Luận Văn Khả năng tháo nước của đập tràn phím Piano ngưỡng thấp trên kênh tiêu nước

TÓM TẮT: Đập tràn phím piano với khả năng tháo gấp 4~5 lần khả năng tháo đập tràn truyền
thống. Bài báo trình bày các kết quả thí nghiệm thủy lực công trình trên mô hình đập tràn phím piano
ngưỡng thấp, kiểu A, với mục đích: nghiên cứu khả năng xây dựng nó trên kênh tiêu nước, nâng cao độ
tin cậy của công trình, tự động hóa trong tháo nước, giảm được nhân công vận hành hệ thống. Các kết
quả thí nghiệm này có thể sử dụng trực tiếp hoặc hiệu chỉnh cho phù hợp, để tính toán các đặc trưng
thủy lực của đập tràn (chiều dài tràn, chiều dài nước nhảy).
1.TỔNG QUAN
Thông thường các công trình điều tiết
nước trên hệ thống kênh được thiết kế theo các
dạng đập tự tràn hoặc tràn có cửa van nhằm
cung cấp nước cho cây trồng theo các chu kỳ
sinh trưởng và tháo nước lũ trong mùa mưa.
Nhược điểm của các công trình điều tiết nước
hiện nay là việc vận hành được thực hiện bằng
phương pháp thủ công với các phương tiện lạc
hậu. Hoạt động các cửa van có độ tin cậy thấp,
thất thoát nước ở các kênh tiêu làm hạ thấp
mực nước ngầm và gây ảnh hưởng đến môi
trường sinh thái, năng suất cây trồng. Vì vậy,
việc nghiên cứu đưa vào ứng dụng công trình
giữ nước và tháo nước tự động, có độ tin cậy
cao trong vận hành là yêu cầu hết sức bức thiết.
Để nâng cao khả năng tháo nước trong
điều kiện tương tự về chiều rộng tuyến tràn
tháo nước, đập tràn phím piano đã được đề xuất
nghiên cứu ứng dụng. Theo các nghiên cứu [1],
[2] cho thấy đập tràn phím Piano với các đặc
điểm sau:
 Có thể xây dựng trên các bệ móng
phẳng.
 Lưu lượng đơn vị q có thể đạt từ 5 đến
100 m3/s-m.
 Trong cùng chiều rộng kênh tháo lũ B,
lưu lượng tháo lũ tăng ít nhất là 4 lần so với
kiểu đập tràn thực dụng Creager truyền thống.
 Cao trình ngưỡng tràn piano đặt ngang
cao trình mực nước thiết kế của kênh tiêu. Cao
trình mực nước tràn lớn nhất trên ngưỡng tràn
piano bằng cao trình mực nước lớn nhất trong
kênh tiêu. Để tháo cạn nước trong kênh tiêu khi
cần thiết sẽ bố trí ống thoát nước có van điều
tiết vào tường biên hoặc trong trụ giữa của tràn
piano.
 Cấu trúc đơn giản và dễ xây dựng với
nguồn vật liệu xây dựng có sẵn tại chỗ.
Đã có 3 phòng thí nghiệm thuỷ lực thử
nghiệm kiểu đập tràn này tháo lũ cho các hồ
chứa và có thể tiến hành nghiên cứu từ mà
không cần mua bản quyền. Kiểu thiết kế đầu
tiên đã được thử nghiệm vào năm 1999 ở
phòng thí nghiệm L.N.H của Điện lực Pháp
(Electricité de France) và vào năm 2002 ở
trường đại học Roorke của Ấn Độ cùng với
trường đại học Biskra của Algeria. Sau đó một
số hình dạng thiết kế đã được chọn dựa vào:
 Một sơ đồ hình chữ nhật hơi giống
hình dạng các phím đàn Piano nên được đặt tên
là kiểu đập tràn phím Piano.
 Một kết cấu đáy nghiêng về phần
thượng và hạ lưu, khu vực dòng chảy đi vào
được gọi là thượng lưu và phần đi ra gọi là hạ
lưu.
Sau đó nhiều công trình thử nghiệm kỹ
lưỡng đã được tiến hành vào năm 2003 để chọn
kiểu thiết kế ở Đại học Biskra và một số thử
nghiệm trên một máng dẫn nước rất rộng ở
phòng thí nghiệm L.N.H.
Các cuộc thử nghiệm chi tiết đã cho thấy
trên cùng chiều rộng tuyến tràn lưu lượng tháo
của đập tràn phím piano lớn hơn các đập tràn
truyền thống. Khả năng tăng lưu lượng của đập
tràn phím piano phụ thuộc vào các tỷ số giữa
chiều dài, độ sâu, chiều rộng và hình dáng của
các phím và đặc biệt là sự phụ thuộc vào tỷ số
N - tổng chiều dài tường tràn / bề rộng đập
tràn. Vấn đề nghiên cứu tác động của va đập
cũng đã được đặt ra. Những giải pháp khả thi
nhất đã được lựa chọn về kết cấu và biện pháp
TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 12, SỐ 18 - 2009
Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 19
xây dựng nhằm bảo đảm an toàn cao. Các mặt
cắt đọc đơn giản hiện cũng được đưa ra nhằm
cải tiến hình dạng để tăng cường hiệu quả chi
phí.