BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
---------------------------------

 
 

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU NĂNG HỢP LÝ 
CHO TRÀN XẢ LŨ SÔNG RAY TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU
LUẬN VĂN THẠC SĨ  KỸ THUẬT
Chuyên ngành: CÔNG TRÌNH THỦY LỢI 
Mã số:   

Người hướng dẫn khoa học:GS-TS PHẠM NGỌC QUÝ
 
Hµ Néi - 2008


NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN GỒM
Mở đầu: Đặt vấn đề, mục tiêu, phương pháp, nội dung nghiên cứu
Chương I: Tổng quan chung về tiêu năng sau tràn xả lũ.
Chương II: Cơ sở lý luận nghiên cứu thực nghiệm mô hình thủy
lực cho tràn xả lũ sông Ray.
Chương  III:Thí nghiệm mô hình tiêu năng cho tràn xả lũ sông
Ray.
Chương IV:Phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm.
Kết luận

* Tổng hợp và phân tích các kết quả nghiên cứu đã có.
* Thí nghiệm mô hình thủy lực cho tràn xả lũ sông Ray.
Khái quát hóa các kết quả nghiên cứu thực nghiệm thông
qua việc ứng dụng công nghệ thông tin nhằm giải quyết vấn đề
đặt ra.


3. NỘI DUNG:
Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình thủy lực tràn xả lũ
sông Ray với 2 nội dung sau:
* Nghiên cứu thực nghiệm chế độ thủy lực nối tiếp thượng hạ
lưu công trình.
* Xây dựng quan hệ giữa các yếu tố thủy lực phục vụ cho việc
lựa chọn giải pháp tiêu năng hợp lý cho tràn xả lũ sông Ray.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ 
TIÊU NĂNG SAU TRÀN XẢ LŨ
1.TỔNG QUAN VỀ HỒ CHỨA:
Hồ chứa là loại công trình phổ biến, được xây dựng để điều
tiết dòng chảy và phục vụ đa mục tiêu như: tưới tiêu, phát điện,
cắt lũ hạ du, cung cấp nước cho dân cư,thau chua rửa mặn ...
Việc xây dựng các hồ chứa cũng đã phát triển khá mạnh ở
Việt Nam. Hiện cả nước có 1.957 hồ chứa (chưa kể hồ thuỷ
điện) đã xây dựng và đưa vào khai thác, trong đó 79 hồ lớn với
trữ lượng trên 10 triệu m3 và trên 460 hồ chứa nước có dung tích
trữ từ 1 triệu m3
Trên thế giới hồ chứa được xây dựng, phát triển đa dạng và
phong phú. Hiện thế giới có 45.000 hồ có dung tích từ 1 triệu
m3. Trung Quốc có 22.000 hồ; Mỹ có 6.575 hồ; Ấn Độ có 4.291

Do đó, vấn đề đặt ra cho các hình thức tiêu năng sau tràn là
cần quan tâm đến xói lở ở hạ lưu và vấn đề về tính toán thủy
lực tiêu năng phòng xói sau tràn.


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU 
THỰC NGHIỆM MÔ HÌNH THỦY LỰC CHO 
TRÀN XẢ LŨ SÔNG RAY
1.TIÊU NĂNG SAU TRÀN:
Dòng chảy từ thượng lưu qua ngưỡng tràn nối tiếp với dòng
chảy ở hạ lưu công trình bằng 2 hình thức chủ yếu:
* Trạng thái chảy đáy là trạng thái mà lưu tốc lớn nhất của dòng
chảy xuất hiện ở gần đáy kênh dẫn.
* Trạng thái chảy mặt là trạng thái mà lưu tốc lớn nhất của
dòng chảy không xuất hiện ở gần mặt thoáng.
EO

EO

Umax

Hình 2-1: Nối tiếp chảy đáy và chảy mặt

hh

hh

Umax




* Vị trí sâu nhất của hố xói:

Lmax

hh

P

Z

H

* Chiều sâu hố xói cuối sân gia cố cứng: do

d0

dmax

Lx

Lv

Lmax
L0

Hình 2-3: Sơ đồ hố xói và các kích thước cơ bản


4. ĐÁNH GIÁ CÁC LÝ THUYẾT HIỆN NAY VÀO TÍNH 

:n = 3
Chiều rộng tràn
:b = 33.0m


Qtk (p =1%)

: 2461.0 m3/s

Qkt (p =0.2%)

: 2783.0 m3/s

Chiều rộng tràn
Cao trình ngưỡng tràn
Cột nước tràn lớn nhất

: 33m
: + 61.5m
: Htr max = 11.7m

Mực nước dâng bình thường : ∇ = +72.85m
Mực nước dâng gia cường
: ∇ = +73.20m
Mực nước chết
: ∇ = +57.00m


2.MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ THÍ NGHIỆM
Mục  đích là đảm bảo cho công trình tràn có thể làm việc


Hình 3-1:Mô hình xác định các đại lượng cơ bản của tràn
Tại mặt cắt kênh tiếp giáp giữa phần được gia cố và phần
kênh tự nhiên trạng thái dòng chảy tại một thời điểm chịu ảnh
hưởng của các đặc trưng hình học, thủy động lực học như sau:
Ud ∈ Btr, Htr, Ldp, v, ρ, g, µ, hh, H, Bd, Ld, Lx, dx, lmf, N)
Dùng phương pháp Buckingham phân tích các ảnh hưởng được
 Ld L x d x l mf Btr hh H 
Ud
= f
,
,
,
,
,
,

v
 Ldp Ldp Ldp Ldp Ldp Ldp Ldp 


4.THIẾT KẾ MÔ HÌNH 
Việc nghiên cứu thí nghiệm được tiến hành trên mô hình
chính thái tổng thể được thiết kế theo tiêu chuẩn Froude là loại
mô hình lòng cứng.
Các yêu cầu khi chọn tỷ lệ mô hình:
*Đảm bảo tiêu chuẩn tương tự:
Fr = idem
Rem ≥ Regh
C = idem


                     
                
 
Hình 3-2: Sơ đồ bố trí khu thí nghiệm mơ hình


6. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 
Tác giả tiến hành thí nghiệm trên mô hình tràn với tiêu năng
mặt dạng mũi phun tạo hố xói ngay cuối dốc nước ứng với các
tổ hợp mực nước hồ +74.12m; +73.2m; 72.85m và mở hoàn
toàn 3 cửa.
Trong tổ hợp các mực nước đều thay đổi lại các sêry thí
nghiệm về chiều dài dốc nước, chiều sâu và chiều dài hố xói.
Kết quả thí nghiệm được ghi tại bảng 3-1.


7. KẾT QUẢ ĐO ĐẠC 
TT

Zh

Q

H

vmtTB

Ldp


(m)

(m)

(m)

(m/s)

1

74.12 2998.90 39.12 11.70 21.70 59.50 8.60 8.20 10.00 30.00 33.00

6.60

2

74.12 2998.90 39.12 12.90 21.70 59.50 8.60 8.10 10.00 30.00 33.00

7.50

3

74.12 2998.90 39.12 15.80 21.70 59.50 8.60 8.20 10.00 30.00 31.50

9.00

4

74.12 2998.90 39.12 16.30 21.70 59.50 8.60 8.20 10.00 30.00 31.50


7.30

9

73.20 2673.50 38.20 15.60 21.50 58.15 8.20 6.20

8.00 24.80 31.50

7.20

10 73.20 2673.50 38.20 15.20 21.50 58.15 8.20 6.20

8.00 24.80 30.00

6.70

11 74.12 2998.90 39.12 11.60 21.55 63.00 8.00 6.10 10.00 32.80 33.00

5.60

12 73.20 2673.50 38.20 11.70 22.30 57.00 7.40 6.10

9.00 32.80 33.00

5.90

13 73.20 2673.50 38.20 15.50 22.73 59.70 7.75 6.40

8.70 34.40 33.00


1.Lập quan hệ: Ud = f(Ld, Lx, dx, lmf , Btr, Ldp, v, hh, H)
2.Từ quy luật này tìm mối quan hệ tương hổ giữa các đại lượng
biến đổi còn lại.
3.Lập bảng thống kê Các sêry thí nghiệm với đại lượng không
thứ nguyên được bảng 3-2


LẬP BẢNG THỐNG KÊ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VỚI 
CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG THỨ NGUYÊN 
TT P0=Ud/v P1=Ld/Ldp P2=Lx/Ldp P3=dx/Ldp P4=lmf/Ldp P5=Btr/Ldp P6=hh/Ldp P7=H/Ldp
1

0.564

2.742

1.382

0.461

0.378

1.521

0.396

1.803

2


0.396

1.803

4

0.540

2.742

1.382

0.461

0.378

1.452

0.396

1.803

5

0.524

2.742

1.382


0.476

2.705

1.154

0.372

0.288

1.535

0.381

1.777

8

0.500

2.705

1.154

0.372

0.288

1.465


0.288

1.395

0.381

1.777

11 0.483

2.923

1.522

0.464

0.283

1.531

0.371

1.815

12 0.504

2.556

1.471


1.578

0.390

0.294

1.514

0.356

1.737

15 0.474

2.489

1.572

0.310

0.293

1.441

0.319

1.653

Bảng 3-3:
Các sêry thí

trị
đã
biết
từ bảng 3-3.(3-7)
=
α
.
P
.
P
.
P
.
P
.
P
.
P
.
P
3 14
52
63 7 4
0 2
5
6
7
α, βi (i = 1 ÷ 7) là các giá trị cần tìm

Logarit hai vế phương trình (3-7) được:



GIẢ THIẾT…
Dùng phương pháp tổng bình phương sai số nhỏ nhất để
được tương quan phù hợp với kết quả thí nghiệm. Điều kiện
tổng bình phương sai số nhỏ nhất là :
n

∑(y

k

(3-11)

− y * ) 2 ⇒ min

k

2

8


F = ∑  y k − ∑ a ik .x i  ⇒ min
k =1 
i =1

n

Hay:

∑a
∑a a
∑a

...

3k

3k

2i

3i

2k

a8 k

2
3k

...

2k

...
∑ a 4 k a3k
...

  x1   ∑ y k 


8k

Viết gọn ma trận (3-15) có dạng: A.X=B

(3-15)

(3-16)


SƠ ĐỒ KHỐI CÁC MODULE CHƯƠNG TRÌNH XỬ LÝ 
SỐ LIỆU MÔ HÌNH THỦY LỰC TRÀN 
Nhập các giá trị Pjk từ thí nghiệm
Tính các giá trị yk và aik
Tính Bj, Aij theo (3-18), (3-19)
Giải hệ (3-15) tìm các xi
Kết quả: hệ số α và các βi