Nghiên cứu giải pháp bố trí và tính toán mố nhám gia cường trên dốc nước, áp dụng cho một phương án thiết kế đường tràn hồ nặm cắt

Khu ch tán dòng ch y theo c hai ph ng đ ng vƠ ngang.

hi n nay Ếhúng ỏa đụ ốà đang ồợy ế ng nhi Ố Ếông ỏrình ỏháo n Ế ố i qỐy mô l n ắrong đó, ế Ế n Ế là m ỏ ỏrong nh ng h ng m Ế qỐan ỏr ng nh ỏ Ế a Ếông ỏrình ỏháo n Ế Chính đợy ếi n ra r ỏ nhi Ố ố n đ ỏh y l Ế Ế a ếòng Ếh y Ế ẽi ỏ khi ếòng Ếh y Ếó l Ố ỏ Ế l n s gợy ra nh ng h qỐ ẽ ỏ l i Ếho Ếông ỏrình nh

m Ếh đ ng, sóng ồỐng kíẾh, hàm khí, khí ỏh Ế… làm nh h ng đ n s an ỏoàn

Ế ng nh hi Ố qỐ Ế a Ếông ỏrình Nh ng n m g n đợy, đụ Ếó nhi Ố s Ế h h ng Ếông ỏrình ếo ẾáẾ ngỐyên nhợn liên qỐan đ n l Ố ỏ Ế ếòng Ếh y ỏrên ế Ế n Ế gợy

ra nh đ ng ỏràn Ếông ỏrình đ Ố m i Nam ắh Ếh ảụn, ắháẾ Bà, Phú Ninh…

V i nh ng đ Ế đi m ỏrên đợy Ếho ỏh y ối Ế áp ế ng ẾáẾ ẽi n pháp k ỏhỐ ỏ ẾhỐyên môn đ phòng ng a s Ế ếo l Ố ỏ Ế ếòng Ếh y ỏrên ế Ế gợy ra là m ỏ Ếông

ối Ế r ỏ qỐan ỏr ng ốà ỏh ỏ s Ế n ỏhi ỏ M ỏ ỏrong nh ng gi i pháp hi Ố qỐ nh ỏ

hi n nay đó là ẽ ỏrí ẾáẾ m nhám gia Ế ng ỏrên ế Ế n Ế nh m gi m l Ố ỏ Ế

dòng Ếh y, ỏ ng kh n ng ỏiêỐ n ng ốà gi m kh i l ng Ếông ỏrình ỏiêỐ n ng phía saỐ ỏràn Do đó, ỏáẾ gi l a Ếh n đ ỏài lỐ n ố n ỏh Ế s k ỏhỐ ỏ “NẢảIÊN C U

Do ỏh i gian Ế ng nh ki n ỏh Ế ẾhỐyên môn Ếòn h n Ếh nên ối Ế nghiên

Ế Ố ốà ỏh Ế hi n đ ỏài không ỏh ỏránh kh i nh ng ỏhi Ố sóỏ, r ỏ mong đ Ế s Ếh

ẽ o Ế a ẾáẾ ỏh y Ếô giáo, s đóng góp ý ki n Ế a ẾáẾ nhà khoa h Ế ốà ẾáẾ ẽ n

đ ng nghi p đ đ ỏài nghiên Ế Ố đ Ế hoàn ỏhi n h n

Xin Ếhợn ỏhành Ế m n!

Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên c u c a riêng tôi Các thông tin, tƠi li u trích d n trong lu n v n đư đ c ghi rõ ngu n g c K t qu nêu trong lu n

v n lƠ trung th c vƠ ch a t ng đ c ai công b trong b t k công trình nƠo tr c đơy

TÁC GI LU N V N

Ơo Th Hi n

1 Tính c p thi t c a đ tƠi 1

2 M c đích c a đ tƠi 1

3 Cách ti p c n vƠ ph ng pháp nghiên c u 2

4 K t qu đ t đ c 2

CH NG 1: T NG QUAN V NG TRÀN THÁO L H CH A VÀ VI C NG D NG M NHÁM GIA C NG 3

1.1 T ng quan v xơy d ng đ ng trƠn tháo l h ch a n c 3

1.1.1 M c đích vƠ yêu c u c a vi c xơy d ng đ ng trƠn tháo l 3

1.1.2 Các lo i đ ng trƠn h bên b 4

1.1.2.1 ng trƠn d c 4

1.1.2.2 ng trƠn ngang 8

1.1.3 M t s công trình tháo l đi n hình Vi t Nam 9

1.2 Các v n đ th y l c c a dòng ch y trên d c n c có l u t c l n 13

1.2.1 V n đ sóng trong d c n c 13

1.2.2 V n đ hƠm khí trong d c n c 14

1.2.3 Khí th c trên d c n c 15

1.3 V áp d ng hình th c m nhám gia c ng Vi t Nam 16

1.4 Gi i h n ph m vi nghiên c u 19

1.5 K t lu n ch ng 1 20

CH NG 2: 21

NGHIÊN C U C S B TRệ VÀ TệNH TOÁN M NHÁM GIA C NG TRÊN D C N C 21

2.1 i u ki n áp d ng m nhám gia c ng trong thi t k d c n c 21

2.2 Các hình th c m nhám gia c ng vƠ kh n ng áp d ng 21

2.3 Ph ng pháp tính toán thi t k m nhám gia c ng 26

2.4 Nghiên c u áp d ng m nhám gia c ng trong thi t k d c n c 31

2.4.1 M c đích lƠm m nhám gia c ng 31

2.4.4 Ki m tra khí th c khi có m nhám gia c ng 43

2.5 K t lu n ch ng 2 48

CH NG 3: 50

ÁP D NG CHO M T PH NG ÁN THI T K NG TRÀN H 50

N M C T 50

3.1 Gi i thi u v công trình h N m C t 50

3.2 Ph ng án thi t k đ ng trƠn h N m C t 51

3.3 Tính toán th y l c ph ng án d c không có m nhám 52

3.3.1 ng m t n c trên d c ng v i các c p l u l ng 52

3.3.2 Tính toán b tiêu n ng cu i d c 53

3.4 Tính toán th y l c ph ng án d c có m nhám 57

3.4.1 B trí m nhám 57

3.4.2 Tính toán kích th c m nhám 57

3.4.3 Ki m tra khí th c m nhám 61

3.4.4 Tính toán b tiêu n ng cu i d c 62

3.5 Phơn tích k t qu , l a ch n ph ng án 64

3.6 K t lu n ch ng 3 67

K T LU N VÀ KI N NGH 69

I Các k t qu đ t đ c c a lu n v n 69

II Nh ng v n đ t n t i 70

III H ng ti p t c nghiên c u 71

TÀI LI U THAM KH O 72

Hình 1.2 Kênh d n th ng l u 5

Hình 1.3 AB ậ a hình t nhiên io; AC ậ Gi i h n đ d c cho phép id 6

Hình 1.4 D c n c 6

Hình 1.5 M t c t ngang c a d c n c 7

Hình 1.6 B c n c 8

Hình 1.7 ng trƠn ngang 9

Hình 1.8 Th y đi n Hòa Bình 11

Hình 1.9 ng trƠn h ch a C a t 11

Hình 1.10 ng trƠn h ch a th y đi n Tuyên Quang 12

Hình 1.11 ng trƠn h ch a th y đi n Yali 12

Hình 1.12 Tuy n đ p th y đi n S n La 13

Hình 1.13 Sóng trong d c n c [7] 14

Hình 1.14 S thay đ i c u trúc dòng ch y theo chi u dƠi d c n c [2] 14

Hình 1.15 Khí th c trên b m t d c n c trƠn K G [2] 15

Hình 1.16 M nhám gia c ng đ c b trí cu i d c n c 16

Hình 1.17 M nhám hình ch nh t trên d c n c h ch a n c Yên L p 17

Hình 1.18 M nhám hình ch nh t trên d c n c h ch a n c Khe Chè, 17

Qu ng Ninh 17

Hình 1.19 Chi ti t nhám d ng trên d c n c h Khe V i 18

Hình 1.20 Chi ti t nhám d ng đ t so le trên d c n c NgƠn Tr i 19

Hình 2.1 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t th ng góc v i dòng ch y 22

Hình 2.2 M nhám b ng các d m hình tròn đ t th ng góc v i dòng ch y 22

Hình 2.3 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y 23

Hình 2.4 M nhám quơn c đ t đáy theo hình bƠn c 23

Hình 2.5 M nhám ch V ng c dòng 24

Hình 2.6 M nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng 24

Hình 2.7 M nhám ch W, có hai m i nh n xuôi dòng 25

Hình 2.8 M nhám r ng c a đ t xuôi dòng 25

Hình 2.9 M nhám r ng c a đ t ng c dòng 25

Hình 2.12 ng m t n c trên d c n c khi ch a b trí m nhám gia c ng ng v i Q =

789m3/s 37

Hình 2.13 Bi u đ quan h gi a  vƠ chi u cao m ∆ ng v i t ng ki u m tính theo công th c c a Aivazian m i 39

Hình 2.14 Quan h Vng = f(Rb,S) c a v t li u bê tông [2] 44

Hình 2.15 Bi u đ quan h 1 f(y/);2 f(/); / f(L/) [2] 45

Hình 3.1 Quan h Q ~ ZhH l u trƠn N m C t 52

Hình 3.2 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y v i  = 0,5 58

Hình 3.3 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,5 58

Hình 3.4 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y v i  = 0,55 59

Hình 3.5 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,55 60

Hình 3.6 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y v i  = 0,6 60

Hình 3.7 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,6 61

Hình 3.8 M t c t d c n c 65

Hình 3.9 M t c t b tiêu n ng cu i d c n c 66

B ng 2.1 B ng các tr s a, b, c, S trong công th c (2 ậ 5a) và (2 ậ 5b) 28

B ng 2.2 B ng tr s A trong công th c (2 ậ 6) 29

B ng 2.3 B ng tr s M, N trong công th c (2 ậ 7) 29

B ng 2.4 B ng tr s r, s, t vƠ r’, s’, t’ trong công th c (2 ậ 9) và (2 ậ 10) 31

B ng 2.5 ng m t n c trên d c n c khi ch a b trí m nhám gia c ng ng v i Q = 789m3/s 36

B ng 2.6 Chi u cao m nhám gia c ng trên d c ng v i  =0,45 cho 3 ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian m i 38

B ng 2.7 Chi u cao m nhám gia c ng trên d c ng v i  =0,5; 0,55 và  =0,6 cho 3 ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian m i 38

B ng 2.8 Chi u cao m nhám gia c ng trên d c ng v i  =0,45 cho 3 ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5a) 40

B ng 2.9 Chi u cao m nhám gia c ng trên d c ng v i  =0,5; 0,55 và 0,6 cho 3 ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5a) 40

B ng 2.10 Chi u cao m nhám gia c ng trên d c ng v i  =0,5 cho 3 ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5b) 41

B ng 2.11 Chi u cao m nhám gia c ng trên d c ng v i  =0,5 cho 3 ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian c (2-7) 42

B ng 2.12 Ki m tra kh n ng khí th c t i m t c t có Vcd = 9,68m/s; 10,87 và 11,84m/s ng v i t ng chi u cao m nghiên c u 47

B ng 3.1 sơu đ u d c hc; đ sơu dòng đ u ho; đ sơu phơn gi i hk ng v i các c p l u l ng 52

B ng 3.2 B ng t ng h p k t qu tính toán xác đ nh quan h Qtn ~ ( h"c-hh) 54

B ng 3.3 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng 56

B ng 3.4 B ng t ng h p k t qu tính toán xác đ nh quan h Qtn ~ ( h"c-hh) khi b trí m nhám gia c ng v i  = 0,5 62

B ng 3.5 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng v i  = 0,5 63

B ng 3.6 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng v i  = 0,55 và  = 0,6 64

B ng 3.8 K t qu tính toán kh i l ng bê tông trƠn c a 4 ph ng án khi không b trí m

nhám vƠ khi b trí m nhám v i  = 0,5; 0,55 và  = 0,6 66

M U

1 Tính c p thi t c a đ tƠi

Trong nh ng n m g n đơy, chúng ta xơy d ng hƠng ngƠn công trình đ u m i

th y l i đ ph c v các m c đích dơn sinh kinh t , phát tri n đ t n c Do m c đ quan tr ng vƠ đ c thù c a công trình th y l i, nh ng yêu c u v đ m b o an toƠn & kinh t trong vi c tính toán thi t k , thi công vƠ qu n lý khai thác đ t ra ngƠy cƠng cao

D c n c lƠ m t trong nh ng h ng m c quan tr ng nh t c a công trình tháo

n c Chính đơy di n ra r t nhi u v n đ th y l c c a dòng ch y c bi t khi dòng ch y có l u t c l n s gơy ra nh ng h qu b t l i cho công trình nh m ch

đ ng, sóng xung kích, hƠm khí, khí th cầ lƠm nh h ng đ n s an toƠn c ng nh

hi u qu c a công trình

Trong khi đó, nh ng n m g n đơy, đư có nhi u s c h h ng công trình do các nguyên nhơn liên quan đ n l u t c dòng ch y trên d c n c gơy nên nh đ ng trƠn công trình đ u m i Nam Th ch Hưn, Thác BƠ, Phú Ninhầ i u nƠy đòi h i trong tính toán thi t k c ng nh thi công xơy d ng các công trình m i ph i đ c đ

c p đ y đ h n đ n v n đ v dòng ch y trên d c n c c ng nh áp d ng các bi n pháp k thu t chuyên môn đ phòng ng a s c M t trong nh ng gi i pháp hi u

qu nh t hi n nay đó lƠ b trí các m nhám gia c ng trên d c n c nh m gi m l u

t c dòng ch y, đ phòng khí th c, t ng kh n ng tiêu n ng vƠ gi m kh i l ng công trình tiêu n ng phía sau trƠn

Vì th , đơy lƠ đ tƠi có ý ngh a khoa h c vƠ th c ti n cao vƠ nó liên quan tr c

ti p đ n an toàn, kinh t , hi u qu c a công trình

2 M c đích c a đ tƠi

- Nghiên c u các hình th c m nhám gia c ng vƠ kh n ng áp d ng

- Nghiên c u gi i pháp b trí vƠ tính toán m nhám gia c ng trên d c n c

- Nghiên c u xác đ nh quan h gi a chi u cao m vƠ m c đ tiêu hao n ng

l ng trên d c n c

- Nghiên c u v n đ khí th c m nhám gia c ng

- Áp d ng tính toán thi t k m nhám trên đ ng trƠn h N m C t, t nh B c

- Gi i pháp b trí vƠ tính toán m nhám gia c ng trên d c n c

- Bi u đ quan h gi a chi u cao m vƠ m c đ tiêu hao n ng l ng trên

CH NG 1:

T NG QUAN V NG TRÀN THÁO L H CH A VÀ VI C NG

1.1 T ng quan v xơy d ng đ ng trƠn tháo l h ch a n c

1.1.1 M c đích vƠ yêu c u c a vi c xơy d ng đ ng trƠn tháo l

Hi n nay n c ta c ng nh trên th gi i có r t nhi u h ch a n c đư vƠ đang đ c xơy d ng Nó có vai trò quan tr ng trong phát tri n kinh t đ t n c, lƠ công trình ph c v đa m c tiêu, c p n c cho nông nghi p, công nghi p, sinh ho t, phát đi n vƠ các ngƠnh kinh t khác, c i t o c nh quan môi tr ng sinh thái, đi u

ti t l đ gi m nh thiên tai, đ m b o an toƠn tính m ng vƠ tƠi s n nhơn dơn vùng h

l u

Khi xơy d ng đ u m i công trình h ch a n c, ngoƠi đ p, công trình l y

n c vƠ m t s công trình ph c v cho m c đích chuyên môn thì công trình tháo l

lƠ m t h ng m c không th thi u các đ u m i th y l i, nó có ch c n ng tháo n c

th a trong mùa l đ đ m b o an toƠn cho công trình đ u m i c ng nh vùng h du

m t s đ u m i th y l i, công trình tháo l còn đ c k t h p đ tháo n c

th ng xuyên xu ng h l u, x bùn cát, tháo c n h ch a khi c n thi t, hay k t h p

đ tháo n c trong th i k thi công công trình

Trong các công trình đ u m i, có th lƠm công trình ng n n c vƠ tháo n c

k t h p, c ng có th lƠm riêng công trình tháo bên b i v i đ p bê tông tr ng l c

vƠ bê tông c t thép, th ng b trí công trình tháo n c ngay trên thơn đ p i v i các đ p dùng v t li u t i ch , đ p b n ch ng thì công trình tháo l đ c tách riêng

g i lƠ đ ng trƠn l bên b ng trƠn l có th có c a van kh ng ch , c ng có th không có Khi không có c a van, cao trình ng ng trƠn v a b ng cao trình m c

n c dơng bình th ng Lúc m c n c h b t đ u dơng lên vƠ cao h n ng ng trƠn thì n c trong h t đ ng ch y xu ng h l u Khi đ ng trƠn có c a van kh ng ch , cao trình ng ng trƠn th p h n m c n c dơng bình th ng Lúc đó c n có d báo

l , quan sát m c n c trong h ch a đ xác đ nh th i đi m m c a trƠn vƠ đi u

ch nh l u l ng tháo

Tùy vƠo đ c đi m lƠm vi c, đi u ki n đ a hình, đ a ch t vƠ th y v n, các yêu

c u v thi công, qu n lý, khai thác mƠ ta có th ch n đ c công trình tháo l thích h p, nh công trình tháo l trên m t: đ p trƠn, đ ng trƠn d c, đ ng trƠn ngang ầ vƠ công trình tháo l d i sơu: đ ng h m, c ng ng m

Do có nh ng u đi m c b n lƠ lƠm vi c an toƠn, d thi công, thu n ti n cho

qu n lý vƠ s a ch a khi c n thi t nên đ p trƠn, đ ng trƠn d c, đ ng tràn ngang

đ c áp d ng trong tuy t đ i đa s các h ch a đư xơy d ng Vi t Nam vƠ xu th nƠy s đ c ti p t c duy trì trong th i gian t i

+ Kênh ế n ốào: có nhi m v h ng n c ch y thu n dòng vƠo ng ng trƠn

Tùy v trí ng ng trƠn, phía th ng l u đ ng trƠn, có kênh d n dƠi, ng n, ho c

không có kênh d n, nh ng c n có t ng cánh h ng dòng áy kênh có đ d c i=0

ho c i<0 theo chi u dòng ch y M t c t ngang kênh có th lƠ hình ch nh t (n n đ t,

có t ng bên) ho c hình thang (n n đá)

2 3

Hình 1.2 Kênh d n th ng l u

1 Ng ng trƠn; 2 Kênh d n; 3 B kênh; 4 T ng h ng dòng

+ Ng ng ỏràn: có th lƠ đ p trƠn đ nh r ng hay th c d ng, trên đ nh có

ho c không có c a van Trên n n đ t, th ng ng ng th p nên theo hình th c đ nh

r ng Trên n n đá đ t ng thêm kh n ng tháo n c vƠ gi m chi u r ng đ ng trƠn

có th dùng đ p trƠn th c d ng

Ng ng trƠn nói chung lƠ th ng đ cho dòng ch y vƠo đ c thu n l i vƠ

th ng góc v i ng ng C ng có tr ng h p b trí ng ng trƠn thƠnh đ ng cong,

th m chí có lúc thƠnh đ ng gưy đ t ng thêm chi u dƠi trƠn n c Tr ng h p nƠy, dòng ch y sau ng ng th ng r i lo n nên ng i ta c ng ít dùng Sau ng ng tràn

có th b trí thi t b tiêu n ng ho c n i ti p ngay v i kênh tháo

+ Kênh tháo: n i ti p sau ng ng trƠn đ chuy n n c xu ng h l u Kênh tháo th ng lƠ d c n c ho c b c n c

- D c n c lƠ kênh h có đ d c l n, đ c xơy d ng trên n n đ t ho c đá Khi thi t k c n so sánh đ d c id ng v i l u t c cho phép l n nh t v i đ d c c a

đ a hình t nhiên io

i d

N u io < idthì nên dùng đ d c đ a hình t nhiên vƠ đ m b o cho l u t c trên

d c không v t quá l u t c cho phép Th c t có th cho đ d c d c n c thay đ i

t io đ n id N u cƠng d c, kh i l ng đƠo cƠng t ng nh ng chi u dƠi d c n c

gi m, c n ph i so sánh v kinh t

N u io > id thì không th dùng đ d c t nhiên n u không có bi n pháp đ c

bi t Lúc đó, tùy theo đ a hình c th mƠ có th t ng đ nhám ho c có th lƠm hai

a,b) Trên n n đ t; c) Trên n n đá (kích th c ghi theo m)

Tr ng h p d c n c đ c xơy d ng trên n n đ t ho c đá x u, đáy d c ph i

đ c gia c b ng bê tông, bê tông c t thép ho c đá xơy M t c t ngang th ng lƠ hình thang có mái d c 1:1 đ n 1:1,5, c ng có khi lƠ hình ch nh t hai b lƠ t ng

tr ng l c dƠy c a đáy tùy tính ch t c a đ t n n vƠ l u t c dòng ch y mƠ xác

đ nh

Tr ng h p d c n c xơy d ng trên n n đá, đ d c đáy cho phép l n h n, có

th t i 50% vƠ có th thay đ i thích ng v i đi u ki n đ a hình, đ a ch t đ gi m

kh i l ng đƠo M t c t lƠ hình ch nh t ho c hình thang v i mái r t d c áy d c

có chi u dƠy 0,15÷0,6m

Chi u r ng d c n c có th không đ i trong su t c chi u dƠi ho c đ ti t

ki m kh i l ng công trình thì đ u d c n c có th lƠm đo n thu h p ho c làm

d c n c thu h p d n Trong t t c các tr ng h p đ u ph i đ m b o l u l ng đ n

v cu i d c không đ c v t quá l u l ng đ n v cho phép đ i v i m i lo i n n

- B c n c: Lúc đ a hình r t d c, kênh tháo dùng hình th c b c n c nhi u

c p có th gi m đ c kh i l ng đƠo đ p Các b c n c có tác d ng tiêu hao n ng

l ng trong su t chi u dƠi dòng ch y vƠ b ph n tiêu n ng cu i kênh tháo s đ n

Tr ng h p đ u m i công trình không có v trí thích h p đ lƠm đ ng trƠn

d c, nh t lƠ lúc đ a hình d c vƠ h p thì nên dùng đ ng trƠn ngang

ng trƠn ngang c ng lƠ đ ng trƠn h , có h ng n c vƠo ng ng g n vuông góc v i h ng c a đ ng tháo sau ng ng ThƠnh ph n c a đ ng trƠn ngang g m: kênh d n vƠo (có th r t ng n ho c không có), ng ng, máng bên đ t

tr c ti p sau ng ng vƠ đ ng tháo n i ti p sau máng bên (hình 1.7)

Do đ i h ng dòng ch y t ng ng sang máng bên, dòng ch y trong máng

có ch đ th y l c ph c t p (dòng bi n l ng ch y xo n c) nên khi tính toán th y

l c đ ng trƠn ngang, c n xác đ nh đ ng m t n c trong máng đ ki m tra tr ng thái ch y qua ng ng đ m b o an toƠn, th ng kh ng ch tr ng thái ch y qua

ng ng lƠ t do

Nguyên t c thi t k đ ng tháo n c c a trƠn ngang c ng nh đ ng trƠn

d c

1.1.3 M t s công trình tháo l đi n hình Vi t Nam

Nh chúng ta đư bi t, các công trình tháo l n c ta đ c xơy d ng v i r t nhi u hình th c khác nhau nh : n i ti p sau ng ng trƠn lƠ d c n c, b c n c hay

d c n c vƠ b c n c k t h p Trong đó, công trình trƠn ki u d c n c hi n đang

đ c s d ng r ng rưi trên các h th ng công trình th y l i n c ta, đ c bi t lƠ các đ ng trƠn tháo l các h ch a n c v a vƠ nh

B ng 1.1 Thông s k thu t c a m t s trƠn x l có d c n c Vi t Nam

TT Tên công

trình

Q x (m 3 /s)

c tr ng c a d c n c B(m) q(m 3 /s.m) L(m) i(%)

M t s hình nh trƠn x l có d c n c Vi t Nam

+ a đi m: Hòa Bình + Hình th c tiêu n ng: D c

= 24,33 m, q = 171,4 m2/s

Hình 1.9 ng trƠn h ch a C a t

+ a đi m: Tuyên Quang + Hình th c tiêu n ng: D c

n c, m i phun

+ Thông s th y l c:

Qx = 11986 m3/s, BTràn = 60 m,

Hình 1.10 ng trƠn h ch a th y đi n Tuyên Quang

+ a đi m: Gia Lai

Dòng ch y trong d c lƠ dòng ch y xi t S thay đ i liên t c c a m c n c vƠ

l u l ng h ch a trong quá trình đi u ti t h , s dao đ ng c a m c n c h l u

đ ng trƠn do dòng ch y trên sông h l u bi n đ i lƠm cho dòng ch y trên d c

n c luôn luôn tr ng thái không n đ nh M t khác, do d c n c c a đ ng trƠn

có đ d c l n nên ngoƠi chuy n đ ng không n đ nh do ch đ th y v n vƠ quá trình đi u ti t h ch a gơy ra, trên d c n c còn sinh ra hi n t ng sau:

d c, l p n c g n đáy h u nh b gi l i, còn l p n c phía trên b tr t đi v i t c

đ l n Hình d ng m t c t ngang c a d c lƠ parabôn, hình tam giác ho c đa giác có

t l gi a chi u r ng vƠ chi u sơu n c trong d c lƠ bé thì gi m đ c hi n t ng sóng

Hình 1.14 S thay đ i c u trúc dòng ch y theo chi u dƠi d c n c [2].

+ o n đ u dƠi l1 có lõi dòng ch y không nhi u vƠ m t thoáng không nhi u Chi u dƠy lõi gi m d n theo chi u dòng ch y do s phát tri n c a l p biên r i phát sinh đáy d c n c

+ o n đ u t o sóng chi u dƠi l2 c tr ng c a đo n nƠy lƠ trên m t thoáng hình thƠnh các sóng d ng v y, biên đ sóng t ng d n theo chi u dòng ch y

+ o n chuy n đ ng không đ u c a dòng hƠm khí, có chi u dƠi l3 đ u c a

đo n nƠy b t đ u có hƠm khí xơm nh p vƠo dòng ch y Quá trình tr n khí gia t ng theo chi u dòng ch y đ n m t gi i h n nh t đ nh

+ o n chuy n đ ng đ u c a dòng hƠm khí v i chi u dƠi l4 Trong đo n nƠy

m c đ hƠm khí vƠ c u trúc c a dòng ch y đ t n đ nh, dòng ch y lƠ đ u

S hƠm khí c a dòng ch y sát thƠnh bên đ c b t đ u s m h n so v i

gi a lòng d n do các t ng bên lƠm nhi u m t thoáng

1.3 V áp d ng hình th c m nhám gia c ng Vi t Nam

Nhám gia c ng lƠ m t trong nh ng gi i pháp thi t k hi u qu đ c ng

d ng nhi u cho công trình có dòng xi t

M t s công trình b trí nhám gia c ng trên toƠn d c n c nh h ch a n c Yên L p t nh Qu ng Ninh (hình 1.17), vƠ h ch a n c Khe Chè (hình 1.18)

Hình 1.17 M nhám hình ch nh t trên d c n c h ch a n c Yên L p

Hình 1.18 M nhám hình ch nh t trên d c n c h ch a n c Khe Chè,

Qu ng Ninh

NgoƠi các công trình đư đ c xơy d ng thì m nhám gia c ng hi n nay

c ng r t đ c quan tơm vƠ đ c xem xét nhi u trong các ph ng án thi t k công trình nh :

- H ch a n c Khe V i t nh Yên Bái (hình 1.19): m nhám gia c ng hình

ch W đ c b trí cu i d c n c

AA

mÆt c¾t a-a

Hình 1.19 Chi ti t nhám d ng trên d c n c h Khe V i

- TrƠn x l NgƠn Tr i (hình 1.20): Hình th c n i ti p lƠ d c n c có b trí nhám ki u d m so le trên toƠn đáy d c, k t c u nhám hình thang đư đ c áp d ng cho thi t k trƠn NgƠn Tr i

Hình 1.20 Chi ti t nhám d ng đ t so le trên d c n c NgƠn Tr i

M c dù m nhám gia c ng đư đ c s d ng m t s d c n c trên các h

ch a v a vƠ l n n c ta hi n nay nh ng ch a có các công trình nghiên c u, t ng

k t v vi c l a ch n lo i m , kh n ng ng d ng c a t ng lo i m , v các công th c

th c nghi m đ c v n d ng trong tính toán th y l c c ng nh các k t qu nghiên

c u th c nghi m mô hình c bi t, v n đ s d ng m nhám đ h tr tiêu n ng trên d c n c ch a đ c nghiên c u nhi u, ch a có các t ng k t đánh giá v hi u

qu tiêu n ng khi b trí m nhám trên d c n c

1.4 Gi i h n ph m vi nghiên c u

i t ng nghiên c u c a lu n v n lƠ m nhám gia c ng trong thi t k d c

n c, trong đó c n chú tr ng các v n đ :

- L a ch n d ng m nghiên c u đi n hình

- Quan h gi a chi u cao m vƠ m c đ tiêu hao n ng l ng trên d c

- V n đ khí th c m nhám gia c ng

1.5 K t lu n ch ng 1

- Công trình tháo l lƠ m t h ng m c không th thi u các đ u m i th y l i

Nó đ c xơy d ng v i nhi u hình th c khác nhau Trong đó, công trình trƠn ki u

d c n c hi n đang đ c s d ng r ng rưi trên các h th ng công trình th y l i

n c ta

- D c n c lƠ n i di n ra r t nhi u v n đ th y l c c a dòng ch y nh : Sóng, hƠm khí, khí th c trên d c n c c bi t lƠ khi dòng ch y trên d c n c có l u t c

ch y l n h n v n t c cho phép không xói c a v t li u xơy d ng đ đ phòng khí

th c còn trên ph ng di n b trí m nhám trên toƠn b d c n c nh m tiêu hao vƠ

t n th t n ng l ng dòng ch y ch a đ c chú ý nghiên c u nhi u, ch a có các t ng

k t, đánh giá v hi u qu tiêu n ng khi b trí m nhám trên toƠn b d c n c c ng

nh các h ng d n c th v b trí vƠ tính toán m nhám gia c ng cho m c đích tiêu n ng Vì v y, Lu n v n đ t nhi m v nghiên c u v b trí m nhám gia c ng trên toƠn d c n c vƠ tính toán hi u qu tiêu n ng c a chúng trong thi t k công trình tháo l

CH NG 2:

NGHIểN C U C S B TRệ VÀ TÍNH TOÁN M NHÁM GIA C NG

TRểN D C N C

2.1 i u ki n áp d ng m nhám gia c ng trong thi t k d c n c

Trong th c t , có th g p nh ng n i do đi u ki n đ a hình đòi h i ph i xơy

d ng d c n c có đ d c đáy l n

D c n c lƠ n i di n ra r t nhi u v n đ th y l c c a dòng ch y c bi t, khi dòng ch y có l u t c l n s gơy ra nh ng h qu b t l i cho công trình Nh ng

n m g n đơy đư có r t nhi u s c h h ng công trình do các nhuyên nhơn liên quan

đ n l u t c dòng ch y trên d c n c Chính vì v y, trong tính toán thi t k c ng

nh thi công xơy d ng các công trình m i ph i đ c đ c p đ y đ h n v n đ dòng

ch y trên d c n c c ng nh áp d ng các bi n pháp k thu t chuyên môn đ phòng

ng a s c M t trong nh ng gi i pháp hi u qu nh t hi n nay lƠ b trí m nhám gia

c ng trên d c n c

V i các d c n c có đ d c đáy l n, l u t c dòng ch y trên d c n c r t l n,

có khi v t quá gi i h n l u t c cho phép c a v t li u, do đó, không nh ng vi c tiêu

n ng chơn d c r t khó kh n mƠ c thơn d c c ng c n gi i quy t v n đ tiêu n ng

m i đ m b o cho công trình đ c an toƠn Bi n pháp tiêu n ng hi u qu nh t lƠ d c theo d c, ng i ta đ t các m nhám nhơn t o đ t ng c ng đ nhám

Các m nhám nƠy có tác d ng t ng chi u sơu dòng ch y, gi m l u t c vƠ lƠm nhi m v tiêu hao n ng l ng dòng ch y d c đ ng trên thơn d c, gi m n ng l ng dòng ch y t i m t c t cu i d c nh m gi m t i cho b tiêu n ng

2.2 Các hình th c m nhám gia c ng vƠ kh n ng áp d ng

M nhám gia c ng lƠ các ch ng ng i v t có hình d ng, kích th c r t khác nhau, th ng đ t đáy vƠ có khi đ t hai bên thƠnh máng

Hi n nay, vi c áp d ng m nhám gia c ng r t r ng rưi vƠ có th chia làm ba

lo i ch y u sau [1]:

Lo i I: M nhám đ t đáy

Lo i nƠy th ng có các ki u nh sau:

Ki Ố 1 :

Hình 2.1 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t th ng góc v i dòng ch y + u đi m:

- Do m t c t không tr n thu n nên có kh n ng d phát sinh khí th c

- Thi công khó h n ki u 1 vƠ 2

Ki Ố 4:

Hình 2.4 M nhám quơn c đ t đáy theo hình bƠn c

+ Ố đi m:

- Dòng ch y đ c khu ch tán theo c ph ng đ ng vƠ ngang

- Hi u qu tiêu n ng t t h n ki u 3 vì nó chia dòng ch y ra thƠnh nhi u d i

nh h n

+ Nh Ế đi m:

- Do m t c t không tr n thu n nên có kh n ng d phát sinh khí th c

- Th i gian thi công lơu h n các ki u trên

Khu ch tán dòng ch y theo c hai ph ng đ ng vƠ ngang

+ Nh c đi m: Kh n ng ch ng xơm th c kém h n lo i II

2.3 Ph ng pháp tính toán thi t k m nhám gia c ng

Tính toán th y l c cho d c n c có m nhám gia c ng trong đi u ki n dòng ch y đ u v n có th áp d ng công th c Sêdi:

RiC

v (2 ậ 1)

8

 (2 ậ 2) Trong đó:

C

n  1 (2 ậ 3) Thì công th c (2 ậ 1) có d ng:

Rin

d ng công th c (2 ậ 1), (2 ậ 2) hay (2 ậ 4) vƠ c n ph i bi t các h s Cgc , gc

Các nhƠ nghiên c u Liên Xô đư đ ra nhi u công th c tính toán các đ i

l ng Cgc vƠ gc đơy xin gi i thi u m t s công th c đ c ng d ng r ng rưi:

 Công th c c a Pical p: Dùng cho lo i I (tr ki u 7, 8, 9)

Công th c nƠy đ c trình bƠy trong các tƠi li u có khác nhau:

Trong cu n S tay k thu t th y l i t p I [5]:

1000.ngc = ( a  b  c) S (2 ậ 5a) Trong cu n Th y l c t p II [1] :

1000.ngc = a ( a  b  c) S (2 ậ 5b)

Công th c (2 ậ 5a) và (2 ậ 5b) dùng v i đi u ki n  = 8∆ Riêng v i m nhám ki u 4 (hình 2.4) thì dùng v i  = 4∆ vƠ

c ) trên m t hƠng ngang

 Công th c Damarin [1]: Dùng cho lo i I (dùng đ tính các m nhám ki u

8,9):

9

.10

1000ngc  AB   (2 ậ 6)

Trong đó:

+ ngc: H s nhám gia c ng:

gc gc

gc

1 1 lg





 ( 2 ậ 7) Công th c (2 ậ 7) ng d ng trong đi u ki n  = 7∆ vƠ ≥ 3, trong đó M vƠ

X

bRKii

t s r

Các h s r, s vƠ t l y theo b ng 2.4 sau:

d ng nhi u cho công trình có dòng xi t v i m c đích:

+ Ch ng xơm th c: LƠm m nhám gia c ng đ t ng h s nhám, t ng chi u sâu, gi m l u t c trong d c n c

+ Tiêu hao n ng l ng dòng ch y d c đ ng trên thơn d c n c: B trí m nhám gia c ng trên toƠn d c nh m t ng c ng tiêu hao n ng l ng dòng ch y d c

đ ng trên thơn d c n c, gi m n ng l ng dòng ch y t i m t c t cu i d c nh m

gi m t i cho b tiêu n ng

2.4.2 L a ch n d ng m nghiên c u đi n hình

Qua vi c phơn tích u, nh c đi m c a các lo i m trên ta l a ch n đ c 3

d ng m nghiên c u đi n hình sau:

- Ki u 1: M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t th ng góc v i dòng ch y (hình 2.1)

- Ki u 3: M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t so le nhau vƠ th ng góc

v i dòng ch y (hình 2.3)

- Ki u 6: M nhám hình ch W có m t m i nh n xuôi dòng (hình 2.6)

2.4.3 Tính toán kích th c m cho m c đích tiêu n ng

Ch ng 2 ti n hƠnh tính toán cho m t d c n c đi n hình đ phơn tích, l a

ch n lo i m , công th c tính toán vƠ đánh giá hi u qu tiêu n ng c a các ph ng án

m nhám gia c ng Trong th c t xơy d ng công trình tháo l Vi t Nam, kích

th c đ ng trƠn thay đ i trong m t ph m vi l n tùy theo l u l ng thi t k vƠ đi u

ki n đ a hình, đ a ch t c a công trình Tuy nhiên, ch có nh ng đ ng trƠn có quy

mô v a vƠ l n, c t n c t ng đ i cao lƠ lƠm vi c trong đi u ki n n ng n v tiêu

n ng, đòi h i ph i có h tr c a các bi n pháp công trình trên d c n c C th

ph m vi nghiên c u b trí m nhám th ng áp d ng cho các d c n c sau:

n ng sau trƠn có đ sơu yêu c u l n, gơy khó kh n cho thi công vƠ ti m n nhi u b t

l i trong thi công c ng nh khai thác Do đó, trong ch ng 2 nƠy tính toán kích

th c m cho m c đích tiêu n ng theo các thông s h N m C t nh m t tr ng

h p nghiên c u đi n hình v s d ng m nhám gia c ng trên d c V i các công trình nghiên c u ti p theo có th m r ng ph m vi nghiên c u cho d c n c có thông s bi n đ i trong ph m vi l n h n