Tiêu chuẩn TCVN 2683:2012 Bao gói, vận chuyển, bảo quản mẫu đất xây dựng

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 9147:2012

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI − QUY TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐẬP TRÀN

Hydraulic structures − Hydraulic Calculation Process for Spillway

Lời nói đầu

TCVN 9147:2012 được chuyển đổi từ QP.TL. C-8-76 theo quy định tại khoản 1 Điều 69 của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật và điểm a khoản 1 Điều 7 Nghị định số 127/2007/NĐ-CP ngày 1/8/2007 của Chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật.

TCVN 9147:2012 do Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam biên soạn, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CÔNG TRÌNH THỦY LỢI − QUI TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐẬP TRÀN

Hydraulic structures − Hydraulic Calculation Process for Spillway

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này được áp dụng để tính toán thủy lực cho tất cả các loại đập tràn xả nước kiểu hở công trình thủy (thủy lợi, thủy điện, giao thông thủy), thuộc tất cả các cấp và ở mọi giai đoạn.

Khi áp dụng tiêu chuẩn này cần phải tuân thủ các qui định sau:

a) Tiêu chuẩn này không dùng để tính toán thủy lực của đập dùng để đo lưu lượng (tức là các đập dùng trong phòng thí nghiệm và đập dùng để đo đạc thủy văn).

b) Đối với công trình cấp I; II và một số trường hợp đặc biệt có điều kiện phức tạp, khi thiết kế cần phải chính xác hóa lại bằng các thí nghiệm mô hình vật lý thủy lực.

c) Các dạng khác với các dạng nêu trong tiêu chuẩn này, khi lập dự án cần phải xây dựng tiêu chuẩn riêng, trình cấp có thẩm quyền phê duyệt để áp dụng.

2. Thuật ngữ, định nghĩa

2.1. Công trình tràn xả nước

Các công trình tháo nước trong đầu mối công trình thủy là các công trình đập tràn xả nước.

Các phần cơ bản của công trình tràn xả nước được thể hiện ở Hình 1.

2.2. Đập tràn

Đập tràn là công trình để xả nước thừa từ thượng lưu về hạ lưu hoặc xả lượng nước thừa của lưu vực của sông bên cạnh, thường được bố trí ở đầu mối công trình thủy.

CHÚ DẪN:

1 Phần dẫn nước vào;

2 Phần cửa vào - đập tràn xả nước;

3 Phần nối tiếp (chuyển dẫn) nước;

4 Phần kết thúc của nối tiếp với hạ lưu (phần tiêu năng);

5 Phần dẫn nước ra sông hoặc kênh.

a) Công trình xả hở bên bờ                              b) Công trình xả hở trên lòng sông

Hình 1 - Các phần cơ bản của tuyến công trình xả nước

3. Các ký hiệu của đập tràn kiểu hở

Hình 2 -  Mặt cắt dọc tuyến tràn (Mặt cắt I-I) và mặt cắt ngang tràn (Mặt cắt II-II)

4. Phân loại đập tràn

4.1. Phân loại theo hình dạng cửa vào

a) Đập tràn có cửa vào hình chữ nhật (Hình 3 a);

b) Đập tràn có cửa vào hình tam giác (Hình 3 b);

c) Đập tràn có cửa vào hình hình thang (Hình 3 c);

d) Đập tràn có cửa vào hình hình tròn (Hình 3 d);

e) Đập tràn có cửa vào hình pa- ra- bôn (Hình 3 e);

f) Đập tràn có cửa vào hình nghiêng (Hình 3 f).

Hình 3 - Các dạng mặt cắt cửa vào (cắt dọc tuyến tràn)

4.2. Phân loại theo hình dạng và kích thước mặt cắt ngang đập tràn

4.2.1. Đập tràn thành mỏng: là đập tràn có mặt thượng lưu và hạ lưu của thân đập là các mặt phẳng song song với nhau, đỉnh của nó nằm ngang hoặc nghiêng về phía hạ lưu (mép vào không uốn cong).

Chiều dày của đỉnh đập (d) phải thỏa mãn điều kiện sau đây:

Hình 4 - Mặt cắt ngang đập tràn thành mỏng

4.2.2. Đập tràn đỉnh rộng: là loại đập tràn có chiều cao bất kỳ với mặt thượng và hạ lưu có hình dạng tùy ý, nhưng đỉnh đập tràn phải nằm ngang, chiều dày đỉnh đập (d) phải thỏa mãn điều kiện sau đây:

(từ 2 đến 3)H < δ < (từ 8 đến 10)H                                 (4)

Tổn thất cột nước theo chiều dài ngưỡng tràn do ma sát gây nên rất nhỏ so với tổn thất cục bộ (tại nơi vào và nơi ra) nên không xét đến.

Khi d > (từ 8 đến 10)H thì vẫn coi là đập tràn đỉnh rộng nhưng có xét đến ảnh hưởng của kênh.

Hình 5 - Mặt cắt ngang đập tràn đỉnh rộng

4.2.3. Đập tràn có mặt cắt thực dụng:

- Đập tràn có mặt cắt thực dụng là loại đập tràn có mặt cắt ngang thuộc dạng chuyển tiếp giữa đập tràn thành mỏng và đập tràn đỉnh rộng. Đập tràn thực dụng có hai loại: có chân không và không có chân không.

+ Loại đập tràn thực dụng không có chân không là loại đập tràn có dòng chảy trên đập có áp suất dọc theo mặt đập là dương (Hình 6).

+ Loại đập tràn thực dụng có chân không là loại đập tràn có áp lực chân không ở đỉnh đập. Tọa độ đỉnh tràn có dạng elíp hoặc hình tròn (dạng cơ-ri-ghe Ô-phi-xê-rôp có chân không của Liên xô cũ) hoặc dạng Wes của Mỹ (Hình 7).

Hình 6 - Mặt cắt ngang đập tràn thực dụng không có chân không

Hình 7 - Mặt cắt ngang đập tràn thực dụng có chân không

4.3. Phân loại theo hình dạng đường viền ngưỡng tràn trên mặt bằng (hình dạng tuyến đập)

a) Đập tràn chính diện (Hình 8 a).

b) Đập tràn xiên (Hình 8 b).

c) Đập tràn bên (Hình 8 c).

d) Đập tràn gãy khúc (Hình 8 d).

f) Đập tràn cong (Hình 8 e).

g) Đập tràn kiểu giếng đứng (Hình 8 f): Tròn khép kín (Hình 8 f₁); Bán nguyệt (Hình 8 f₂).

Hình 8 - Các loại đập tràn phân loại theo hình dạng đường  viền ngưỡng tràn trên mặt bằng

4.4. Phân loại theo chế độ chảy

a) Đập tràn chảy không ngập (chảy tự do, khả năng xả không phụ thuộc vào MNHL);

b) Đập tràn chảy ngập (khả năng xả phụ thuộc vào MNHL);

c) Đập tràn ngang (đập tràn bên bờ);

d) Đập tràn không có co hẹp bên (B_t = b) (Hình 9 a);

e) Đập tràn có co hẹp bên (B_t > b) (Hình 9 b);

a) Đập tràn không có co hẹp bên                       b) Đập tràn có co hẹp bên

Hình 9 - Loại đập tràn phân theo chế độ chảy

g) Đập tràn chảy qua lưới và lấy nước kiểu hành lang đáy (xem Hình 10).

Hình 10 - Đập tràn chảy qua lưới và lấy nước kiểu hành lang đáy

CHÚ THÍCH:

1) Khi thiết kế tràn xả lũ bên bờ sông (kiểu tràn ngang), kiểu giếng, kiểu tràn xiên, tràn cong, tràn zich zăc, tràn phím đàn (tràn piano), tràn kiểu qua lưới - hành lang đáy cho phép sử dụng các tài liệu tham khảo của tiêu chuẩn này.

2) Tiêu chuẩn lũ thiết kế và lũ kiểm tra phải tuân theo QCVN hiện hành.

3) Chọn tuyến tràn và loại kết cấu đập tràn phải phân tích, so sánh, dựa vào điều kiện địa hình, địa chất, xem xét trong bố trí tổng thể cụm đầu mối công trình thủy lợi, thủy điện, vận tải thủy, điều kiện vật liệu địa phương. Ngoài ra còn phải căn cứ vào điều kiện vận hành, nhiệm vụ để chọn vị trí và kết cấu công trình xả cho hợp lý.

- Khi tuyến đập chính ngắn, địa hình dốc, không bố trí được tràn dọc (nếu bố trí tràn dọc sẽ phải đào nhiều, trong điều kiện không có eo núi xung quanh để bố trí tràn dọc) thì nên bố trí tràn ngang.

- Trường hợp địa chất hai vai đập và vùng hạ lưu xấu nên bố trí 2 đường tràn xả lũ 2 vai để giảm bớt sự tập trung lưu lượng.

- Nếu có thềm sông rộng với cột nước thấp nên lợi dụng thềm sông để thoát lũ.

5. Đập tràn chính diện thành mỏng chữ nhật

5.1. Phân loại và nguyên tắc tính toán

5.1.1. Phân loại đập tràn thành mỏng

5.1.1.1. Phân loại theo độ nghiêng của đập

a) Đập tràn thảnh mỏng thẳng đứng.

b) Đập tràn thành mỏng nghiêng.

5.1.1.2. Phân loại theo mức độ không khí hoặc mực nước ở hạ lưu so với đỉnh lưỡi nước tràn

a) Trường hợp dòng chảy tự do qua đập tràn thành mỏng khi không khí có thể tự do vào khoảng không dưới lưỡi nước tràn (mức nước hạ lưu thấp hơn đỉnh ngưỡng tràn), hoặc khi nước ở hạ lưu có thể tự do đi vào dưới lưỡi nước (mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập và ở hạ lưu không có nước nhảy).

b) Trường hợp dòng chảy không tự do qua đập tràn thành mỏng, khi không khí không vào dưới lưỡi nước tràn hoặc mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh lưỡi tràn.

5.1.2. Khi quyết định vị trí mặt cắt T-T (mặt cắt xác định trị số H và V₀) trị số L_T phải được xác định như sau:

5.2.1.1. Đập tràn với thân đập thẳng đứng hoặc nghiêng về phía thượng lưu thì trị số L_T tính theo công thức:

L_T = (từ 3 đến 5)H          hoặc     (từ 2 đến 3)H_max (5)

5.1.2.2. Đập tràn với thân đập nghiêng về phía hạ lưu thì trị số L_T cũng có thể tính theo công thức (5) nhưng không được nhỏ hơn kích thước a ở Hình 19.

5.2. Đập tràn thành mỏng hình chữ nhật thẳng đứng (mặt cắt ngang hình chữ nhật)

5.2.1. Trường hợp chảy tự do

5.2.1.1. Trong trường hợp chảy tự do, nếu đập tràn thành mỏng đồng thời thỏa mãn 2 điều kiện dưới đây thì gọi là đập chảy ngập (xem đường chấm chấm trong Hình 11, biểu thị mực nước hạ lưu):

- Mực nước hạ lưu cao hơn đỉnh đập, tức là: h_n > 0                                (6)

- Phía hạ lưu ngay gần đập tràn, nước ở trạng thái chảy êm.

Nếu cả 2 hoặc chỉ 1 trong 2 điều kiện nói trên không thỏa mãn thì đập tràn được xem là chảy tự do.

Hình 11   Sơ đồ xác định các thông số kỹ thuật của đập tràn thành mỏng

..............................................