Thủy công - Chương 5 docx

* Phân loại: x Theo vị trí của CTTL so với CTDN: - CTTL đặt trong thân đập: khi CTDN là đập BT hay BTCT - CTTL đặt ngoài thân đập: khi CTDN là đập VLĐP x Theo chế độ thủy lực: - CTTL trê

CÔNG TRÌNH THÁO LŨ

CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC

CỬA VAN

* Phân loại:

x Theo vị trí của CTTL (so với CTDN):

- CTTL đặt trong thân đập: khi CTDN là đập BT hay BTCT

- CTTL đặt ngoài thân đập: khi CTDN là đập VLĐP

x Theo chế độ thủy lực:

- CTTL trên mặt (kiểu hở, chảy không áp): được xây dựng phổ biến.

- CTTL dưới sâu (kiểu kín, chảy có áp)

5.2 CTTL TRÊN MẶT

5.2.1 Các phân đoạn của CTTL

* Tổng quát, một CTTL trên mặt gồm 4 PĐ theo chiều dòng chảy:

PĐ dẫn vào PĐ tháo nước PĐ nối tiếp PĐ dẫn ra

Kênh dẫn vào Đập tràn Dốc nước/ BP tiêu năng Tường cánh TL (tự tràn/ có CV) bậc nước Kênh dẫn ra

5.2.2 Phân đoạn vào

* Nhiệm vụ: hướng nước vào phân đoạn tràn cho thuận dòng.

* Tùy trường hợp cụ thể, có thể không cần kênh dẫn vào.

* Có nhiều dạng tường cánh TL:

6

5.2.3 Phân đoạn tràn

* Nhiệm vụ: tháo nước theo lưu lượng yêu cầu.

* Hai loại đập tràn thường dùng:

x Đập tràn Creager – Ophiserov :

- Lưu lượng tràn ở chế độ chảy không ngập:

H: cột nước tràn

v o : lưu tốc dòng chảy tới gần (nếu bỏ qua cột nước lưu tốc tới gần v o 2 /2g Ÿ H o # H)

- Tọa độ các điểm trên mặt tràn nước:

y # 0,47x 1,8 / H o 0,8

x Đập tràn đỉnh rộng :

- Lưu lượng tràn được xác định như trên, với m = 0,30 y 0,38

8

* Tự tràn – Tràn có cửa van :

x Tự tràn : - Cao trình đỉnh ngưỡng tràn = MNDBT

- Thường dùng khi lưu lượng tràn nhỏ

- Đơn giản trong vận hành và quản lý

x Tràn có cửa van :

- Cao trình đỉnh ngưỡng tràn < MNDBT

- Thường dùng khi lưu lượng tràn vừa và lớn

- Phức tạp trong vận hành và quản lý

* Tràn dọc – Tràn ngang :

x Tràn dọc :

- Dòng chảy qua đập tràn rồi đổ trực tiếp vào PĐ nối tiếp.

- Được xây dựng khi địa hình cho phép (có đủ chiều rộng để bố trí đập tràn mà không cần phải tăng khối lượng đào).

5.2.3 Phân đoạn nối tiếp

* Nhiệm vụ: chuyển nước từ nơi cao xuống nơi thấp.

* Các loại CT phổ biến: dốc nước, bậc nước.

* Dốc nước

x Độ dốc đáy i > độ dốc phân giới i k o dòng chảy xiết trên dốc

- Trên nền đất, i = 3 y 10% (giá trị tham khảo)

- Trên nền đá tốt, i có thể đạt tới 50%

- Có thể thay đổi i theo chiều dài dốc, tùy địa hình tự nhiên.

x M/c ngang của dốc thường là hình chữ nhật, có chiều rộng không đổi hay thu hẹp dần

- Trong mọi trhợp, lưu tốc dòng chảy trên dốc phải < lưu tốc không xói cho phép đối với bê tông (có thể đạt tới 30 m/s)

- Khi muốn giảm lưu tốc dòng chảy trên dốc để tránh hiện tượng hàm khí và xâm thực, có thể bố trí các mố nhám nhân tạo dọc

theo dốc.

- Khi dốc nước có chiều rộng lớn, có thể dùng các tường phân dòng chạy dọc theo chiều dài dốc để giảm hiện tượng sóng xiên.

x Tuyến dốc nước có thể thẳng hay cong, tùy mặt bằng địa hình.

- Nếu tuyến cong, cần lưu ý hiện tượng độ nghiêng mặt nước theo phương ngang do lực quán tính ly tâm.

* Bậc nước

x Được xây dựng khi độ dốc địa hình lớn trên nền đất.

x Bậc nước có thể chỉ gồm 1 cấp hay nhiều cấp.

x Mỗi bậc có:

- 2 tường chắn dọc

- 1 tường chắn ngang

- 1 sân bậc (thực chất là một bể tiêu năng để tạo nước nhảy ngập)

x Chiều cao mỗi bậc: 3 y 6 m (giá trị tham khảo).

5.2.2 Phân đoạn dẫn ra

* Mục đích: dẫn nước ra sông cũ hay nơi khác.

- Kênh dẫn ra

* CT tiêu năng có thể là: - Bể tiêu năng

- Tường tiêu năng

- Bể tường kết hợp

- Mũi phun

20

5.3 CTTL DƯỚI SÂU

5.3.1 Các phân đoạn

PĐ dẫn vào PĐ tháo nước PĐ nối tiếp PĐ dẫn ra

Kênh dẫn vào Đập tràn Đường hầm BP tiêu năng Tường cánh TL (tự tràn/có CV) Kênh dẫn ra

hay

Giếng tháo lũ

(a) CTTL chìm hoàn toàn trong nước Chế độ chảy có áp.

(b) PĐ vào kiểu hở Chế độ chảy bán áp

(c) PĐ vào kiểu hở Chế độ chảy không áp

(d) PĐ tháo lũ kiểu giếng tháo lũ tự tràn Chế độ chảy bán áp

(e) PĐ tháo lũ kiểu giếng tháo lũ có cửa van Chế độ chảy có áp

5.3.2 Giếng tháo lũ

* GTL được xây dựng khi bờ sông đá tốt rất dốc và không thể xây dựng các loại CTTL khác.

GTL thường được kết hợp với đường hầm tháo lũ thi công.

* Các bộ phận:

- Ngưỡng tràn: đập tràn đỉnh rộng hay Creager-Ophiserov,

tự tràn hay có cửa van Trên mbằng, đập tràn có hình tròn (hay một phần hình tròn)

- Đoạn chtiếp từ ngưỡng vào giếng đứng, m/c ngang giảm dần

- Giếng đứng

- Đoạn chtiếp từ giếng đứng vào đường hầm ngang

- Đường hầm ngang dẫn nước về HL

- PĐ dẫn ra

PHẦN II CÔNG TRÌNH LẤY NƯỚC

5.4 ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI

* CTTN được xây dựng để lấy nước từ một nguồn nước (sông, hồ chứa, …) nhằm phục vụ cho nhu cầu sử dụng (tưới, sinh hoạt, công nghiệp, phát điện, …).

* Hai loại CTLN: - CTLN kiểu hở (cống hở).

- CTLN kiểu kín (cống ngầm).

5.5 CTLN KIỂU HỞ

* CTLN kiểu hở thường được xây dựng để lấy nước từ sông.

* Kết cấu CTLN kiểu hở giống như của CTTL trên mặt, nhưng thường không có PĐ chuyển tiếp.

- CTLN kiểu hở có đập ngăn sông: được xây dựng trong trường hợp lưu lượng sông đủ nhưng mực nước trong sông không đủ để cung cấp cho nhu cầu sử dụng.

* Chú ý

- HCN được xây dựng khi cả lưu lượng và mực nước trong sông

đều không đủ để cung cấp cho nhu cầu sử dụng.

- Trong vùng chịu ảnh hưởng triều (và mặn), CTLN thường được kết hợp với yêu cầu tiêu nước và được bố trí như sau:

26

5.6 CTLN KIỂU KÍN

* Loại CTLN này được đặt dưới thân đập VLĐP để lấy nước tưới (gọi là cống ngầm lấy nước) hoặc trong thân đập BT để lấy nước vào nhà máy thủy điện.

* Chế độ thủy lực qua CTLN kiểu kín thường là chảy có áp hoặc bán áp, đôi khi chảy không áp (phụ thuộc MN thượng hạ lưu, lưu lượng chảy qua CT và độ mở cửa van).

28

5.7 ĐỊNH NGHĨA – PHÂN LOẠI

* Cửa van: kết cấu di động dùng để điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua CTTL hay CTLN, …

* Phân loại: hai loại CV thông dụng CV phẳng

CV cung

* Vật liệu: Các CV thường được làm bằng thép

Gỗ và vật liệu composite chỉ được dùng cho các CV

có kích thước nhỏ

5.8 CỬA VAN PHẲNG

5.8.1 Kết cấu CV phẳng

a Bản mặt chắn nước phẳng bằng thép, chiều dày:

- e t 6 mm khi cột nước tác dụng H t 2 m

- e t 4 mm khi cột nước tác dụng H < 2 m

b Hệ dầm chịu lực : các dầm phụ, cột đứng, dầm chính.

* Nguyên tắc truyền lực:

Aùp lực thủy tĩnh o Bản mặt chắn nước o Các dầm phụ

Trụ van hay trụ biên

* Xác định vị trí các dầm chính:

- Biểu đồ phân bố ASTT được chia thành nhiều phần có lực bằng nhau

- Vị trí của các dầm chính được đặt ở áp tâm của mỗi phần.

32

c. Bộ phận tựa di động:

- dùng để di chuyển CV theo phương thẳng đứng

- truyền ALTT tác dụng vào CV lên các trụ biên / trụ van

* Hai loại bộ phận tựa di động:

x Loại tựa trượt:

Lực ma sát khi CV chuyển động:

T a = f P f: hệ số ma sát (f = 0,15 giữa thép với thép) P: ALTT

x Loại tựa lăn:

Lực ma sát khi CV chuyển động:

T a = m T ao với Tao P ( fr f1)

m: số bánh xe lăn

P fr

mR : lực ma sát trượt giữa trục quay và ổ biP

d Bộ phận chống rò rỉ: ngăn sự rò rỉ của nước giữa CV và CT.

* Hai loại bộ phận chống rò rỉ:

- Loại chống rò rỉ đáy (giữa CV và ngưỡng tràn)

- Loại chống rò rỉ bên (giữa CV và các trụ van)

* Lực ma sát do bộ phận chống rò rỉ bên:

T s = 2 f p’b l

b, l: chiều rộng, chiều cao của bphận chống thấm bên (l # H) p’: ASTT trung bình (tác dụng ở giữa chiều cao l)

5.8.2 Trọng lượng CV phẳng

* Công thức kinh nghiệm: G = K (PL)D

L: chiều rộng (m) của mỗi khoang tràn

K 1 = 1,1: hệ số an toàn đ/v trọng lượng CV

K 2 = 1,2: hệ số an toàn đ/v các lực ma sát

5.9 CỬA VAN CUNG

5.9.1 Kết cấu CV cung

a. Bản mặt chắn nước bằng thép là một phần của một hình trụ có bán kính thường không đổi.

b. Hệ dầm chịu lực gồm các dầm phụ ngang, các dầm phụ cong, các dầm chính.

* Xác định vị trí các dầm chính:

- Vẽ đa giác lực 1 2 G G G G    3 4 P G

- Chia ab thành hai đoạn bằng nhau: ac = cb

- Vẽ cd A ab

- Từ O, vẽ hai đường // với ad và db Ÿ vị trí hai dầm chính

* Nguyên tắc truyền lực:

Aùp lực thủy tĩnh o Dầm phụ ngang o Dầm phụ cong

c. Càng quay: nhận ALTT truyền từ các dầm chính đến gối tựa.

(a) Dạng không gian (b), (c) Dạng phẳng

(d) Càng quay thẳng góc (e) Càng quay nghiêng

d. Gối tựa: được gắn trên trụ van hay trụ biên để cho phép càng quay chuyển động theo dạng cung tròn.

e. Bộ phận chống rò rỉ: gồm chống rò rỉ đáy và bên.

5.9.3 Lực nâng và hạ CV cung

* Công thức gần đúng:

|

* Chú ý:

- Trong tính toán sơ bộ, có thể lấy R G # 0,8 R và D G # DP

- So với CV phẳng, CV cung có ưu điểm là lực nâng F n < trọng lượng G nên CV cung hay được dùng khi chiều rộng khoang tràn lớn (thường > (7 y 8 m)).

42

44

46