Chương 7 - Dòng chảy đều không áp trong kênh

Vận dụng công thức Sedi vào dòng chảy đều không áp trong kênh, cần chú ý đặc điểm là độ dốc thủy lực J, độ dốc đo áp Jp và độ dốc đáy kênh i bằng nhau: J =Jp = i Vì lưu tốc trung bình v và sự phân bố lưu tốc không đổi dọc theo dòng chảy, nên cột nước lưu tố αv 2 cũng không đổi dọc theo dòng chảy..
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 7 - Dòng chảy đều không áp trong kênhDÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH __________________ ________ _ ThS LÊ MINH LƯU CHƯƠNG 7 DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH§7.1 – Những khái niệm cơ bản về dòng chảy đều không áp trong kênh. Dòng chảy đều không áp trong kênh là dòng chảy ổn định, có lưu lượng, diệntích mặt cắt ướt, đồ phân bố lưu tốc trên mặt cắt ướt không đổi theo dòng chảy. Dòng chảy đều không áp trong kênh có mặt thoáng trên đó áp suất như nhau vàthường bằng áp suất khí trời. Vì có mặt thoáng nên mặt cắt ướt có thể biến đổi khimột yếu tố thuỷ lực nào đó biến đổi. Do đó việc tính toán thủy lực dòng chảy đềukhông áp trong kênh phức tạp hơn so với dòng chảy đều có áp trong ống. Muốn có dòng chảy đều không áp trong kênh cần thiết phải đồng thời thoả mãnnhững điều kiện sau đây: − Lưu lượng không đổi dọc theo dòng chảy và thời gian. − Mặt cắt ướt không đổi cả về hình dạng và diện tích. − Độ dốc đáy không đổi, i = const − Độ nhám không đổi, n = const. Dòng chảy đều trong kênh hở đại đa số là dòng chảy rối. Đồng thời phần nhiềuở khu sức cản bình phương. Vì vậy công thức cơ bản để tính dòng chảy đều trongkênh hở là công thức Sedi: v = C RJ Vận dụng công thức Sedi vào dòng chảy đều không áp trong kênh, cần chú ýđặc điểm là độ dốc thủy lực J, độ dốc đo áp Jp và độ dốc đáy kênh i bằng nhau: J =Jp = i Vì lưu tốc trung bình v và sự phân bố lưu tốc không đổi dọc theo dòng chảy, αv 2nên cột nước lưu tốc cũng không đổi dọc theo dòng chảy, đường năng và 2gđường đo áp song song với nhau; đường đo áp của dòng chảy đều trong kênh hởcó thể coi chính là đường mặt nước tự do. Từ J = Jp = i, công thức Sedi dùng cho dòng chảy đều trong kênh hở viết dướidạng: v = C Ri (7 – 1) Gọi K là môđun lưu lượng hoặc đặc tính lưu lượng: K = ωC R (7 – 2) Tức lưu lượng của dòng chảy đều: Q = ωC Ri = K i (7 – 3) _ 117 _DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH __________________ ________ _ ThS LÊ MINH LƯU§7.2 – Những yếu tố thủy lực của mặt cắt ướt của dòng chảy trong kênh.1. Các mặt cắt thường dùng. Tùy theo tính chất vật liệu ở bờ kênh,mặt cắt kênh có thể có nhiều hình dạngkhác nhau. Với vật liệu rắn, chắc (gỗ, bê tông, đá…)thì mặt cắt kênh có thể là hình chữ nhật, hình Hình 7 – 1thang, hình Parabol (hình 7 – 1). Với kênh đi ngầm trong lòng đất (như khi xuyên qua núi…) thì mặt cắt phải làkiểu khép kín. Có thể là hình chữ nhật, hình tròn, hình trứng, hình lòngmáng..v…v. (hình 7 – 2). Hình 7 – 22. Những công thức tính những yếu tố thủy lực của mặt cắt ướt. a) Mặt cắt ngang hình thang đối xứng (hình 7 – 3a). Ta gọi b : bề ngang đáy h : độ sâu m : độ dốc bờ kênh m = cotgα (7 – 4)(α được xác định theo sự tính toánổn định bờ kênh). Hình 7 – 3 Bề ngang B ở mặt trên: B = b + 2mh (7 – 5) Diện tích mặt cắt ướt ω và chu vi ướt χ: ω = (b + mh)h (7 – 6) χ = b + 2h 1 + m 2 (7 – 7) Nếu biết ω và χ có thể tính bán kính thuỷ lực R ω R= (7 – 8) χ b Đặt β = ; những trị số ω và χ biểu thị qua β thành: h _ 118 _DÒNG CHẢY ĐỀU KHÔNG ÁP TRONG KÊNH __________________ ________ _ ThS LÊ MINH LƯU ω = h2(β+ m) (7 – 9) ( χ = h β + 2 1+ m2 ) (7 – 10) b) Mặt cắt ngang hình chữ nhật (hình 7 – 3b). Ở đây: B = b; m = cotg900 = 0 (7 – 11) ω = bh; χ = b + 2h c) Mặt cắt ngang hình tam giác (hình 7 – 3c). b = 0; B = 2mh (7 – 12) ω = mh2; χ = 2h 1 + m 2 d) Mặt cắt ngang hìnhParabol (hình 7 – 3d). 2 ω= Bh (7 – 13) 3§7.3 – Mặt cắt có lợi nhất về thủy lực. Mặt cắt nào dẫn được lưu lượng lớn nhất trong cùng một điều kiện (độ dốc đá ...