Bài giảng thủy năng và thủy điện chương 5 PGS nguyễn thống

Nguyễn Thống Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ 1 KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MƠN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC PGS.. NGUYỄN THỐNG Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.f

Trang 1

PGS TS Nguyễn Thống

Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ

1

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

BỘ MƠN KỸ THUẬT TÀI NGUYÊN NƯỚC

PGS TS NGUYỄN THỐNG

Email: nguyenthong@hcmut.edu.vn or nthong56@yahoo.fr

Web: //www4.hcmut.edu.vn/~nguyenthong/

2

THUỶ NĂNG & THUỶ ĐIỆN

Chương 1 : Tổng quan

Chương 2 : Tài nguyên nước và quy hoạch

khai thác

Chương 3 : Các phương pháp khai thác năng

lượng nước

Chương 4 : Điều tiết hồ chứa thuỷ điện

Chương 5 : Đập dâng & cơng trình tháo lũ

Chương 6 : Cơng trình lấy nước và dẫn nước

Chương 7 : Tháp (giếng) điều áp

Chương 8 : Đường ống áp lực & hiện tượng

nước va

Chương 9 : Nhà máy Thuỷ điện

THỦY NĂNG & THỦY ĐIỆN

3

ĐẬP DÂNG & CƠNG TRÌNH

THÁO LŨ

1 Tổng quát

2 Đập dâng

3 Cơng trình tháo lũ.

ĐẬP DÂNG

TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

Chương 5: Đập dâng & Cơng trình tháo lũ TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

Trang 2

7

TÀI NGUYÊN NƯỚC VIỆT NAM

8

TỖNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG

Nhiệm vụ : Đập dâng là một cơng trình thuỷ được xây dựng nhằm để giữ nước nhằm mục đích:

 Đổi hướng dịng chảy

 Nâng cao mực nước

 Tạo hồ chứa.

9

TỖNG QUAN VỀ ĐẬP DÂNG

Hạ lưu sau NM:

 Điều hồ dịng chảy

 Giảm lưu lượng đỉnh lũ

 Tăng cường lưu lượng mùa kiệt

Hạ lưu đoạn sơng sau đập  NM

 Khúc sơng chết (nếu khơng cĩ lưu

lượng hồn trả ngay sau đập, nhất là

về mùa khơ)

10

Mực nước khi chưa có đập

Đường nước dâng

11

MNGC MNDBT MNC

MN KHI THÁO CẠN HỒ

W hi

W p.lũ

W CHẾT

C ÁC ĐỊNH NGHĨA VỀ THƠNG SỐ

HỒ CHỨA

12

CHỌN VỊ TRÍ ĐẬP DÂNG

Phụ thuộc vào:

 Điều kiện địa hình;

 Điều kiện địa chất;

 Điều kiện thuỷ văn;

 Điều kiện dân sinh;

 Điều kiện hiệu quả kinh tế-xã hội, tài chính

Trang 3

Chương 5: Đập dâng & Công trình tháo lũ

13

ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH

Thường sử dụng bản đồ tỷ lệ 1/10.000 (bản

đồ không ảnh)

Nguyên tắc chọn vị trí đập:

 Tạo thành hồ chứa phía thượng lưu lớn

nhất có thể,

 Tuyến công trình ngắn ( kết hợp đủ chổ

để bố trí các công trình khác: tháo lũ, lấy

nước, )

14

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT

 Ít hoặc không bị nứt nẻ,

 Đàn hồi nhỏ,

 Chịu lực cao

Các bước nghiên cứu:

 Đi thực địa quan sát trực giác (giai đoạn quy hoạch),

 Khảo sát thăm dò với mật độ hố khoan, hố đào phù hợp với yêu cầu theo quy phạm theo từng giai đoạn, (giai đoạn Lập dự án đầu tư)

 Thí nghiệm trong phòng, hiện tường (thiết kế kỹ thuật)

15

ĐIỀU KIỆN THUỶ VĂN

 Lưu vực đủ lớn (càng lớn càng tốt về

mặt thu nước)

 Lưu lượng bùn cát nhỏ có thể (dung tích

chết  MNC  cao trình cửa lấy nước)

16

 Hiện tượng đường nước dâng khi có lũ kiểm tra  di dân

Mực nước khi chưa có đập

Ví dụ: Sơ bộ với đập cao 60m, độ dốc mặt

thoáng TB là 4m/km  chiều dài ảnh

hưởng về thượng lưu hồ là:

60/4 = 15km

 Mất đất ở và nông nghiệp

 Ngập đường giao thông

 Ngập lòng hồ (môi trường)

 Bảo đảm lưu lượng tối thiểu ở hạ lưu đập

nếu cần sau khi xây dựng hồ (hiện tượng

đoạn sông chết)

ĐẬP DÂNG

Định nghĩa: Là một kiến trúc giới hạn bởi 2 mặt (thượng lưu và hạ lưu) Phía trên là kết cấu của một đường giao thông Phía dưới là giới hạn nền và 2 bên bờ

Trang 4

19

BÌNH ĐỒ KHU ĐẦU MỐI

TL

HL

Đập dâng

Đê quay TL

NMTĐ

Kênh dẫn

nước

20

PHÂN LOẠI

 ĐẬP TRỌNG LỰC

 ĐẬP VẬT LIỆU ĐỊA PHƯƠNG

 ĐẬP VÒM

 ĐẬP DI ĐỘNG

21

ĐẬP TRỌNG LỰC

P

G

A ’

W n

Biểu đồ thấm t/h có bố

trí thoát nước TL PGS TS Nguyễn Thống

22

LỰC TÁC DỤNG

Trọng lượng bản thân

 Áp lực nước thượng (hạ) lưu

 Áp lực khe rỗng (vật liệu sét, trong giai đoạn đầu)

 Áp lực thấm (chênh lệch MN thượng & hạ lưu)

 Áp lực đẩy nổi (có MN hạ lưu)

 Ứng suất nhiệt

 Lực do động đất

………

 PHẢN LỰC NỀN

23

ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC

285m !

24

ĐIỀU KIỆN XÂY DỰNG

- Nền đá

- Tuyến đập ngắn

- Vật liệu xi măng đến hiện trường (điều kiện về vận chuyển vật liệu)

VẬT LIỆU

Hàm lượng xi măng: từ 100 đến 250kg/m 3  có thể thay đổi tùy vị trí trong thân đập

Trang 5

25

TÍNH ỔN ĐỊNH Cân bằng (khơng bị trượt, lật dưới tác dụng

của nước và các lực khác)

Thơng thường: độ dốc TK là m=0 và HL là

m=0.85

Đảm bảo điều kiện chịu lực của thân đập

(khơng sinh ra ứng suất kéobê tơng

khơng thiết kế để chịu kéo nếu có cục

bộ  bố trí cốt thép chịu) và nền

26

MỘT SỐ KẾT CẤU KHÁC

- Vật thốt nước nền  giảm áp lực thấm

- Màng chống thấm  giảm lưu lượng thấm qua nền

- Thốt nước nền  lỗ khoang d=75mm, cự

ly 1,5m đến 3m

- Khe lún, khe nhiệt

27

Bài tập 1 : Cho đập bê tông như hình sau

H=20m, chiều rộng đỉnh b=4m, hệ số ma

sát f=0.7, bt =2.5T/m 3 , hệ số giảm áp =0.6

Tính hệ số ổn định trượt phẳng

(=p A /H, <=1)

H

B

p A PGS TS Nguyễn Thống

28

Bài tập 2 : Cho đập bê tông có H=15m, b=12m

Hệ số ma sát f=0.75, bt =2.5T/m 3 , hệ số giảm áp =0.7, [k] truot_phang =1.2

a Kiểm tra ổn định theo điều kiện trượt phẳng

b Tính k lật (quanh C)

H

B

b

ĐẬP ĐẤT & ĐÁ ĐỖ

(Đập bằng VLĐP)

Trang 6

31

32

ĐẬP ĐẤT

33

ĐIỀU KIỆN SỬ DỤNG

Yêu cầu chất lượng nền thấp so với đập

bê tông,

 Vật liệu sự dụng có thể là đất, đá,

 Có màng chống thấm trong thân đập (có

thể ở thượng lưu),

 Khối lượng đất đá sử dụng lớn (tiết diện

lớn hơn đập bê tông cùng chiều cao)

34

35

TÍNH ỔN ĐỊNH

Khác với đập bê tông:

bộ,

thân đập,

- Hiện tượng đùn đất ở hạ lưu

36

ỔN ĐỊNH MÁI DỐC

SOFTWARE GEO-SLOPE

Trang 7

37

HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM

38

HIỆN TƯỢNG XÓI NGẦM VÀ & ĐỀ PHÒNG

Đề phòng xói ngầm: Tầng lọc ngược, vải địa chất

39

ĐẬP ĐÁ ĐỖ

H max >(40-50)m

40

ĐẬP ĐÁ ĐỖ

ĐẬP ĐẤT ĐÁ HỖN HỢP

CÔNG TRÌNH

THÁO LŨ

Trang 8

43

NHIỆM VỤ

Chủ động tháo nước ra khỏi hồ

chứa khi cần (vào mùa lũ, hồ đã

đầy nước (MNDBT) & nước tiếp

tục vào hồ với lưu lượng ‘lớn’)

44

CÔNG TRÌNH THÁO LŨ TỰ TRÀN

PGS Dr Nguyễn Thống

45

CÔNG TRÌNH THÁO LŨ TỰ TRÀN

46

CÔNG TRÌNH THÁO LŨ CÓ CỬA VAN

47

COÂNG TRÌNH ĐẦU MỐI ĐƯỜNG

TRÀN DỌC

TL

HL

ĐẬP

DÂNG

CT NỐI TIẾP-DỐC NƯỚC

ĐƯỜNG

HẦM DẪN

DÒNG

48

Đập tràn dạng Creager

Tiêu năng dạng phun (dòng nước khuếch tán vào không khí để tiêu năng)

H

Trang 9

49

HỐ XÓI

ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG

TIÊU NĂNG

MŨI PHUN

50

ĐẬP VÒM

TL

HL

51

NHÌN TỪ HẠ LƯU

52

Tràn mặt

Tràn dưới sâu

53

Mục đích : Tháo lưu lượng ra khỏi

hồ chứa khi cần thiết (mùa lũ &

hồ đã đầy nước)

PHÂN LOẠI

54

CHẢY TRÀN MẶT  Không áp

 Đập tràn thực dụng Creager (có

hoặc không có cửa van  tự tràn

=MNDBT) Khả năng tháo lưu lượng tốt

 Đập tràn đỉnh rộng Khả năng tháo lưu lượng nhỏ hơn loại trên

Trang 10

55

ĐẬP TRÀN THỰC DỤNG

Với m hệ số lưu lượng [0.35 0.45], B

chiều rộng tràn, H 0 =H+V 2 /2g với H chiều

cao cột nước tràn, V vận tốc đến gần, n hệ

số ngập [01], =1  chảy KHÔNG ngập

2 / 3 o

n mB 2 g H

Q  

56

ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG

L

2

 z

V

z 1

57

ĐẬP TRÀN ĐỈNH RỘNG

Với B chiều rộng tràn, h chiều sâu cột

nước tràn (trên đập),  hệ số ngập [01],

z chênh lệch mực nước thượng & hạ lưu

& z 0 = z + V 2 /2g, V vận tốc đến gần

0 Z g 2 hB

58

THÁO LŨ DƯỚI SÂU (CHẢY CÓ ÁP)

tổng các tổn thất thủy lực dòng chảy qua cống

Với  hệ số tổn thất,  tiết diện ướt, z chênh lệch mực nước thượng & hạ lưu

Z g 2

i i 1

1







i i



59

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC TRÀN

 Giả thiết các tổ hợp (B,H)  quy

mô tràn,

 Tính điều tiết lũ (lũ với tần suất

thiết kế & kiểm tra),



60

 Xác định MNGC,

 Xác định cao trình đỉnh đập dâng

 quy mô đập,

 Tổng đầu tư T ($) công trình đầu mối (chú ý đến đập & tràn),

 Chọn tổ hợp (B,H) có T ($) min

Trang 11

61



(B,H)

T ($)

T tràn =f 1 (B,H)

T đập =f 2 (B,H)

T đập +T tràn =g(B,H)

Tmin

62

Bài tập 1: Một đập tràn thực dụng được xây dựng để tháo lưu lượng lũ max là 1000m 3 /s Cho biết cột nước tràn H=8m, đập cĩ m=0.4, chảy khơng ngập Tính chiều rộng B tràn Bỏ qua ảnh hưởng vận tốc đến gần

Bài tập 2: Một đập thực dụng cao H1=20m, cột nước tràn H=6m, chiều rộng B=40m,

hệ số lưu lượng m=0.4 Tính lưu lượng tháo lớn nhất với sai số 2 lần tính liên tiếp của Q là <1%

63

Bài tập 3: Một đập tràn đỉnh rộng

(i=0) được xây dựng để tháo lưu

lượng lũ max là 200m3/s Cho biết

cột nước tràn khi hồ ở MNDBT là

H=4m & chiều sâu nước hạ lưu là

3.6m, chảy ngập có  =0.8 Tính

chiều rộng B tràn Bỏ qua ảnh

hưởng vận tốc đến gần.

64

Bài 4: Tính lưu lượng qua đập tràn thực dụng với sai số 2 lần tính liên tiếp < 1%(chảy không ngập):

Cột nước tràn H=6m, hệ số lưu lượng m=0.42, chiều rộng tràn B=25m, đập cao H 1 = 25m

Bài 5: Tính chiều rộng tràn B để tháo lưu lượng Q=800m 3 /s Đập có m=0.4, cột nước tràn H=5m Đập cao 15m Bỏ qua vận tốc đến gần Giả thiết chảy không ngập qua đập

Bài 6: Tính lưu lượng tháo lớn nhất

của một đập tràn tháo sâu có độ

chênh mực nước thượng & hạ lưu là

25m, cống tháo lũ hình vuơng có

cạnh b=3m Tổng tổn thất năng

lượng tại cửa vào, cục bộ & đường

dài trong cống là  =8

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	1,93 MB