Một số đặc tính thiết bị PV-09 cần lưu ý khi thí nghiệm xói trên mô hình thủy lực cống Kinh Lộ - thành phố Hồ Chí Minh

Nội dung bài viết trình bày tóm tắt một số kết quả ứng dụng thiết bị PV-09 để đo xói (trên mô hình lòng động) mô hình thủy lực cống Kinh Lộ - thuộc dự án chống ngập thành phố Hồ Chí Minh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số đặc tính thiết bị PV-09 cần lưu ý khi thí nghiệm xói trên mô hình thủy lực cống Kinh Lộ - thành phố Hồ Chí MinhTHÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGsMỘT SỐ ĐẶC TÍNH THIẾT BỊ PV-09 CẦN LƯU ÝKHI THÍ NGHIỆM XÓI TRÊN MÔ HÌNH THỦY LỰCCỐNG KINH LỘ - THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHThS. Đặng Thị Hồng HuệViÖt HïngPhòng TNTĐQG về động lực học sông biển.Tóm tắt: Trong nghiên cứu thí nghiệm mô hình vật lý cần phải xác định, đo đạc các thôngsố thủy lực dòng chảy như: lưu tốc, đường mặt nước, áp suất, xói lở, bồi lắng.... Với mỗithông số thủy lực cần xác định có thể sử dụng nhiều phương pháp và thiết bị khác nhau. Bàibáo nêu tóm tắt một số kết quả ứng dụng thiết bị PV-09 để đo xói (trên mô hình lòng động)mô hình thủy lực cống Kinh Lộ - thuộc dự án chống ngập thành phố Hồ Chí Minh.Summary: On physical model experiment research, it is required to determine and measurethe hydraulic parameters, for example: velocity, line of water level, pressure, erosion orsedimentation etc... Each hydraulic parameter is measured by many different methods anddevices. This paper summaries some results of applying PV-09 device to measure erosion(on movable bed model) on Kinh Lo physical model – a work of anti-flood projects for HoChi Minh City.I. ĐẶT VẤN ĐỀKhi nghiên cứu mô hình vật lý, để xác định cácthông số thủy lực phải sử dụng rất nhiều các loạithiết bị đo như: thiết bị đo mực nước, đo lưulượng, đo áp suất, đo lưu tốc dòng chảy, đo rungđộng, đo thấm, đo hàm khí khí thực, đo xói lở bồilắng... Trên mô hình lòng xói để giải quyết bài toánvề xói lở sau công trình được tiến hành bằng nhiềuphương pháp và các loại thiết bị như: phương phápđo thủ công, đo bằng hệ thống máy đo sâu siêu âm,hệ thống mô hình vật lý 3D, hệ thống thiết bị đoxói PV-09... Tuy nhiên, trong phạm vi phòng thínghiệm thì hệ thống thiết bị PV-09 sử dụng để đoxói là thiết bị có nhiều tính năng ưu việt đáp ứngcác nghiên cứu.Phương pháp thủ công xác định xói lở trên môhình chỉ thực hiện sau khi kết thúc thí nghiệm (saukhi kết thúc quá trình thí nghiệm, chờ tháo hếtnước, đo cao trình từng điểm đo và vẽ bình đồ xói)như vậy sẽ mất nhiều thời gian và khó khăn trongquá trình thực hiện, đặc biệt khi lòng dẫn quá lớn,hệ thống máy đo sâu siêu âm chỉ sử dụng được khidòng chảy là dòng êm vì vậy rất ít được sử dụng.Sử dụng thiết bị PV-09 để đo xói có thể khắc phụcđược nhược điểm của phương pháp thủ công làquan trắc được biến đổi lòng dẫn theo thời giantrong quá trình thí nghiệm (mô hình vẫn tháonước), vật liệu xói đa dạng (về tính chất vật liệu,kích thước hạt...). Mô hình cống Kinh Lộ đã ứngdụng thiết bị PV-09 để đo xói, kết quả thí nghiệmmô hình cho cái nhìn tổng quan về diễn biến vàmức độ xói lở lòng dẫn theo thời gian trong quátrình thí nghiệm.II. THIẾT KẾ, LỰA CHỌN MÔ HÌNH CỐNGKINH LỘ2.1. Vài nét về cống Kinh Lộ- Công trình cống Kinh Lộ là một trong 12 côngtrình lớn thuộc dự án thủy lợi chống úng ngập chokhu vực thành phố Hồ Chí Minh, là công trìnhthủy lợi cấp I.- Nhiệm vụ của công trình: kiểm soát triều để giữmực nước trên kênh rạch trong khu vực khôngvượt quá mức cho phép +1.00m, góp phần đảmbảo cho thành phố không bị ngập do triều cườngtrong mùa khô và hỗ trợ tăng khả năng tiêu thoátnước mưa, cải thiện môi trường nước, cải thiệngiao thông thủy trong vùng.- Cống bằng bê tông cốt thép (BTCT) M30, gồm 3khoang rộng 30m và khoang âu thuyền rộng 10m,cao trình ngưỡng khoang cống là -6.0m, giao thôngTẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 12/201291THÔNG TIN KHCN S& HOẠT ĐỘNGsthủy qua các khoang cống và âu thuyền. Cửa cốngdạng cửa phẳng kéo đứng, cửa âu thuyền dạng cửavan phẳng trục đứng đóng mở bằng xi lanh thủylực, cao trình đỉnh cửa +3.0m.Cao trình đáy kênhdẫn thượng hạ lưu -10.00m, gia cố đáy, mái bằngrọ đá đến cao trình -2.50m, bờ gia cố bằng cừBTCT dự ứng lực.2.2. Mô hình thủy lực cống Kinh Lộ2.2.1. Tỷ lệ mô hình- Với các hạng mục công trình trong phạm vinghiên cứu, mô hình được thiết kế theo tiêu chuẩnFroude là mô hình tổng thể chính thái tỷ lệ 1/40.- Phạm vi xây dựng mô hình: với tổng chiều dài1000m (chiều dài lòng sông về mỗi phía 500m tínhtừ tim công trình), chiều rộng 300m mô phỏng hếtđịa hình phần ngập nước với mực nước lớn nhất,chiều cao khoảng 22m mô phỏng từ vị trí thấp nhấtcủa lòng dẫn đến hết cao trình đê có kể thêm chiềusâu xói dự phòng. Mô hình được xây dựng với kíchthước B×L×H==(25×7.5×0.3)m.1.13 2.2.2. Vật liệu xói theo thiết kếVật liệu xói được đặt tại các vị trí và bộ phận côngtrình như sau:- Đáy cống ở cao trình -6.70m là rọ đá bọc PVCcó kích thước (2×1×1m).- Mái hố xói từ -6.70÷-9.50m là rọ đá thép bọcPVC (4×20.5m).- Phần lòng sông: Lòng sông là lớp bùn sét màuxám xanh, xám đen, dung trọng bãohòa γn=1.54g/cm3, dung trọng khô γn=0.86g/cm3,góc ma sát trong ϕ=3o75, lực dính C=0.069kg/cm3,hệ số thấm K=8.28×10-4cm/s.1.14 2.2.3. Mô phỏng vật liệu lòng xói cho môhình cống Kinh LộDựa theo tiêu chuẩn tương tự, tính toán và lựachọn vật liệu xói mô phỏng cho mô hình cốngKinh Lộ như sau:- Đối với khu vực công trình được gia cố bằng rọđá: chọn 2 loại rọ đá sử dụng trong mô hình vớikích thước và trọng lượng như sau:+Loạirọ(2×1×1m)trọnglượng(2×1×1m)×0.6×2.65=3.18 (tấn/rọ), mô hình dùngrọ đá với kích thước (5×2.5×2.5cm) đường kínhviên đá 0.3÷0.5cm, trọng lượng 49.68(g/rọ).+ Loại rọ (4×2×0.5m) với thể tích, trọng lượngWm=37.50(cm3), mô hình dùng rọ đá với kích thước(10×5×1.25cm) đường kính viên đá 0.5÷1.0cm,trọng lượng 99.37(g/rọ).+ Sắp xếp rọ đá: Rọ đá được đắp theo từng vị trítương ứng với thiết kế.- Đối với khu vực lòng sông: phạm vi nghiên cứuxói vật liệu được mô hình hóa và chọn dựa theo cơsở lý luận [V]cp của chất lòng sông rồi theo tỷ lệ λvđể suy ra [V]cpm. Từ các tài liệu thủy lực, sổ taytính toán thủy công tra được chất lòng sông là bùnsét có giá trị lưu tốc chống xói cho phép là[V]cpbùnsét≈0.45÷0.60 (m/s), do đó mô hình sẽ chọnvậtliệucólưutốc[V ] = [V ]búnet ≈ 0.45 ÷ 0.60 = 7.1 ÷ 9.2 ...