Tại sao con đập ngăn nước thư̖?
Nếu quan sát các con đập ngăn nước theo mặt cắt ngang, chúng thường
có dạng hình thang, trên hẹp dưới rộng hoặc mặt đập đón nước thì đứng,
mặt lưng bên kia thì có dạng trên hẹp dưới rộng. Các con đê cũng có hình
dạng trên hẹp dưới rộng. Tại sao lại như vậy?
Nguyên nhân là do các con đập và đê đều phải chịu tác động của sóng
nước, ngoài ra còn phải chịu áp suất của nước theo chiều ngang. Áp suất
của nước theo phương ngang có cường độ tỷ lệ thuận với chiều sâu của
mực nước. Có nghĩa là, áp lực của nước tác động vào đáy đập lớn hơn
nhiều so với áp lực tác động vào thân đập và phía trên. Thân đập trên hẹp
dưới rộng vừa thích ứng với sự biến thiên của áp lực nước ở độ sâu khác
nhau, vừa tiết kiệm được vật liệu. Ngoài ra, đáy đập choãi rộng giúp cho
con đập vững chắc hơn vì trọng lực đi theo phương thẳng đứng. Nó cùng
với lực đẩy theo phương ngang của sóng nước tạo nên hợp lực theo hướng
tả. Nếu như véctơ hợp lực vượt qua đáy của đập, thân đập sẽ bị đổ. Khi đáy
đập rộng ra, mặt đập hẹp lại, vectơ hợp lực không vượt qua đáy đập. Như
vậy, hình dạng này giúp cho con đập không bị nghiêng đổ.
Hai là, áp lực tổng thể của nước có xu hướng xô con đập về hướng hạ
lưu, dưới chân đập cần có lực ma sát tĩnh để tạo sự cân bằng. Do đó cần
tăng độ dày phía dưới để tăng trọng lực nhằm nâng cao lực ma sát tĩnh và
độ ổn định chống trượt của đập.
Ba là, kết cấu trên hẹp dưới rộng khiến áp lực trên đơn vị diện tích của
móng đập phải gánh chịu giảm đi, giúp con đập thêm kiên cố.
Bốn là, phần dưới của thân đập chịu áp suất cao của nước, do đóthấm
nước qua thân đập. Phần dưới của đập dày làm tăng lực cản chống thấm
của thân đập.
Bây giờ thì bạn đã hiểu, vì sao các con đập có hình dạng trên hẹp dưới
rộng rồi chứ!
