nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận

LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực” được hoàn thành với kết quả c

-

Đỗ Danh tuyên

nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Hà Nội - 2010

-

Đỗ Danh tuyên

nghiên cứu, tính toán và đánh giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực và áp dụng cho đập tân mỹ tỉnh ninh thuận

Trường đại học Thuỷ lợi

LỜI CẢM ƠN

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật với đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh

giá ảnh hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực” được hoàn thành với kết quả còn nhiều khiêm tốn, tác giả hy vọng đóng

góp được một phần nhỏ bé cho việc nghiên cứu, thiết kế xây dựng các công trình thủy lợi - thủy điện ở nước ta

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Danh Oanh (Viện Năng Lượng Việt Nam) đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn thủy công, thi công, Khoa sau đại học, Khoa công trình - Trường đại học Thủy lợi, Trung tâm Thủy điện( nay là Viện Thuỷ điện và Năng Lượng tái tạo) - Viện khoa học Thủy lợi, công ty tư vấn xây dựng Thuỷ Lợi 1 (HEC1) đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập và thu thập các tài liệu, thông tin khoa học kỹ thuật, đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho bài luận văn

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn

Do trình độ và thời gian có hạn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các

Tác giả xin trân trọng cảm ơn!

Hà nội, ngày 20 tháng 11 năm 2010

Tác giả

PHẦN MỞ ĐẦU

1.Ý nghĩa thực tiễn, sự cần thiết

Với địa hình nằm trải dài theo hình cong chữ S, phía Tây là đồi núi cao,

phía Đông là các vùng đồng bằng lớn ven biển, Việt Nam là một trong những nước có hệ thống sông, suối dày đặc Đây là một tiềm năng lớn để xây dựng

và phát triển các công trình thủy điện, thủy lợi phục vụ cho công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, góp phần vào quá trình phát triển xã hội, cải thiện đời sống nhân dân

Hiện nay chúng ta đã và đang xây dựng nhiều công trình thủy lợi, thủy điện có quy mô lớn mà công trình xả lũ là đập bê tông trọng lực với tính ưu việt của nó Với công trình có cột nước cao, điều kiện địa chất tốt, trên nền

đá, tiêu năng sau tràn sử dụng hình thức mũi phun là biện pháp tiêu năng vừa

an toàn, vừa kinh tế, luôn được ưu tiên hàng đầu Ở Trung Quốc hình thức này được sử dụng tới 85%, ở các nước khác khoảng 75% và ở Việt Nam đại

đa số các công trình thủy điện loại lớn và vừa được ứng dụng loại tiêu năng mũi phun (60÷70%), như: công trình thủy điện Hòa Bình, thuỷ điện Sơn La, thuỷ điện Tuyên Quang, thuỷ điện Quảng Trị, thuỷ điện Ialy, thuỷ điện Cửa Đạt, thuỷ điện Tả Trạch, thuỷ điện Sông Hinh, thuỷ điện Sê San 3, thủy điện Sông Tranh 2,

Nguồn năng lượng dư thừa của dòng nước xả qua đập tràn là rất lớn, nếu không có biện pháp tiêu năng sẽ tạo nên những chế độ nối tiếp thủy lực phức tạp, ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định của công trình dâng nước và phía

hạ lưu công trình tràn

Như vậy hạng mục công trình tràn xả nước là một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả làm việc của tổng thể một dự án thủy lợi, thủy điện Tuy nhiên với công trình xả có quy mô lớn thì việc gây xói lở ở hạ lưu

ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của công trình tháo và toàn bộ công trình Nếu chúng ta nghiên cứu, tính toán và dự báo trước được mức độ ảnh hưởng của hố xói hình thành sau tràn vận hành đến tính ổn định của đập tràn thì hiệu quả kinh tế mang lại là rất cao và đảm bảo tính ổn định trong suốt quá trình

vận hành của tràn Vì vậy đề tài “Nghiên cứu tính toán và đánh giá ảnh

hưởng của hố xói sau tràn vận hành đến ổn định đập bê tông trọng lực”

là hết sức cần thiết, có nghĩa đối với khoa học và thực tiễn

2 Mục tiêu, phương pháp và phạm vi nghiên cứu

2.1 Mục đích của đề tài

Phân tích, tính toán ổn định lật, trượt và ứng suất nền khi có sự hình thành hố xói sau công trình tháo lũ và đánh giá ảnh hưởng về hình dạng và kích thước của chúng đến ổn định của đập bê tông trọng lực

2.2 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu tổng quan về các quy trình quy phạm, phương pháp tính toán

- Ứng dụng tính toán cho công trình cụ thể

3 Bố cục của luận văn

Chương 1: Tổng quan về tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực Chương 2: Tính toán dự báo xói sau đập vận hành dưới tác động của dòng phun

Chương 3: Tình hình nghiên cứu tính toán ổn định đập bê tông trọng lực

Chương 4: Nghiên cứu ổn định đập bê tông trọng lực khi có xét đến sự hình thành hố xói sau đập vận hành

Kết luận và kiến nghị

Tài liệu tham khảo

Hình 4- 6: Hố xói vào trong phạm vi móng công trình 27T 77

Hình 4- 7:Hố xói nằm ngoài phạm vi móng công trình 78

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XÂY DỰNG ĐẬP BÊ

1.1 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực trên thế giới [5]

Đập trọng lực được cho là đầu tiên trên thế giới được xây dựng tại Jordan tên là đập Jawa, xây vào khoảng 3000 năm trước Công nguyên Đập Jawa có chiều cao 4,5m, dài 80m là đầu mối của một hồ chứa nước làm nhiệm

vụ cung cấp nước cho khoảng 2000 người

Những vết tích còn lại cho thấy kết cấu bên trong đập gồm hai tường xây khép kín, giữa được đắp đất tạo thành lõi dày 2m, phía thượng lưu đập có một lớp chống thấm Đập được đảm bảo ổn định bởi khối đất đắp phía hạ lưu

có hệ số mái m = 1,0

Đến năm 54 - 64 sau Công Nguyên, ở Subiaco thuộc Italy Người ta đã cho xây một con đập cao 40m, rộng 13,5m và dài 80m Đây là đập trọng lực cao nhất trong số 3 chiếc được xây vào thời La Mã cổ đại ở Italy và tồn tại cho đến năm 1305

Vào những năm 284 sau công nguyên, có rất nhiều đập trọng lực được xây dựng ở khu vực bán đảo Iberian, Bắc Phi và Trung Đông, những người

chiều dài kỷ lục là 2.000m, cao 7m và rộng 14m, dung tích hồ khoảng 90 triệu

đề quan tâm hàng đầu khi triển khai xây dựng các đập lớn

Đập Chambon được xây dựng 1934) trên sông Romanche thuộc tỉnh Rhône-Aples miền Tây Nam nước Pháp

(1929-có chiều cao 136,7m là bê tông trọng lực cao nhất Châu Âu trong khoảng 20 năm,

bề rộng đỉnh đập là 5m, móng là 70m Thể tích đập 415.000 mP

3 P

Ptrong vùng Alpes nơi có phong cảnh thiên nhiên tuyệt đẹp

Đập bê tông trọng lực cao nhất là đập Grand Dixence được khởi công năm 1951 và hoàn thành vào năm 1962 tại Swiss Alps với chiều cao 285m

Tốc độ xây dựng đập trên thế giới tăng nhanh vào những năm 1950 đến

1980, thời kỳ này có khoảng 5.000 đập lớn được xây dựng trên toàn thế giới Tập trung chủ yếu ở các nước phát triển ở khu vực Bắc Mỹ và Châu Âu, nơi

có nền khoa học kỹ thuật tương đối phát triển

đến năm 2000

vào khoảng thời gian sau năm 1949 (trước năm 1949 Trung Quốc chỉ cú 22 đập lớn), cỏc nước khỏc là Mỹ khoảng 6.575, Ấn độ 4.291, Nhật Bản 2.675

và Tõy Ban Nha khoảng 1.196 đập

Trung Quốc 46%

Tây Ban Nha 2%

ấn Độ 9%

Mỹ 14%

Các nước khác 23%

Nhật 6%

Hiện nay đập bờ tụng trọng lực chiếm khoảng 12% trong tổng số cỏc loại đập đó được xõy dựng trờn thế giới Với đập cao trờn 100m, đập bờ tụng trọng lực chiếm khoảng 30%

Trung Quốc hiện nay đang đứng đầu thế gới về số lượng đập được xõy dựng Trong quỏ khứ, đập đó được xõy dựng từ thời xa xưa ở Trung Quốc, tại tỉnh Thiểm Tõy, người ta đó cho xõy dựng hệ thống thủy lợi Zhibo (năm 453

tr.CN) và Dujiangyan (năm 219 tr.CN) với đập dâng bằng đá xây cao 3,8m rất nổi tiếng

Đến đầu thế kỷ XX, những đập bê tông được xây dựng ở vùng Đông Bắc cùng với những đập dâng bằng đá xây để cấp nước sinh hoạt và một số đập đất để lấy nước tưới Cho đến năm 1949 mới chỉ có 22 đập lớn được xây dựng

15-Tử có thể tích gần 28 triệu mP P bê tông, tạo hồ chứa có dung tích 39,3 tỷ mP P

nước, tràn xả lũ 124.300 mP

3 P

/s và nhà máy thủy điện có công suất 18,2 GW lớn nhất thế giới

Đầu thế kỷ XXI, hàng loạt đập lớn được triển khai như: đập vòm Xiluodu cao 273m, và đập trọng lực Xiangjiaba cao 191m trên sông Jinshai, đập vòm cong theo 2 phương Jinping 1 cao 305m trên sông Yalong, đập CFR Hongjadu cao 178m trên sông Wu, đập vòm Xiaowan trên sông Lanciang (thượng nguồn sông Mêkông), đập RCC Longtan cao 216m trên Hongshui, đập vòm Laxiwa cao 250m trên sông Hoàng Hà, là những đập lớn vào loại

Năm hoàn

Nam

Nam

1.2 Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực ở Việt Nam [5]

Trước những năm 30 của thế kỷ 20, ở Việt Nam vẫn chưa có các đập bê tông trọng lực lớn Nếu có chủ yếu là các đập bê tông có chiều cao thấp (khoảng 5-10m) với kết cấu đơn giản, dễ thi công, thời điểm này hầu như công tác thiết kế, nguyên vật liệu và chỉ đạo thi công là do các kỹ sư nước ngoài thực hiện

Các công trình bê tông xây dựng trong thời gian này hầu như bị hư hỏng đáng kể sau một thời gian vận hành, nguyên nhân một phần do công tác khảo sát chưa kỹ, một phần giải pháp công trình chưa hợp lý, công nghệ thi công chưa phù hợp với điều kiện trong nước

Trong giai đoạn từ 1930 đến 1945, một số đập bê tông trọng lực được xây dựng như đập dâng Đô Lương, Nghệ An làm nhiệm vụ cấp nước tưới, đập Đáy ở Hà Tây với nhiệm vụ phân lũ, một số đập dâng nhỏ khác như đập dâng An Trạch ở Quảng Nam, đập dâng Cẩm Ly ở Quảng Bình… do các kỹ

sư người Pháp thực hiện, lực lượng cán bộ kỹ thuật của Việt Nam hầu như không có

Bảng 1-2: Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam trước 1945

đập (m) Năm xây dựng Địa điểm xây dựng

Phú Yên

Từ năm 1945 cho đến 1975, do đặc điểm đất nước bị chiến tranh nên việc đầu tư xây dựng các công trình thủy lợi bị hạn chế, nhưng đã có những tiêu chuẩn về thiết kế và thi công bê tông thủy công, cũng có một số đập tràn thấp được xây dựng trong thời kỳ này như đập tràn thủy điện Thác Bà, đập tràn thủy điện Cấm Sơn, Đa Nhim…Không có nhiều đập bê tông được xây dựng trong thời kỳ này nhưng các kết quả nghiên cứu đã là nền tảng quan trọng, khởi đầu cho quá trình phát triển công nghệ xây dựng đập bê tông trong nước

Từ năm 1975 đến nay, những nghiên cứu thiết kế và công nghệ thi công đập bê tông trên thế giới đã khá hoàn chỉnh, sự giao lưu về khoa học kỹ thuật thuận lợi nên việc tiếp thu và ứng dụng công nghệ thiết kế và thi công đập bê tông trọng lực trở nên dễ dàng Cùng với sự phát triển, hiện đại hóa của đất nước, các công trình thủy lợi, thủy điện được xây dựng ở nhiều nơi, và đập bê tông cũng trở nên khá phổ biến với quy mô và hình thức ngày càng phong phú Đầu mối các công trình như: Hòa Bình, Trị An, Hàm Thuận-Đa My, Tuyên Quang, Plêikrông, Sê San 3 và Sê San 4, Thạch Nham, Tân Giang, Lòng Sông, Nước Trong… là những đập bê tông với khối lượng hàng triệu mP

3 P

bê tông, chiều cao đập đến trên 70m, tự trong nước đảm nhận toàn bộ các khâu từ thiết kế đến thi công, hoàn thiệt bàn giao vận hành công trình Điều

đó chứng tỏ rằng quy trình thiết kế, công nghệ thi công đập bê tông trọng lực

ở nước ta đã được nghiên cứu, chuyển giao và phát triển mạnh, các vấn đề về tính toán ổn định công trình bê tông có chiều cao lớn đã có sự quan tâm và đạt những tiến bộ Tuy nhiên, trong giai đoạn thiết kế, những nghiên cứu về ổn định loại đập này chưa nhiều

Bảng 1-3: Một số đập bê tông lớn được xây dựng ở Việt Nam những năm gần đây

TT Tên công trình Chiều cao

Các đập xây dựng trước đây ở nước

ta chủ yếu là đập đất Trong một số năm gần đây xu thế xây dựng đập

bê tông đã và đang phát triển Đập Tân Giang thuộc tỉnh Ninh Thuận cao 39,5m có thể được xem như là đập bê tông trọng lực đầu tiên do ngành thuỷ lợi nước ta tự thiết kế

và thi công đã hoàn thành năm

2001 Hiện nay ta đang xây dựng đập Lòng Sông ở Bình Thuận và nhiều dự

án như hồ chứa Định Bình, hồ chứa Sơn La đang được thiết kế và xây dựng theo phương án đập bê tông trọng lực

bê tông đầm lăn (RCC)

hồ chứa 1,048 tỷ m3 nước và công suất thuỷ điện 100 MW, thời gian thi công 2003 – 2008

Nguồn: vncold.vn

lực Tân Giang nhìn từ hạ lưu

Nguồn: vncold.vn

1.3 Công trình tháo l ũ và nối tiếp thuỷ lực hạ lưu.[2],[3],[8]

1.3.1 Một số nguyên tắc thiết kế công trình xả lũ và nối tiếp thủy lực

a)Tiêu chuẩn lũ của công trình xả

- Ở Việt Nam, tiêu chuẩn lũ thiết kế và lũ kiểm tra của công trình xả lũ cần căn cứ vào cấp của công trình đầu mối, theo tiêu chuẩn “Công trình thủy lợi - các quy định chủ yếu về thiết kế TCVN-285-2002” và theo các qui định

bổ sung khác

Bảng 1-4: Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện (TCVN-285-2002)

Công suất của nhà

máy thủy điện (MW)

Cấp công trình

Công trình lâu dài P (%)

CT tạm P (%)

2 mùa khô (*)

Công trình Lấp dòng P (%)

- Ở Trung Quốc, tiêu chuẩn lũ thiết lế theo cấp công trình được ghi trong bảng 1.6, ngoài ra tiêu năng phòng xói được giảm thấp so với lũ thiết kế cho công trình chính Theo [6] lũ thiết kế tiêu năng phòng xói: vật kiến trúc cấp I lũ thiết kế 100 năm (1%), vật kiến trúc cấp II lũ thiết kế 50 năm (2%), vật kiến trúc cấp III lũ thiết kế 30 năm Đồng thời còn cần phải xét trường hợp bất lợi của con lũ thấp hơn tiêu chuẩn lũ thiết kế có khả năng xuất hiện, bảo đảm cho công trình vận hành bình thường và an toàn

Bảng 1-5: Tần suất lũ thiết kế các công trình thủy điện của Trung Quốc

a) – Hình thức thiết bị tiêu năng phòng xói nên căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, điều kiện dòng xả, phương thức vận hành, chiều sâu nước hạ lưu và khả năng chống xói của lòng sông, yêu cầu tiêu năng phòng xói, nối tiếp dòng chảy hạ lưu và ảnh hưởng tới các vật kiến trúc khác v v sau khi thông qua so sánh kinh tế kỹ thuật rồi quyết định

Tràn xả lũ kiểu bờ sông (tràn bên) thường dùng tiêu năng kiểu mũi phóng dòng phun hoặc tiêu năng chảy đáy, cũng có thể dùng kiểu tiêu năng khác b) – Thiết bị tiêu năng được chọn nên thỏa mãn yêu cầu: trạng thái dòng chảy của dòng xả của tràn xả lũ và hiện tượng bồi xói lòng sông không làm ảnh hưởng tới an toàn của các hạng mục công trình khác và ảnh hưởng tới điều kiện vận hành bình thường của nó, đồng thời yêu cầu trong phạm vi lưu lượng thiết kế (tiêu chuẩn lũ tiêu năng phòng xói) và các cấp lưu lượng dưới nó, đặc biệt là ở các con lũ thường gặp, hiệu quả tiêu năng phả tốt, kết cấu vững chắc,

chống khí thực, chống mài mòn, nếu thấy cần thiết có thể dùng biện pháp hỗ trợ tương ứng Những công trình tiêu năng nằm dưới mặt nước (như bể tiêu năng, công trình tiêu năng trợ giúp v v ) nên cố gắng nghiên cứu điều kiện kiểm tra duy tu

c) – Tiêu năng mũi phóng – dòng phun thích hợp với đầu mối có cột nước cao hoặc vừa nền móng bằng đá Hình thức mặt bằng của thiết bị tiêu năng dòng phun có loại bề rộng không đổi, kiểu mở rộng và kiểu thu hẹp (bao gồm kiểu khe hẹp) Mũi hắt nước chảy có loại liên tục, loại không liên tục và các loại mũi dị hình khác v v

Nếu dùng tiêu năng dòng phun cần phải nghiên cứu thận trọng do dòng tia văng xa tạo mù ảnh hưởng đến các công trình đầu mối và vận hành an toàn Nếu gặp các trường hợp sau đây cần phải dùng biện pháp thỏa đáng để xử lý

- Trong nền móng tồn tại mặt tầng đá có góc xiên xoải kéo dài đến hạ lưu và cấu tạo địa chất có khả năng bị đào xói cắt đứt, uy hiếp tới an toàn của đập và vật kiến trúc khác

- Bờ dốc có khả năng bị xói đổ, uy hiếp tới ổn định vai đập, lấp đầy kênh dẫn nước ra và dòng sông hạ lưu

- Sóng dồn và nước vạt hạ lưu uy hiếp an toàn của đập chính và các vật kiến trúc khác, uy hiếp tới vận hành bình thường

d) – Tiêu năng chảy đáy có thể thích nghi với các loại nền đá hoặc với đầu mối có bố trí âu thuyền xả bè v v có yêu cầu đối với trạng thái dòng chảy rất nghiêm khắc, nhưng không được tháo chất trôi nổi Tiêu năng đáy có bể tiêu năng kiểu đáy bằng, đáy nghiêng hoặc đáy mở rộng, đáy thu hẹp v v và các loại công trình tiêu năng phụ trợ Nếu thấy cần thiết có thể bố trí bể tiêu năng nhiều cấp Xả cát đáy chú ý vấn đề mài mòn

e) – Tiêu năng mũi phóng – dòng phun trên đỉnh nhà máy và trước nhà máy nói chung thích hợp với đầu mối có thủy đầu cao và trung bình trên nền đá của lòng sâu thắt hẹp Bố trí nó nên phù hợp với các quy định có liên quan f) – Tiêu năng cửa ra của tuy nen xả lũ thường dùng kiểu tiêu năng dòng phun hoặc chảy đáy, nên căn cứ vào điều kiện địa hình, địa chất, điều kiện thủ lực, điều kiện vận hành, mực nước hạ du và các nhân tố khác để tiến hành so sánh chọn

K ết luận chương 1

Đập bê tông trọng lực với nhiều ưu điểm đã phát triển mạnh trên thế

giới cũng như ở nước ta Việt Nam xây dựng một số lượng lớn đập bê tông trọng lực với chiều cao tương đối lớn như Sơn La, Nậm Mu, Nậm Ngần, Sê San 3, Sê San 4… Việc tính toán, thiết kế các đập bê tông chủ yếu tuân theo các tiêu chuẩn 285 – 2002, 14 TCN 56 – 88, nền và móng công trình…Tuy vây việc tính toán thiết kế chưa xem xét đến những nhân tố ảnh hưởng sau

vận hành, như sự hình thành của hố xói sau công trình tháo Nên đề tài định hướng tập trung nghiên cứu vào ổn định trượt của đập khi có xét sự hình thành hố xói sau tràn vận hành để phân tích và đánh giá sự ảnh hưởng của hố xói đến sự ổn định của công trình Từ đó có thể có những cách nhìn đúng đắn

về cơ chế mất ổn định của đập bê tông trọng lực

Chương 2: TÍNH TOÁN DỰ BÁO XÓI SAU CÔNG TRÌNH THÁO

LŨ Ở CÔNG TRÌNH TÂN MỸ TỈNH NINH THUẬN

2.1 Các hình thức tiêu năng

2.1.1 Tiêu năng dòng đáy

Hình thức này thường dùng với công trình có cột nước thấp, nền đất (xem hình 2-1)

43T

định chiều sâu bể khi

tiêu năng dòng đáy 43T

2.1.2 Tiêu năng dòng mặt

Dòng chảy của hình thức này ở trạng thái chảy mặt Kinh nghiệm cho biết, hiệu quả tiêu năng mặt so với tiêu năng đáy không kém hơn nhiều, nhưng chiều dài sân sau ngắn hơn, chiều dày của sân sau cũng bé hơn (xem hình 2-2)

mũi bậc ở tiêu năng

dòng mặt

2.1.3 Tiêu năng mũi phóng - dòng phun

Hình thức mũi phóng - dòng phun có thể cùng với việc tạo hố xói nhân tạo hoàn toàn hoặc phải đào trước (xem hình 2-3)

Trong thiết kế dập ngày nay có xu hướng tăng lưu lượng đơn vị của dòng phun vận tốc cao Nếu tràn mũi hắt có cửa đóng mở, lưu lượng đơn vị nằm

trong khoảng từ 200 đến 300mP P/sm không còn hiếm gặp nữa, lý do là rủi ro xâm thực ở dốc nước có thể được giảm đi nhờ sự giúp đỡ của hòa khí Đối với tràn không có cửa đóng mở ở các đập vòm thì lưu lượng đơn vị thiết kế ngày nay lên tới 70mP

3 P

/sm và tới 120mP

3 P

/sm bằng cách lắp đặt các cửa tại ngưỡng Với công nghệ cửa áp lực cao hiện nay, tràn qua lỗ ở công trình thấp có thể xả lưu lượng đơn vị trong khoảng 300 - 400mP

3 P

/sm

Hình 2-3: Dạng nối tiếp

dòng phun

2.2 Quá trình xói lở nền đá dưới tác động của dòng phun

Xói là vấn đề phức tạp và được nghiên cứu từ lâu Như minh họa trong (hình 2-4) xói có thể được mô tả bởi một loạt quá trình vật lý sau (theo Bollaert 2002):

Hình 2-4: Các thông số chính và

các chu trình cơ- lý học liên quan

đến hiện tượng xói (theo Bollaert

& Schleiss 2001c)

a) Sự hoạt động của dòng phun rơi tự do trong không khí và sự tác động của dòng phun bị hoà khí

b) Sự hoạt đọng của dòng phun và dòng chảy rối trong hố xói

c) Sự dao động áp lực ở bề mặt tiếp xúc nước – đá

d) Sự lan truyền áp lực động lực nước vào các khe nứt trong đá

e) Sự rạn nứt thuỷ động lực học tại các khe nứt trong đá đóng kín ở các đầu

và sự phân tách của đá trong các viên

f) Sự phá huỷ các viên đá hình thành như vậy do lực nâng động lực học đưa vào hố xói

g) Sự phá vỡ các viên do hiệu ứng bào mòn của dòng chảy rối ở trong hố xói

h) Sự hình thành ụ đá hạ lưu và sự dịch chuyển các vật liệu bị xói bằng vận chuyển bùn cát

Như vậy có thể tóm tắt quá trình xói lòng dẫn hạ lưu như sau: dưới sự tác động của dòng phun rơi tự do trong không khí tạo nên dòng chảy rối trong hố xói với vận tốc, mạch động vận tốc áp lực và mạch động áp lực lớn;

ở giai đoạn đầu lan truyền áp lực động lực nướcvào các khe nứt trong đá, khối đá bị long ra một cách đáng kể theo thể tích của khối nứt, do lực nâng động lực học đưa khối đá khỏi hố xói; tiếp theo là sự phá vỡ các viên đá do hiệu ứng bào mòn của dòng chảy rốỉ ở trong hố xói và sự hình thành ụ đá hạ lưu với sự dịch chuyển các vật liệu bị xói mòn bằng vận chuyển bùn cát và sau một khoảng thời gian nhất định đủ dài hố xói đã hình thành trong long dẫn đạt tới ổn định

2.3 Phương pháp tính toán xác định hình dạng hố xói [2],[3],[8]

2.3.1.Xác định chiều dài phóng xa

Hình 2-5: Tiêu năng mũi phóng

Khoảng cách nhảy (vọt) của lưỡi nước tính toán theo biên ngoài của lưỡi nước, xem hình (2.5), tính theo công thức (2-1) cũng có thể tham khảo

“Sổ tay thiết kế thủy công” (Học viện Thủy lợi Hoa Đông chủ biên) để tính toán:

L = L’+∆l

( )

2 2 1 1

α – góc nhảy mũi hắt, P P;

hR 1 R – độ sâu nước theo phương thẳng đứng đỉnh mũi hắt;

hR 1 R = hcosα (h là độ sâu nước trung bình đỉnh mũi hắt) (m)

hR 2 R – chênh lệch độ cao giữa đỉnh mũi hắt tới mặt đáy lòng sông, (m) Nếu hố xói đã hình thành làm hố xói tính toán phát triển thêm một bước thì tính đến đáy hố xói

g – gia tốc trọng trường, m/sP

2 P

;

T – độ sâu đệm nước lớn nhất của hố xói, từ mặt nước tới đáy hố, m;

t – độ sâu hố xói, từ mặt nước lòng sông tới đáy móng, m;

2.3.2.Xác định chiều sâu hố xói:

Độ sâu tầng đệm nước lớn nhất hố xói ước tính theo công thức (2-2)

T = KqP

1/2 P

HP 1/4

Trong đó:

T – độ sâu đệm nước lớn nhất từ mặt nước hạ lưu đến đáy hố, m;

q – lưu lượng đơn vị rộng, mP

3 P

/(s.m);

H – chênh lệch mực nước thượng hạ lưu, m;

K – hệ số xói lấy theo bảng (2-1a)

Bảng2-1a Hệ số xói của nền đá (TCTQ)

‘* ‘ và đều nhau

vò nhàu

Đã bị vò nhàu

2.4 Tính chi ều dài phóng xa LRxR, chi ều sâu hố xói tRxR cho công trình tháo lũ thuỷ điện Tân Mỹ

2.4.1 Giới thiệu công trình và thông số cơ bản công trình thủy công công trình thủy điện Tân Mỹ

2.4.1.1.Tên dự án: Dự án hệ thống thuỷ lợi Tân Mỹ

a) Chủ đầu tư : Bộ Nông nghiệp vμ phát triển nông thôn – Nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

b) Đơn vị thực hiện

Nhân sự chính tham gia lập DAĐT:

− Công ty Tư vấn xây dựng Thuỷ lợi Việt Nam: Thực hiện toàn bộ dự án

− Viện NCKH Thuỷ lợi: thực hiện hợp phần đánh giá tác động môi trường

− Ban quản lý dự án ngμnh Nông nghiệp vụ PTNT Ninh Thuận: thực hiện hợp phần giải phóng mặt bằng, đền bù di dân và tái định cư

c) Thời gian lập dự án

Thời gian: từ tháng 1/2007, dự kiến hoàn thành vào tháng 12/2007

2.4.1.2 Những căn cứ để lập dự án đầu tư

− Căn cứ vào quyết định số 432/QĐ - BNN – KH ngày 08/02/2007 của Bộ

NN & PTNT phê duyệt đề cương bổ sung khảo sát thiết kế lập DAĐT hệ thống thủy lợi Tân Mỹ, tỉnh Ninh Thuận

− Căn cứ quyết định số 1587/QĐ - BNN – KH ngμy 31/05/2007 của Bộ NN

& PTNT phê duyệt đề cương bổ sung khảo sát thiết kế lập DAĐT hệ thống thủy lợi Tân Mỹ, tỉnh Ninh Thuận

− Hợp đồng kinh tế về khảo sát thiết kế lập DAĐT hệ thống thủy lợi Tân Mỹ

số 93/HĐ - XD ngày 06/04/2005 giữa Ban chuẩn bị đầu tư – Bộ NN & PTNT

và Công ty Tư vấn xây dựng Thuỷ lợi Việt Nam

2.4.1.3 Giới thiệu chung về dự án

b) Tóm tắt những dự kiến về dự án nêu trong các quy hoạch lưu vực đã được duyệt

1 Qui hoạch thuỷ lợi tỉnh Ninh Thuận do Trung tâm ĐH2 – Trường Đại học Thuỷ lợi lập năm 1999, đã được Bộ trưởng Bộ NN & PTNT phê duyệt tại quyết định số: 1032 QĐ/BNN-KH ngày 27/03/2000

Xây dựng hồ Sông Cái và đập dâng Tân Mỹ để tưới trực tiếp cho 600 ha xung quanh hồ và 3700 ha ở hạ lưu đập Tân Mỹ

2 Rà soát quy hoạch thuỷ lợi lưu vực sông Cái – Phan Rang do Viện quy hoạch thuỷ lợi Nam Bộ thực hiện tháng 05/2006, được Bộ NN & PTNT phê

duyệt tại Dự án hệ thống thuỷ lợi Tân Mỹ – Tỉnh Ninh Thuận

c) Bảng tổng hợp các chỉ tiêu Kinh tế – Kỹ thuật chính của dự án phương án

đề nghị chọn)

Bảng 2 - 1: Bảng thông số kỹ thuật hệ thống thủy lợi tân mỹ

phương án kiến nghị chọn (dự án đầu tư)

Đầu mối Tân Mỹ

cắt Ôpixêrôp

45,50 (MNC)

L = 6m Anke 250mm, a =3m

Chi thiết B

200mm

BTCT M25

250x300 Hành lang kiểm tra

BTCTM200

Thép néo 250mm,a=200 Hành lang thoát nước phụt vữa 250x350

Bê tông cốt thép M200 PVM200K

BT M15 α=22

0

Bê tông cốt thép M200

ống thoát nướcPVM200K 200mm,khoảng cách 3m/1ống 69,17(MNLKT 0,2%)

Đường mặt đất tự nhiên

BTCT M25

2.4.2 Tớnh toỏn tiờu năng và kớch thước hố xúi

2.4.2.1 Cỏc phương ỏn tớnh toỏn

Đờ xem xột sự ảnh hưởng của chiều dài dũng phun LR x R ~α và chiều sõu hố xúi

tR x R ~K tiến hành tớnh với cỏc phương ỏn gúc hất của tràn khỏc nhau và hệ số xúi K khỏc nhau

Bảng 2- 3: Cỏc phương ỏn tớnh toỏn kớch thước hố xúi

2.4.2.2.S ơ đồ tính toán hố xói

V 63.5

MNTL tương ứng là: 68.2 m, cao trình mũi phun là: 28.5m

Cao trình đáy suối hạ lưu trung bình là: 19.5m

SR 1 Rlà chênh lệch cao độ giữa MNTL và mũi phun, SR 1 R = 39.7m

Thay vào trên ta có VR 1 R = 26.51 m/s

suy ra h = q/VR 1 R = 1.38 m

α: góc nghiêng của mũi phun α = 22P

0 P

; sinα = 0.374; cosα = 0.927

Thay vào công thức (2.1) ta tính được L’ =68.31 m

và 35P

0 P

ta có kết quả tính toán cho trong (bảng 2.4)

Bảng 2-4:Kết quả tính toán Lx với các góc nghiêng của mũi phóng Trường hợp

Thay vào CT (P1-25) tính được T =20.12 m

Vậy chiều sâu hố xói : tR x R = T – hR h R = 20.12 – 6 = 14.12 m

* Tương tự tính toán cho các trường hợp hệ số xói K = 0,9 ; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,8; 2 ta có kết quả tính toán cho trong (bảng 2.5)

Bảng 2 - 5: Kết quả tính toán hx với các hệ số xói Trường hợp