cho sinh viên ngnh Thuỷ lợi v ti liệu tham khảo cho cán khoa học kỹ thuật thiết kế v nghiên cứu công trình thuỷ lợi Các tác giả xin chân thnh cảm ơn lÃnh đạo Vụ Khoa học công nghệ v chất lợng sản phẩm - Bộ Nông nghiệp v phát triển nông thôn, lÃnh đạo Trờng Đại học Thuỷ lợi v Nh xuất Xây dựng đà khuyến khích v tạo điều kiện để sách đợc xuất Chúng mong nhận đợc ý kiến đóng góp quý bạn đọc Các ý kiến xin gửi Bộ môn Thuỷ công - Trờng Đại học thuỷ lợi Xin chân thnh cảm ơn Các tác giả www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Phần III Các công trình tháo nớc, lấy nớc v dẫn nớc Chơng 12 - Công trình tháo lũ Đ12.1 Mục đích yêu cầu w w w v nc ol d v n Khi xây dựng đầu mối công trình hồ chứa nớc, ngoi đập, công trình lấy nớc v số công trình phục vụ cho mục đích chuyên môn, cần phải xây dựng công trình để tháo phần nớc thừa tháo cạn phần hay ton hồ chứa để kiểm tra sửa chữa, đảm bảo hồ chứa lm việc bình thờng v an ton Thiết kế công trình tháo lũ trớc hết phải xác định lu lợng thiết kế tháo qua công trình Dựa vo quy phạm, xác định tần suất lũ thiết kế v qua tính toán điều tiết hồ, xác định đợc lu lợng thiết kế phải tháo qua công trình tháo lũ Lúc tính lu lợng qua công trình tháo lũ, cần xét đến lu lợng tháo qua công trình khác nh qua nh máy thuỷ điện, âu thuyền v.v Trong công trình đầu mối, lm công trình ngăn nớc v tháo nớc kết hợp, lm riêng công trình tháo bên bờ Đối với đập bêtông trọng lực v bêtông cốt thép, thờng bố trí công trình tháo nớc thân đập Đối với đập dùng vật liệu chỗ, đập vòm, chống, liên vòm công trình tháo lũ đợc tách riêng gọi l đờng trn lũ bên bờ; trờng hợp cá biệt kết hợp ngăn nớc v tháo nớc nhng phải thận trọng §−êng trμn lị cã thĨ cã cưa van khèng chÕ, cịng cã thĨ kh«ng cã Khi kh«ng cã cưa van, cao tr×nh ng−ìng trμn võa b»ng cao tr×nh mùc n−íc dâng bình thờng Lúc mực nớc hồ bắt đầu dâng lên v cao ngỡng trn nớc hồ tự động chảy xuống hạ lu Khi đờng trn cã cưa van khèng chÕ, cao tr×nh ng−ìng trμn thÊp mực nớc dâng bình thờng Lúc cần có dù b¸o lị, quan s¸t mùc n−íc hå chøa để xác định thời điểm mở cửa trn v điều chỉnh lu lợng tháo Về giá thnh đờng trn lũ loại cửa van rẻ loại có cửa van, việc quản lý khai thác đơn giản Nhng tháo nớc lu lợng loại cửa van cần mực nớc hồ cao Muốn giảm thấp mực nớc hồ cần phải tăng chiều rộng đờng trn, nh tăng khối lợng đo, giá thnh ton công trình đầu mối tăng lên Khi công tác dự báo lị lμm tèt, thiÕt kÕ ®−êng trμn cã cưa van khống chế kết hợp dung tích phòng lũ với dung tích hữu ích, lúc hiệu công trình tăng lên Cho nên, với hệ thống công trình tơng đối lớn, dung tích phòng lũ lớn, khu vực ngập thợng lu rộng thờng dùng loại ®−êng trμn cã cưa van khèng chÕ §èi víi hƯ thống công trình nhỏ, tổn thất ngập lụt không lớn, thờng dùng đờng trn cửa van Khi thiết kế đầu mối thuỷ lợi, cần nghiên cứu nhiều phơng án để chọn cách bố trí, hình thức, kích thớc công trình tháo lũ cho hợp lý mặt kỹ thuật (tháo lũ tốt, an ton, chủ động) v kinh tế (vốn đầu t ton hệ thống nhÊt) www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam nc ol d v n Đ12.2 Phân loại Có nhiều loại công trình tháo lũ Căn vo cao trình cửa vo công trình tháo lũ, phân lm hai loại: Công trình tháo lũ dới sâu v công trình tháo lũ mặt I Công trình tháo lũ dới sâu Công trình loại ny đợc đặt đáy đập (cống ngầm), thân đập bêtông (đờng ống), đặt bờ (đờng hầm) điều kiện địa hình, địa chất cho phép Với loại ny tháo ®−ỵc n−íc hå chøa víi bÊt kú mùc n−íc no, chí tháo cạn hồ Loại ny dùng để tháo lũ, m tuỳ cao trình, vị trí v mục đích sử dụng dùng để dẫn dòng thi công lúc xây dựng, tháo bùn cát hồ, lấy nớc tới, phát điện Do ®ã t ®iỊu kiƯn thĨ mμ cã thĨ kết hợp nhiều mục đích khác công trình tháo nớc dới sâu II Công trình tháo lũ mặt Loại ny thờng đặt cao trình tơng đối cao Do cao trình ngỡng trn cao, nên dùng để tháo dung tích phòng lũ hồ chứa Dựa vo hình thức, cấu tạo công trình tháo lũ mặt phân thnh đập trn trọng lực, đờng trn dọc, đờng trn ngang (máng trn bên), xi phông tháo lũ, giếng tháo lũ, đờng trn kiểu gáo v.v Đối với đầu mối công trình cần phân tích kỹ đặc điểm lm việc, điều kiện địa hình, địa chất v thủy văn, yêu cầu thi công, quản lý, khai thác để chọn công trình tháo lũ thích hợp Trong chơng ny, chủ yếu trình by công trình tháo lũ mặt, công trình tháo lũ dới sâu trình by chơng 15 w w w v Đ12.3 §Ëp trμn träng lùc §Ëp trμn träng lùc lμ c«ng trình vừa ngăn nớc, vừa tháo nớc, không cần xây dựng thêm công trình tháo nớc khác ngoi thân đập, l u điểm lớn đập trn trọng lực Đập trn trọng lực có khả tháo nớc lớn, việc bố trí v đóng mở cửa van thn tiƯn Ngμy nay, sù ph¸t triĨn vỊ khoa học kỹ thuật thuỷ lợi đại đà cho phép xây dựng loại đập trn cao đến 200m Xây dựng đợc loại đập trn cao điều kiện địa chất v kết cấu định, ngoi cần phải giải vấn đề dòng chảy có lu tốc lớn nh dòng chảy hm khí, mạch động, khí thực, tiêu hạ lu v.v I Bố trí đập tràn Việc bố trí đập trn tháo lũ đầu mối công trình có quan hệ đến điều kiện địa chất, địa hình, lu lợng tháo, lu tốc cho phép hạ lu Khi lu lợng tháo lớn, cột nớc nhỏ, lòng sông không ổn định v l đá có cấu tạo địa chất phức tạp hình thức v bố trí đập trn có ý nghĩa định Khi cột nớc lớn, phải tiêu hao lợng lớn, việc chọn vị trí đập trn cã ý nghÜa quan träng Khi thiÕt kÕ ®Ëp trμn, cần cố gắng thoả mÃn điều kiện sau đây: Khi có đá, phải tìm cách bố trí đập trn đá Nếu đá đá xấu có xem xét bố trí l đá www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam nc ol d v n Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên lòng sông không bị phá hoại, trớc tiên cần nghiên cứu bố trí đập trn lòng sông gần bÃi sông Nếu rút ngắn chiều rộng đập trn điều kiện thuỷ lực ban đầu bị phá hoại, phải có biện pháp tiêu phức tạp Tuy nhiên, nhiều trờng hợp, phơng án rút ngắn chiều rộng đập trn l kinh tế Nếu lu lợng tháo nhỏ dòng chảy đà điều tiết tốt không thiết phải bố trí đập trn lòng sông Bố trí đập trn phải phù hợp với điều kiện tháo lu lợng thi công v phơng pháp thi công 7,50 m 6,5 = 18° 22° 13,0 8,0 7,0 10,0 0,9 R= ,0 15 w w w v 44,76 87,20 Hình 12-1 Đập tràn kết hợp xả sâu Khi phạm vi đá không rộng, đập không trn l đập bêtông, dùng biện pháp tăng lu lợng đơn vị để rút ngắn chiều rộng đập trn, đồng thời kết hợp hình thức xả mặt v xả đáy để tháo lũ (hình 12-1) v tận dụng khả tháo lũ qua nh máy thuỷ điện, âu thuyền v.v Ngoi xây dựng ®Ëp mμ nhμ m¸y thủ ®iƯn n»m ®Ëp v loại đập cho nớc trn qua đỉnh nh máy thuỷ điện Khi có công trình vận tải thuỷ, việc bố trí đập trn cần ý đảm bảo cho dòng chảy v lu tốc hạ lu không ảnh hởng đến việc lại tu bè Bố trí đập trn cần đảm bảo cho lòng sông v hai bờ hạ lu không sinh xói lở, đảm bảo an ton công trình Đối với sông nhiều bùn cát, bố trí đập trn cần tránh sinh bồi lắng nghiêm trọng www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam nc ol d v n 132,0 114,0 Hình 12-2 Bố trí lỗ tràn Cần ý rằng, vấn đề quan trọng có liên quan đến vËn hμnh cđa hƯ thèng lμ chän vÞ trÝ vμ kích thớc lỗ trn Bố trí mặt ®Ëp trμn ph¶i xÐt ®Õn sù bè trÝ chung cđa công trình khác đầu mối, tình hình địa chất, địa hình, vấn đề thi công, tiêu v.v II Kích thớc đập tràn Cao trình ngỡng tràn Đối với đập trn cửa van cao trình ngỡng mực nớc dâng bình thờng Khi cã cưa van, cao tr×nh ng−ìng trμn b»ng hiƯu sè mực nớc lũ thiết kế v cột nớc ®Ønh trμn øng víi tÇn st lị thiÕt kÕ VÊn đề có cửa van hay dựa w w w v vμo tÝnh to¸n vμ so s¸nh kinh tÕ kỹ thuật phơng án để định (xem Đ12.1) Lu lợng đơn vị qua đập tràn Một vấn đề quan trọng thiết kế đập trn l xác định lu lợng đơn vị cho phép Nếu phần ngăn nớc gồm đập đất v đập trn bêtông thờng cố gắng tăng lu lợng đơn vị để giảm chiều di đập trn Lu lợng đơn vị tăng việc tiêu hạ lu khó khăn phức tạp v ngợc lại Khi chọn lu lợng đơn vị, cần xem xét kỹ cấu tạo địa chất lòng sông, chiều sâu nớc hạ lu, lu tốc cho phép, hình thức v cấu tạo phận bảo vệ sau đập v trình tự đóng mở cửa van Xác định lu lợng đơn vị v lu tốc cho phép cuối sân sau, phải so sánh với lu lợng đơn vị v lu tốc lớn lúc cha xây dựng đập, đồng thời phải xét đến độ sâu xói cục có khả sinh m không ảnh hởng đến an ton công trình Lu lợng đơn vị định phải thích ứng với hình thức phận bảo vệ sau đập v khả bảo đảm cho công trình không bị xói lở Do xác định chiều rộng đập trn v thiết bị nối tiếp phải xuất phát từ lu lợng đơn vị qp phận bảo vệ sau sân tiêu Nếu biết bề rộng Bp lòng sông sau sân tiêu năng, lu tốc cho phép [v] ứng với chiều sâu nớc h hạ lu v lu lợng sau đập trn Qp lu lợng đơn vị để thiết kế đợc xác định nh sau: www.vncold.vn H i q p = [v ].h = p l n Phát tri n ngu n n Qp c Vi t Nam (12-1) Bp nc ol d v n NhiÒu lúc phải dựa vo kinh nghiệm để xác định qp, ví dụ: đập có cột nớc vừa (10 ữ 25m) với cát lấy qp = 25 ữ 40m3/s, sét qp 50m3/s.m, đá qp = 50 ữ 60m3/s.m v.v Ngy đà thu đợc nhiều thnh tựu nghiên cứu tiêu nên lu lợng đơn vị đà đợc nâng lên Bề rộng lỗ tràn Bề rộng lỗ trn phải đảm bảo đợc lu lợng lớn trờng hợp hồ lm việc bình thờng, ngoi cần xét đến yêu cầu tháo vật (cây, củi ) hạ lu Có thể sơ xác định bề rộng lỗ trn nh sau: B= B tr , q (12-2) w w w v đó: q - lu lợng đơn vị tháo qua ®Ëp trμn; Qtr = Qth - αQ0 (12-3) Qth - lu lợng cần tháo (đợc xác định dựa vo tính toán điều tiết lũ); Q0 - lu lợng tháo qua công trình khác nh trạm thuỷ điện, cống lấy nớc, âu thuyền, lỗ xả đáy v.v ; - hƯ sè lỵi dơng, cã thĨ lÊy α = 0,75 ữ 0,9 (vì xét đến trờng hợp tất tuốc bin lm việc, lỗ tháo có thĨ bÞ sù cè cưa van v.v ) Khi bỊ rộng lỗ trn B lớn, ngời ta thờng lm trụ pin chia phần trn thnh nhiều khoang (xem hình 12-2) Trụ pin có tác dụng giữ cửa van cầu giao thông, cầu công tác Kích thớc khoang cần xét đến điều kiện tiêu năng, quản lý, hình thức cửa van, máy đóng mở v dầm cầu v.v Khi phần trn không di, số khoang tốt lấy lẻ số khoang để tiện điều hnh cho dòng chảy qua trn đợc đối xứng Hình dạng mặt cắt đập tràn Hình dạng mặt cắt ®Ëp trμn cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn hƯ sè lu lợng Đập thờng dùng l loại không chân không kiểu Ôphixêrốp có hệ số lu lợng từ 0,46 ữ 0,50 (hình 12-3a) Dựa vo mặt cắt v mặt cắt kinh tế đập không trn (chơng 9) đà đợc xác định, ta tiến hnh xác định mặt trn CD theo toạ độ Ôphixêrôp Mặt trn CD tiếp tuyến với mặt đập không trn DE điểm D Toạ độ điểm mặt trn vợt ngoi tam giác AOE (hình 12-3b), với đập trn đá theo yêu cầu ổn định v cờng độ, chiều rộng đáy đập hẹp Trờng hợp cần dịch tam giác phía hạ lu đoạn cho mặt đập DE tam giác AOE tiếp tuyến với mặt trn D Nh mặt trn CDEF thoả mÃn điều kiện thuỷ lực Đối với điều kiện ổn định v cờng độ, tam giác AOE l đảm bảo, giảm bớt khối lợng ABBA (hình 12-3b), nhng cần đảm bảo h1 0,4Htk (Htk - cột nớc thiết kế đỉnh trn) để khỏi ảnh hởng đến khả tháo nớc Trờng hợp đập trn cần bố trí cửa van sửa chữa, đỉnh đập cần có đoạn nằm ngang CC (hình 12-3c) để dễ bố trí cửa van Lúc toạ ®é www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam c¸c điểm mặt trn từ điểm C trở phải dời đoạn đến cuối đoạn nằm ngang Chú ý rằng, đỉnh trn có đoạn nằm ngang nh hệ số lu lợng giảm Nối tiếp mặt hạ lu đập với sân sau mặt cong có bán kính R: R = (0,2 ữ 0,5) (P + H), (12-4) ®ã: P - chiỊu cao ®Ëp; H - cột nớc đỉnh trn a) b) x Htk h1 C x D C R A y B y e) C r B R E F E A' E' R y d) D B1 E' E x C' B B' B B C nc ol d v D Htk h1 O O' n O O' O A c) y' C R R D A A D w w w v Hình 12-3 Hình dạng mặt cắt đập tràn Nếu nèi tiÕp víi mịi phun, b¸n kÝnh R cã thĨ xác định: (12-5) R = (6 ữ 10)hc, đó: hc - độ sâu co hẹp mũi phun Mặt trn lm theo dạng mặt cắt chân không (hình 12-3d, e), đỉnh l hình tròn elíp Hình thức ny có hệ số lu lợng tơng đối lớn, đạt từ 0,55 ữ 0,57 Khi tháo lu lợng cột nớc đỉnh trn loại ny nhỏ hơn, hạ thấp phần độ cao đập không trn Nhng loại ny nớc chảy qua dễ sinh áp lực chân không, gây chấn động v áp lực chân không đạt 6m cột nớc sinh khí thực, phá hoại mặt trn Vì đập cao, dùng loại ny III Khả tháo nớc đập tràn Trờng hợp đỉnh đập cửa van khống chế, lu lợng chảy qua đập trn có mặt cắt thực dụng tính theo công thức: Q tr = σ n εmB 2g H 30 / , ®ã: B - tỉng chiỊu réng trμn n−íc; B = b; b - chiều rộng khoang trn; n - hệ số ngập (trờng hợp không ngập n = 1) ε - hƯ sè co hĐp bªn; m - hƯ sè l−u l−ỵng; (12-6) www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam H0 - cột nớc đỉnh trn có kể đến cột nớc lu tốc tiến gần Các hệ số n, , m đợc xác định sách chuyên đề thuỷ lực Nếu đỉnh đập có cưa van, më cưa víi mét ®é më a no (hình 12-4), lu lợng tháo qua đập đợc tÝnh theo c«ng thøc: Q tr = εϕBa 2g(H − αa ); H n a a + (0,25 − 0,357 ) cos H H Hình 12-4 Sơ đồ n−íc ch¶y qua nc ol d v ϕ = 0,65 − 0,186 = 90° a ®ã: a - ®é më cưa van; α - hƯ sè co hĐp ®øng ảnh hởng độ mở; w w w v đập tràn có cửa van Các ký hiệu khác xem hình (12-4) Khi cưa van më hoμn toμn, c«ng thøc tÝnh lu lợng trở dạng (12-6) IV Tiêu sau đập tràn Dòng chảy sau chảy qua đập trn xuống hạ lu có lợng lớn Năng lợng đợc tiêu hao nhiều dạng khác nhau: phần lợng ny phá hoại lòng sông v hai bờ gây nên xói lở cục sau đập, phần tiêu hao ma sát nội dòng chảy, phần khác ma sát nớc v không khí Sức cản nội dòng chảy cng lớn tiêu hao lợng xói lở cng nhỏ v ngợc lại Vì thờng dùng biện pháp tiêu hao lợng ma sát nội dòng chảy v dùng hình thức phóng xa lm cho nớc hỗn hợp với không khí gây ma sát có tác dụng tiêu hao lợng v giảm xói lở Để đạt đợc mục đích thờng dùng hình thức tiêu sau đây: tiêu dòng đáy (hình 12-5a), tiêu dòng mặt a) b) (hình 12-5b), tiêu dòng mặt ngập (hình 12-5c), tiêu phóng xa (hình 12-5d) hh Nguyên lý hình thức tiêu l lm cho lợng tiêu c) d) hao ma sát nội bộ, phá hoại kết cấu dòng chảy xáo trộn với không khí, khuyếch tán để giảm lu lợng đơn vị a Các hình thức tiêu có liên quan lẫn Hình 12-5 Các hình thức nối tiếp dòng chảy hạ lu Khi mực nớc hạ lu thay đổi, hình thức chuyển hoá lẫn Tiêu dòng đáy www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam nc ol d v n Đặc điểm tiêu dòng đáy l lợi dụng sức cản nội nớc nhảy để tiêu Điều kiện hình thức tiêu ny l chiều sâu nớc cuối bể phải lớn chiều sâu liên hiệp thứ hai nớc nhảy (hb > hc) để đảm bảo sinh nớc nhảy ngập v tiêu tập trung Trong tiêu đáy, lu tốc đáy lớn, mạch động mÃnh liệt, có khả gây xói lở, khu vực nớc nhảy cần bảo vệ bêtông (xây sân sau) Khi đá xấu, đoạn nối tiếp qua sân sau (sân sau thứ hai) cần đợc bảo vệ thích đáng Muốn tăng hiệu tiêu năng, thờng sân sau có xây thêm thiết bị tiêu phụ nh mố, ngỡng xáo trộn nội dòng chảy cng mÃnh liệt v ma sát dòng chảy với thiết bị tiêu hao phần lợng Biện pháp ny có hiệu tốt v đợc ứng dụng rộng rÃi Tiêu dòng đáy thờng dùng với cột nớc thấp, địa chất tơng đối Khi cột nớc cao, hc lớn, nh phải hạ thấp đáy v bảo vệ kiên cố sân sau Lúc đó, hình thức tiêu đáy không kinh tế Ngời ta thờng dùng biện pháp nh đo bể, xây tờng bể, tờng kết hợp v thiết bị tiêu khác để tạo nớc nhảy ngập sau đập trn Dới giới thiệu biện pháp hh d hh d w w w v H×nh 12-6 H×nh thøc bĨ tiêu a Bể tiêu (hình 12-6) Sau xây bể lm tăng mực nớc sân sau v thoả mÃn yêu cầu: (12-9) hb = d + hh + ΔZ > hc”, ChiỊu dμi s©n sau Ls lóc có bể tờng tiêu đợc tính từ mặt cắt co hẹp sát chân đập trn Trong thực tế, sân sau có bể tờng hình thnh nớc nhảy không tự nên chiều di nhỏ chiều di nớc nhảy tự (ln) Theo đề nghị M.Đ.Tsêtouxôp nh sau: (12-10) Ls = βln; ®ã: β - hƯ sè thùc nghiƯm, lấy 0,7 ữ 0,8; ln - đợc tính theo thùc nghiƯm: (12-11) ln = 5(hc” - hc); hc ln = 4,5hc (12-12) Hình dạng bể tiêu mặt phẳng thẳng đứng l hình chữ nhật (hình 12- 6a) hiệu tiêu tốt Nhng dòng chảy bo mòn cạnh v góc, l nớc có nhiều bùn cát, nên thờng thiết kế bể có dạng hình thang (hình 12-6b) 10 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam §Ĩ tiÕn hμnh thÝ nghiƯm cịng nh việc tính đổi từ đại lợng thuỷ lực mô hình thực tế, ngời ta phải dựa vo lý luận tơng tự mô hình thuỷ lực Dựa vo định luật học Niutơn định luật tơng tự thực tế v mô hình nh sau: Ft = M t dVt dVm vμ Fm = Mm , dt t dt m (22-1) nc ol d v n đó: Các số t để đại lợng thực tế v m để đại lợng mô hình; F - lực, M - khèi l−ỵng, V - l−u tèc, t - thêi gian Gäi a - gia tèc, ρ - khèi l−ỵng riªng, l - chiỊu dμi, ta cã: Ft M t a t ρ t l 2t t 2t ρ t l 4t t 2m = = = ; Fm M m a m ρ m l 4m t 2t ρ m l 2m t 2m Ft Fm = = Ne 2 ρ t l t t t ρ m l 2m t 2m (22-2) Trị số Ne đợc gọi l tiêu chuẩn chung tơng tự học Niutơn Trong tợng tơng tự động học, tiêu chuẩn tơng tự bằng: (22-3) Net = Nem(Ne =idem) Sau giới thiệu tiêu chuẩn tơng tự riêng rẽ Tiêu chuẩn Phơrút: Xét tơng tự thuỷ động lực học lúc trọng lực G giữ tác dơng chđ u: w w w v Ft F F G = m hc t = t , Gt Gm Fm G m (22-4) ®ã: G = γl3 , = g Thay trị số vo ta có: ρ t l 2t Vt2 γ t l 3t = ρ m l 2m Vm2 γ m l 3m hc: Fr = Vm2 Vt = = Fr g m l m g t lt (22-5) V2 = idem gọi l tiêu chuẩn Phơrút Nh vậy, lúc trọng lực giữ tác dụng chủ yếu gl tơng tự vỊ thủ ®éng lùc häc chØ cã thĨ cã thực tế v mô hình có trị số Phơrút nh Tiêu chuẩn Râynôn: Xét tơng tự thuỷ động lực học lúc lực ma sát T giữ tác dụng chủ yếu: Ft T = t , Fm Tm (22-6) ®ã: 234 www.vncold.vn H i T = μω p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam dV ; dn μ - hƯ sè nhít; ω - diƯn tích mặt ma sát; dV - gradien lu tốc theo phơng pháp tuyến dn t l 2t Vt2 l m ρ t l 2t Vt2 = ρ m l 2m Vm2 μ m l 2m Vm2 l t nc ol d v thay μ = ρν(ν - hÖ sè nhít ®éng häc) ta cã: Vt l t Vm l m = = Re νt νm Re = n thay trị số vo công thức (22-6) ta có: (22-7) Vl = idem gọi l tiêu chuẩn Râynôn Nh vậy, lúc lực ma sát giữ tác dụng chủ yếu tơng tự thuỷ động lực học cã thĨ cã thùc tÕ vμ m« hình có trị số Râynôn nh Muốn chất lỏng mô hình v thực tế phải có hệ số nhớt khác Nếu mô hình cịng dïng mét chÊt láng (n−íc) th× Vtlt = Vmlm nghÜa lμ nÕu thu nhá kÝch th−íc chiỊu dμi mô hình phải tăng lu tốc mô hình Các tiêu chuẩn khác: - Khi áp lực P giữ tác dụng chủ yếu, ta có tiêu chuẩn Ơle (Eu): w w w v ρ t Vt2 ρ m Vm2 = = Eu Pt Pm (22-8) - Khi lực tác dụng chủ yếu l sức căng mặt ngoi, ta cã tiªu chuÈn Vªbe (We): ρ t l t Vt2 ρ m l m Vm2 = = We Ct Cm (22-9) (C - lùc kÐo bỊ mỈt) - Khi lực tác dụng chủ yếu l lực đn hồi, ta có tiêu chuẩn Côsi (Ca): t Vt2 m Vm2 = = Ca Et Em (22-10) (E - môđuyn đn hồi) Nh trên, thấy lúc có nhiều lực tác dụng đồng thời tơng tự hon ton thuỷ động lực học mô hình v thực tế thực đợc Nhng đa số trờng hợp trọng lực thờng giữ tác dụng chủ yếu so với lực khác Lúc dựa vo tiêu chuẩn Phơrút để tiến hnh thí nghiệm mô hình đủ Tác dụng lực nhớt có trờng hợp không đáng kể, lúc cần xét ®Õn cịng cã thĨ hiƯu chØnh b»ng c¸ch tiÕn hμnh thí nghiệm mô hình có tỷ lệ khác II Quy tắc đổi kết thí nghiệm mô h×nh thùc tÕ 235 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Lóc thÝ nghiƯm thủ lùc, th−êng dïng n−íc ®Ĩ thÝ nghiƯm tøc lμ γ t = γm, ρt = ρm Gäi λ1 lμ tû lƯ h×nh häc bËc mô hình, tỷ lệ lu tốc v, tỷ lệ thời gian t v đợc xem xét tợng mô hình theo tiêu chuẩn Phơrút (Fr = idem) với ®iỊu kiƯn gt = gm (λg = 1), theo c«ng thøc (22-5) ta cã: Vt2 l t = = λ1 Vm2 l m (22-11) Vm l m t t = = λ1 Vt t m l t λt = nc ol d v vμ: Vt = λ1 Vm n λv = tt = λ1 tm (22-12) Lóc tÝnh theo tiªu chuẩn Râynôn với m = t ( = 1) tỷ lệ mô hình nh sau: Vt l m = = Vm l t λ λν = vμ λ1 (22-13) t m l m Vt = ; t t l t Vm λt = λ w w w v (22-14) Tõ c¸c quan hƯ (22-11) ữ (22-14) ta thấy rằng, kết tính đổi từ mô hình sang thực tế theo tiêu chuẩn Phơrút v Râynôn l khác (bảng 22-1) Bảng 22-1 Tỷ lệ mô hình thuỷ lực Điều kiện mô hình Trị sè ®o Thêi L−u gian tèc ChiỊu dμi DiƯn tÝch ThĨ tÝch Theo Ph¬rót λ1 λ21 λ31 λ1 λ1 Theo Râynôn 21 31 21 11 Gia tốc Lu lợng Lực 21,5 31 13 1 Nếu mô hình, có tác dụng đồng thời trọng lực v lùc ma s¸t, tøc lμ Fr = idem vμ Re = idem, λg = 1(gt = gm) ta cã: λν = λ 1/ (22-15) III §iỊu kiƯn phạm vi ứng dụng mô hình thuỷ lực §iỊu kiƯn: 236 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam w w w v nc ol d v n Lóc lm mô hình, cần ý đến tỷ lệ mô hình, bảo đảm giữ điều kiện tơng tự tợng thuỷ lực suy từ định luật tơng tự - Dòng chảy mô hình phải trạng thái với dòng chảy thiên nhiên Nếu thiên nhiên l dòng chảy êm (Fr < 1) hay dòng chảy xiết (Fr > 1) mô hình phải nh - Phải đảm bảo tơng tự độ nhám - Nếu thiên nhiên có tợng hm khí m mô hình thực đợc kết thí nghiệm cần cã sù hiƯu chØnh Ph¹m vi øng dơng: Cã thể dùng mô hình thuỷ lực để giải vấn đề có liên quan đến việc thiết kế: - Khả tháo công trình tháo nớc v lấy nớc (hệ số lu lợng, áp lực) - Tiêu hạ lu công trình: kích thớc, thiết bị sân tiêu v sân phủ, áp lực mạch động, phân bè ¸p lùc vμ l−u tèc - T¸c dơng cđa sóng lên tờng, mái đập v bờ - Sự lm viƯc cđa cưa van, bng xo¾n turbin vμ èng hót, ống xả, âu thuyền v đờng cá dới tác dụng thuỷ lực - Đầu mối công trình: phơng án bố trí, cách tháo lũ, cho tu bè qua lại thời kỳ xây dựng v sử dụng, chặn dòng thi c«ng v.v Ng−êi ta võa tiÕn hμnh thÝ nghiệm mô hình lòng cứng v lòng động, bùn cát v biến hình lòng sông giữ vai trò quan trọng, thờng thu đợc kết định tính Muốn có kết định lợng tơng đối xác cần kết hợp nhiều ti liệu thí nghiệm v ti liệu tính toán Cũng cần biết thêm, ngời ta đà dùng nhiều loại mô hình toán học (mô hình tơng tự) để giải nhiều vấn đề thuỷ lực nh mô hình khí (tơng tự khí v nớc), mô hình điện (tơng tự dòng điện v dòng nớc) v.v IV Kỹ thuật hiệu thí nghiệm mô hình Kỹ thuật thí nghiệm: Vật liệu lm mô hình l: gỗ, xi măng bêtông, chất dẻo, para-phin, kim loại v.v Các thiết bị đo không phức tạp lắm, dùng loại kim đo mực nớc; ống đo áp, áp kế để đo áp lực; loại phao, pitô, lôxiepski, lu tốc kế để đo lu tốc Muốn đo đại lợng thuỷ lực biến đổi nhanh (mạch động) dùng thiết bị đặc biệt nhạy: đại lợng thuỷ lực đợc biến thnh đại lợng điện qua phận cảm ứng, đại lợng điện sau đợc khuếch đại đợc chuyển sang dao động ký; từ biết đợc biến thiên đại lợng thuỷ lực v.v Kỹ thuật điện ảnh đợc dùng vo việc nghiên cứu tợng thuỷ lực: chụp ảnh hớng dòng chảy b»ng c¸ch dïng phao nhá, hoa giÊy, n−íc mμu, h−íng dòng sâu dùng hạt cầu nhỏ có trọng lợng riêng xấp xỉ 1, sợi dây nhỏ Hiệu thí nghiệm: Kinh phí để lm thí nghiệm mô hình thờng ít, chiếm khoảng 0,2% vốn đầu t xây dựng công trình Nhng qua thí nghiệm, chọn đợc hình thức công trình hợp lý, an ton hiệu kinh tế lớn (giá thnh hạ) Hiệu nhiều lúc vợt xa kinh phí để lm mô hình 237 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Qua thí nghiệm mô hình, tìm đợc hình thức nh hình thức công trình tháo nớc, hình thức tiêu năng, phơng pháp thi công Do đó, ngy tất công trình loại lớn qua thí nghiệm mô hình Đ22.3 Thí nghiệm kết cấu công trình Hi = nc ol d v n I Cơ sở lý luận mô hình: Khi thiết kế v xây dựng đập bêtông loại có điều kiện địa chất khác nhau, cần phải xác định tình hình ứng suất, v ổn định có xét đến đặc điểm Phơng pháp lý thuyết để tính toán công trình phức tạp khó xác Vì vậy, phải dùng mô hình thí nghiệm Mô hình thí nghiệm đập bêtông trọng lực thờng dùng mô hình hai chiều, đập trụ chống v đập vòm dùng mô hình không gian Trong giai đoạn đn hồi, lm việc vật liệu đập tiêu chuẩn tơng tự lμ tiªu chn Hóc (Hi) σi = idem εiE (22-16) Tiêu chuẩn Húc thực tế v mô hình điểm tơng ứng có trị số Hit = Him tơng tự trạng thái ứng suất mô hình v thực tế đợc đảm bảo Với bi toán hai chiều, quan hệ ứng suất v biến dạng điểm công trình (trong mô hình) đợc xác định theo công thức: E (ε x + μεy ); − μ2 E (ε y + μεx ); σy = − μ2 E [2ε (εx + εy )] , τxy = 2(1 + μ) 45 w w w v σx = (22-17) đó: x v y - ứng suất pháp mặt phẳng ngang v mặt phẳng đứng; xy - øng suÊt tiÕp; εx, εy, ε 450 - biÕn d¹ng tơng đối theo trục x, trục y v dới gãc b»ng 450; μ - hƯ sè Poisson KÕt qu¶ đo đợc tính đổi từ mô hình thực tế ®−ỵc sư dơng theo hƯ sè tû lƯ nh− sau: λ1 = E lt σ ;λ σ = λ E = t = t ; σm E m lm (22-18) λ ε = λ μ = 1; ®ã: lt, lm, σt, σm, Et, Em - lμ kÝch th−íc chiỊu di, ứng suất, môđuyn đn hồi thực tế v mô hình 238 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam II Đặc điểm mô hình kết cấu Khi chuẩn bị mô hình để nghiên cứu ứng suất công trình, vo công thức (22-16) với = = 1, cần đảm bảo quan hệ hÖ sè tû lÖ nh− sau: λ γ λ1 λE λ ρ λ g λ1 λE =1 (22-19) λg = 1(gt = gm) λ ρλ1 λE =1 (22-20) n Khi = nc ol d v Do biến hình mô hình thờng nhỏ, thí nghiệm để đảm bảo độ xác đo, cần phải tạo cho biến hình đợc tăng thêm ngời ta thờng dùng vật liệu có môđuyn đn hồi nhỏ, có khối lợng riêng v tải trọng đơn vị lớn tăng thêm phụ tải Để đo biến dạng mô hình, ngời ta dùng loại máy đo biến dạng với nguyên tắc tác dụng khác nh: máy đo khí, điện, âm thanh, quan học, kết hợp quang điện v khí Loại máy đợc dùng rộng rÃi để đo biến dạng bé l máy đo biến dạng cự ly Thí nghiệm mô hình kết cấu đợc ứng dụng phơng pháp khác nh: - Phơng pháp thí nghiệm mô hình dùng máy ly tâm cho phép xác định trị số an ton w w w v cờng độ đến giai đoạn phá hoại ứng suất giới hạn mô hình trọng lực v lực ly tâm gây cách đặt mô hình lên máy ly tâm v quay với gia tốc ly tâm để ứng suất mô hình tăng lên cho trị số thực tế - Phơng pháp thí nghiệm quang đn hồi có hiệu việc nghiên cứu tình hình ứng suất v biến dạng đập bêtông có hình dạng phức tạp: đập trụ chống, đập có hnh lang, có đờng ống thân đập v.v - Phơng pháp tơng tự (mô hình toán) để giải vấn đề phân tích ứng suất kết cấu Đ22.4 Nghiên cứu thực địa thuỷ lực v thấm I Đo đạc thuỷ lực Đo đạc thuỷ lực nhằm: Kiểm tra tác dụng dòng chảy mặt lên công trình Kiểm tra độ xác phơng pháp tính toán v kết thí nghiệm Với mục đích thứ dùng máy đo lu tốc kế thông thờng phù hợpp với đặc điểm lm việc công trình để đo mực nớc, lu tốc, lu lợng qua công trình, áp lực nớc lên công trình v biến dạng lòng sông Đối với chấn động công trình trạng thái dòng chảy, dùng máy đo chấn động Để phân tích trình phá hoại bờ, mức độ bồi lắng hồ v di chuyển bùn cát dùng phơng pháp phóng xạ II Đo đạc thấm ®Ëp ®Êt vµ bê Mơc ®Ých: 239 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Xác định vị trí đờng bÃo ho thân đập v thay đổi Xác định lu lợng thấm Xác định áp lực, lu tốc v biến hình thấm Thiết bị chủ yếu thấm l ống đo áp, máy đo ¸p, th−íc ®o mùc n−íc, ®Ëp trμn thμnh máng tam giác đo mực nớc v lu lợng v.v áp lực thấm v vị trí đờng bÃo ho thờng đợc xác định ống đo áp ống đo áp lm thép, có đờng kính d = ữ 15cm, đoạn dới có khoan lỗ v đặt lới thép, ®ång thêi nc ol d v n bäc v¶i ë ngoi ống đo áp đặt lỗ khoan, phía dới có lót lớp sỏi dy 0,2m, sau đổ thêm lớp cát phía (hình 22-1) Hình 22-1 Cấu tạo ống đo áp 1.2 nắp đậy; lớp bêtông; cát sỏi; lỗ; vải bọc; lới thép Hình 22-2 Bố trí ống đo áp đập đất ống đo áp; đờng bÃo hoà w w w v Khi bố trí ống đo áp phải đảm bảo kết phản ảnh đợc tình hình lm việc sân phủ, tờng chống thấm, thiết bị thoát nớc v phận khác: xác định đờng bÃo ho đợc cách dễ dng Tuỳ theo hình thức đập khác m bố trí ống đo áp (hình 22-2) Đồng thời với việc xác định đờng bÃo ho, cần tiến hnh đo lu lợng, lu tốc thấm, phân tích ®é cđa n−íc thÊm ®Ĩ xem cã hiƯn t−ỵng biến hình thấm hay không III Đo đạc thấm công trình bêtông Đo đạc thấm công trình bêtông chủ yếu l xác định áp lực thấm lên đáy công trình Muốn đo áp lực đẩy lên đáy đập miệng vo ống đo áp máy đo áp đợc đặt điểm đờng viền dới đất (ở điểm đầu v cuối đờng viền hai bên mng chống thấm, mép biên đáy đập, chỗ có thiết bị thoát nớc v.v ) ống đo áp bố trí mặt cắt cần đo không nên Đối với không đồng theo chiều di đập số lợng mặt cắt cần đo v số lợng ống đo áp cần phải nhiều Cần ý rằng, bố trí ống đo áp phải trùng với điểm đo đà đợc tiến hnh thí nghiệm mô hình Đo áp lực thấm thân đập thờng dùng máy đo lợng nớc thấm thờng nhỏ, tốc độ thấm chậm Có thể dùng máy đo áp lực thấm kiểu biến đổi điện trở để xác định áp lùc thÊm 240 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam w w w v nc ol d v n §22.5 Nghiên cứu thực địa biến dạng v ứng suất I Nhiệm vụ Đo đạc biến dạng công trình nhằm xác định tình hình lm việc công trình, nguy hiểm đến ổn định v cờng độ, thay đổi hình dạng công trình, đồng thời đo đợc tình hình nhiệt độ Căn vo biến dạng, biết đợc ứng suất Kết đo đợc cho phép kiểm tra trị số tính toán trình thiết kế v bổ sung độ xác lý thuyết tính toán công trình thuỷ lợi II Đo chuyển vị công trình Muốn ®o trÞ sè tut ®èi chun vÞ ®øng (lón) cđa công trình dùng phơng pháp trắc địa sở mốc cao độ hệ thống Các mốc ®ã cã quan hƯ víi hƯ thèng l−íi tam gi¸c quốc gia Đo lún đập bêtông máy thuỷ chuẩn xác Mốc đo bố trí đờng hầm khe rỗng, bố trí chân đập hạ lu Đo độ lún bêtông sân phủ, sân tiêu năng, đáy cống, âu thuyền v phận khác có chiều dy từ ữ 6m trở lại bố trí mốc đợc gắn chặt vo cốt thép khối bêtông kết cấu Đo độ lún đập đất bao gồm đo độ lún theo mặt cắt dọc v theo mặt cắt ngang, lún thân đập v đập, lún cục nơi tiếp xúc với công trình khác Đo độ lún đập đất dùng mốc nhiều tầng (hình 22-3) Mốc gồm ống thép lồng vo đồng trục v đợc gắn vo ống Khi đất bị lún kéo theo v ống thép chuyển vị theo Muốn đo độ lún tổng cộng công trình, ngời ta dùng mốc kiểm tra đo thuỷ chuẩn đợc đặt bề mặt công trình Hình 22-3 Mốc khối bêtông, đo độ lún mốc đo đặt đáycông trình nhiều tầng Đo chuyển vị ngang điểm khác công trình tấm; ống thép; móc thờng dùng phơng pháp trắc đạc mặt v phơng pháp dây dọi III Đo ứng suất biến dạng Để đo ứng suất v biến dạng, ngời ta thờng dùng máy đo kiểu biến đổi điện trở (thờng l điện trở dây điện trở), máy đo kiểu thay đổi tần suất chấn động; ngoi dùng loại máy thay đổi điện dung v thay đổi điện cảm - Máy đo kiểu thay đổi điện trở đợc chế tạo dựa vo quan hệ biến hình v điện trở theo tỷ lệ đờng thẳng, nh dùng độ biến thiên điện trở đo đợc để tìm biến hình: = l = fZ l (22-21) Khi nhiệt độ thay đổi, giá đỡ điện trở cố định sinh biến hình, nên ảnh hởng đến biến thiên điện trở, đó: ε = fΔZ ± bΔT , (22-22) ®ã: l - chiều di dây dẫn; l - biến thiên di cđa d©y; 241 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam nc ol d v n ΔZ - biÕn h×nh; f - độ nhạy máy; b - hệ số bổ sung nhiệt độ ứng biến; T - biến thiên nhiệt độ Máy đo kiểu rung động dây: dựa vo thay đổi tần số rung động dây để đo ứng suất v biến dạng Quan hệ tần suất rung động v ứng suất thân nó, biểu thị: = 4l2..N2, (22-23) đó: - ứng suất dây; N - tần số rung động dây; l - chiều di dây; - mật độ vật liệu lm dây Sau dây bị kéo, ứng suất tăng lên (khi nén ngợc lại) v tần số rung động l N2 = N1 + ΔN, ta cã: ( Δσ = 4l2ρ N − N 2 ) (22-24) Dùa vo thay đổi tần số, ta tìm đợc biến đổi ứng suất dây Do đó, tìm đợc ứng suất bêtông b: b = Eb E 2 Δσ = b 4l2ρ (N − N ) , Ed Ed (22-25) w w w v đó: b - ứng suất bêtông; Eb, Ed - môđuyn đn hồi bêtông v dây Sử dụng công thức (22-25) đo ứng suất cốt thép v.v Bố trí mặt cắt đo ứng suất thân đập bêtông nói chung thờng đặt cách mặt 5m để tránh tình trạng mặt không phẳng ảnh hởng đến phân bố ứng suất; nhng không nên cách xa để đo đợc ứng suất lớn Số lợng máy đo điểm trạng thái biến dạng v ứng suất định Đối với kết cấu có trạng thái ứng suất biến dạng phẳng bố trí nhóm máy theo bốn hớng, máy lệch 450 (hình 22-4a) điểm có ba thnh phần ứng suất biến dạng cần đo, cần bố trí bốn máy, cã mét m¸y cã t¸c dơng kiĨm tra, cã cần bố trí máy thứ năm theo hớng thẳng góc với mặt cắt đo thnh nhóm máy hớng (h×nh 22-4b), nh− vËy cã thĨ kiĨm tra kÕt cÊu có trạng thái phẳng hay không Khi kết cấu thuộc trạng thái ứng suất biến dạng không gian cần bố trí nhóm máy hớng (hình 22-4c), có dùng để kiểm tra Hình 22-4 Bè trÝ nhãm m¸y 242 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam w w w v nc ol d v n Các máy đo ứng suất v biến dạng nên bố trí kết hợp để vừa có tác dụng kiểm tra lẫn vừa giảm đợc số lợng đặt máy IV Đo nhiệt độ Việc bố trí máy đo nhiệt độ định mục đích nghiên cứu v đặc điểm nhiệt độ Để khống chế thi công v định thời gian vữa lấp khe tạm thời thi công cần thiết biết nhiệt độ cao bên thân đập, nhiệt độ thấp bên ngoi v tính chất cách nhiệt ván khuôn, nên cần bố trí máy đo nhiệt độ nơi Khi cần nghiên cứu ứng suất nhiệt, xác định trờng nhiệt độ thân đập, cần phân bố mặt cắt đo nhiệt độ Bố trí máy đo nhiệt độ theo mặt cắt đà định, cng gần ngoi mặt cng dy Trên mặt cắt đà bố trí máy đo biến dạng thiết cần bố trí máy đo nhiệt độ Nói chung máy đo biến dạng kiêm đo nhiệt độ, cần bố trí bổ sung máy đo nhiệt độ chen điểm đo biến dạng l đợc Muốn biết ảnh hởng thay đổi nhiệt độ khí trời bêtông, cần đặt máy đo nhiệt độ cách mặt đập khoảng chừng 0,6m Đồng thời với việc đo nhiệt độ thân đập, cần tiến hnh song song đo nhiệt khí trời, nhiệt độ nớc, xạ ánh sáng mặt trời v.v Máy đo nhiệt độ đợc cấu tạo dựa nguyên lý dừng biến đổi ®iƯn trë ®Ĩ thĨ hiƯn sù thay ®ỉi nhiƯt ®é V Đo áp lực đất Bố trí mặt cắt cần đo v điểm đo áp lực đất tuỳ thuộc hình thức đập, chiều cao đập Thông thờng dọc theo mặt cắt có khả trợt, cách 10 ữ 15m bố trí điểm đo nh hình (22-5a) Khi bố trí máy đo áp lực đất thờng đặt máy đo sát cạnh máy đo áp lực nớc khe rỗng Trên điểm đo thờng bố trí ba hộp máy ®o ¸p lùc ®Êt theo ba h−íng c¸ch víi góc 1200 (hình 22-5b) Hình 22-5 Bố trí máy đo áp lực đất điểm đo; mặt có khả trợt Máy đo áp lực đất thờng dùng loại máy kiểu rung động dây v loại kiểu điện trở VI Đo áp lực động áp lực động tác dụng lên phận công trình thiết bị nh tuốc bin, trạm bơm, cửa van; dòng chảy nớc trn qua đập cần ý đầu đập, mố đập, tiêu năng; gió, sóng, mạch động, động đất v.v nơi cần bố trí máy đo áp lực động Muốn xem xét tình hình chân động cửa van, dùng loại máy chấn động kiểu điện cảm Khi cần đo chấn động thân đập, phận tiêu dùng máy cảm ứng điện từ Mặt cắt để đo bố trí dọc theo đờng qua lỗ tháo nớc, m bố trí ven theo hai bên gần sát trụ pin 243 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Đ22.6 Công tác chôn đặt máy v phân tÝch tμi liÖu w w w v nc ol d v n I Công tác chôn đặt máy Công việc nghiên cứu v đo đạc công trình thuỷ lợi, đợi đến thời kỳ sử dụng khai thác míi tiÕn hμnh, mμ ph¶i tiÕn hμnh giai đoạn thiết kế v thi công Khi xây dựng công trình cần tiến hnh đồng thời việc bố trí v chôn đặt máy Khi chôn máy cần tiến hnh kiểm tra máy móc thiết bị quan trắc nh kiểm tra độ nhạy máy, nối tiếp máy v dây điện, lm dấu hiệu máy v dây dẫn trạm đo để tránh nhầm lẫn Công tác chôn máy cần kịp thời v cẩn thận, đặc biệt ý vấn đề sau đây: - Vị trí v phơng máy phải xác, l điểm đo có chôn nhóm có nhiều máy - Không lm cho nơi chôn máy có tính biến đổi cục để tránh tình trạng máy không phản ánh đợc tính chất chung khu vực xung quanh Sau chôn máy xong cần lm tốt công tác bảo dỡng, tránh máy đo bị h hỏng va chạm máy thi công Yêu cầu máy đo khe cần phải cao so với loại máy khác II Công tác đo Sau đà bố trí v đặt xong máy móc thiết bị, cần kịp thời tổ chức đo Khoảng cách hai thời đoạn đo tuỳ theo ổn định điều kiện lm việc công trình Ví dụ đập bêtông, ngy đầu ngy đo ữ lần, từ đến nhiệt độ đạt đến trị số cao ngy đo lần, tiếp sau ngy đo lần, tuần đo lần, hai tuần đo lần v.v Khi gặp trờng hợp đặt biệt nh ®éng ®Êt, m−a lị, nhiƯt ®é biÕn ®ỉi ®ét ngét v.v cần tăng cờng công tác đo đạc III Phân tích tài liệu đo Kết đo đợc trờng cần đợc chỉnh lý phân tích kịp thời để tiến hnh đạo thi công, quản lý khai thác, đúc kết nâng thnh lý luận phát khoa học kỹ thuật Kết đo đợc ghi lại thnh bảng, sơ đồ, đờng trình theo thời gian Với tợng thay đổi đột biến cần tăng cờng phân tích tìm nguyên nhân v biện pháp xử lý Các kết đo thực tế công trình, kết tính toán lý luận v kết thí nghiệm mô hình đợc đối chiếu kiểm tra lẫn nhau, bổ sung cho Khi có chỗ không giống trái ngợc nhau, cần kiểm tra cẩn thận lại độ xác máy đo v công tác chôn đặt máy để rút kết luận đắn, cần thiết phải tiếp tục tiến hnh nghiªn cøu thªm 244 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Các ti liệu tham khảo Bộ môn Thuỷ công - Đại học Thuỷ lợi Thuỷ công tập I NXB N«ng nghiƯp, Hμ Néi, 1988 w w w v nc ol d v n Bé m«n Thủ công - Đại học Thuỷ lợi Thuỷ công tập II NXB Nông nghiệp, H Nội, 1989 Trịnh Bốn, Lê Hoμ X−íng ThiÕt kÕ cèng NXB N«ng nghiƯp, Hμ Néi, 1988 Đại học Thuỷ lợi điện lực Vũ Hán Giáo trình Thuỷ công (bản tiếng Trung Quốc), 1990 Davis’ Handbook of Applied Hydraulics Mc Graw Hill New York, 1993 Phan SÜ Kú Sù cè mét sè c«ng trình thuỷ lợi Việt Nam v biện pháp phòng tránh NXB Nông nghiệp, H Nội, 2000 V.M Moxtcôp v nnk Công trình thuỷ lợi ngầm (bản tiếng Nga), NXB Đại học, Matxcơva, 1986 L.N.Raxxcadôp v nnk Công trình thuỷ lợi tập II (bản tiếng Nga), NXB xây dựng, Matxcơva, 1996 N.P.Rôdanôp v nnk Công trình thuỷ lợi (bản tiếng Nga) NXB Nông nghiệp, Matxcơva, 1985 10 Tính toán thuỷ lực công trình xả - sổ tay tính toán (bản tiếng Nga) NXB Năng lợng, Matxcơva, 1988 11 QPTL C1-75 Quy phạm tính toán thuỷ lực cống dới sâu Bộ thuỷ lợi, 1976 12 QPTL C8-76 Quy phạm tính toán thuỷ lực đập trn Bộ Thuỷ lợi, 1977 13 TCVN 4118-85 Hệ thống kênh tới - Tiêu chuẩn thiết kế NXB Xây dựng, H Nội, 1987 14 TCVN 4253-86 Nền công trình Thuỷ công Tiêu chuẩn thiết kế NXB Xây dựng, H Nội, 1988 15 SD 133-84 Quy phạm thiết kế cống (bản dịch tõ tiÕng Trung Qc) Bé N«ng nghiƯp vμ PTNT, 1998 16 STD 341 - 89 Quy ph¹m thiÕt kÕ trμn xả lũ (bản dịch từ tiếng Trung Quốc) Bộ Nông nghiÖp vμ PTNT, 1999 17 TCXD VN 285 - 2002 Công trình thuỷ lợi Các quy định chủ yếu thiÕt kÕ NXB X©y dùng, Hμ Néi, 2002 245 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam Môc lôc Trang Lời nói đầu Phần III - Các công trình tháo n−íc, lÊy n−íc vμ dÉn w w w v nc ol d v n nớc Chơng 12 - Công trình tháo lũ Đ12.1 Mục đích, yêu cầu Đ12.2 Phân loại §12.3 §Ëp trμn träng lùc §12.4 §−êng trμn däc §12.5 Đờng trn ngang Đ12.6 Xiphông tháo lũ Đ12.7 Giếng tháo lũ Đ12.8 Đờng trn lũ kiểu gáo Chơng 13 - Công trình lấy nớc Đ13.1 Mục đích, yêu cầu, phân loại Đ13.2 Công trình lấy nớc không đập Đ13.3 Công trình lấy nớc có đập Đ13.4 Chỉnh trị đoạn sông có công trình lấy nớc Chơng 14 - Cống lộ thiên Đ14.1 Khái niệm v phân loại Đ14.2 Xác định kích thớc lỗ cống Đ14.3 Thiết kế tiêu phòng xói Đ14.4 Tính toán ổn định cống Đ14.5 Tính toán kết cấu phận cống Đ14.6 Cấu tạo phận cống Đ14.7 Nguyên tắc bố trí v lựa chọn kết cấu cống Chơng 15 - Đờng hầm, cống ngầm Đ15.1 Khái niệm Đ15.2 Phân loại, điều kiện sử dụng v hình thức mặt cắt đờng hầm thuỷ công Đ15.3 Tính toán thuỷ lực v xác định kích thớc mặt cắt đờng hầm Đ15.4 Tải trọng, lực tác dụng v tổ hợp lực tác dụng lên lớp lót đờng hầm Đ15.5 Tính toán kết cấu lớp lót đợc hầm Đ15.6 Cửa vo, cửa v cách chọn tuyến đờng hầm Đ15.7 Các loại cống ngầm Đ15.8 Tính toán thuỷ lực cống ngầm Đ15.9 Tính toán kết cấu thân cống ngầm Đ15.10 Cấu tạo cống ngầm Chơng 16 - Kênh công trình kênh Đ16.1 Kh¸i qu¸t 246 2 3 18 27 33 36 40 41 41 42 51 61 65 65 70 76 82 83 94 99 101 101 102 104 108 116 130 137 141 146 150 153 153 www.vncold.vn H i p l n Phát tri n ngu n n c Vi t Nam 154 161 164 171 175 177 179 nc ol d v PhÇn IV - Các công trình chuyên môn Chơng 17 - Cửa van công trình thuỷ lợi Đ17.1 Kiến thức chung Đ17.2 Cửa van phẳng Đ17.3 Cửa van hình cung Đ17.4 Một số loại van đóng mở sức nớc Đ17.5 Một số loại van dới sâu Chơng 18 - Bể lắng cát Đ18.1 Khái niệm v phân loại bể lắng cát Đ18.2 Bể lắng cát lm việc theo chu kỳ Đ18.3 Bể lắng cát lm việc liên tục Đ18.4 Bể lắng cát hệ thống tới n Đ16.2 Kênh Đ16.3 Cống Đ16.4 Cầu máng Đ16.5 Xi phông ngợc Đ16.6 Dốc nớc v bậc nớc Đ16.7 Thiết kế hệ thống kênh v công trình kênh Chơng 19 - âu thuyền, đờng chuyển gỗ dẫn cá A- Âu thuyền Đ19.1 Khái niệm v phân loại âu thuyền Đ19.2 Bố trí mặt âu thuyền Đ19.3 Kích thớc âu thuyền Đ19.4 Quá trình v khả vận chuyển qua âu thuyền Đ19.5 Cấu tạo phận âu thuyền Đ19.6 Cửa van âu thuyền B - Đờng chuyển bè tre gỗ Đ19.7 Đờng thả bè Đ19.8 Máng chuyển gỗ C - Đờng dẫn cá Đ19.9 Bố trí đờng dẫn cá Đ19.10 Kết cấu phận ®−êng dÉn c¸ 179 179 182 193 198 201 205 205 206 220 226 231 trình thuỷ lợi Chơng 20 - Khảo sát thiết kế công trình thuỷ lợi §20.1 Mét sè kh¸i niƯm §20.2 Néi dung cđa tõng giai đoạn khảo sát thiết kế Đ20.3 Lựa chọn vị trí v hình thức đập Đ20.4 Bố trí tổng thể công trình đầu mối 272 272 275 277 278 w w w v Phần V - Khảo sát, thiết kế, quản lý v nghiên cứu công 231 231 234 240 243 248 259 262 262 263 266 266 268 272 247 H i p l n Phát tri n ngu n n w w w v nc ol d v Đ20.5 Nguyên tắc so sánh kinh tế - kỹ thuật phơng án Chơng 21 - Quản lý, sử dụng cải tạo công trình thuỷ lợi Đ21.2 Mục đích yêu cầu quản lý Đ21.2 Vận hnh, tu v bảo dỡng công trình thuỷ lợi Đ21.3 Quan trắc công trình thuỷ lợi Đ21.4 Phòng chống lũ cho công trình thuỷ lợi Đ21.5 Sửa chữa công trình thuỷ lợi Đ21.6 Tôn cao, mở rộng công trình đập Chơng 22 - Nghiên cứu công trình thuỷ lợi Đ22.1 Khái quát Đ22.2 Thí nghiệm thuỷ lực công trình Đ22.3 Thí nghiệm kết cấu công trình Đ22.4 Nghiên cứu thực địa thuỷ lực v thấm Đ22.5 Nghiên cứu thực địa biến dạng v ứng suất Đ22.6 Công tác chôn đặt máy v phân tích ti liệu Các tài liệu tham kh¶o chÝnh c Vi t Nam n www.vncold.vn 248 283 284 284 285 287 289 290 293 297 297 297 302 303 305 308 310