Bài giảng Công trình thủy nâng cao: Chương 7 - PGS.TS. Nguyễn Thống

10/25/2010

TRƯ NG ð I H C BÁCHY NÂNGTP. HCM
CÔNG TRÌNH TH KHOA CAO

TRƯ NG ð I H C BÁCHY NÂNGTP. HCM
CÔNG TRÌNH TH KHOA CAO

Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

Khoa Kyõ Thuaät Xaây Döïng – BM. KTTNN

PGS. TS. NGUY N TH NG
Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web: http://www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong
10/25/2010

Tél. (08) 38 640 979 - 098 99 66 719

1

Khoa Kyõ Thuaät Xaây Döïng – BM. KTTNN

N I DUNG MÔN H C
Chương 1: Th m qua công trình.
Chương 2: Áp l c khe r ng.
Chương 3: ð p v t li u ñ a phương.
Chương 3a: Mô ph ng Monte Carlo áp
d ng trong ñánh giá n ñ nh
mái d c.
Chương 4: ð p bê tông tr ng l c
Chương 4a: ð p bê tông ñ m lăng (RCC)
10/25/2010

2

PGS. Dr. Nguy?n Th?ng

TRƯ NG ð I H C BÁCHY NÂNGTP. HCM
CÔNG TRÌNH TH KHOA CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

Khoa Kyõ Thuaät Xaây Döïng – BM. KTTNN

N I DUNG MÔN H C
Chương 4b: Bài toán to nhi t 3D.
Chương 5: Phân tích ng su t trong ñ p
bê tông khi x y ra ñ ng ñ t.
Chương 6: ðư ng h m th y công Gi ng ñi u áp.
Chương 7: ðư ng ng áp l c – Nư c va
trong ñư ng ng.
10/25/2010

Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

3

PGS. Dr. Nguy?n Th?ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

ðƯ NG ÁP L C &
HI N TƯ NG NƯ C VA
1. T ng quát.
2. Hi n tư ng nư c va trong
ñư ng ng áp l c.
3. Công trình gi m áp l c nư c va.
10/25/2010

4

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

T NG QUÁT
ðư ng ng áp l c là công trình n i gi a
cu i ñư ng d n nư c ñ n nhà máy.
ðư ng ng ch u áp l c nư c bên trong
ñư ng ng.
- CTLN
Kênh d n
B áp l c
ðư ng ng
Nha máy.
- CTLN
ðư ng h m có áp
Gi ng ñi u
áp (tháp ñi u áp)
ðư ng ng
Nha
máy.
10/25/2010
5

PHÂN LO I
Theo v trí xây d ng:
ðư ng ng áp l c ki u h
ðư ng
ng áp l c ki u
ng m
ðư ng ng áp l c ki u h n
h p (h +ng m)

PGS. TS. Nguy n Th ng

10/25/2010

6

PGS. TS. Nguy n Th ng

1

10/25/2010

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va
GI NG
ðI U ÁP

i=0,0061
D=3,5m, L=9065m

NHÀ VAN
NHÀ MTð

ðư ng ng áp l c
NM
LOAL = 1866m
D ng chính = 2,6m
D ng nhánh = 1,6m

KÊNH X

32

10/25/2010

7

PGS. TS. Nguy n Th ng

10/25/2010

PGS. TS. Nguy n Th

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

ðƯ NG
ng

NG ÁP L C N A NG 8 M

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

ðƯ NG
NG
ÁP L C
H

ð p tràn
ðư ng ng áp
l c
10/25/2010

9

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

THI CÔNG
ðƯ NG NG
ÁP L C

10/25/2010

PGS. TS. Nguy n Th ng

10/25/2010

10

PGS. TS. Nguy n Th ng

NĂNG
CÔNG ðưTHU ng áp l & & hi nNÂNG cCAO
TRÌNH TH THU ðI ng nư va
Y tư N
Ch. 8:
ng
c
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

THI CÔNG
ðƯ NG NG
ÁP L C

11

10/25/2010

12

PGS. TS. Nguy n Th ng

2

10/25/2010

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

THI CÔNG
ðƯ NG NG
ÁP L C

10/25/2010

e=12mm
35mm

13

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

ðƯ NG
NG BÊ
TÔNG NG M
B C
THÉP

10/25/2010

14

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

CH ð THU L C
KHÔNG N ð NH
DÒNG CH Y
QUÁ ð

X y ra khi
ðóng (m ) van
trên ñư ng ng vơi tôc ñ
nhanh
thay ñ i nhanh
chóng v n t c (lưu lư ng)
trong ng.

ðư ng
ng
10/25/2010

15

PGS. TS. Nguy n Th ng

10/25/2010

16

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

Gi I THÍCH HI N TƯ NG
Trong trư ng h p ñó
m i ño n
dòng ch y (vi phân) trong ng ch u
s thay ñ i áp su t và v n t c khác
nhau theo t ng th i ñi m
hi n
tư ng truy n sóng áp l c
ñư c
g i là « NƯƠC VA ».
Xem ñ th minh ho
sau:
10/25/2010

PGS. TS. Nguy n Th ng

17

M
van
ðóng
van

10/25/2010

S

TRUY N SÓNG ÁP L C

18

PGS. TS. Nguy n Th ng

3

10/25/2010

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va
NƯ C VA TRONG ðƯ NG

NG TUY T ð I C NG
∆HA

B CH A

B

ðư ng ng
HA

o M t chu n

G

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

α

A

THI T L P PHƯƠNG TRÌNH
NƯ C VA
( ng tuy t ñ i c ng, NƯ C
không NÉN ñư c)

o
Kênh sau NM

HA: c t áp t nh (mH2O)
∆HA: gia s áp su t t i A sinh ra do nư c va dương
10/25/2010

19

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va
Phương trình chuy n ñ ng theo phương X (lưu ý
chi u dương ch n):

d(mVx )
= ∑ Fx
dt

m = ρ FL

(1)

− ρ LF

dV
= ρ gF ( H A + ∆H A − H B − L sin α )
dt

10/25/2010

21

PGS. TS. Nguy n Th ng

∆H A = −

ρ gLF sin α : hình chi u lên phương X.
Gi thi t không có ma sát gi a ch t l ng và
thành ng.
A
B
Thay vào p/t trên và thu g n:
− ρ LF

dV
= ρ gF∆H A
dt

∆H A = −

L dV
L dQ
=−
g dt
gF dt

V i V=Q/F và dQ bi n ñ i lưu lư ng trong
th i ño n dt.
Thay ñ i áp su t t i22A
10/25/2010
do nư c va gây ra

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

- Gia s áp l c do nư c va t i A t l tuy n
tính v i (dQ/dt).
dQ
= const
Trong trư ng h p

L dV
L dQ
=−
g dt
gF dt

CHÚ Ý:
- N u dQ/dt < 0
ñóng van
nư c va dương
∆HA > 0
- N u dQ/dt > 0
m van
∆HA < 0
nư c va âm
Gia s áp l c do nư c va t i A t
tính v i chi u dài L t B ñ n A.
L=0
∆H=0 (t i B).
10/25/2010

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

PGS. TS. Nguy n Th ng

20

H = H + L sin α

: kh i lư ng nư c trong ño n AB.
F: ti t di n ng
∑ Fx : t ng ngo i l c theo phương X (tr c ng).

(1)

10/25/2010

PGS. TS. Nguy n Th ng

dt
L Q d − Qc
∆H A =
gF
Ts

l

tuy n

23

Qd: lưu lư ng trư c khi ñóng van;
Qc: l/l sau khi ñóng van
Ts: th i gian ñóng van t Qd
Qc
10/25/2010

24

PGS. TS. Nguy n Th ng

4

10/25/2010

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

N u ñóng (m ) van t c thì (dQ/dt >>>
1)
A

∆H → ∞ !!!
ñ n s

Trư ng h p k
tuy n tính »:

∆H A = k

V i k = 1,25

B

∆H(1)

∆H(2)

ñóng không «
L1,F1

L Qd − Qc
gF
Ts

L2,F2

o M t chu n

1,5 xem như h an toàn.

10/25/2010

25

HA:

c t nư c t nh
∆HA: gia s áp l c nư c va t i A
10/25/2010

α

L3,F3
A

HA

o
Kênh sau NM

26

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va
Gi thi t D m i ño n không ñ i:
Q − Q c L1
Gia s áp l c cho ño n 1:
.
∆H (1) = d

gTs

F1

Gia s áp l c cho ño n 2:

∆H(2) = ∆H(1) +

L2 Qd − Qc Qd − Qc L1 L2
=
( + )
gF Ts
gT F F2
2
s
1

Gia s áp l c cho ño n 3:

∆H ( 3) =

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

Bài t p: M t ñư ng ng áp l c có D=2,25m,
chi u dài L=1000m, d n lưu lư ng
Q=30m3/s. Th i gian ñóng van là 10s
(tuy n tính k=1).
1. Tính gia s áp l c l n nh t do nư c va.
2. Tương t n u D=2.5m. So sánh v i k t
qu câu 1, nh n xét.

Q d − Q c L1 L 2 L 3
( +
+ )
gTs
F1 F2 F3

10/25/2010

27

PGS. TS. Nguy n Th ng

10/25/2010

28

PGS. TS. Nguy n Th ng

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

Bài gi i:
1. D=2.25m
L Qd − Qc
1000 * 4
30 − 0
=1
= 76.91m
gF Ts
9.81*3.14159 * 2.252 10

2. D=2.5m
∆H A = k
mzx

NƯ C VA ðƯ NG NG C NG TUY T ð I
D THAY ð I
∆HA
Réservoir

PGS. TS. Nguy n Th ng

∆H A = k
mzx

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

CÔNG TRÌNH TH Y NÂNG CAO
Ch. 7: ðư ng ng áp l c & hi n tư ng nư c va

Bài t p: L y s li u bài trư c. ðư ng ng
bây gi g m 2 ño n: L1=400m, D1=2.25m;
L2=600m, D2=2.0m.
Tính gia s áp l c do nư c va trong 2 ño n
ng.

L Qd − Qc
1000* 4
30 − 0
=1
= 62.3m
gF Ts
9.81*3.14159* 2.52 10

Nh n xét: V
10/25/2010

PGS. TS. Nguy n Th ng

gi m

Giá tr nư c va gi m
29

10/25/2010

30

PGS. TS. Nguy n Th ng

5