zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Nghiên cứu mạch động áp lực ở cống Cẩm Đình và vấn đề an toàn vận hành vào mùa lũ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

4
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu mạch động áp lực ở cống Cẩm Đình và vấn đề an toàn vận hành vào mùa lũ nghiên cứu áp lực mạch động của dòng chảy tại vị trí bể tiêu năng và đánh giá mức độ ảnh hưởng của nó tới ổn định và an toàn của công trình khi vận hành trong mùa lũ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu mạch động áp lực ở cống Cẩm Đình và vấn đề an toàn vận hành vào mùa lũ

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 NGHIÊN CỨU MẠCH ĐỘNG ÁP LỰC Ở CỐNG CẨM ĐÌNH VÀ VẤN ĐỀ AN TOÀN VẬN HÀNH VÀO MÙA LŨ Nguyễn Ngọc Thắng1, Nguyễn Phương Dung1 1 Trường Đại học Thủy lợi, email: nnthang@tlu.edu.vn 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Từ những kết quả tính toán áp lực mạch động đối với cống Cẩm Đình, nghiên cứu sẽ Cống qua đê là hạng mục quan trọng nhằm tiêu nước chống ngập lụt, lấy nước phục vụ sản chỉ ra ảnh hưởng của áp lực mạch động dòng xuất, đảm bảo thông thuyền,... Với số lượng chảy trong trường hợp cụ thể này. Cùng với khoảng 1490 cống trên địa bàn 18 tỉnh thì việc đó, các vấn đề về quá trình vận hành cống đảm bảo an toàn cho cống nói riêng và cho trong mùa lũ cũng được đề cập. tuyến đê nói chung luôn là nhiệm vụ cấp thiết 2. TÍNH TOÁN MẠCH ĐỘNG ÁP LỰC và cần được rà soát đánh giá hàng năm trước, VÀ ẢNH HƯỞNG TỚI AN TOÀN CỦA trong và sau mùa lũ [1]. Đến nay, cống qua đê CÔNG TRÌNH vẫn được coi là một bộ phận của tuyến đê và việc vận hành các cống này có ý nghĩa đặc biệt Mạch động là sự dao động của giá trị các trong nhiệm vụ đảm bảo an toàn chống lũ trên thông số chảy (lưu tốc, áp lực, độ sâu...) xung tuyến đê. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra vấn đề về quanh giá trị trung bình thời gian. Có thể biểu áp lực mạch động của dòng chảy ở cống qua đê diễn giá trị tức thời của các thông số dòng chảy khi vận hành trong mùa lũ, đặc biệt nhấn mạnh qua trị số trung bình thời gian và giá trị mạch đến ảnh hưởng của áp lực mạch động khi tháo động của chúng (Hình 1). Công thức chung nước qua cống. biểu diễn áp lực dòng chảy theo thời gian: Sau các cống qua đê thường là công trình p  p  p (1) tiêu năng đáy, có nhiệm vụ tiêu hao năng trong đó: p - trị số tức thời của áp lực tại lượng dòng chảy, phân bố lại dòng chảy và điểm đang xét trong dòng chảy; p - trị số chống xói cho kênh sau cống. Biện pháp tiêu trung bình thời gian của p; p' - mạch động năng đáy với hình thức bể tiêu năng gần như của áp lực. Trị số p' có thể là dương, âm hoặc được gặp ở hầu hết các cống qua đê. Đôi khi bằng không. trong bể còn được bố trí các thiết bị tiêu năng phụ hoặc tường tiêu năng cuối bể nếu dòng chảy qua cống có động năng lớn. Biện pháp tiêu năng đáy có thể giảm được đến 70% năng lượng của dòng chảy. Dù có nhiều ưu điểm trong khả năng giảm động năng dòng chảy sau cống nhưng vấn đề mạch động dòng chảy sau cống cũng mang lại nhiều điểm bất lợi trong bố trí công trình. Trong phạm vi của nghiên cứu Hình 1. Sự biến động cột nước áp lực của này sẽ nghiên cứu áp lực mạch động của dòng dòng chảy rối ở phần giữa nước nhảy [1]. chảy tại vị trí bể tiêu năng và đánh giá mức độ Phương pháp tính toán được sử dụng trong ảnh hưởng của nó tới ổn định và an toàn của nghiên cứu là phương pháp mô phỏng CFD công trình khi vận hành trong mùa lũ. (Computational Fluid Dynamics). Từ số liệu sự 155
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 số đã xảy ra trong quá khứ với cống Cẩm Đình, là 1 đơn nguyên, bằng BTCT M200. Hai cửa nghiên cứu đã thực hiện mô phỏng dòng chảy khoang lấy nước bố trí ở phía tả có kết cấu 2 qua cống sử dụng Flow3D và tính toán mạch tầng, mỗi tầng bố trí 2 cửa phẳng kích thước động áp lực dòng chảy qua cống. Kết quả tính (65)m. Hai khoang này được vận hành thường toán được sử dụng để đánh giá mức độ ảnh xuyên và có nhiệm vụ điều tiết nước qua cống hưởng của mạch động đến ổn định và an toàn kể cả trong mùa lũ, lưu lượng lớn nhất qua công trình khi vận hành. Cơ sở lý thuyết cho cống vào mùa lũ là 70m3/s. việc mô phỏng bằng phần mềm Flow3D được giải thích trong các tài liệu có độ tin cậy khác [2]. Trong nghiên cứu này sẽ ứng dụng phần mềm và so sánh, kiểm định giá trị lưu lượng qua cống với kết quả tính toán từ lý thuyết cơ học chất lỏng - công thức (2) [3]. Qua đó sẽ trích xuất kết quả áp lực thay đổi theo thời gian và kiểm tra mạch động áp lực cho cống Cẩm Đình. Hình 2. Cắt dọc cống Cẩm Đình Q  c . .e . 2.g.Z (2) Sự cố cống Cẩm Đình năm 2016, 2017 được trong đó: c là hệ số vận tốc tại mặt cắt co ghi nhận với nhiều mạch đùn, mạch sủi xuất hẹp; ɛ là hệ số co hẹp đứng; e là diện tích hiện cả thượng lưu và hạ lưu cống. Trường hợp của lỗ; Z là cột nước tác dụng. tính toán được mô phỏng trong nghiên cứu này Mạch động ảnh hưởng đến dòng chảy và là tổ hợp mực nước cực đoan của cống Cẩm công trình trên nhiều mặt và ảnh hưởng quan Đình khi vận hành và gặp sự cố (MNTL: trọng nhất là thay đổi tải trọng lên bề mặt công +10,85; MNHL: +5,10; cột nước trong kênh hạ trình. Với cống qua đê, những vấn đề nổi cộm lưu là 2,1m) và lưu lượng đạt Qmax = 70m3/s. do mạch động có thể kể đến gồm: mạch động Lưu ý rằng MNLTK của cống ở cao trình +13,10. áp lực gây mất ổn định đẩy nổi, ổn định lật của Kết quả kiểm định lưu lượng từ mô hình bản đáy bể tiêu năng, mạch động lưu tốc có thể và công thức (2) cho thấy ứng với các độ mở gây xói cục bộ trong phạm vi bể hoặc gián tiếp cửa van khác nhau thì sai số lưu lượng là hư hỏng tầng lọc bố trí dưới bể, gây rung động chấp nhận được (Bảng 1). làm phá hoại cục bộ các bộ phận công trình, Bảng 1. Tổng hợp kết quả tính toán lưu lượng mạch động làm thay đổi mực nước ảnh hưởng TH1 TH3 TH4 TH2 đến an toàn công trình, mái đê bị xói lở do TH (a = 1,1m) (a = 0,9m) (a = 0,7m) (a = 0,5 m) dòng xiết thúc vào [1],… Những hư hỏng đó có thể dẫn tới sự cố khi vận hành cống vào Q (m3/s) 91,00 74,12 57,38 40,80 mùa lũ và cần được cảnh báo trước nhằm tối theo (2) ưu hóa quy trình vận hành cống. Q (m3/s) 95,68 77,65 60,29 44,03 mô hình 3. MÔ HÌNH DÒNG CHẢY VÀ TÍNH So TOÁN ÁP LỰC MẠCH ĐỘNG Ở 4,89% 4,55% 4,82% 7,34% sánh Q CỐNG CẨM ĐÌNH VÀO MÙA LŨ 3.2. Kết quả nghiên cứu 3.1. Giới thiệu chung cống Cẩm Đình và sự cố của cống Mạch động áp lực là một trong các kết quả được trích xuất từ mô hình toán và được phân Cống Cẩm Đình là công trình cấp I, được xây dựng và đưa vào khai thác năm 2006, cống tích ở nghiên cứu này. Mặt cắt mô phỏng bể nằm trên đê phân lũ Vân Cốc, Hà Nội. Cống tiêu năng kéo dài từ tọa độ {161-182} và đây hở 2 tầng, gồm 3 khoang: 2 khoang lấy nước cũng là những mặt cắt trích xuất giá trị áp lực và 1 khoang thông thuyền. Toàn bộ thân cống theo thời gian. Hình 3 là kết quả mô phỏng 3 156
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2022. ISBN: 978-604-82-7001-8 chiều dòng chảy qua cống Cẩm Đình ứng với tổ Một kết quả mô phỏng khác cũng được tổng hợp mực nước cực đoan. Tổng hợp áp lực tại hợp và thành lập đường bao áp lực với tần suất các mặt cắt đầu bể với tọa độ {161-166} và mặt 0,1% và 99,99% nhằm kiểm tra chiều dày bản cắt cuối bể {180-182} được thể hiện trên hình 4. đáy bể theo các giá trị áp lực với tần suất đảm Rõ ràng, ở các mặt cắt đầu bể tiêu năng, biên độ bảo như đã nêu. Với cống Cẩm Đình, chiều dao động của áp lực mạch động là rất lớn (hình dầy cống là đảm bảo trong tổ hợp mực nước 4, 5); còn ở cuối bể tiêu năng giá trị áp lực thay mô phỏng. Tuy nhiên cột nước mô phỏng này đổi không nhiều. Theo đó, lực tác dụng lên đáy chưa phải là cột nước thiết kế lớn nhất. Do đó bể sẽ biến động lớn ở đầu bể, giảm gần về hằng những vấn đề về vận hành an toàn trong mùa số ở cuối bể. Với sự biến động như vậy, cần lũ cần tiếp tục được nghiên cứu. kiểm tra ổn định lật cho bản đáy bể tiêu năng theo trị số lực đã tính toán được. Cống Cẩm Đình với chiều dầy bản đáy ở vị trí chân khay dày 2,05m, các vị trí khác là 1,2m cho kết quả hệ số ổn định chống lật là thỏa mãn. Hình 6. Kết quả thành lập đường bao áp lực theo tần suất 0,1% và 99,99% Hình 3. Kết quả mô phỏng dòng chảy 4. KẾT LUẬN ở cống Cẩm Đình với tổ hợp mực nước Việc mô phỏng dòng chảy qua cống Cẩm cực đoan năm 2017 Đình cho phép kiểm tra giá trị mạch động áp lực, từ đó đánh giá ảnh hưởng của mạch động đến ổn định và an toàn của cống. Từ đặc điểm bố trí cống Cẩm Đình và kết quả mô phỏng ở nghiên cứu này cho thấy mạch động áp lực không vượt ngưỡng và không gây mất ổn định cho công trình. Tuy nhiên với các tổ hợp mực nước cực đoan khác thì cần thiết đánh giá ảnh Hình 4. Áp lực tại một số mặt cắt dọc đại hưởng của mạch động áp lực đến ổn định cục diện của bể tiêu năng theo thời gian bộ của bản đáy bể tiêu năng nói riêng và của cống nói chung. Cống Cẩm Đình chưa được thử thách với cột nước lớn hơn trong mùa lũ nên việc đánh giá này là cần thiết. Khi vận hành trong mùa lũ, mạch động dòng chảy thay đổi với biên độ lớn có thể gây ra những khả năng mất ổn định khác cho cống và các bộ phận khác của cống. Nội Hình 5. Biến thiên áp lực tại một số cắt dọc dung đánh giá mạch động lưu tốc và dao đại diện quanh giá trị trung bình động cột nước sau cống sẽ được thực hiện Tương tự, khi kiểm tra ổn định đẩy nổi của trong các nghiên cứu sau. cống Cẩm Đình từ số liệu mô phỏng cũng cho 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO thấy hệ số ổn định chống lật là thỏa mãn yêu cầu (dù chưa xét tới hệ cọc lên kết bản đáy bể [1] Nguyễn Ngọc Thắng, 2019. Đề cương Đề tài tiêu năng với nền và màn chống thấm cuối bể). cấp Bộ. 157

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2418 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.