Tính toán bộ phận tiếp khí để phòng khí thực trên mặt tràn và dốc nước của công trình tháo nước - PGS.TS. Nguyễn Tiến

tÝnh to¸n bé phËn tiÕp khÝ ®Ó phßng khÝ thùc trªn mÆt trµn vµ dèc<br /> n­íc cña c«ng tr×nh th¸o n­íc<br /> <br /> <br /> PGS. TS. NguyÔn ChiÕn<br /> Tr­êng §¹i häc Thuû Lîi<br /> <br /> <br /> Tãm t¾t: §èi víi c¸c c«ng tr×nh th¸o n­íc mµ dßng ch¶y cã l­u tèc lín, viÖc tÝnh to¸n vµ bè<br /> trÝ c¸c bé phËn ®Ó phßng khÝ thùc lµ rÊt cÇn thiÕt. Trong bµi tr×nh bµy c¬ së lý thuyÕt vµ thùc<br /> nghiÖm cña viÖc bè trÝ bé phËn tiÕp khÝ (BPTK) ®Ó phßng khÝ thùc trªn mÆt trµn, dèc n­íc; ®­a ra<br /> quy tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c BPTK nµy. ViÖc tÝnh to¸n ¸p dông cho trµn Cöa §¹t cho thÊy c¸c<br /> kÕt qu¶ kh¸ phï hîp víi sè liÖu thÝ nghiÖm m« h×nh. KiÕn nghÞ cho ¸p dông réng r·i ph­¬ng ph¸p<br /> nµy trong thiÕt kÕ c¸c c«ng tr×nh th¸o n­íc.<br /> <br /> <br /> 1. §Æt vÊn ®Ò.<br /> Trong sù nghiÖp ph¸t triÓn thuû lîi, thuû ®iÖn hiÖn nay, chóng ta ®ang vµ sÏ x©y dùng c¸c hå<br /> chøa lín víi dung tÝch hµng tû mÐt khèi, ®Ëp cao hµng tr¨m mÐt vµ ®­êng trµn th¸o lò lµm viÖc víi<br /> l­u l­îng x¶ tíi hµng ngh×n m3/s. Víi c¸c c«ng t×nh th¸o lò cã cét n­íc cao, l­u tèc dßng ch¶y<br /> trong lßng dÉn cã thÓ ®¹t tíi 25-30 m/s, hoÆc cao h¬n ( nh­ ë mÆt dèc n­íc hå thuû ®iÖn S¬n La,<br /> Vmax = 35,16 m/s; mÆt dèc n­íc hå Cöa §¹t, Vmax=35,82 m/s...). Khi ®ã, kh¶ n¨ng x©m thùc do khÝ<br /> thùc trªn bÒ mÆt lßng dÉn lµ rÊt lín, ®ßi hái trong thiÕt kÕ cÇn ph¶i tÝnh to¸n vµ ¸p dông c¸c biÖn<br /> ph¸p c«ng tr×nh ®Ó ®Ò phßng khÝ thùc, ®¶m b¶o an toµn cho c«ng tr×nh. Cã thÓ ¸p dông nhiÒu lo¹i<br /> biÖn ph¸p kh¸c nhau ®Ó ®Ò phßng khÝ thùc, trong ®ã gi¶i ph¸p tiÕp kh«ng khÝ vµo dßng ch¶y ®·<br /> ®­îc ¸p dông thµnh c«ng vµo nhiÒu c«ng tr×nh lín trªn thÕ giíi, vµ b­íc ®Çu ®­îc ¸p dông ë ViÖt<br /> Nam (®­êng trµn hå Cöa §¹t [4]). Sau ®©y sÏ xem xÐt c¸c vÊn ®Ò vÒ nguyªn lý lµm viÖc vµ quy<br /> tr×nh tÝnh to¸n bé phËn tiÕp khÝ ®Ó phßng khÝ thùc trªn mÆt trµn vµ dèc n­íc.<br /> 2. C¬ chÕ ph¸ ho¹i do khÝ thùc trªn bÒ mÆt lßng dÉn ®Ëp trµn, dèc n­íc.<br /> Trªn bÒ mÆt lßng dÉn, do nhiÒu nguyªn nh©n kh¸c nhau cã thÓ tån t¹i c¸c gå ghÒ côc bé d­íi<br /> d¹ng c¸c bËc låi, bËc thôt, mÊu låi ®¬n ®éc...Khi dßng ch¶y víi l­u tèc lín ®i qua c¸c vÞ trÝ cã gå<br /> ghÒ côc bé nµy, sÏ cã hiÖn t­îng t¸ch dßng, tøc chñ l­u kh«ng b¸m s¸t vµo thµnh r¾n, trong vïng<br /> t¸ch dßng ¸p suÊt sÏ gi¶m vµ h×nh thµnh khu vùc cã ch©n kh«ng. NÕu ¸p suÊt trong n­íc gi¶m<br /> xuèng d­íi mét trÞ sè giíi h¹n gäi lµ ¸p suÊt ph©n giíi (ppg) th× sÏ cã hiÖn t­îng khÝ ho¸, tøc h×nh<br /> thµnh hµng lo¹t c¸c bong bãng nhá chøa h¬i n­íc, xuÊt ph¸t tõ khu vùc cã pppg. C¸c bong bãng<br /> bÞ dßng ch¶y cuèn ®i, sang vïng cã ¸p suÊt cao h¬n, chóng sÏ bÞ ph¸ huû vµ g©y ra mét xung lùc<br /> lín. NÕu c¸c bong bãng khÝ bÞ ph¸ huû dån dËp ë gÇn bÒ mÆt lßng dÉn th× sÏ lµm cho øng suÊt<br /> trong vËt liÖu thµnh lßng dÉn ®æi dÊu liªn tôc, lµm cho vËt liÖu bÞ ph¸ ho¹i do mái, bÞ bong rêi ra<br /> khái bÒ mÆt lßng dÉn t¹o thµnh c¸c hè x©m thùc. HiÖn t­îng nµy gäi lµ khÝ thùc.<br /> ë n­íc ta, trong thêi gian gÇn ®©y ®· ghi nhËn ®­îc ngµy cµng nhiÒu c¸c tr­êng hîp ph¸ ho¹i<br /> mÆt trµn, dèc n­íc do khÝ thùc, nh­ ë hå Th¸c Bµ, Yªn LËp, KÎ Gç, Phó Ninh, Nam Th¹ch H·n<br /> ([1], [2], [3]).<br /> 3. T¸c dông cña viÖc tiÕp kh«ng khÝ vµo dßng ch¶y<br /> NhiÒu thÝ nghiÖm ®· chØ ra r»ng khi t¨ng hµm l­îng kh«ng khÝ ë líp dßng ch¶y s¸t bÒ mÆt<br /> lßng dÉn th× hiÖn t­îng khÝ thùc sÏ gi¶m h¼n, hoÆc bÞ triÖt tiªu hoµn toµn. ë Trung Quèc, kiÓm tra<br /> trªn ®Ëp trµn Wujiangdu víi gå ghÒ mÆt trµn Zm