Bài giảng tổng quan về hệ thống thủy lợi

Môn học : CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI - Hướng dẫn đồ án môn học Thủy công - Quy phạm: công trình thủy lợi- các quy định chủ yếu về thiết kế TCXDVN 285:2002 và QCVN 04-05/2012 - T

Môn học : CÔNG TRÌNH TRÊN HỆ THỐNG THỦY LỢI

- Hướng dẫn đồ án môn học Thủy công

- Quy phạm: công trình thủy lợi- các quy định chủ yếu về thiết kế TCXDVN 285:2002 và QCVN 04-05/2012

- TiCVN- tính toán thủy lực đập tràn

- TCVN- tải trọng và lực tác dụng lên công trình thủy lợi (do sóng và tàu)

- TCVN- nền các công trình thủy công

- TCVN- Tải trong và các tác động

- Ljubomir Tancev – Dams and appurtenant Hydraulic Structures

- P.Novak, Á.I.B mo, C.Moffat, C.Nalluri, Narayanan Hydraulic Structures

- Giáo trình các môn chuyên môn, cơ sở đã, đang và sẽ học;

- các công trình thực tế; các tạp chí và các sách chuyên môn tham khảo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

Chương1

HỆ THỐNG THUỶ LỢI VÀ CÁC CÔNG TRÌNH

TRÊN HỆ THỐNG THUỶ LỢI

GS TS Phạm Ngọc Quý

1.1 Các khái niệm chung

1.1.1 Công trình thuỷ lợi (CTTL)

Được xây dựng cho các mục đích sử

dụng nguồn nước, phòng chống tiên tai

Đặc điểm chịu sự tác động trực tiếp của nước dưới các hình thức khác nhau

CTTL rất đa dạng Theo chức năng có:

1.1 Các khái niệm chung

1.Công trình ngăn nước

*Dùng để chắn, ngăn nước, nước được dâng cao ở một phía để trữ nước vào hồ, lấy nước; giữ nước ngọt, ngăn nước mặn, ngăn triều…

*Tạo ra sự chênh lệch mực nước (gọi là cột nước công tác) giữa thượng lưu và hạ lưu: H = MNTL – MNHL,

*Tác dụng của cột nước công tác lên công trình thể hiện ở các mặt sau: - Gây ra lực đẩy ngang

- Tạo ra dòng thấm: làm mất nước; gây ra áp lực thấm; gây ra các biến hình thấm

- Có thể gây ra lầy hoá, sạt lở

*Dạng phổ biến: các loại đập, các cống.

1.1 Các khái niệm chung

2.Công trình điều chỉnh dòng chảy

*Chức năng điều chỉnh dòng chảy trong sông, làm thay đổi hướng chảy, trạng thái dòng chảy

*Gồm các loại đê, đập mỏ hàn, kè bảo vệ bờ, tường chắn cát

ở đáy và các công trình lái dòng đặc biệt, kè bảo vệ mái

1.1 Các khái niệm chung

3.Các công trình dẫn nước

*Dẫn nước phục vụ các yêu cầu khác nhau như tưới, cấp nước, tiêu thoát nước

* Gồm các hệ thống kênh, máng hở và hệ thống đường ống (kín)

*Kênh hở là phổ biến nhất Kênh có kênh đào, đắp và phối hợp

*Vật liệu: đất, gia cô đá, BT; bê tông cốt thép, xi măng lưới thép (kênh máng) *Trên kênh hở thường có các công trình: báo vệ, kè, cầu máng, xi phông, dốc, cống…

*Đường ống là loại công trình dẫn nước có mặt cắt kín Có thể lộ thiên hoặc ngầm Ống bằng thép, bê tông cốt thép, nhựa tổng hợp…

*So với kênh đường ống có lưu lượng dẫn nước nhỏ, ít công trình trên hệ

thống, ít chiếm đất

*Nước trong kênh hở chảy bằng trọng lực, trong đường ống bằng trọng lực và bằng động lực

1.1 Các khái niệm chung

4.Các công trình chuyên môn

-Công trình trạm thuỷ điện: nhà máy thuỷ điện, bể áp lực, tháp điều áp, kênh xả…

-Công trình giao thông thuỷ: âu thuyền, công trình nâng tàu, đường chuyển gỗ, bến cảng

-Công trình thuỷ nông: hệ thống tưới, tiêu, thoát nước trên đồng ruộng…

-Công trình cấp, thoát nước: công trình lấy nước, xử lý nước, trạm bơm, hệ thống đường dẫn và tháo nước…

-Công trình thuỷ sản: hồ nuôi cá, đường chuyển cá…

-Công trình đồng muối: hệ thống điều tiết, cấp thoát nước mặn…

1.1 Các khái niệm chung

1.1 Các khái niệm chung

+Cấp của hệ thống được xác định theo quy phạm hiên hành (trướ clà

TCXDVN 285-2002, hiện là QCVN 04-05: 2012 )

+Công trình chuyển nước của HTTL là bộ phận quan trọng để vận chuyển nước từ nguồn (đầu mối) đến các hộ sử dụng nước

+Một hệ thống dẫn nước phục vụ tưới, tiêu,

cấp nước thường gồm kênh (ống) chính

1.1 Các khái niệm chung

1.1.3.Các công trình trên hệ thống thuỷ lợi

1.Các cống lấy nước, cống điều tiết

-Cống lấy nước: bố trí đầu các kênh nhánh để lấy nước từ kênh cấp trên xuống kênh cấp dưới

-Cống điều tiết: bố trí trên các kênh chính hoặc kênh nhánh cấp cao để điều tiêt, làm dâng cao mực nước trước cống

1.1 Các khái niệm chung

2.Các công trình chuyển nước:

-Xi phông ngược (cống luồn): Chuyển nước vượt qua sông, kênh, hoặc đường giao thông

-Cầu máng: chuyển nước vượt qua sông, kênh hoặc đường giao thông

1.1 Các khái niệm chung

3.Các công trình nối tiếp

-Bậc nước: khi độ dốc đìa hình lớn

-Dốc nước: khi độ dốc địa hình khá lớn.

4.Công trình đo nước

Để xác định mực nước, lưu lượng, lưu tốc, xói , bồi phục vụ cho công tác quản lý, sử dụng

Trên một hệ thống, có thể tận dụng các công trình thuỷ công để đo nước

1.1 Các khái niệm chung

5.Các công trình bảo vệ kênh

*Các công trình này có chức năng bảo vệ bờ kênh khỏi bị bồi, xói

lở

*Bao gồm:

-Tràn bên: để giữ cho nước trong kênh không tràn bờ gây xói

lở bờ.

-Cống tháo cuối kênh: để giữ cho nước trong kênh không tràn

bờ, hay để tháo cạn nước

- Kênh tách nước.

-Cống tiêu qua kênh (cống luồn dưới kênh).

-Tràn băng qua kênh: dùng khi cần chuyển nước từ sườn dốc băng qua kênh.

1.1 Các khái niệm chung

6.Bể lắng cát

Bể lắng bùn cát là một đoạn kênh được mở rộng và khơi sâu lắng đọng các hạt bùn cát đủ lớn

Bùn cát trong bể đưa ra khỏi bể bằng: nạo vét (thủ công,

cơ giới), tháo xả bằng thủy lực…

7.Công trình vận tải thuỷ trên kênh

Với các kênh có kết hợp vận tải thuỷ, tại các vị trí có mực nước trên kênh thay đổi nhiều thì cần bố trí âu thuyền để cho thuyền bè đi lại được an toàn.

1.1 Các khái niệm chung

8.Cầu giao thông qua kênh

Đường giao thông khi gặp kênh thì có cầu giao thông

Cao trình đáy dầm cầu phải cao hơn mực nước lớn nhất trong kênh.Tính thuỷ lực kênh phải chú ý tới mố cầu.

Trong thiết kế HTTL, có thể áp dụng thiết kế mẫu cống, cầu giao thông, kênh xây, cầu máng

1.2 Một số ví dụ

về các hệ thống thuỷ lợi ở Việt Nam

1.2.1 Hệ thống thuỷ lợi Bắc - Hưng - Hải

Nhiệm vụ cấp nước cho 124.000 ha, tiêu úng cho 185.000 ha thuộc các tỉnh Bắc Ninh, Hưng Yên, Hải Dương và một phần huyện Gia Lâm

Các công trình đầu mối chủ yếu gồm cống lấy nước Xuân Quan; cống tiêu Cầu Xe, An Thổ

Hệ thống được xây dựng từ những năm 1960 Ngày nay, hệ thống đang phát huy tác dụng

1.2 Một số ví dụ

về các hệ thống thuỷ lợi ở Việt Nam

1.2.2 Hệ thống thuỷ lợi sông Chu

Nhiệm vụ tưới nước cho 50.000 ha Nam Sông Mã, cấp nước 1,25 m³/s ,giao thông thuỷ

Đầu mối là đập Bái Thượng Kênh chính dài 19,33 km và các kênh nhánh dài hàng trăm km

Hệ thống được xây dựng từ năm 1936 Đầu năm 1996, công trình được nâng cấp và hiện đại

1.2 Một số ví dụ

về các hệ thống thuỷ lợi ở Việt Nam

1.2.3 Hệ thống thuỷ lợi Thạch Nham

Thuộc tỉnh Quảng Ngãi, trên Sông Vệ Xây dựng những năm 1980 Đang hiện đại hoá

Nhiệm vụ của hệ thống là tưới 50.000 ha, cấp nước sinh hoạt cho nhân dân vùng với Q=1,7 m³/s Đập dâng Thạch Nham Kênh chính dài 35,2

km Xiphông Sông Vệ dài 226m gồm 2 ống thép đường kính 1,6 m, Qmax=

15 m³/s

1.2 Một số ví dụ

về các hệ thống thuỷ lợi ở Việt Nam

1.2.4 Hệ thống thuỷ lợi Dầu Tiếng

Đầu mối là hồ Dầu Tiếng thuộc tỉnh Tây Ninh và hệ thống tưới ở Tây Ninh, Long An, Bình Dương và thành phố Hồ Chí Minh

Nhiệm vụ là tưới 93.000 ha, cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp 100 triệu m³/năm

Dung tích toàn bộ hồ là 1,58 tỷ m³; đập chính dài 1,1 km, cao 28 m; đập phụ dài 27 km; kênh chính dài 114 km Hệ thống được xây dựng và hoàn thành sau ngày thống nhất đất nước

1.2 Một số ví dụ

về các hệ thống thuỷ lợi ở Việt Nam

1.2.5 Hệ thống thuỷ lợi Tứ giác Long Xuyên

Nhiệm vụ của hệ thống là tiêu úng, phòng lũ, cải tạo đất cho 488.935 ha; cấp nước tưới cho 282.400 ha khu vực Tây Sông Hậu thuộc các tỉnh An Giang, Kiên Giang và một phần của tỉnh Hậu Giang Xây dựng những năm 1980

Hệ thống kênh chính dài 708,3 km là kênh kết hợp tưới tiêu và giao thông thuỷ

Hệ thống có các tuyến đê và bờ bao ngăn lũ, các cống tưới, tiêu, kiểm soát

lũ, trong đó quan trọng nhất là các cống- đập cao su Trà Sư, Đầm Chính,cống Tuần Thống, T6, Lung Lớn, Ba Hòn…

1.3 Các nguyên tắc chung

về thiết kế công trình trên HTTL

1.3.1 Cấp thiết kế của công trình

Cấp thiết kế của một công trình là một thông số chính nói lên vai trò quan trọng của công trình

Từ cấp công trình sẽ xác định được các chỉ tiêu thiết kế và các thông số khác

Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế được xác định theo các quy phạm, tiêu chuẩn hiện hành

Theo QCVN 04-05:2012, :

a) Xác định cấp công trình theo năng lực phục vụ:

-Đối với kênh chính và các công trình trên kênh chính: cấp công trình lấy theo cấp của hệ thống

-Đối với kênh nhánh và công trình trên kênh nhánh: cấp công trình lấy theo năng lực phục vụ của kênh nhánh đang xét (không cao hơn cấp của hệ thống)

1.3 Các nguyên tắc chung

về thiết kế công trình trên HTTL

b)Xác định cấp công trình theo đặc tính kỹ thuật của công trình:

Các đặc tính kỹ thuật được xét khi xác định cấp công trình bao gồm:

-Loại công trình: đập chắn, tường chắn…(kể cả các cống, khi đóng van để ngăn nước)

-Vật liệu xây dựng: là đất, đá hay bê tông, bê tông cốt thép…( đá xây được xét như là bê tông)

-Loại nền, thường được chia làm 3 nhóm:

Nhóm A: nền đá

Nhóm B: nền đất cát, đất hòn thô, đất sét ở trạng thái cứng và nửa

cứng

Nhóm C: nền đất sét bão hoà nước ở trạng thái dẻo

-Chiều cao công trình: lấy theo chiều cao lớn nhất của đập chắn, tường chắn, tính từ đáy chân khay thấp nhất đến đỉnh công trình

1.3 Các nguyên tắc chung

về thiết kế công trình trên HTTL

1.3.2.Những yêu cầu chủ yếu về thiết kế công trình trên HTTL

1.Các yêu cầu chung

-Đủ độ bền, ổn định, hạn chế thấm và thoả mãn các điều kiện khai thác lâu dài

-Bố trí tổng thể công trình phải phù hợp với cảnh quan xung quanh và kiến trúc đặc trưng của khu vực

-Sử dụng vật liệu tại chỗ ở mức tối đa có thể

-Biện pháp thi công tối ưu, thời gian thi công hợp lý, phù hợp với lịch khai thác sinh lợi của toàn hệ thống

-Sử dụng các thiêt bị đóng mở hiện đại, đảm bảo kín khít nước, vận hành thuận lợi an toàn

-Quy chuẩn hoá bố trí thiết bị, kết cấu, kích thước và phương pháp thi công xây lắp nhằm đẩy nhanh tiến độ, hạ giá thành và tạo thuận lợi cho công tác quản lý

1.3 Các nguyên tắc chung

về thiết kế công trình trên HTTL

2.Các yêu cầu bổ sung khi thiết kế sửa chữa, nâng cấp công trình

+Vì bị hư hỏng, xuống cấp, lạc hậu, thiếu an toàn, kém thuận lợi

hoặc mở rộng,chuyển đổi

+Đảm bảo các yêu cầu chung và còn phải:

-Có đủ các tài liệu khảo sát, thiết kế, thi công, quản lý, quan trắc,

sự cố đã xảy ra của công trình cũ; khảo sát và đánh giá hiện

-Xác định rõ mục tiêu sửa chữa, phục hồi, nâng cấp, mở rộng công trình.

-Trong thời gian cải tạo, nâng cấp công trình về nguyên tắc không được gây những ảnh hưởng quá bất lợi cho các hộ đang dùng nước -Cần nghiên cứu sử dụng lại các bộ phận công trình và thiết bị cũ ở mức tối đa.

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1

1 Trình bày khái niệm về hệ thống thủy lợi (HTTL), nhiệm vụ của HTTL.

2 Nêu các thành phần của một HTTL Trình bày khái niệm về công trình đầu mối và công trình chuyển nước.

3 Cấp của công trình đầu mối và của hệ thống chuyển nước được xác định theo những tiêu chí nào Nêu cách xác định cấp của một

hệ thống và từng hạng mục trên hệ thống.

4 Nêu khái niệm về các công trình trên HTTL.

5 Hãy mô tả một HTTL mà bạn biết rõ.

6 Nêu những yêu cầu chủ yếu khi thiết kế công trình trên HTTL.

Kết thúc chương 1