Xác định hệ số tổn thất thủy lực tại hố ga của tuyến cống thoát nước mưa

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

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Xác định hệ số tổn thất thủy lực tại hố ga của tuyến cống thoát nước mưa đề xuất cơ sở xác định hệ số tổn thất cục bộ tại các hố ga để áp dụng trong tính toán, mô phỏng mạng lưới thoát nước mưa.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Xác định hệ số tổn thất thủy lực tại hố ga của tuyến cống thoát nước mưa

Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Xác định hệ số tổn thất thủy lựctại hố ga củatuyến cống thoát nước mưa Nguyễn Thành Mậu Khoa KTHT&MT Đô Thị, Đại học Kiến trúc Hà Nội TỪ KHOÁ TÓM TẮT Tổn thất năQJOượng Mục tiêu của tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước mưa là để xác định được các thông số kỹ thuật như Hệ số tổn thất đường kính, độ dốc, vận tốc... cho các đoạn cống và các công trình liên quan với yêu cầu đạt hiệu quả cao Hố ga nhất về kinh tế, kỹ thuật và quản lý vận hành toàn hệ thống. Để đạt được mục tiêu này, người thiết kế, Mạng lưới thoát nước mưD trước hết phải lập và mô phỏng được sát thực nhất những diễn biến thủy lực trên mô hình giống như diễn biến của nó ngoài thực địa, sau đó tiến hành phân tích, đánh giá và điều chỉnh để xác định được một mạng Oưới tối ưu nhất, đồng thời xây dựng những kịch bản sẽ xảy ra trong tương lai nhằm kiểm soát, hạn chế rủi ro. Một trong những yếu tố để đảm bảo cho công tác tính toán, mô phỏng thủy lực mạng lưới đạt yêu cầu là phải xác định được đúng, đủ các loại tổn thất năng lượng dòng chảy. Hiện nay trong tính toán thủy lực mạng lưới thoát nước mưa đô thị ở Việt Nam, người thiết kế hoặc cho rằng tổn thất cục bộ tại ga chiếm tỷ lệ nhỏ so với tổn thất ma sát dọc tuyến nên bỏ qua hoặc là lấy hệ số tổn thất gần đúng theo những điều kiện giả định mà chưa có những cơ sở khoa học rõ ràng để xác định thành phần này và tất nhiên là kết quả tính toán, mô phỏng cũng chưa đạt được độ tin cậy cao. Bài báo này đề xuất cơ sở xác định hệ số tổn thất cục bộ tại các hố ga để áp dụng trong tính toán, mô phỏng mạng lưới thoát nước mưa. .(
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 Cơ sở nghiên cứu hệ số tổn thất cục bộ tại hố ga của cống thoát Với: nước mưa Elà đường kính tiết diện ngang củahố ga(Xem tiết diện hố ga là WUzQ
P
Tổn thất năng lượng dòng xảy ra tại hố ga về mặt bản chất là do 'là đường kính cống ra, (m); dòng chảy từ trong cống vào ga bị mở rộng, tiếp theo là do sự co hẹp là góc hợp bởi hướng cống vào và cống ra tại ga (Xem sơ đồ 2). dòng chảy từ trong ga YjR cống ra, ngoài ra còn do sự xung đột tác động lẫn nhau giữa các dòng chảyYjRUDtrong nội bộ ga Để nghiên cứu, chúng ta xHP[pWWổn thất năng lượng dòng chảy xảy ra tại một hố ga thoát nướctrong trường hợp chảy có ápđược thể hiện như Hình 1 sau đây: +uQKMô tả quan hệ giữa hướngcống vào và cống ra tại ga &': là hệ số hiệu chỉnh đường kính cống(Chỉ áp dụng cho dòng chảy FyiS
3 𝐶𝐶𝐷𝐷 = ( 𝐷𝐷0)
𝐷𝐷 𝑖𝑖 Với: 'là đường kính cống ra, (m); 'Llà đường kính cống vào, (m).&'được tính bằng công thức (4)NKL +uQKMô tảtổn thất năng lượng dòng chảyxảy ra tại ga cống thoát nước tỷ lệ độ sâu mực nước trong ga với đường kính cống ra, (dKR'R
lớn hơn ;HP+uQK
&zQNK{QJWKu&'được lấybằng 1 7KHR+uQKEGL là đường năng lượng toàn phần của dòng chảy qua ga, trùng với mực nước trong ga; HJOjtổng tổn thất thủy lực của dòng chảy qua ga, chủ yếu là xảy ra tại cửa cống thượng lưu (Cống YjR
Yjcửa cốnghạ lưu (Cống ra) của ga Cơ sởxác định tổn thất cục bộ HJOj 𝑣𝑣 2 𝐻𝐻𝑔𝑔 = 𝜁𝜁𝑔𝑔 .
2𝑔𝑔 Trong đó: Jlà hệ số tổn thất cục bộxảy ra tại ga cống, phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: kích thước cống, ga, vận tốc dòng chảy, góc chuyển hướng, mực nước giữa cống thượng lưu và cống hạ lưu... +uQKMô tả độ sâu mực nước trong gaGKR
Ylà vận tốc dòng chảy trong cống hạ lưu tại mặt cắt ngay sau khi ra tổn thất (Mặt cắt 2WKHR+uQK
&GHệ số hiệu chỉnh về độ sâu dòng chảy 𝑑𝑑ℎ𝑜𝑜 0,6 Từ công thức (1) chúng ta thấy rằngmấu chốt cần nghiên cứu 𝐶𝐶𝑑𝑑 = 0,5. ( )
𝐷𝐷0 FKtQKhệ số tổn thất cục bộ JWKHRFiFđiều kiện biên tương ứng với Với: nhữngtrường hợp xảy ra trên mạng lưới. GKRlà độ sâu mực nước trong ga, (m); 'là đường kính cống ra, (m). &Gchỉ có ý nghĩa trong các trường hợp Xác định hệ số tổn thất cục bộ tại hố ga của cống thoát nước dòng chảy vào ga dạng tự do hoặc áp suất thấp ở mức dKR'Rnhỏ hơn 7URQJWrường hợp tỷ lệ này lớn hơn 3,2 thì&Gđược lấy bằng 1. Để xáchệ số tổn thất cục bộ tại ga JWiFgiảđề xuất sử dụng kết &4: Hệ số hiệu chỉnh tương đối giữa dòng chảytrong cống đến đang quả nghiên cứu của Cơ quan quản lý đường cao tốc liên bang)+:$
xét tổn thất và cống rađược xác định bằng công thức Mỹ. Phương pháp luận của nghiên cứu này là xây dựng mộtcông thức 0,75 𝐶𝐶𝑄𝑄 = (1 − 2 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝜃𝜃). (1 − 𝑖𝑖 )
𝑄𝑄 𝑄𝑄 + 1 chung áp dụng được cho tất cả các trường hợp cơ bản xảy ra bằng cách 0 Với: sử dụng một hệ số tổn thất ban đầu nhân với các hệ số hiệu chỉnh CL là góc hợp bởi hướng cống vàođang xét thứ ivà hướng cống ra tương ứng cho các điều kiện biên ảnh hưởng. Tức là: tại ga; J &'&G&T&S&%
4Llà lưu lượng của cống vàođang xét thứ iPV
Trong đó 4là lưu lượng của cống ra, (mV
: là hệ số tổn thất ban đầu Qua công thức () thấy rằng trường hợp tại ga chỉ có một cống 0.15 𝜁𝜁0 = 0,1. 𝑏𝑏 𝑏𝑏 𝐷𝐷0 . (1 − 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝜃𝜃) + 1,4. ( ) 𝐷𝐷0 . 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 𝜃𝜃
đến và một cống đi thì QL 4WKuhệ số C4 . Ngoài ra trường hợp JOMC 31
Tạp chí Vật liệu & Xây dựng Tập 12 Số 04 năm 2022 JyF , tức là cống đang xétthứ ivà cống ra thẳng nhau thì hệ Kết quả và thảo luận số C4 &S: là hệ số hiệu chỉnh GRtác động của dòng chảy trong cống nhánh Số lượng ga trong một tuyến thoát nước mưa từ đầutuyếnđến đếndòng chảy trong cống chính, được xác định bằng công thức: cửa xả thường khá nhiều nên Wổng tổnthất năng lượng dòng chảy cục bộ 𝐶𝐶𝑝𝑝 = 1 + 0,2. ( ) . (