www.vncold.vn Hội Đập lớn và Phát triển nguồn nước Việt Nam ppt

Nếu biết bề rộng Bp của lòng sông sau sân tiêu năng, lưu tốc cho phép [v] ứng với chiều sâu nước h ở hạ lưu vμ lưu lượng sau đập trμn Qp thì lưu lượng đơn vị để thiết kế sẽ được xác định

Gs Ts Ng« TrÝ ViÒng (Chñ biªn), pgs Ts Ph¹m ngäc quý,

Gs Ts NguyÔn V¨n M¹o, pgs Ts NguyÔn chiÕn, Pgs Ts NguyÔn ph−¬ng mËu, ts Ph¹m v¨n quèc

Thuû c«ng

TËp II

Nhμ xuÊt b¶n x©y dùng

Hμ Néi - 2004

Lời nói đầu

Bộ giáo trình Thuỷ công gồm 2 tập do Bộ môn Thuỷ công - Trường Đại học Thuỷ lợi biên soạn vμ được xuất bản năm 1988 - 1989 đã góp phần to lớn vμo việc giảng dạy môn Thuỷ công cho các đối tượng sinh viên các ngμnh học khác nhau của Trường Đại học Thuỷ lợi Mười lăm năm qua, nền khoa học kỹ thuật thuỷ lợi nước nhμ tiếp tục có những bước phát triển mạnh mẽ vμ những đóng góp to lớn cho công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, đặc biệt lμ trong lĩnh vực nông nghiệp vμ phát triển nông thôn Nhiều công trình thuỷ lợi lớn đã vμ đang được xây dựng như thuỷ điện Yaly, Hμm Thuận - Đa Mi, hệ thống tiêu úng, thoát lũ đồng bằng sông Cửu Long, các hồ chứa Ya Yun hạ, Đá Bμn, Sông Quao v.v Nhiều vấn đề khoa học kỹ thuật thuỷ lợi đang được tổng kết, hệ thống hoá; nhiều hình loại công trình, chủng loại vật liệu mới đã được áp dụng ở Việt Nam trong những năm qua; một số quy trình quy phạm mới đã được phổ biến vμ áp dụng

Để không ngừng nâng cao chất lượng đμo tạo chuyên môn, đáp ứng sự phát triển đa dạng vμ phong phú của kỹ thuật thuỷ lợi vμ tμi nguyên nước trong giai đoạn mới, Bộ môn Thuỷ công Trường Đại học Thuỷ lợi tổ chức biên soạn lại giáo trình nμy Khi biên soạn, các tác giả đã theo đúng phương châm “cơ bản, hiện đại, Việt Nam”, dựa trên cơ sở của giáo trình cũ, cố gắng cập nhật các kiến thức, thông tin về các khái niệm vμ phương pháp tính toán mới, các loại vật liệu vμ hình thức kết cấu công trình mới

Toμn bộ giáo trình thuỷ công gồm 5 phần vμ chia thμnh 2 tập

- Phần V: Khảo sát, thiết kế, quản lý và nghiên cứu công trình thuỷ lợi

Tham gia biên soạn tập II gồm: GS TS Ngô Trí Viềng chủ biên vμ viết các chương 12, 22; PGS TS Phạm Ngọc Quý viết chương 13, 14; GS TS Nguyễn Văn Mạo viết chương 15, 16; PGS TS Nguyễn Chiến viết chương 17; PGS TS Nguyễn Phương Mậu viết chương 18, 19; vμ TS Phạm Văn Quốc viết chương 20, 21

Giáo trình nμy dùng lμm tμi liệu học tập cho sinh viên ngμnh Thuỷ lợi vμ tμi liệu tham khảo cho cán bộ khoa học kỹ thuật khi thiết kế vμ nghiên cứu các công trình thuỷ lợi

Các tác giả xin chân thμnh cảm ơn lãnh đạo Vụ Khoa học công nghệ vμ chất lượng sản phẩm - Bộ Nông nghiệp vμ phát triển nông thôn, lãnh đạo Trường Đại học Thuỷ lợi vμ Nhμ xuất bản Xây dựng đã khuyến khích vμ tạo mọi điều kiện để sách được xuất bản

Chúng tôi mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý bạn đọc Các ý kiến xin gửi về Bộ môn Thuỷ công - Trường Đại học thuỷ lợi

Xin chân thμnh cảm ơn

Các tác giả

Phần III Các công trình tháo nước, lấy nước vμ dẫn nước

Chương 12 - Công trình tháo lũ

Đ12.1 Mục đích yêu cầu

Khi xây dựng đầu mối công trình hồ chứa nước, ngoμi đập, công trình lấy nước vμ một số công trình phục vụ cho mục đích chuyên môn, cần phải xây dựng công trình để tháo một phần nước thừa hoặc tháo cạn một phần hay toμn bộ hồ chứa để kiểm tra sửa chữa,

đảm bảo hồ chứa lμm việc bình thường vμ an toμn

Thiết kế công trình tháo lũ trước hết phải xác định lưu lượng thiết kế tháo qua công trình Dựa vμo quy phạm, xác định tần suất lũ thiết kế vμ qua tính toán điều tiết hồ, xác

định được lưu lượng thiết kế phải tháo qua công trình tháo lũ Lúc tính lưu lượng qua công trình tháo lũ, cần xét đến lưu lượng tháo qua các công trình khác như qua nhμ máy thuỷ điện, âu thuyền v.v

Trong các công trình đầu mối, có thể lμm công trình ngăn nước vμ tháo nước kết hợp, cũng có thể lμm riêng công trình tháo ở bên bờ Đối với đập bêtông trọng lực vμ bêtông cốt thép, thường bố trí công trình tháo nước ngay trên thân đập Đối với các đập dùng vật liệu tại chỗ, đập vòm, bản chống, liên vòm thì công trình tháo lũ được tách riêng gọi lμ đường trμn lũ bên bờ; trường hợp cá biệt có thể kết hợp ngăn nước vμ tháo nước nhưng phải thận trọng

Đường trμn lũ có thể có cửa van khống chế, cũng có thể không có Khi không có cửa van, cao trình ngưỡng trμn vừa bằng cao trình mực nước dâng bình thường Lúc mực nước trong hồ bắt đầu dâng lên vμ cao hơn ngưỡng trμn thì nước trong hồ tự động chảy xuống hạ lưu Khi đường trμn có cửa van khống chế, cao trình ngưỡng trμn thấp hơn mực nước dâng bình thường Lúc đó cần có dự báo lũ, quan sát mực nước trong hồ chứa để xác

định thời điểm mở cửa trμn vμ điều chỉnh lưu lượng tháo Về giá thμnh của đường trμn lũ thì loại không có cửa van rẻ hơn loại có cửa van, việc quản lý khai thác cũng đơn giản Nhưng tháo nước cùng một lưu lượng thì loại không có cửa van cần một mực nước trong hồ cao hơn Muốn giảm thấp mực nước trong hồ cần phải tăng chiều rộng đường trμn, như vậy tăng khối lượng đμo, giá thμnh của toμn bộ công trình đầu mối có thể tăng lên Khi công tác dự báo lũ lμm tốt, thiết kế đường trμn có cửa van khống chế có thể kết hợp dung tích phòng lũ với dung tích hữu ích, lúc đó hiệu quả công trình sẽ tăng lên Cho nên, với hệ thống công trình tương đối lớn, dung tích phòng lũ lớn, khu vực ngập ở thượng lưu rộng thì thường dùng loại đường trμn có cửa van khống chế Đối với hệ thống công trình nhỏ, tổn thất ngập lụt không lớn, thường dùng đường trμn không có cửa van

Khi thiết kế đầu mối thuỷ lợi, cần nghiên cứu nhiều phương án để chọn cách bố trí, hình thức, kích thước công trình tháo lũ cho hợp lý nhất về mặt kỹ thuật (tháo lũ tốt, an toμn, chủ động)

vμ kinh tế (vốn đầu tư toμn bộ hệ thống ít nhất)

Đ12.2 Phân loại

Có nhiều loại công trình tháo lũ Căn cứ vμo cao trình cửa vμo công trình tháo lũ, có thể phân lμm hai loại: Công trình tháo lũ dưới sâu vμ công trình tháo lũ trên mặt

I Công trình tháo lũ dưới sâu

Công trình loại nμy được đặt ở đáy đập (cống ngầm), trong thân đập bêtông (đường ống), có thể đặt ở bờ (đường hầm) khi điều kiện địa hình, địa chất cho phép Với loại nμy

có thể tháo được nước trong hồ chứa với bất kỳ mực nước nμo, thậm chí có thể tháo cạn hồ Loại nμy không những dùng để tháo lũ, mμ còn tuỳ cao trình, vị trí vμ mục đích sử dụng có thể dùng để dẫn dòng thi công lúc xây dựng, tháo bùn cát trong hồ, hoặc lấy nước tưới, phát

điện Do đó tuỳ điều kiện cụ thể mμ có thể kết hợp nhiều mục đích khác nhau trong một công trình tháo nước dưới sâu

II Công trình tháo lũ trên mặt

Loại nμy thường đặt ở cao trình tương đối cao Do cao trình ngưỡng trμn cao, nên chỉ có thể dùng để tháo dung tích phòng lũ của hồ chứa Dựa vμo hình thức, cấu tạo công trình tháo lũ trên mặt có thể phân thμnh đập trμn trọng lực, đường trμn dọc, đường trμn ngang (máng trμn bên), xi phông tháo lũ, giếng tháo lũ, đường trμn kiểu gáo v.v

Đối với từng đầu mối công trình chúng ta cần phân tích kỹ đặc điểm lμm việc, điều kiện địa hình, địa chất vμ thủy văn, các yêu cầu về thi công, quản lý, khai thác để chọn công trình tháo lũ thích hợp

Trong chương nμy, chủ yếu trình bμy các công trình tháo lũ trên mặt, còn công trình tháo lũ dưới sâu trình bμy ở chương 15

Đ12.3 Đập trμn trọng lực

Đập trμn trọng lực lμ công trình vừa ngăn nước, vừa tháo nước, vì thế không cần xây dựng thêm các công trình tháo nước khác ngoμi thân đập, đó lμ ưu điểm lớn của đập trμn trọng lực Đập trμn trọng lực có khả năng tháo nước lớn, việc bố trí vμ đóng mở cửa van thuận tiện Ngμy nay, do sự phát triển về khoa học kỹ thuật thuỷ lợi hiện đại đã cho phép xây dựng các loại đập trμn cao đến 200m Xây dựng được loại đập trμn cao do điều kiện địa chất vμ kết cấu quyết định, ngoμi ra cần phải giải quyết các vấn đề dòng chảy có lưu tốc lớn như dòng chảy hμm khí, mạch động, khí thực, tiêu năng hạ lưu v.v

I Bố trí đập tràn

Việc bố trí đập trμn tháo lũ trong đầu mối công trình có quan hệ đến điều kiện địa chất, địa hình, lưu lượng tháo, lưu tốc cho phép ở hạ lưu

Khi lưu lượng tháo lớn, cột nước nhỏ, lòng sông không ổn định vμ nền không phải

lμ đá có cấu tạo địa chất phức tạp thì hình thức vμ bố trí đập trμn có ý nghĩa quyết định Khi cột nước lớn, phải tiêu hao năng lượng lớn, việc chọn vị trí đập trμn có ý nghĩa quan trọng

Khi thiết kế đập trμn, cần cố gắng thoả mãn các điều kiện sau đây:

1 Khi có nền đá, phải tìm mọi cách bố trí đập trμn trên nền đá Nếu không có nền

đá hoặc nền đá xấu thì cũng có xem xét bố trí trên nền không phải lμ đá

2. Cần tạo cho điều kiện thiên nhiên của lòng sông không bị phá hoại, do đó trước

tiên cần nghiên cứu bố trí đập trμn tại lòng sông hoặc gần bãi sông Nếu rút ngắn chiều rộng đập trμn thì điều kiện thuỷ lực ban đầu có thể bị phá hoại, do đó phải có biện pháp tiêu năng phức tạp Tuy nhiên, nhiều trường hợp, phương án rút ngắn chiều rộng đập trμn vẫn lμ kinh tế hơn Nếu lưu lượng tháo nhỏ hoặc dòng chảy đã điều tiết tốt thì không nhất thiết phải bố trí đập trμn giữa lòng sông

3 Bố trí đập trμn phải phù hợp với điều kiện tháo lưu lượng thi công vμ phương

13,0 10,0

5 Khi có công trình vận tải thuỷ, việc bố trí đập trμn cần chú ý đảm bảo cho dòng

chảy vμ lưu tốc ở hạ lưu không ảnh hưởng đến việc đi lại của tμu bè

đảm bảo an toμn của công trình

7 Đối với sông nhiều bùn cát, bố trí đập trμn cần tránh sinh ra bồi lắng nghiêm

trọng

2 Lưu lượng đơn vị qua đập tràn

Một trong những vấn đề quan trọng khi thiết kế đập trμn lμ xác định lưu lượng đơn

vị cho phép Nếu phần ngăn nước gồm đập đất vμ đập trμn bêtông thì thường cố gắng tăng lưu lượng đơn vị để giảm chiều dμi đập trμn Lưu lượng đơn vị tăng thì việc tiêu năng ở hạ lưu khó khăn phức tạp vμ ngược lại

Khi chọn lưu lượng đơn vị, cần xem xét kỹ cấu tạo địa chất của lòng sông, chiều sâu nước ở hạ lưu, lưu tốc cho phép, hình thức vμ cấu tạo bộ phận bảo vệ sau đập vμ trình tự

đóng mở cửa van

Xác định lưu lượng đơn vị vμ lưu tốc cho phép ở cuối sân sau, phải so sánh với lưu lượng đơn vị vμ lưu tốc lớn nhất lúc chưa xây dựng đập, đồng thời phải xét đến độ sâu xói cục bộ có khả năng sinh ra mμ không ảnh hưởng đến an toμn của công trình Lưu lượng đơn

vị nhất định phải thích ứng với hình thức của bộ phận bảo vệ sau đập vμ khả năng bảo đảm cho công trình không bị xói lở Do đó xác định chiều rộng đập trμn vμ các thiết bị nối tiếp phải xuất phát từ lưu lượng đơn vị qp ở bộ phận bảo vệ sau sân tiêu năng Nếu biết bề rộng

Bp của lòng sông sau sân tiêu năng, lưu tốc cho phép [v] ứng với chiều sâu nước h ở hạ lưu

vμ lưu lượng sau đập trμn Qp thì lưu lượng đơn vị để thiết kế sẽ được xác định như sau:

[ ]

p

p p

B

Q h v

Nhiều lúc phải dựa vμo kinh nghiệm để xác định qp, ví dụ: đập có cột nước vừa (10

ữ 25m) với nền cát có thể lấy qp = 25 ữ 40m3/s, nền sét qp 50m3/s.m, nền đá qp = 50 ữ 60m3/s.m v.v

Ngμy nay đã thu được nhiều thμnh tựu về nghiên cứu tiêu năng nên lưu lượng đơn vị

Qth - lưu lượng cần tháo (được xác định dựa vμo tính toán điều tiết lũ);

Q0 - lưu lượng tháo qua các công trình khác như trạm thuỷ điện, cống lấy nước, âu thuyền, lỗ xả đáy v.v ;

α - hệ số lợi dụng, có thể lấy α = 0,75 ữ 0,9 (vì xét đến trường hợp không phải tất cả tuốc bin đều lμm việc, các lỗ tháo có thể bị sự cố cửa van v.v )

Khi bề rộng lỗ trμn B lớn, người ta thường lμm các trụ pin chia phần trμn thμnh nhiều khoang (xem hình 12-2) Trụ pin có tác dụng giữ cửa van hoặc cầu giao thông, cầu công tác Kích thước của khoang cần xét đến điều kiện tiêu năng, quản lý, hình thức cửa van, máy đóng mở vμ dầm cầu v.v Khi phần trμn không dμi, số khoang ít thì tốt nhất lấy

lẻ số khoang để tiện điều hμnh cho dòng chảy qua trμn được đối xứng

4 Hình dạng mặt cắt đập tràn

Hình dạng mặt cắt của đập trμn có ảnh hưởng rất lớn đến hệ số lưu lượng Đập thường dùng lμ loại không chân không kiểu Ôphixêrốp có hệ số lưu lượng từ 0,46 ữ 0,50 (hình 12-3a) Dựa vμo mặt cắt cơ bản vμ mặt cắt kinh tế của đập không trμn (chương 9) đã

được xác định, ta tiến hμnh xác định mặt trμn CD theo toạ độ Ôphixêrôp Mặt trμn CD tiếp tuyến với mặt đập không trμn DE tại điểm D Toạ độ các điểm của mặt trμn rất có thể vượt

ra ngoμi tam giác cơ bản AOE (hình 12-3b), bởi vì với đập trμn trên nền đá theo yêu cầu về

ổn định vμ cường độ, chiều rộng đáy đập khá hẹp Trường hợp đó cần dịch tam giác cơ bản

về phía hạ lưu một đoạn sao cho mặt đập DE’ của tam giác cơ bản A’O’E’ tiếp tuyến với mặt trμn tại D Như vậy mặt trμn CDE’F thoả mãn điều kiện thuỷ lực Đối với điều kiện ổn

định vμ cường độ, tam giác A’O’E’ lμ đảm bảo, do đó có thể giảm bớt khối lượng ABB’A (hình 12-3b), nhưng cần đảm bảo h1 ≥ 0,4Htk (Htk - cột nước thiết kế trên đỉnh trμn) để khỏi

ảnh hưởng đến khả năng tháo nước Trường hợp đập trμn cần bố trí cửa van sửa chữa, trên

đỉnh đập cần có một đoạn nằm ngang CC’ (hình 12-3c) để dễ bố trí cửa van Lúc đó toạ độ

các điểm của mặt trμn từ điểm C trở đi phải dời một đoạn đến cuối đoạn nằm ngang Chú ý rằng, trên đỉnh trμn có đoạn nằm ngang như vậy thì hệ số lưu lượng sẽ giảm Nối tiếp mặt hạ lưu đập với sân sau bằng mặt cong có bán kính R:

r

A

D

B C y

D

A

B C

O

x

E y

C B D

x O

B O'

R E' F A'

y

C B' B

R E' D x O'

III Khả năng tháo nước của đập tràn

Trường hợp đỉnh đập không có cửa van khống chế, lưu lượng chảy qua đập trμn có mặt cắt thực dụng tính theo công thức:

2 / 3 0 n

H0 - cột nước trên đỉnh trμn có kể đến cột nước lưu tốc tiến gần

Các hệ số σn, ε, m được xác định trong các sách chuyên đề thuỷ lực

Nếu trên đỉnh đập có cửa van, khi mở cửa với một độ mở a nμo đó (hình 12-4), lưu lượng tháo qua đập được tính theo công thức:

g 2 Ba

a 186 , 0 65

IV Tiêu năng sau đập tràn

Dòng chảy sau khi chảy qua đập trμn xuống hạ lưu có năng lượng rất lớn Năng lượng đó được tiêu hao bằng nhiều dạng khác nhau: một phần năng lượng nμy phá hoại lòng sông vμ hai bờ gây nên xói lở cục bộ sau đập, một phần tiêu hao do ma sát nội bộ dòng chảy, phần khác do ma sát giữa nước vμ không khí Sức cản nội bộ dòng chảy cμng lớn thì tiêu hao năng lượng do xói lở cμng nhỏ vμ ngược lại Vì vậy thường dùng biện pháp tiêu hao năng lượng bằng ma sát nội bộ dòng chảy vμ dùng hình thức phóng

xa lμm cho nước hỗn hợp với không khí gây ma sát có tác dụng tiêu hao năng lượng vμ giảm xói lở Để đạt được những mục đích trên thường dùng các hình

thức tiêu năng sau đây: tiêu năng dòng

đáy (hình 12-5a), tiêu năng dòng mặt

(hình 12-5b), tiêu năng dòng mặt ngập

(hình 12-5c), tiêu năng phóng xa (hình

12-5d)

Nguyên lý cơ bản của các hình

thức tiêu năng lμ lμm cho năng lượng tiêu

hao bằng ma sát nội bộ, phá hoại kết cấu

dòng chảy bằng xáo trộn với không khí,

khuyếch tán để giảm lưu lượng đơn vị

Các hình thức tiêu năng có liên quan lẫn

Đặc điểm tiêu năng dòng đáy lμ lợi dụng sức cản nội bộ của nước nhảy để tiêu năng Điều kiện cơ bản của hình thức tiêu năng nμy lμ chiều sâu nước cuối bể phải lớn hơn chiều sâu liên hiệp thứ hai của nước nhảy (hb > hc”) để đảm bảo sinh nước nhảy ngập vμ tiêu năng tập trung Trong tiêu năng đáy, lưu tốc ở đáy rất lớn, mạch động mãnh liệt, có khả năng gây xói lở, vì thế trong khu vực nước nhảy cần bảo vệ bằng bêtông (xây sân sau) Khi nền đá xấu, đoạn nối tiếp qua sân sau (sân sau thứ hai) cần được bảo vệ thích đáng Muốn tăng hiệu quả tiêu năng, thường trên sân sau có xây thêm các thiết bị tiêu năng phụ như mố, ngưỡng để cho sự xáo trộn nội bộ dòng chảy cμng mãnh liệt vμ ma sát giữa dòng chảy với các thiết bị đó cũng có thể tiêu hao một phần năng lượng Biện pháp nμy

có hiệu quả tốt vμ được ứng dụng rộng rãi Tiêu năng dòng đáy thường dùng với cột nước thấp, địa chất nền tương đối kém

h h d

tế

Người ta thường dùng các biện pháp như đμo

bể, xây tường hoặc bể, tường kết hợp vμ các thiết bị tiêu năng khác để tạo ra nước nhảy ngập sau đập trμn Dưới đây sẽ giới thiệu các biện pháp đó

b Tường tiêu năng (hình 12-7)

Khi do điều kiện kết cấu vμ thi công, bể tiêu năng không thích hợp thì nên dùng tường tiêu năng Tường có thể dâng mực nước hạ lưu vμ giảm khối lượng đμo Sau tường tiêu năng không cho phép nước nhảy xa Chiều cao của tường cũng giống như chiều sâu bể

được tính với nhiều cấp lưu lượng khác nhau để tìm được chiều cao tường lớn nhất Sau khi xác định được kích thước của tường cần phải kiểm tra xem sau tường có nước nhảy xa nữa không Nếu có thì phải thiết kế thêm tường tiêu năng thứ hai Hình dạng tường tiêu năng thường lμm mặt cắt trơn vμ thuận để tránh phá hoại do bμo mòn, (hình 12-7)

111

1: 0 ,75

105

112 122,2

d Các thiết bị tiêu năng trên sân sau

Trên sâu sau thường bố trí các thiết bị để tiêu hao năng lượng dòng chảy như mố, ngưỡng v.v (hình 12-9) lμm cho dòng chảy gây ra lực phản kích lại vμ giảm được hc”, rút ngắn chiều dμi sân sau Thí nghiệm chứng minh rằng, nếu bố trí thích hợp các thiết bị đó có thể giảm

được (20% + 30%)hc”

- Ngưỡng tiêu năng (hình 12-9a) ngập trong nước nhảy, góc nghiêng mái thượng lưu ngưỡng nhỏ hơn 900 vμ lớn hơn 600 thì không ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu năng Vị trí ngưỡng nên đặt chính giữa chiều dμi sân sau

- Mố tiêu năng (hình 12-9b, c, d) thường bố trí gần nơi bắt đầu của sân sau, tại khu vực dòng chảy có lưu tốc cao, cách chân đập một đoạn dμi hơn chiều sâu phân giới của dòng chảy Kích thước vμ vị trí mố có ảnh hưởng lớn đối với dòng chảy Theo thí nghiệm, kích thước mố nên lấy như sau:

Chiều cao mố dm = (0,75 ữ 1,0)hc, chiều rộng mố bm = (0,5 ữ 1) dm, khoảng cách Bmgiữa mép của hai mố gần nhau Bm < bm Nếu bố trí hai hμng mố, hiệu quả tiêu năng tốt hơn

so với một hμng Khoảng cách giữa hai hμng mố Lm = (2 ữ 3)dm, bố trí các mố theo hình hoa mai Chọn số hμng mố còn phụ thuộc vμo hình thức mố, có lúc bố trí hai hμng, lưu tốc phân bố không tốt Có nhiều hình thức mố tiêu năng (hình 12-10): để cải thiện điều kiện thuỷ lực, ở cạnh mép mố thường vát cong đề phòng hiện tượng khí thực

- Mố phân dòng có thể lμm cho dòng chảy có lưu tốc cao ở chân đập chuyển thμnh trạng thái dòng chảy có lợi Nói chung sau mố phân dòng nên có

mố tiêu năng (hình 12-9d); do ở

giữa các mố phân dòng có dòng

chảy tập trung, sau đó gặp phản kích

của mố tiêu năng cμng lμm cho hiệu

Góc khuếch tán β không nên lớn quá, nếu lớn quá dòng chảy bị tách khỏi tường bên

vμ tạo nên dòng xoáy hoặc chảy xiên gây xói lở

hc” Theo định luật động lượng, hc” có thể tính như sau:

ư

α +

α

tg 2 1

cos gh

q 8 1 cos 2

h

"

h

3 3

c

2 c

trong đó:

α - góc nghiêng của đáy sân sau với mặt phẳng nằm ngang;

Φ - hệ số điều chỉnh của áp lực nước lên mặt nghiêng đối với thμnh phần lực nằm ngang, khi độ dốc đáy bằng 0,05 ữ 0,30 thì:

Khi α = 0, công thức (12-14) trở thμnh công thức nước nhảy thông thường Dòng chảy trên dốc thuận bất kỳ lưu lượng lớn hay bé đều có nước nhảy để hạn chế dòng ngập có lưu tốc cao ở đáy Độ dốc đáy không được dốc hơn 1 : 4

- Sân sau dốc ngược: khi chiều sâu nước hạ lưu rất bé thì sân sau có thể lμm hình thức dốc ngược Bắt đầu tại mặt cắt co hẹp được đμo sâu xuống vμ sau đó sân sau lμm theo

độ dốc ngược khiến cho dòng chảy có phản lực trở lại vμ tạo thμnh nước nhảy

Như vậy, khi thiết kế sân sau ngoμi việc xét lưu lượng thiết kế qua đập trμn, còn cần phải xét tình hình lμm việc của sân sau ứng với các lưu lượng khác nhau để đảm bảo bất kỳ

Hình 12-12 Sân tiêu năng có độ dốc thuận

với một lưu lượng nμo cũng sinh ra nước nhảy ngập thích hợp Độ ngập thích hợp nhất

2 , 1

2 Tiêu năng mặt: Dòng chảy của hình thức tiêu năng nμy ở trạng thái chảy mặt (hình

12-5b, c) Kinh nghiệm cho biết, hiệu quả tiêu năng nμy so với tiêu năng đáy không kém hơn

nhiều, nhưng chiều dμi sân sau ngắn hơn

a

Hình 12-13 Trạng thái chảy ở hạ lưu đập có bậc

đồng thời lưu tốc ở đáy nhỏ nên chiều dμy sân sau bé, thậm chí trên nền đá cứng không cần lμm sân sau Ngoμi ra có thể tháo vật nổi qua

đập mμ không sợ hỏng sân sau Tuỳ theo mực nước hạ lưu, trạng thái dòng chảy sẽ phân thμnh dòng chảy mặt không ngập vμ dòng chảy mặt ngập

Khi hgh1 < hh < hgh2 có dòng chảy mặt không ngập

Khi hh > hgh2 sẽ sinh ra dòng mặt ngập

ở đây hgh1, hgh2 gọi lμ độ sâu giới hạn thứ nhất vμ độ sâu giới hạn thứ hai Việc xác

định hgh1 vμ hgh2 bằng lý thuyết đưa đến biểu thức phức tạp, T.N.Axtafitsêva đề nghị công thức thực nghiệm như sau:

; h C

a 2 44 , 2 a 82 , 0

h 1

; h C

a 55 , 2 50 , 2 a 22 , 1

h 2

tính gần đúng cho trường hợp mở cửa van với một độ mở nμo đó Công thức (12-16) chỉ

đúng với điều kiện

a 7 44 , 3 a 82 , 0

h 1

Dòng mặt không ngập yêu cầu hh > hc” của nước chảy đáy, đồng thời hh> a, thường dùng chiều cao a = (0,25 ữ 0,35) chiều cao đập Góc nghiêng θ ở chân đập có ảnh hưởng đến trạng thái chảy, θ lớn quá có thể sinh chảy phóng xa, bé quá có thể xuất hiện dòng chảy đáy Thường dùng θ < 100 ữ 150 lμ thích hợp

Hình thức tiêu năng mặt còn một số nhược điểm lμ lμm việc không ổn định khi mực nước hạ lưu thay đổi nhiều, ở hạ lưu có sóng ảnh hưởng đến sự lμm việc của các công trình khác như thuỷ điện, âu tμu vμ xói lở bờ sông

3 Tiêu năng phóng xa (xem hình 12-15d)

a Đặc điểm:

Hình thức tiêu năng phóng xa lμ lợi dụng mũi phun ở chân đập hạ lưu để dòng chảy

có lưu tốc lớn phóng xa khỏi chân đập Dòng chảy được khuếch tán trong không khí, sau

đó đổ xuống lòng sông Do dòng chảy được tiêu hao năng lượng rất lớn trong không khí nên giảm năng lực xói lòng sông vμ giảm ảnh hưởng nguy hại đến an toμn đập ở hình thức nμy, năng lượng dòng chảy được tiêu hao trong không khí vμ một phần ở lòng sông Dòng chảy phóng xuống hạ lưu vμ gây ra hố xói có độ sâu nhất định nμo đấy thì năng lượng thừa của dòng chảy được hoμn toμn tiêu hao bằng ma sát nội bộ, cho nên nếu chiều sâu nước hạ lưu cμng lớn cμng giảm được xói lở lòng sông

Độ dμi phóng xa cμng lớn cμng có lợi Đập trμn cμng cao, độ dμi lấy cμng lớn Trái lại, đập thấp thì chiều dμi phóng xa cμng ngắn, nếu dùng hình thức tiêu năng nμy sẽ bị hạn chế

Để đạt được hiệu quả tiêu năng cao, chúng ta muốn chiều dμi phóng xa lớn, mμ yêu cầu xói lở lại ít, nhưng thực tế chiều dμi phóng xa cμng lớn thì khả năng xói lở cμng lớn, do

đó trong thiết kế thường dùng tỷ số

L

t0

lμm tiêu chuẩn khống chế, trong đó t0 - chiều sâu

lớn nhất của hố xói, L - khoảng cách từ đáy hố xói đến chân đập Tốt nhất chọn tỷ số

b Các hình thức kết cấu mũi phun:

- Mũi phun liên tục (hình 12-14)

Với quan điểm chiều dμi phun lớn thì người ta dùng hình thức nμy (hình 11-14a)

Ưu điểm lμ cấu tạo đơn giản, khoảng cách phóng xa lớn, nhưng dòng chảy khuếch tán kém

vμ xói lở lòng sông nhiều có thể lμm các tường phân dòng nối liền trụ pin kéo dμi đến phần mũi phun (hình 2-14b) để cho dòng chảy tập trung ở trên mặt trμn vμ giảm tổn thất thuỷ lực

R 6h

a)

b)

Hình 12-14 Mũi phun liên tục

Như vậy chiều dμi dòng phun tăng vμ mức độ khuếch tán dòng chảy trên mặt bằng cũng được mở rộng Khi thiết kế mũi phun liên tục cần chú ý: góc nghiêng α của mũi phun thường dùng

300 ữ 350 lμ hợp lý, bán kính cong R của ngưỡng phun không nên lấy R < 6h, phải đảm bảo R > (8 ữ 10)h (h - độ sâu nước trên ngưỡng), cao trình ngưỡng phun cμng thấp thì góc nghiêng của dòng nước đổ xuống mặt nước hạ lưu cμng nhỏ, hố xói cμng nông Vì vậy cao trình ngưỡng cμng thấp cμng có lợi, nhưng phải cao hơn mực nước lớn nhất ở hạ lưu khoảng 1 ữ 2m

- Mũi phun không liên tục (hình 12-15) lμ loại cải tiến của mũi phun liên tục Dòng chảy trên mũi phun được phân thμnh các phần trên đỉnh răng vμ ở giữa các khe răng Theo phương thẳng đứng dòng chảy được khuếch tán nhiều hơn so với mũi phun liên tục, đồng thời có sự va chạm các tia dòng nên có thể tiêu hao một phần năng lượng, giảm khả năng xói, chiều sâu hố xói có thể giảm được 35% so với mũi phun liên tục, nhưng chiều dμi phóng xa kém hơn

Hình 12-15 Mũi phun không liên tục

Theo thí nghiệm, kích thước hợp lý đối với mũi phun không liên tục có răng hình chữ nhật (hình 12-15a) như sau:

α1 - α2 ≈ 5 ữ 100, tỷ số giữa chiều rộng khe a vμ chiều rộng răng b lμ

răng chữ nhật lμ dòng chảy ở giữa các khe rất tập trung, khó khuếch tán, nên người ta thường dùng mũi phun lệch hình thang (hình 12-15b) để khắc phục

V Cấu tạo đập tràn

1 Khe lún và khe nhiệt độ: Trong đập trμn cần bố trí khe lún vμ khe nhiệt độ (hình 12-16)

Xác định khoảng cách giữa khe cần xét đến sự phối hợp giữa trụ pin vμ lỗ trμn, thường dùng các hình thức như hình (12-16)

Hình 12-16 Bố trí khe lún và khe nhiệt độ

- Khe ở giữa trụ pin (hình 12-16a) chia trụ pin thμnh hai phần bằng nhau Lúc nền lún không đều, không ảnh hưởng đến sự lμm việc của cửa van

- Khe ở hai bên trụ pin (hình 12-16b) lμm cho trụ pin vμ thân đập lμm việc độc lập với nhau, trụ pin có thể lμm mỏng hơn, thích hợp với việc dẫn dòng thi công Khuyết điểm

lμ lúc lún không đều sẽ ảnh hưởng đến thao tác cửa van

- Khe ở giữa lỗ trμn (hình 12-16c) chia lỗ trμn thμnh hai phần ở hai bên trụ pin nên

có khe nhiệt độ để thích hợp với sự biến hoá nhiệt độ của bộ phận trên thân đập; khe nμy không cần thông suốt xuống đến nền

2 Trụ pin: Phân đập thμnh nhiều khoang để tiện bố trí cửa van vμ cầu công tác, cầu giao

thông v.v Chiều cao trụ pin quyết định bởi hình thức cửa van vμ máy đóng mở Chiều cao trụ pin hp kể từ đỉnh đập trở lên có thể tính như sau:

Khi cửa van mở bằng hình thức hạ xuống:

hv - chiều cao cửa van;

H - cột nước lớn nhất trên cửa van;

d - độ cao an toμn, thường lấy 1 ữ 2m

Ngoμi ra chiều cao trụ pin còn phụ thuộc vμo cao trình cầu công tác Chiều dμi trụ pin cần đảm bảo để bố trí cầu công tác, cầu giao thông, máy đóng mở v.v Hình dạng trụ pin nên thiết kế sao cho nước chảy qua đập trμn được thuận Hình (12-17) lμ các loại trụ pin, thường dùng nhất lμ loại b vμ d, lúc trụ pin kéo dμi về phía thượng lưu có thể dùng loại

a (dễ thi công), loại e ít ảnh hưởng nhất đến khả năn trμn nước, nhưng thi công phức tạp

Chiều dμi trụ pin phụ thuộc vμo kích thước khe van vμ bố trí khe lún (hình 12-18);

đối với cửa van phẳng chính thì khe van sâu 0,7 ữ 2m, rộng 1 ữ 4m; đối với van cung có thể không dùng khe hoặc dùng khe rất nông; đối với cửa van sửa chữa, kích thước khe van thường 0,5 x 0,5m; chiều dμy chỗ mỏng nhất của trụ pin không được nhỏ hơn 1 ữ 1,5m, vì thế chiều dμy trụ pin nói chung thường 2 ữ 2,5m trở lên Nếu giữa trụ pin có khe lún, thì chiều dμy trụ pin có thể đến 6 ữ 7m

Cửa van chính thường bố trí chỗ cao nhất của đỉnh trμn Khoảng cách lưu không giữa cửa van chính vμ cửa van sửa chữa nên đảm bảo 1,5 ữ 2,0m để tiện sửa chữa

3 Bố trí cốt thép trong trụ pin và thân đập

Ngoμi việc bố trí thép chịu lực trong trụ pin theo tính toán kết cấu, còn cần phải bố trí thép phân bố, thường dùng loại Φ6 ữ 9, khoảng cách giữa các thép 25 ữ 30cm Đỉnh trμn chịu tải trọng cửa van vμ chịu tải trọng động khi đóng mở van, nên cần có cốt thép gia cố

ở mặt trμn vμ mũi phun do dòng chảy lưu tốc cao, tác dụng mạch động nên cần có cốt thép cấu tạo

4 Cấu tạo sâu sau

Việc tính toán chiều dμy sân sau trên nền đá vẫn chưa có công thức lý luận, đại

bộ phận xác định theo kinh nghiệm, nhỏ nhất lμ 1m, thường 2 ữ 4m Khi thiết kế, thường khó khăn chủ yếu lμ khó xác định tải trọng tác dụng lên sân sau; tải trọng đó bao gồm trọng lượng bản thân, độ chênh áp

lực nước trên vμ dưới sân sau, áp lực thấm,

mạch động vμ áp lực do các thiết bị trên sân

sau truyền xuống, chủ yếu lμ lực đẩy ngang

Các lực đó lμm sân sau bị trượt, đẩy nổi, bị

cuốn đi hoặc bị phá hoại do cường độ Vì

thế cần có biện pháp kết cấu vμ các biện

pháp cấu tạo khác để liên kết chặt chẽ giữa

sân sau vμ nền

l

Hình 12-19 Sơ đồ lực và bố trí thép

néo trên sâu sau

a Thép néo: Dùng để liên kết chặt chẽ giữa nền đá vμ sâu sau Khi tính có thể bỏ

qua tác dụng liên kết giữa bêtông vμ đá nền Khoảng cách l giữa các thép néo (hình 12 -19) cần

so sánh chọn cho thích hợp, thường lấy bằng 1 ữ 2m lμ kinh tế, đường kính cốt thép 25 ữ 40mm, chiều sâu thép néo chôn vμo đá, tốt nhất không vượt quá 3 ữ 5m

b Cấu tạo sân sau

Diện tích sân sau lớn, cần bố trí khe nhiệt độ vμ khe lún, khoảng cách giữa các khe

15 ữ 25m, bề rộng khe 1 ữ 2cm, giữa khe có nhựa đường Mặt sâu sau cần có lớp bảo vệ chống bμo mòn như lớp phủ bêtông lưới thép có cường độ cao ở gần chân đập hạ lưu nên bố trí lỗ thoát nước để giảm áp lực thấm Nếu có hệ thống thoát nước hoμn thiện thì áp lực thấm dưới sân sau rất bé

Đ12.4 Đường trμn dọc

Đây lμ loại đường trμn thường gặp trong đầu mối công trình có đập không trμn bằng vật liệu tại chỗ vμ đập có trụ chống Đặc điểm chủ yếu của nó lμ thường nằm trên bờ hồ chứa nước vμ có nhiều ưu điểm: thi công vμ quản lý đơn giản, xây dựng được trong nhiều

điều kiện địa hình khác nhau, yêu cầu về địa chất không cao, an toμn về tháo lũ v.v

I Chọn vị trí đường tràn

Khi chọn vị trí của đường trμn phải theo các nguyên tắc sau đây:

1 Phải xét đến điều kiện địa chất để tránh bị sạt lở, ảnh hưởng tới an toμn của công trình

2 Lợi dụng điều kiện địa hình để giảm tối đa khối lượng đμo đắp đất, đá, bêtông

Khi bờ sông tương đối bằng phẳng hoặc có eo núi, lợi dụng chỗ lõm có cao độ gần bằng mực nước dâng bình thường của hồ chứa để bố trí đường trμn lμ tốt nhất Lợi dụng đất, đá

đμo đi có thể dùng lμm vật liệu, sử dụng cho việc xây dựng công trình, thì dù có phải đμo cũng vẫn hợp lý

3 Vị trí vμ hướng bộ phận vμo vμ ra của đường trμn phải thích hợp để không lμm

xói lở đập vμ công trình khác, bảo đảm lμm việc bình thường cho toμn bộ hệ thống Đường trμn nên tách khỏi đập dâng để sự nối tiếp giữa công trình bêtông (của đường trμn) với đập dâng bằng vật liệu địa phương đỡ phức tạp vμ giảm được khối lượng tường chắn đất Đặc biệt phần cửa vμo vμ cửa ra phải cách xa đập (riêng phần cửa ra phải cách chân đập hạ lưu ít nhất 60m) Tuy nhiên đường trμn cũng không nên cách đập quá xa lμm ảnh hưởng đến việc khống chế mực nước trong hồ hoặc đặt quá sâu vμo bờ lμm khối lượng đμo sẽ tăng (hình 12-20) Nói chung, trừ những trường hợp đặc biệt, để việc quản lý vμ thi công được tập trung nên bố trí đường trμn ở một bên bờ vμ cách đập không xa lắm

II Các bộ phận chủ yếu của đường tràn dọc

Đường trμn dọc gồm ba bộ phận chính: kênh dẫn vμo, ngưỡng trμn vμ kênh tháo

1 Kênh dẫn vào

Kênh dẫn có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vμo ngưỡng trμn Tuỳ vị trí ngưỡng trμn, phía thượng lưu đường trμn, có kênh dẫn dμi, ngắn hoặc không có kênh dẫn, nhưng cần có tường cánh hướng dòng Trên mặt bằng, kênh dẫn có thể lμ đường thẳng hoặc

đường cong (hình 12-21)

2 3

Hình 12-21 Kênh dẫn ở thượng lưu

1 ngưỡng tràn; 2 kênh dẫn; 3 bờ kênh; 4 tường hướng dòng

Đáy kênh có độ dốc i = 0 hoặc i < 0 theo chiều dòng chảy

Mặt cắt ngang của kênh có thể hình chữ nhật (nền đất, có tường bên) hoặc hình thang (nền đá) Mặt cắt kênh tương đối lớn vμ thu hẹp dần về phía ngưỡng trμn đảm bảo tháo được lưu lượng với lưu tốc không lớn lắm để không sinh ra xói lở, đồng thời giảm

được tổn thất cột nước ở phần vμo Đoạn gần ngưỡng trμn, lưu tốc tăng, cần bảo vệ đáy vμ

Ngưỡng trμn nói chung lμ thẳng vμ bố trí cho dòng nước chảy vμo được thuận lợi vμ thẳng góc với ngưỡng Cũng có trường hợp bố trí ngưỡng trμn thμnh đường cong, thậm chí

có lúc thμnh đường gãy để tăng thêm chiều dμi trμn nước Trường hợp nμy, dòng chảy sau ngưỡng thường rối loạn, nên người ta cũng ít dùng Sau ngưỡng trμn có thể bố trí thiết bị tiêu năng hoặc nối tiếp ngay với kênh tháo Đập trμn đỉnh rộng có chiều rộng đỉnh ngưỡng

C theo chiều nước chảy trong phạm vi:

Nếu C >> H thì dòng chảy qua đập giống như qua kênh hở đáy nằm ngang

Nếu C < 2H, hệ số lưu lượng không ổn định vμ lớn hơn của đập trμn đỉnh rộng (biến thμnh đỉnh nhọn), trong đó H - cột nước trμn

Đập trμn đỉnh rộng lμm việc theo chế độ chảy không ngập hoặc chảy ngập Trường hợp chảy ngập, khả năng tháo giảm đi rất nhiều, do đó ngưỡng trμn của đường trμn dọc thường thiết kế theo chế độ chảy không ngập

Theo R.R.Tsugaep, tiêu chuẩn chảy không ngập lμ:

H g 2 mB

a Dốc nước:

Dốc nước lμ loại kênh hở có độ dốc lớn, được xây dựng trên nền đất hoặc đá Khi thiết kế, cần so sánh độ dốc id ứng với lưu tốc cho phép lớn nhất với độ dốc của địa hình tự nhiên i0 (hình 12-22)

[ ] R C

C - hệ số Sêdi

Nếu i0 < id thì nên dùng độ dốc địa hình tự nhiên vμ đảm bảo cho lưu tốc trên dốc không vượt quá lưu tốc cho phép Thực tế có thể cho độ dốc dốc nước thay đổi từ i0 đến id Nếu cμng dốc, khối lượng đμo cμng tăng, nhưng chiều dμi dốc nước giảm, cần phải so sánh

- Trường hợp dốc nước (hình 12-23) xây dựng trên nền đất hoặc đá xấu, đáy dốc phải được gia cố bằng bêtông, bêtông cốt thép hoặc đá xây vμ độ dốc không nên vượt quá 8% Mặt cắt ngang thường lμ hình thang (hình 12-24a) có mái dốc 1 : 1 đến 1 : 1,5, cũng có khi lμ hình chữ nhật hai bờ lμ tường trọng lực (hình 12-24b) Độ dμy của đáy tuỳ tính chất của đất nền vμ lưu tốc dòng chảy mμ xác định: đáy bằng bêtông có thể dμy 0,3 ữ 0,80m, bằng bêtông cốt thép 0,15 ữ 0,30m Các bản vμ tường đều có khe lún đặt cách nhau 4 ữ 25m; chiều rộng khe khoảng 1cm, trong đó có đổ nhựa đường, dưới khe có thể bố trí thiết

bị thoát nước để giảm áp lực thấm

- Trường hợp dốc nước xây dựng trên nền đá, độ dốc đáy cho phép lớn hơn, có thể tới 50% vμ có thể thay đổi thích ứng với điều kiện địa hình, địa chất để giảm khối lượng

đμo Mặt cắt ngang lμ hình chữ nhật hoặc hình thang với mái dốc (hình 12-24c) Đáy dốc

có chiều dμy 0,1 5 ữ 0,6m vμ nếu độ dốc lớn cần có neo thép vμo đá để tăng cường sự liên kết giữa đá vμ tấm bêtông

12

4,0 0,0

3,0 0,0

a, b) trên nền đất; c) trên nền đá (kích thước ghi theo m)

- Tuyến của dốc nước có thể thẳng hoặc cong tuỳ theo điều kiện địa hình, địa chất, bảo đảm khối lượng công trình hợp lý vμ dòng chảy ở phần tiêu năng không gây tác hại đối với đập vμ bờ

- Chiều rộng của dốc nước có thể không đổi trong suốt cả chiều dμi hoặc để tiết kiệm khối lượng công trình, ở đầu dốc nước lμm đoạn thu hẹp hoặc lμm dốc nước thu hẹp dần; trong tất cả các trường hợp đều phải đảm bảo lưu lượng đơn vị ở cuối dốc không được vượt quá lưu lượng đơn vị cho phép đối với mỗi loại nền

Sơ đồ bố trí dốc nước có nhiều dạng khác nhau, mặt khác dòng chảy trong dốc lμ chảy xiết, nên khi thiết kế phải đề cập đến các vấn đề thuỷ lực phức tạp vμ có biện pháp công trình thích hợp sau đây:

- Đường mặt nước tại chỗ uốn cong, do lực ly tâm nên mặt nước bờ lõm cao hơn bờ lồi, vì thế bên bờ lõm có tường bên cao (hình 12-25a), hoặc để giảm khối lượng công trình, tại đoạn cong theo hướng ngang của dốc nước lμm đáy nghiêng về bờ lồi một góc β (hình 12-25b); góc β thưòng nhỏ hơn góc nghiêng α của mặt nước do lực ly tâm gây ra;

, gR

v tg

2

=

trong đó:

v - lưu tốc trung bình của dòng chảy đoạn tại đoạn cong;

R - bán kính cong của trục dốc tại đoạn cong;

lệ giữa chiều rộng vμ chiều sâu nước trong dốc lμ bé thì giảm được hiện tượng sóng

động cùng với dòng chảy lμm cho chiều sâu nước trên dốc tăng so với tính toán khi không

có hμm khí Do đó tường bên của dốc nước phải cao hơn Chiều sâu nước ngậm khí có thể tính theo công thức:

, 100

v 1 h

h - chiều sâu nước khi không có ngậm khí;

v - lưu tốc dòng chảy, với v > 3m/s thì dòng nước bắt đầu ngậm khí

g) f) e) d)

đó tính được các yếu tố thuỷ lực của dốc

- Tiêu năng cuối dốc nước thường dùng các hình thức như tiêu năng đáy (xem 3-IV) vμ các thiết bị tiêu năng phụ như biện pháp tiêu năng sau đập trμn; trường hợp địa hình dốc vμ thay đổi đột ngột dùng hình thức máng phun (hình 12-28) lμm cho dòng chảy sau khi rời mũi phun sẽ hắt vμo không khí, bị khuếch tán hai chiều vμ rơi xuống hạ lưu, lưu tốc sẽ giảm rất nhiều nên hạn chế được khả năng xói lở hạ lưu

Hình 12-28 Tiêu năng kiểu máng phun

Máng phun được xây dựng cả trên nền đất; khi mực nước hạ lưu sâu, hố xói sẽ không phát triển rộng Tuy nhiên để đảm bảo an toμn, cần gia cố vμ lμm sẵn hố xói Trường hợp xây trên nền đá, địa hình dốc, máng phun lμ hình thức được xem lμ hợp lý vμ kinh tế

1 đáy dốc; 2 công son; 3 trụ đỡ; 4 mố phun; 5 cầu công tác

Muốn giảm lưu lượng đơn vị, ở cuối máng người ta dùng tường hướng dòng mở rộng (hình 12-30)

Z 4

5

4 4

boy

5

4

Hình 12-30 Tường hướng dòng cuối máng phun

1 đáy dốc; 2 công son; 3 trụ đỡ; 4 tường hướng dòng; 5 cầu công tác

Cũng có thể dùng kiểu máng phun không có tường bên vμ ở đáy có lỗ (hình 12-31),

khoảng

3

1

lưu lượng sẽ rơi xuống qua các lỗ, còn lại phun xuống hạ lưu theo ba hướng

Dùng hình thức nμy có thể giảm chiều sâu hố xói từ 3 ữ 3,5 lần so với máng phun bình thường

Hình 12-31 Máng phun có lỗ dưới đáy

b Bậc nước

Lúc địa hình rất dốc, kênh tháo dùng hình thức bậc nước nhiều cấp có thể giảm

được khối lượng đμo đắp Các bậc nước có tác dụng tiêu hao năng lượng trong suốt chiều dμi dòng chảy vμ bộ phận tiêu năng cuối kênh tháo sẽ đơn giản hơn (hình 12-32)

Mặt cắt ngang của bậc nước lμ hình thang hoặc chữ nhật Bậc bao gồm nhiều cấp; khi thiết kế, phải đảm bảo cho trong mỗi cấp đều có nước nhảy ngập ổn định Vì vậy cuối mỗi cấp thường có tường tiêu năng, chiều dμi mỗi bậc không nên quá 20m Trong một hệ

thống bậc nước, chiều dμi vμ chiều cao các cấp đều bằng nhau để dễ tính toán vμ thi công,

tỷ lệ giữa chiều dμi vμ chiều cao mỗi cấp không nhỏ hơn 2

2,08

1,15 2,09 1,50

Mỗi cấp gồm có tường chắn, bản đáy vμ tường bên

Tường chắn lμm việc như một đập trμn, nó lμ loại tường trọng lực, có khe lún tách khỏi bản đáy Sau tường chắn có thiết bị thoát nước để giảm áp lực thấm

Bản đáy trong mỗi cấp lμm nhiệm vụ như bản đáy của bể tiêu năng chiều dμy sơ bộ tính theo kinh nghiệm:

P q 25 , 0

q - lưu lượng đơn vị (m3/s.m);

P - chiều cao mỗi cấp (m)

Các kích thước khác của bậc, có thể tính theo thuỷ lực học

Để tháo cạn nước trong bể tiêu năng, khi bậc nước không lμm việc, người ta bố trí các lỗ tròn hoặc vuông dưới tường tiêu năng

Tường biên của bậc nước lμ tường trọng lực

Đ12.5 Đường trμn ngang

I Điều kiện sử dụng và đặc điểm làm việc

Trường hợp ở đầu mối công trình không có vị trí thích hợp để lμm đường trμn dọc, nhất lμ lúc địa hình dốc vμ hẹp thì nên dùng đường trμn ngang

Đường trμn ngang cũng lμ loại đường trμn hở gồm các bộ phận: ngưỡng trμn, máng bên nằm trực tiếp sau ngưỡng trμn, kênh tháo (hình 12-33)

7

I - I

4 3

2 6

lý Độ dốc kênh tháo tương đối lớn nên mặt cắt kênh có thể giảm nhỏ, do đó khối lượng công trình giảm Cũng do cột nước trên ngưỡng trμn thấp mμ có thể giảm độ cao của đập vμ giảm được tổn thất ngập lụt thượng lưu

Đường trμn ngang có thể dùng cho tất cả các loại công trình lớn, vừa vμ nhỏ Đường trμn ngang thích hợp đối với nền đá Với nền mềm cũng có thể dùng loại nμy, nhưng từ sau ngưỡng trμn trở đi cần gia cố do đó vốn đầu tư có thể lớn

II Tính toán thuỷ lực đường tràn ngang

Việc tính toán thuỷ lực đường trμn ngang bao gồm: tính toán khả năng tháo, tính toán thuỷ lực máng bên, kênh tháo vμ tiêu năng hạ lưu Phần tính toán thuỷ lực kênh tháo

vμ tiêu năng cũng như kích thước, cấu tạo các bộ phận được trình bμy trong Đ12.4

1 Ngưỡng tràn

Có thể dùng hình thức ngưỡng đỉnh rộng hay thực dụng Qua so sánh chọn được cao trình ngưỡng trμn vμ cột nước H trên đỉnh ngưỡng Độ sâu nước trong máng bên kể từ đỉnh ngưỡng trở lên không nên vượt quá 0,4H để tránh chảy ngập

Chiều dμi ngưỡng trμn có thể tính theo công thức (12-6):

2 / 3 0

Q B

ε σ

2 Tính toán thuỷ lực máng bên

Dòng nước chảy trong máng bên rất phức tạp, nước qua ngưỡng sẽ chảy dọc theo tuyến máng bên qua kênh tháo xuống hạ lưu Thiết kế mặt cắt máng bên thoả mãn yêu cầu tháo lũ, cần phải xác định được đường mặt nước trong máng bên vμ từ đó xác định cao trình

đáy máng bên

Dòng chảy trong máng bên lμ dòng biến lượng ba hướng phức tạp, cho đến nay vẫn chưa được giải quyết triệt để ở đây chỉ giới thiệu một số phương pháp gần đúng

a Phương pháp đơn giản của giáo sư E.A.Zamarin:

Coi dòng chảy trong máng bên lμ dòng đều, trình tự tính toán như sau:

- Xác định lưu tốc trong máng bên Nếu nối tiếp sau máng lμ đường dẫn kín thì thường khống chế V ≈ Vcp, trong đó Vcp lμ lưu tốc cho phép của vật liệu máng Nếu nối tiếp sau máng lμ đường dẫn hở thì thường khống chế V ≤ Vk, trong đó Vk lμ lưu tốc của dòng chảy phân giới ở mặt cắt cuối máng

- Chia máng bên ra từng đoạn, với khoảng cách của các mặt cắt kể từ đầu máng bên

lμ x1, x2, xn

- Lưu lượng qua các mặt cắt x được xác định lμ:

2 / 3

- Xác định chiều rộng b của đáy vμ độ dốc mái của mặt cắt ngang máng bên Biết

Qx, nên có thể tính được chiều sâu trung bình h tại mặt cắt x Đến đây sơ bộ ta đã tính ra chiều rộng của đáy vμ chiều sâu ở các mặt cắt của máng bên Nhưng quan hệ giữa các mặt cắt thì phải qua tính toán đường mặt nước mới xác định được

- Xác định độ dốc thuỷ lực:

3 / 4

2 2 2

2

R

n v R C

Như vậy toμn bộ đường mặt nước trong máng bên được xác định Ta biết được độ sâu tại mỗi mặt cắt, do đó có thể xác định cao trình đáy toμn bộ máng bên (có thể lập thμnh bảng để tính cho dễ)

Do xuất phát từ giả thiết dòng chảy trong máng bên lμ dòng đều, nên kết quả tính ra chỉ lμ gần đúng để sơ bộ xác định kích thước máng bên Sau đó cần kiểm tra bằng các phương pháp chính xác khác

v dx

i dz

dp g

z vμ p - toạ độ vμ áp lực thuỷ động tại 1 điểm của mặt cắt;

if - độ dốc ma sát (có thể xác định theo dòng chảy đều);

θ - hình chiếu lưu tốc dòng nhập vμo lên phương của dòng cơ bản trong máng bên;

α0 - hệ số sửa chữa lưu tốc

Công thức (12-33) có thể viết dưới dạng:

QdQ g

v

1 dx

R C

Q g

2

v d z

p

0 2

2

2 2

Gọi y lμ toạ độ của mặt nước tại mặt cắt x so với mặt chuẩn nằm ngang:

γ +

2 1 2 2 tb 0

tb 2 tb 2 tb

2 tb 2

1 2 2 0 2

1

g 2

Q Q v 1 x

R C

Q g

2

v v y

ư α

=

ở đây chỉ số “tb” dùng để chỉ trị số trung bình cho cả đoạn, tức lμ trung bình cộng của 2 trị số ở 2 mặt cắt Trường hợp dòng nhập vμo thẳng góc với trục của dòng cơ bản trong máng bên thì θ = 0, lúc đó phương trình (12-36) có dạng:

2 tb

2 1 2 2 0 tb

2 tb 2 tb

2 tb 2

1 2 2 0 2 1

g 2

Q Q x

R C

Q g

2

v v y

y

ω

ư α

+ Δ ω +

ư α

=

HÖ sè sªdi C

V2

Q2

C2 tb

ω2 tb

Rtb

- y2

y1

- y2 = Δ

Chúng ta có thể tính đường mặt nước một cách dễ dμng bằng máy tính hoặc tính bằng cách lập bảng theo phương pháp thử dần (bảng 12-1)

Gọi h1 lμ chiều sâu tại mặt cắt thứ nhất đã biết, giả thiết h2 lμ chiều sâu tại mặt cắt thứ hai

mμ ta cần tính vμ sẽ tính theo thứ tự trong bảng (12-1) Nếu đẳng thức:

Δx - khoảng cách giữa hai mặt cắt

Thường việc tính thử bắt đầu từ mặt cắt cuối cùng của máng bên (mặt cắt đầu tiên của kênh tháo) Độ sâu của mặt cắt nμy lμ điều kiện biên quan trọng mμ ta cần xác định, tuỳ thuộc vμo quan hệ giữa độ dốc máng bên vμ kênh tháo Trường hợp thường gặp nhất lμ độ dốc đáy máng bên nhỏ hơn độ dốc phân giới vμ độ dốc kênh tháo lớn hơn độ dốc phân giới Trong trường hợp đó, theo kết quả thí nghiệm, có thể lấy độ sâu của mặt cắt cuối máng bên bằng chiều sâu phân giới ứng với lưu lượng tính toán tại mặt cắt đó

Những kết qủa tính theo phương pháp nμy vẫn lμ tương đối chính xác, vì dòng chảy trong máng bên lμ dòng biến lượng ba hướng, phức tạp Mặt nước tại một mặt cắt cũng không nằm ngang, mực nước tại thμnh đối diện với ngưỡng trμn thường cao hơn mực nước tại các

g 2

v 2 g 2

v 2 y

ω

ω Δ +

x q 2 ig

tb 2 3 tb

tb 2 tb 3

ư ω

ω

ư ω

= Δ

tb

2 tb 2

x

x 2 g 2

v g 2

v

Các ký hiệu khác như trên

Đ12.6 Xi phông tháo lũ

I Điều kiện sử dụng

Khi xây dựng hồ chứa nước, vốn đầu tư xây dựng công trình tháo lũ khá lớn Các công trình tháo lũ phải lμm việc lâu dμi, vững chắc, đơn giản trong quản lý vμ thoả mãn điều kiện kinh tế Một trong những công trình thoả mãn điều kiện đó lμ xi phông ở những nơi nước lũ

về nhanh khi có mưa, việc ứng dụng xi phông tháo lũ có tác dụng lớn vì nó lμm việc tự động

vμ đảm bảo tháo lũ nhanh chóng (hình 12-34)

Xi phông được ứng dụng rộng rãi vμ được xây dựng trong các đập bêtông, trong những

đập đất không lớn lắm Xi phông có những ưu điểm sau đây:

- Tự động tháo nước: khi lũ về, mực nước trong hồ vượt quá mức nước dâng bình thường một trị số nμo đó, xi phông có thể bắt đầu lμm việc có áp hoμn toμn

- Rẻ tiền: lưu lượng tháo của xi phông lớn nên chiều rộng xi phông nhỏ hơn so với các công trình tháo lũ kiểu hở Sự chênh lệch đó cμng lớn khi công trình có lưu lượng lũ thiết kế lớn

- Không cần có cửa van vμ các thiết bị đóng mở, do đó không cần nhân viên phục vụ

5 1

4

6

2 3

II Đặc điểm cấu tạo và làm việc

Xi phông lμ một loại công trình tháo lũ kiểu kín Do tự động lμm việc vμ lưu lượng

đơn vị lớn so với công trình tháo lũ kiểu hở nên được ứng dụng rộng rãi

Trên thế giới, xi phông tháo lũ có nhiều hình dạng kết cấu khác nhau Sự phát triển về kết cấu với mục đích tìm hình dạng hợp lý về mặt thuỷ lực, đồng thời đảm bảo chỉ tiêu kinh tế

kỹ thuật của công trình

Mặt cắt ngang của xi phông thường lμ hình chữ nhật, hình vuông hay hình tròn

Cửa vμo xi phông được thu hẹp dần theo mặt phẳng thẳng đứng để lưu tốc vμo nhỏ, giảm tổn thất cột nước Diện tích cửa vμo thường bằng 2 - 3 lần diện tích mặt cắt ngang ở đỉnh Mép trên của miệng vμo đặt dưới mực nước dâng bình thường khoảng 0,7 ữ 1,0m để xi phông lμm việc ổn định, khi tháo lũ thì trước cửa không có xoáy, không khí không bị lọt vμo miệng

đồng thời tránh được các vật nổi không trôi vμo xi phông Phía trên của mép vμo, ngang với mực nước dâng bình thường, bố trí lỗ thông khí (hình 12-35a) hoặc dùng ống thông khí riêng thông với đỉnh xi phông (hình 12-35d) vμ miệng vμo của ống thông khí đặt ngang với mực nước dâng bình thường Diện tích lỗ thông khí bằng 3 - 10% diện tích mặt cắt ngang ở đỉnh xi phông Lỗ thông khí có tác dụng lμm cho xi phông ngừng lμm việc Khi mực nước lũ hạ xuống bằng mực nước dâng bình thường thì miệng lỗ thông khí được lộ ra tiếp xúc với không khí vμ dẫn khí từ ngoμi vμo lμm cho xi phông ngừng lμm việc

8

1

b) a)

2 3

2

y c)

2

I - I

5

Hình 12-35 Kết cấu các bộ phận xi phông

1 đỉnh tràn; 2 lỗ thông khí; 3 cửa vào; 4 lưỡi gà hắt nước; 5 đường dẫn nước; 6 đoạn ống

cong ngược; 7 bể tiêu năng; 8 cửa ra

Đỉnh xi phông đặt ở cao trình mực nước dâng bình thường Khi lũ về, nước trong hồ bắt đầu dâng cao hơn mực nước dâng bình thường, nước bắt đầu trμn qua đỉnh vμ ngập lỗ thông khí Mực nước trong hồ tiếp tục dâng, nước chảy trong ống cuốn theo không khí đi

ra ngoμi tạo thμnh chân không trong xi phông, nước sẽ chảy đầy ống, xi phông thực sự bắt

đầu lμm việc có áp

Muốn xi phông nhanh chóng bắt đầu lμm việc có áp hoμn toμn, khi mực nước thượng lưu dâng quá đỉnh không lớn lắm, cần phải tạo trong xi phông một độ chân không cần thiết Bằng biện pháp thuỷ lực đẩy không khí từ trong ống ra ngoμi, đồng thời ngăn không cho không khí ở hạ lưu vμo bằng cách tạo thμnh lớp nước đệm hoặc mμng nước chắn trong giới hạn nhánh ống hạ lưu ngăn cách với không khí Việc đẩy không khí trong ống ra ngoμi được thực hiện do nước chảy trong xi phông tự động kéo theo không khí đi ra hạ lưu Thiết bị để tạo mμng nước chắn không cho không khí ở hạ lưu vμo thường lμ lưỡi gμ hắt nước cố định hoặc di

động 4 (hình 12-35a), đường dẫn nước riêng 5 tạo nên lớp nước chắn khí (hình 12-35b), đoạn

Kết cấu vμ kích thước, độ cong ở đỉnh, tính chất thay đổi mặt cắt ngang của ống lμ những yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến sự phân bố áp lực vμ lưu tốc trong mặt cắt ngang vμ theo chiều dμi của ống, do đó ảnh hưởng đến trị số chân không vμ khả năng tháo nước

Lưu lượng chảy qua xi phông được tính như sau:

v2 0

α

Cột nước H vμ μ được tính như sau:

- Trường hợp cửa ra của ống xi phông không ngập;

H lμ độ chênh mực nước thượng lưu vμ trung tâm mặt cắt ra của ống xi phông

μ =

2 i

iK 1

1 ξ Σ

K

1 ξ Σ

Khi mặt cắt ngang của ống xi phông không thay đổi, công thức (12-43) sẽ lμ:

vμ công thức (12-44) lμ:

μ =

i 2 h

K

1 ξ Σ

IV Biện pháp giảm áp lực chân không và tránh xâm thực

Khi chênh lệch cột nước thượng hạ lưu lớn, muốn giảm nhỏ lưu tốc trong xi phông không vượt quá lưu tốc cho phép, có thể dùng các biện pháp như mở rộng diện tích trong ống, thu hẹp cửa ra hoặc cho cửa ra không bị ngập để giảm chênh lệch cột nước, hoặc có thể hạn chế độ chân không lớn nhất có thể sinh ra ở đỉnh xi phông (lưu tốc cμng lớn, độ chân không cμng cao) Lưu tốc trong xi phông thường không nên vượt quá 15 - 20 m/s vμ lưu lượng đơn vị không nên vượt quá 20 - 25 m3/s.m

Để trong xi phông không xuất hiện khí thực, khi thiết kế phải khống chế độ chân không luôn luôn nhỏ hơn độ chân không cho phép Trị số chân không cho phép phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó có áp lực khí trời áp lực khí trời phụ thuộc cao độ địa hình vμ các yếu

tố khí tượng khác Ví dụ, tại độ cao địa hình + 0,00, độ chân không không nên vượt quá 3,5m cột ưnớc, tại độ cao + 3000m thì độ chân không không được vượt quá 6m cột nước

Để điều tiết hồ chứa tốt vμ điều hoμ tháo lũ cũng như tránh hiện tượng rung động mạnh khi xi phông lμm việc, người ta có thể thiết kế nhiều ống xi phông vμ cho các ống đó bắt đầu lμm việc ở những thời điểm khác nhau Khi lưu lượng lũ đến nhỏ thì cho một hoặc hai ống lμm việc, khi lưu lượng lũ đến lớn thì cho nhiều ống lμm việc Với mục đích đó, cao trình các lỗ thông khí vμ đỉnh các ống được đặt ở các cao độ khác nhau Cũng có thể thiết kế hệ thống thông khí thích hợp để điều chỉnh lượng không khí vμo xi phông vμ đảm bảo xi phông tháo với lưu lượng tương ứng với lưu lượng đến trong hồ

Ngoμi các biện pháp trên để đảm bảo độ chân không nhỏ hơn độ chân không cho phép, kết cấu phần vμo vμ thiết bị thông khí hợp lý, độ cong ở đỉnh xi phông không được lớn quá

Xi phông có nhiều ưu điểm, nhưng nó cũng có những nhược điểm: độ chân không lớn

dễ gây xâm thực, khi tháo lũ sinh ra chấn động ảnh hưởng tới ổn định công trình, cấu tạo tương đối phức tạp

Đ12.7 Giếng tháo lũ

I Điều kiện sử dụng

Giếng tháo lũ lμ công trình tháo lũ trên mặt, thường được xây dựng ngoμi thân đập, nằm ở ven bờ hồ chứa Nước chảy vμo miệng trμn, qua phần giếng đứng xuống đường hầm nằm ngang vμ chảy ra hạ lưu Giếng tháo lũ được xây dựng trong những trường hợp sau đây:

- Bờ hồ lμ đá, có địa hình dốc vμ hẹp không thuận lợi để xây dựng các công trình tháo

lũ khác

- Bản thân đường hầm tháo lũ lμ đường hầm dẫn dòng lúc thi công

Giếng tháo lũ thường được xây dựng trong đầu mối công trình có đập dâng bằng vật liệu địa phương (hình 12-36), cũng có trường hợp đập dâng lμ đập vòm hay trụ chống vμ phải tháo lũ thi công bằng đường hầm

Giếng tháo lũ không những xây dựng ở bờ hồ mμ có trường hợp xây dựng trong thân

II Các bộ phận

Giếng tháo lũ gồm các bộ phận sau đây (hình 12-37)

1 Miệng tràn: trên mặt bằng, miệng trμn có dạng hình tròn đồng tâm với giếng đứng

Trong một số trường hợp, do địa hình hạn chế, phải bố trí lệch tâm Lúc bờ rất dốc, miệng trμn

có thể lμ hình dạng bầu dục hoặc lμ một phần của hình tròn

Miệng hình loa, lμ đập trμn tuyến tròn kiểu

thực dụng hoặc đỉnh rộng

2 Giếng đứng: lμ phần nối tiếp loa trμn có

trục thẳng đứng kiểu giếng tròn, chỉ có lúc do điều

kiện bố trí đường trμn, hoặc sự nối tiếp giữa giếng

với đường hầm dẫn nước có khó khăn mới bắt buộc

đặt giếng hơi nghiêng

3 Đường hầm: thường bố trí nằm ngang vμ

nối tiếp với giếng đứng bằng đoạn cong có bán kính

r > (2,5 ữ 4)d (d - đường kính của đoạn nối tiếp)

Đường kính của đường hầm được thiết kế theo yêu

cầu dẫn dòng thi công vμ được kiểm tra lại với lưu

vμ tiêu năng sau đường hầm

Trên đỉnh trμn có thể không có cửa van hoặc có cửa van; cửa van thường dùng lμ van phẳng, van cung, van trụ vòng; đa số trường hợp dùng không có cửa van vì tuyến trμn tròn, chiều dμi trμn nước lớn, có khả năng tháo lưu lượng lớn với cột nước thấp

III Khả năng tháo nước

Khả năng tháo nước của giếng tháo lũ trước hết phụ thuộc chế độ lμm việc của miệng loa trμn Nếu miệng loa lμm việc theo chế độ trμn không ngập, khả năng tháo phụ thuộc vμo dạng vμ kích thước loa trμn, nếu giếng lμm việc theo chế độ ngập thì được tính như trường hợp

đường hầm có áp hoặc bán áp

1 Trường hợp chảy không ngập: lưu lượng tháo qua giếng được tính theo công thức (12-6)

với σn = 1 vμ chiều dμi trμn nước 2πR (R - bán kính của loa trμn):

2 Trường hợp chảy ngập: khi loa trμn chảy ngập thì lưu lượng chảy qua giếng như

chảy qua ống có áp theo công thức (12-42):

IV Đặc điểm làm việc và hình thức kết cấu

1 Loa tràn: lμ đập trμn tuyến tròn, ngưỡng trμn thực dụng hoặc đỉnh rộng Việc thiết

kế loa trμn không những xác định dạng ngưỡng, mμ phải tính đến nối tiếp từ ngưỡng đến giếng Giếng tháo lũ có 2 loại loa trμn: ngưỡng có mặt phẳng nghiêng (hình 12-38a) vμ ngưỡng không có mặt phẳng nghiêng (hình 12-38b)

a) Loa tràn có mặt phẳng nghiêng (hình 12-38a)

Đoạn phẳng nghiêng có tác dụng như đập trμn đỉnh rộng, đặt nghiêng một góc β = 600

ữ 800 để đưa nước vμo thuận, hệ số lưu lượng giống đập trμn đỉnh rộng m = 0,36 Bán kính

H g 2 2 m

Q 2

1

2 / 3 0

(12-50)

Chiều sâu dòng chảy ở cuối đoạn phẳng nghiêng bằng 0,6H0 vμ lưu tốc ở đó lμ:

H 65 , 0 r 2

Q v

0 0

0 0

H 75 , 0 r 2

Q v

π

trong đó:

r0 = R vμ véctơ lưu tốc có hướng ngang

Đường viền của loa trμn cũng được tính toán như trường hợp trên, nhưng đơn giản hơn

2 Đoạn tiệm biến: thông thường đường kính giếng đứng bằng đường kính của đường

hầm (dg = dh) Nếu đường kính tại mặt cắt tận cùng của loa trμn d0 lớn hơn của giếng đứng dg(d0 > dg) sẽ có đoạn tiệm biến thu nhỏ dần từ d0 đến dg Góc thu hẹp không nên quá đột ngột trong phạm vi 80 ữ 100, vμ trong phạm vi đoạn tiệm biến ngắn, dòng chảy được xem lμ dòng không áp

3 Giếng đứng: lμ phần từ cuối đoạn tiệm biến đến phần uốn cong sang đường hầm

Nước trong giếng chảy với lưu tốc lớn, gần như rơi tự do vμ xem như trong giếng tổn thất năng lượng không đáng kể, vì vậy lưu tốc sẽ tăng dần Có trường hợp giếng được thiết kế có tiết diện thu hẹp dần

4 Đường hầm: nằm ngang có đường kính bằng đường hầm thi công

Chế độ dòng chảy trong đường hầm có thể có áp, không áp hoặc bán áp Thông thường được thiết kế cho dòng chảy có áp hoặc không áp hoμn toμn

Đ12.8 Đường trμn lũ kiểu gáo

Đây lμ công trình tháo lũ kiểu kín, có thể đặt ở bờ sông hay thân đập Các bộ phận của công trình nμy bao gồm: Ngưỡng trμn, các ống tháo vμ thiết bị tiêu năng hạ lưu (hình 12.39)

Ngưỡng trμn ba phía có dạng mặt cắt thực dụng hoặc mặt cắt hình thang đỉnh mỏng Qua ngưỡng trμn, nước chảy vμo gáo rồi được tháo theo các ống xuống hạ lưu Cao trình đỉnh ngưỡng trμn bằng mực nước dâng bình thường Cột nước trên đỉnh trμn thường từ 1 - 1,5m nên chiều dμi ngưỡng trμn tương đối dμi

Ngưỡng trμn ở mặt chính diện phải đủ dμi để có thể bố trí miệng vμo của các ống tháo nước Miệng vμo của các ống được mở rộng dần để dòng chảy vμo thuận Mặt cắt các ống tháo

có dạng tròn hoặc vuông Các ống nμy thường lμm bằng bêtông cốt thép Tại cửa ra của ống,

bố trí các thiết bị tiêu năng

6

2

I I

II

5 3

4 II

1

2 3

6

4 3

7 2 6

H

c)

Hình 12.39 Đường tràn kiểu gáo

1 đập đất; 2 ống tháo; 3 gáo; 4 tường hướng dòng; 5 ngưỡng tràn;

6 lớp bảo vệ; 7 đoạn quá độ

Chiều dμi toμn bộ ngưỡng trμn có thể tính theo công thức đập trμn Từ chiều dμi toμn

bộ, ta có thể xác định được chiều dμi của phần chính diện vμ chiều dμi của hai phần bên hông

để tiện bố trí miệng vμo các ống tháo

Kích thước vμ số lượng ống tháo, dựa vμo công thức tính cho đường ống có áp: