nghiên cứu thực nghiệm lập chế độ vận hành hợp lý công trình xả mặt không có tường phân dòng của thủy điện bản chát

Phân tích lý lu n tính toán .... Quy mô công trình ...

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

B GIÁO D C VÀ ÀO T O B NÔNG NGHI P VÀ PTNT

L I CAM OAN

Tác gi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a b n thân tác gi và v i s giúp đ c a các đ ng nghi p th c hi n các thí nghi m trên mô hình v t lý Các k t qu nghiên

c u và các k t lu n trong lu n v n là trung th c, không sao chép t b t k m t ngu n nào và

d i b t k hình th c nào Vi c tham kh o các ngu n tài li u đã đ c th c hi n trích d n và ghi ngu n tài li u tham kh o đúng quy đ nh

Hà N i, ngày 23 tháng 5 n m 2016

Tác gi lu n v n

ng Xuân Hanh

L I C M N

Sau th i gian nghiên c u, th c hi n, tác gi đã hoàn thành lu n v n th c s k

thu t chuyên ngành xây d ng công trình th y v i đ tài: “Nghiên c u th c nghi m

l p ch đ v n hành h p lý công trình x m t không có t ng phân dòng c a th y

đi n B n Chát” Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo GS.TS Ph m

Ng c Quý đã dành nhi u th i gian và tâm huy t h ng d n nghiên c u và giúp tác gi

hoàn thành lu n v n t t nghi p Tác gi xin chân thành c m n Phòng ào t o i h c

và Sau i h c, khoa Công trình cùng các th y giáo, cô giáo đã tham gia gi ng d y và

t n tình giúp đ , truy n đ t ki n th c trong su t th i gian tác gi h c t p ch ng trình Cao h c c a tr ng i h c th y l i, c ng nh trong quá trình th c hi n lu n v n

Tác gi xin chân thành c m n Ban lãnh đ o Vi n N ng l ng, b n bè, đ ng nghi p và gia đình đã nhi t tình giúp đ tác gi trong th i gian h c t p và th c hi n

M C L C

DANH M C HÌNH NH vi

DANH M C B NG BI U viii

M U 1

1 Tính c p thi t c a đ tài 1

2 M c đích c a đ tài 2

3 Cách ti p c n và ph ng pháp nghiên c u 3

4 K t qu d ki n đ t đ c 3

CH NG 1 T NG QUAN V CH V N HÀNH P TRÀN X M T 4

1.1 Khái quát v tràn x m t 4

1.1.1 Khái ni m và phân lo i [6] 4

1.1.2 c đi m k t c u c a đ p tràn x m t 5

1.1.3 c đi m th y l c n i ti p sau tràn [9] 7

1.2 T ng quan v qui trình v n hành công trình tràn x m t có c a van đi u ti t 11

1.2.1 Khái ni m v quy trình v n hành 11

1.2.2 Các y u t nh h ng đ n quy trình v n hành 12

1.2.3 Xây d ng quy trình v n hành 13

1.2.4 Quy trình v n hành trong th c t ho t đ ng 14

1.3 Nh ng nghiên c u v qui trình v n hành x m t 15

1.3.1 Nguyên t c xây d ng qui trình v n hành 15

1.3.2 Các n i dung đã đ c nghiên c u v qui trình v n hành 15

1.4 Các v n đ t n t i và h ng nghiên c u 19

1.4.1 V m t lý lu n 19

1.4.2 S li u quan tr c, d báo khí t ng, th y v n 19

1.4.3 Quá trình v n hành đóng m c a van ngoài th c t 20

1.4.4 H ng nghiên c u 20

K t lu n ch ng 1 21

CH NG 2 : C S LÝ THUY T DÒNG CH Y D I C A VAN X M T22 2.1 Các y u t nh h ng đ n dòng ch y 22

2.1.1 nh h ng c a hình th c công trình 22

2.1.3 nh h ng c a th y v n, th y l c 29

2.1.4 nh h ng c a quy trình v n hành 29

2.2 Ph ng pháp tính toán dòng ch y d i c a van 29

2.2.1 t v n đ 29

2.2.2 Tính toán kh n ng tháo 30

2.2.3 Ph ng pháp tính toán n i ti p và tiêu n ng [1] 31

2.3 S đ và lý lu n tính toán th y l c 34

2.3.1 Các s đ tính toán th y l c 34

2.3.2 Phân tích lý lu n tính toán 37

2.3.3 Các yêu c u v dòng ch y đ t ra đ i v i quy trình v n hành 42

K t lu n ch ng 2 44

CH NG 3 TH C NGHI M XÁC L P QUY TRÌNH V N HÀNH H P LÝ CÔNG TRÌNH X L C A TH Y I N B N CHÁT 45

3.1 Gi i thi u công trình [14] 45

3.1.1 V trí đ a lý, đi u ki n đ a ch t, th y v n 45

3.1.2 Quy mô công trình 46

3.1.3 K t c u, b trí m t b ng tràn x l 47

3.2 Quy trình v n hành đã đ c ban hành 49

3.2.1 Quy trình v n hành đ c phê duy t 49

3.2.2 ánh giá nh ng b t l i khi v n hành x l qua đ p tràn theo quy trình đ c phê duy t 51

3.3 T ng quan v mô hình th c nghi m th y l c [10], [11] 53

3.3.1 Mô hình v t lý cho th y l c tràn 53

3.3.2 T ng t hình h c: 55

3.3.3 T ng t đ ng h c 55

3.3.4 T ng t đ ng l c h c 56

3.4 Xác l p ph ng trình chung nh t th hi n m i quan h gi a các y u t 57

3.4.1 t v n đ 57

3.4.2 Tiêu chí đánh giá quy trình v n hành c a van 57

3.4.3 Xác l p các y u t nh h ng đ n quy trình v n hành (ai) 58

3.4.4 Thi t l p ph ng trình chung nh t gi a các y u t (ai) 59

3.5 Xây d ng mô hình và thí nghi m th y l c 64

3.5.2 M c đích và n i dung thí nghi m mô hình th y l c 65

3.5.3 Tiêu chu n t ng t 66

3.5.4 Các thi t b đo 67

3.5.5 Ch n t l mô hình 70

3.5.6 Xây d ng mô hình và b trí m t c t đo [15] 71

3.5.7 Các tr ng h p l u l ng và m c n c thí nghi m [15] 75

3.5.8 Yêu c u v n i dung thí nghi m 76

3.5.9 Mô hình hóa 76

3.5.10 Các tài li u thi t k , tính toán 76

3.5.11 B trí các m t c t, các đi m đo trên mô hình thí nghi m 77

3.5.12 Ki m tra đi u ki n t ng t 78

3.6 Thí nghi m và k t qu [15] 79

3.6.1 Tr ng h p thí nghi m hi u ch nh quy trình v n hành 79

3.6.2 Tr ng h p ki n ngh thí nghi m 80

3.7 ánh giá k t qu 81

3.7.1 Nh ng nh n xét k t lu n rút ra t k t qu thí nghi m [15] 81

3.7.2 Thi t l p công th c th hi n m i quan h gi a các y u t t k t qu thí nghi m 84

3.7.3 So sánh và đánh giá k t qu th c nghi m 92

3.8 K t lu n ch n quy trình v n hành h p lý 96

K t lu n ch ng 3 99

K T LU N VÀ KI N NGH 101

1 Các k t lu n 101

2 Nh ng t n t i và h n ch 102

3 Các ki n ngh 102

TÀI LI U THAM KH O 103

PH N PH L C 105

DANH M C HÌNH NH

Hình 1.1 B trí đ ng tràn d c đ u đ p 4

Hình 1.2 ng tràn ngang 4

Hình 1.3 Xi phông tháo l 5

Hình 1.4 Gi ng tháo l 5

Hình 1.5 ng tràn ki u gáo 5

Hình 1.6 p tràn 5

Hình 1.7 Các hình th c m t c t c a đ p tràn 5

Hình 1.8 C t d c đ p tràn có c a van đi u ti t 6

Hình 1.9 M t b ng đ p tràn x l 6

Hình 1.10 Tiêu n ng phóng xa 7

Hình 1.11 Các hình th c n i ti p dòng ch y h l u 7

Hình 2.1 Công trình tràn: (a) Không có c a van; (b) Có c a van 22

Hình 2.2 M t b ng c a các k t c u tràn n c: (a) Th ng, (b) Cong (c) G y góc, (d) G p khúc (labyrinth) 23

Hình 2.3 M t c t d c tràn 24

Hình 2.4 Các bi n pháp tiêu n ng theo hình th c ch y đáy 25

Hình 2.5 Các tr ng thái ch y khi có b c a<hh cu i m t tràn 26

Hình 2.6 Tiêu n ng phóng xa sau công trình tháo n c 27

Hình 2.7 Tiêu n ng b ng dòng ch y h n h p (2 t ng) 28

Hình 2.8 S đ tính toán th y l c tràn 30

Hình 2.9 Các bi n pháp tiêu n ng theo hình th c ch y đáy 32

Hình 2.10 Các tr ng thái ch y khi có b c a<hh cu i m t tràn 32

Hình 2.11 Tiêu n ng phóng xa sau công trình tháo n c 33

Hình 2.12 ng bao h xói sau m i phun 34

Hình 2.13 S đ tính toán n i ti p, tiêu n ng và xói 35

Hình 2.14 S hình thành đu c khí 39 Hình 2.15 S đ truy n lan sóng xung kích khi tiêu h y bong bóng khí g n b m t lòng d n

Hình 2.16 S hình thành sóng nhi u 41

Hình 2.17 Hai d ng sóng trung tâm 41

Hình 2.18 S đ lôi cu n không khí vào dòng n c 41

Hình 3.1 M t c t d c đ p 48

Hình 3.2 M t b ng đ p tràn x l 48

Hình 3.3 C t d c đ p tràn x l 49

Hình 3.4 M t s nh đ p tràn v n hành x l 53

Hình 3.5Máy th y bình có bàn đ ngang NA724 69

Hình 3.6 Máy th y bình Ni07 69

Hình 3.7 u đo l u t c đi n t P-EMS E30 và E40 69

Hình 3.8 u đo áp su t và thi t b daqbook 260 thu th p x lý s li u k t n i v i Computer 70

Hình 3.9 Catsset thu th p s li u t đ u đo l u t c, áp su t thành tín hi u Ananog và k t n i v i Daqbook260 70

Hình 3.10 S đ b trí m t c t, đi m đo V, P, Z trên tràn x m t 73

Hình 3.11 M t b ng s đ b trí m t c t, đi m đo V, P, Z trên tràn x m t 73

Hình 3.12 V trí m t c t và các th y tr c đo V, Z t i h l u trên mô hình 74

Hình 3.13 nh các thí nghi m hi u ch nh quy trình v n hành 80

Hình 3.14 nh các thí nghi m ki n ngh 81

Hình 3.15 M t c t ngang h xói th y đi n B n Chát 95

Hình 3.16 M t c t d c h xói th y đi n B n Chát 95

DANH M C B NG BI U

B ng 3.1 L u l ng l thi t k 46

B ng 3.2 Trình t m các c a van đ p tràn theo quy t đ nh s 149/Q -BCT 50

B ng 3.3 M t s nh h ng b t l i khi v n hành x l qua đ p tràn 52

B ng 3.4 Các h s th y l c và hình h c chuy n đ i t nguyên hình sang mô hình t ng th t l l= 64 71

B ng 3.5 Các tr ng h p v t h p m c a van và l u l ng tính toán thí nghi m 75

B ng 3.6 Các tr ng h p v t h p m c a van và l u l ng tính toán thí nghi m ki n ngh 75 B ng 3.7 T ng h p các thông s c a các thí nghi m TN1 đ n TN4 79

B ng 3.7 T ng h p các thông s c a các thí nghi m TN2a đ n TN5a 80

B ng 3.8 Th ng kê các k t qu thí nghi m v i các đ i l ng không th nguyên 87

B ng 3.9 Tính các giá tr c a ph ng trình (3.40) t s li u thí nghi m 89

B ng 3.10 Giá tr t ng bình ph ng 90

B ng 3.11 K t qu tính toán các h s c a ph ng trình (3-41) 90

B ng 3.12 K t qu tính toán h s k theo công th c th c nghi m (3-46) và so sánh v i h s k theo k t qu thí nghi m 92

B ng 3.13 K t qu tính toán giá tr B3 theo công th c th c nghi m (3-19) và so sánh v i giá tr B3 theo k t qu thí nghi m 93

B ng 3.14 K t qu tính toán giá tr B3 theo công th c th c nghi m 94

B ng 3.15 K t qu l a ch n ch đ m c a van qua s li u th c nghi m mô hình và tính qua công th c th c nghi m 96

B ng 3.16 Ch đ m c a van h p lý dùng đ xây d ng quy trình v n hành 97

B ng 3.17 Ch đ đóng m c a van trong quy trình v n hành công trình x [14] 98

B ng PL.1 Các thông s k thu t và ch tiêu chính c a công trình B n Chát 105

B ng PL.2 ng quan h l u l ng v i m c n c t i tuy n h l u đ p B n Chát t i m t c t cách đ p 800m (Zhl800m) 108

B ng PL.3 Các ký hi u tên thí nghi m và thông s c a các thí nghi m 109

B ng PL.3.1 Cao đ m t n c th ng, h l u công trình c a thí nghi m Ztl=475m-TN3-S khoang tràn m : 4-C a 2&3: a = 5m; c a 1&4: a = 0,5m 110

HCQTVH-B ng PL.3.2 Các thông s lu ng phun c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN3-S khoang tràn m : 4-C a 2&3: a = 5m; c a 1&4: a = 0,5m 111

B ng PL.3.3 Cao đ m t n c th ng, h l u công trình c a thí nghi m Ztl=475m-TN4-S khoang tràn m : 4-C a 2&3: a = 8m; c a 1&4: a = 2m 112

HCQTVH-B ng PL.3.4 Các thông s lu ng phun c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN4-S khoang tràn m : 4-C a 2&3: a = 8m; c a 1&4: a = 2m 113

B ng PL.3.5 Cao đ m t n c th ng, h l u công trình c a thí nghi m Ztl=475m-TN2a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 2m; c a 1&4: a = 1,5m 114

HCQTVH-B ng PL.3.6 Các thông s lu ng phun c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN2a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 2m; c a 1&4: a = 1,5m 115

B ng PL.3.7 Cao đ m t n c th ng, h l u công trình c a thí nghi m Ztl=475m-TN3a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 3m; c a 1&4: a = 2,5m 116

HCQTVH-B ng PL.3.8 Các thông s lu ng phun c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN3a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 3m; c a 1&4: a = 2,5m 117

B ng PL.3.9 Cao đ m t n c th ng, h l u công trình c a thí nghi m Ztl=475m-TN4a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 5m; c a 1&4: a = 4,5m 118

HCQTVH-B ng PL.3.10 Các thông s lu ng phun c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN4a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 5m; c a 1&4: a = 4,5m 119

B ng PL.3.11 Cao đ m t n c th ng, h l u công trình c a thí nghi m Ztl=475m-TN5a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 9m; c a 1&4: a = 8,5m 120

HCQTVH-B ng PL.3.12 Các thông s lu ng phun c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN5a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a = 9m; c a 1&4: a = 8,5m 121

B ng PL.3.13 L u t c u(m/s) và m ch đ ng l u t c σu(m/s) t i các đi m đo trên tràn

x m t c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN3-S khoang tràn m : 4-C a 2&3: a = 5m; c a 1&4: a = 0,5m 122

B ng PL.3.14 L u t c u(m/s) và m ch đ ng l u t c σu(m/s) t i các đi m đo trên tràn

x m t c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN4-S khoang tràn m : 4-C a 2&3: a =

B ng PL.3.15 L u t c u(m/s) và m ch đ ng l u t c σu(m/s) t i các đi m đo trên tràn

x m t c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN2a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a

= 2m; c a 1&4: a = 1,5m 124

B ng PL.3.16 L u t c u(m/s) và m ch đ ng l u t c σu(m/s) t i các đi m đo trên tràn

x m t c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN3a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a

= 3m; c a 1&4: a = 2,5m 125

B ng PL.3.17 L u t c u(m/s) và m ch đ ng l u t c σu(m/s) t i các đi m đo trên tràn

x m t c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN4a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a

= 5m; c a 1&4: a = 4,5m 126

B ng PL.3.18 L u t c u(m/s) và m ch đ ng l u t c σu(m/s) t i các đi m đo trên tràn

x m t c a thí nghi m HCQTVH-Ztl=475m-TN5a-S khoang tràn m : 4- C a 2&3: a

= 9m; c a 1&4: a = 8,5m 127

M U

1 Tính c p thi t c a đ tài

Vi t Nam có kho ng 7.000 đ p l n nh các lo i, trong đó có kho ng g n 500 đ p l n,

là n c có nhi u đ p cao trên th gi i Tuy nhiên s phân b v hình lo i đ p theo v t

li u không đ u nhau Trong s các đ p có chi u cao nh h n 100m thì đ p v t li u đ a

ph ng chi m t i 80%, còn đ i v i đ p có chi u cao h n 100m thì đ p bê tông nói chung và đ p bê tông tr ng l c nói riêng l i chi m 1 t l đáng k H n n a trong

nh ng n m g n đây, đã ti n hành xây d ng hàng lo t các công trình th y đi n v i chi u cao đ p t ng đ i l n đa ph n đ s d ng đ p bê tông tr ng l c

các h th ng công trình đ u m i th y l i – th y đi n ph i b trí công trình tháo đ

x l , x n c th a xu ng h du M t trong nh ng v n đ hàng đ u trong thi t k , b trí công trình tháo là gi i quy t t t v n đ n i ti p th y l c sau công trình x Các d ng tràn x l th ng đ c dùng có d ng m t c t th c d ng nh m t c t Oxipherop ho c

m t c t có d ng đ ng cong Wes

Các d ng n i ti p và tiêu n ng h l u có th đ c dùng:

+ Tiêu n ng m i phóng – dòng phun th ng thích h p v i công trình đ u m i có c t

n c cao ho c v a, n n móng b ng đá Hình th c m t b ng c a thi t b tiêu n ng dòng phun có lo i b r ng không đ i

+ Tiêu n ng ch y đáy có th thích nghi v i các lo i n n đá ho c không ph i là đá v i yêu c u đ i v i tr ng thái dòng ch y t ng đ i nghiêm kh c Tiêu n ng đáy có b tiêu

n ng, b t ng k t h p ki u đáy b ng, đáy nghiêng ho c đáy m r ng, đáy thu h p Ngoài ra có th dùng tiêu n ng dòng m t, hi u q a c a d ng tiêu n ng này so v i tiêu

n ng dòng đáy không kém h n nhi u

N u dùng tiêu n ng dòng phun c n ph i nghiên c u th n tr ng do nh h ng c a ch

đ th y l c cu i m i h t dòng tia v ng xa, b r ng dòng phun t i khu v c b trí h xói

nh h ng s t l hai b sông, nh h ng an toàn cho công trình chính c bi t nguy

hi m đ i v i n đ nh c a đ p khi tràn v n hành đ c b trí thân đ p bê tông tr ng

l c hay đ p vòm, h xói ngay sau chân đ p

T i Vi t Nam, khi thi t k các công trình có c t n c cao (ph c v m c đích phát

đi n) đ x l ng n c l th ng dùng gi i pháp thi t k tràn x m t, tiêu n ng ki u phóng xa Theo ki u tiêu n ng phóng xa này thì cu i tràn có b trí m i phun cao đ trên cao so v i m c n c h l u T i v trí m i h t n c th ng có v n t c l n, n c khu ch tán vào không khí và r i vào khu v c h xói đào tr c Khi tràn có s l ng

c a van l n (n≥3) và các khoang tràn không có t ng phân dòng riêng cho t ng c a van ho c t ng c m c van li n k thì quá trình x n c l qua tràn s g p khó kh n Khi không có quy trình th t m và đ m h p lý c a các c a van h p lý có th n c

s loe ra toàn b ph n m i h t c ng nh s r i ra ngoài ph m vi khu v c h xói đào

tr c, có th r i lên hai b h l u làm s t tr t, gây m t n đ nh hai b , có th d n đ n

nh h ng đ n an toàn công trình Các công trình này khi xây d ng quy trình đóng m

c a van (quy trình v n hành c a x ) th ng đ c thông qua công tác ki m nghi m trên mô hình v t lý đ đ a ra quy trình, ch đ v n hành h p lý cho vi c đóng, m các

c a van

Công trình th y đi n B n Chát là m t ví d đi n hình cho vi c b trí tràn x l là tràn

x m t có c a van đi u ti t nh ng d c theo chi u dài t cu i tr pin c a các c a van không thi t k và xây d ng t ng phân dòng kéo dài đ n cu i m i h t cho t ng c a x

đ c l p mà chia thành c m c a x có t ng phân dòng Do đó khi công trình đi vào

v n hành, ngay t i mùa x l đ u tiên c a công trình đã không x đ c đúng theo qui trình v n hành đã đ c phê duy t, quá trình x này đã làm cho hai b b s t tr t nhi u, gây m t n đ nh đ ng vào vào nhà máy th y đi n Vì v y đã ph i ti n hành

th c nghi m l p ch đ v n hành h p lý công trình x m t Qua th c nghi m trên mô hình th y l c đã đ a ra đ c các ch đ đóng m h p lý cho t ng c a van đ đ m b o

x đ c l và v n hành an toàn cho công trình

2 M c đích c a đ tài

a ra quy trình đóng m c a van h p lý khi tràn không có t ng phân dòng đ dòng

- Nghiên c u th c nghi m v công trình x m t không có t ng phân dòng;

- a ra quy trình th t đóng m , đ m h p lý c a t ng c a van đ công trình th y

đi n B n Chát v n hành an toàn

CH NG 1 T NG QUAN V CH V N HÀNH P TRÀN X

M T

1.1.1 Khái ni m và phân lo i [6]

Công trình tháo l trên m t th ng đ t cao trình t ng đ i cao Do các cao trình c a

ng ng tràn cao, nên nó ch có th dùng đ tháo dung tích phòng l c a h ch a

Công trình tháo l trên m t bao g m các lo i sau:

Hình 1.3 Xi phông tháo l Hình 1.4 Gi ng tháo l

e) Ng ng tràn

1.1.2.2 M t tràn th ng dùng lo i đ ng cong không chân không

M t tràn cho các công trình x l hi n nay th ng dùng hai lo i đ ng cong ph bi n: (i) đ ng cong d ng Ôxiphêr p và (ii) đ ng cong d ng Wes

1.1.2.3 Có c a van cung đ đi u ti t

Hi n nay các công trình th y l i th y đi n v a và l n th ng s d ng c a van đóng

m đi u ti t h ch a là d ng c a van cung, có các kích th c BxH khá l n, ví d nh

Lan can thÐp Tim tuyÕn ®Ëp

Tõ¬ng ph©n dßng

Tim ray cÇu trôc

Tim tuyÕn ®Ëp

Lan can Tim ray cÇu trôc

Tim khe phai Tim tuyÕn trµn

Kho van s©u

Hình 1.8 C t d c đ p tràn có c a van đi u ti t Hình 1.9 M t b ng đ p tràn x l

1.1.2.4 a d ng các hình th c tiêu n ng khác nhau; nh ng ch y u là tiêu n ng

sông và hai bên b gây nên xói c c b sau đ p, m t ph n tiêu hao do ma sát n i b dòng ch y, ph n khác do ma sát gi a n c và không khí S c c n n i b dòng ch y càng l n thì tiêu hao n ng l ng do xói l càng nh và ng c l i Vì v y ng i ta

th ng dùng bi n pháp tiêu hao n ng l ng b ng ma sát n i b dòng ch y đ gi m kh

n ng xói l lòng sông và dùng hình th c phóng xa làm cho n c h n h p và ma sát

v i không khí có tác d ng tiêu hao n ng l ng và gi m xói l đ t đ c m c đích trên, th ng dùng các hình th c tiêu n ng sau đây: tiêu n ng dòng ch y đáy (Hình 1.11a, Hình 1.11b); tiêu n ng dòng m t (Hình 1.11c); tiêu n ng dòng m t ng p (Hình 1.11d); tiêu n ng phóng xa (Hình 1.11e)

Nguyên lý c b n c a các hình th c tiêu n ng trên là làm cho dòng ch y tiêu hao b ng

ma sát n i b dòng ch y, phá ho i k t c u dòng ch y b ng xáo tr n v i không khí, khu ch tán theo ph ng đ ng và đ gi m l u l ng đ n v Các hình th c tiêu n ng đó

có liên quan l n nhau Khi m c n c h l u thay đ i các hình th c đó có th chuy n hóa l n nhau

Tiêu n ng phóng xa đ c s d ng nhi u cho các công trình có c t n c cao, h l u và

n n đá có kh n ng ch ng xói t t Cao trình đ nh m i phun ph i l n h n m c n c l n

nh t h l u

1.1.3.1 C hi u dài phóng xa

Dòng ch y trên m i phun có l u t c l n l i ch u ma sát v i thành biên do v y m c đ

r i t ng lên, không khí tr n vào dòng n c và do đó m t ph n n ng l ng đ c tiêu hao Khi dòng ch y đã phun vào không khí, do có ma sát v i không khí m t ph n n ng

l ng n a đ c tiêu tán Dòng phun khi nh n chìm xu ng m c n c h l u s hình thành hai cu n n c l n phía tr c và phía sau Trong vùng cu n s hình thành dòng

r i mãnh li t, các dòng này va đ ng, xáo tr n l n nhau, ma sát t ng đ i v i nhau t

đó n ng l ng đ c tiêu hao L p n c h l u càng l n thì s m r ng c a dòng phun càng nhi u và tiêu hao n ng l ng càng l n

Xác đ nh chi u dài phóng xa d a trên c s lý lu n dòng phun có d ng parabol:

l p đi l p l i nhi u l n và liên l c d n đ n v t n t phát tri n m r ng và n n b phá

ho i ó là giai đo n đ u c a s hình thành xói

Xung v m nh có th kéo theo nh ng t ng đá b bóc lên, thoát kh i v trí và b dòng

ch y mang v h l u, t o cho h xói phát tri n

Xung v kéo dài, h xói sâu r ng d n, đ ng n ng c a n c gi m nh đ n m c không phá ho i n n đ c n a Khi đó đ c g i là giai đo n tr ng thái cân b ng c a h xói (h xói đã phát tri n t i giá tr c c h n v đ sâu, chi u dài h xói và b r ng h xói) Các nhân t nh h ng đ n s hình thành và phát tri n h xói là đ a hình, đ a ch t,

1.1.3.3 Chi u sâu h xói

Khó có th có công th c thu n túy xác đ nh chi u sâu h xói Ch có th có các công

th c th c nghi m đ c thi t l p trong nh ng đi u ki n nh t đ nh và trong m t ph m vi

m, n: Các s m , có th xác đ nh b ng th c nghi m;

K: H s đ a ch t n n

Khi đá có k t c u sa th ch hoàn ch nh, kho ng cách các vân l n, ít r n n t, r n ch c,

kh n ng kháng xung t t thì K nh Theo quy ph m trung Qu c:

v i m c n c h l u c a lòng sông N n đá b n c ng có kh n ng ch ng xói t t do đó các công trình th y l i đ u m i có c t n c cao s d ng tiêu n ng dòng phun là phù

h p Hình th c n i ti p tiêu n ng c a tràn x l ki u dòng phun Trung Qu c s a

ki u dòng phun, còn l i 25% dùng ki u tiêu n ng đáy ho c tiêu n ng m t Vi t Nam thì đa s các công trình th y đi n lo i l n và v a đ c ng d ng tiêu n ng x l ki u dòng phun Tuy nhiên, ki u tiêu n ng dòng phun c ng còn m t s h n ch , b t l i sau

c n đ c nghiên c u, đánh giá đ đ a ra gi i pháp ng n ng a h p lý:

- i v i đ p tràn x l đ t c nh đ p v t li u đ a ph ng, c n chú ý t i dòng phun gây ra dòng ch y qu n t i h l u là x i l chân đ p;

- T o s ng mù trong quá trình n c nh y s nh h ng t i quá trình v n hành tr m

th y đi n và giao thông đ u m i, khi thi t k đ u m i ph i tính k đ n đi u này;

t o nên kh i l ng x lý công trình quá l n;

- Sóng v do n c nh y và dòng xoáy s uy hi p t i tr m th y đi n và âu thuy n ho t

Trong đó: hk – đ sâu phân gi i trong kênh h l u

1.2.1 Khái ni m v quy trình v n hành

Quy trình v n hành công trình x là trình t đóng, m các c a van công trình x theo

trình đóng m này ph i đ m b o v n hành an toàn cho công trình x và an toàn cho h

l , d n đ n vi c đ a ra ch đ m các c a x đ x đ c l u l ng tính toán

1.2.2.2 Tính toán đi u ti t l h ch a

Sau khi có k t qu tính toán đi u ti t l h ch a, ng i v n hành công trình x s l a

ch n s c a, ho c đ m các c a ai (m) khác nhau đã đ c thi t l p trong quy trình

v n hành đ x đ c t ng l u l ng c n x qua công trình x khi có tr n l đ n

1.2.2.3 Các thôn g s k thu t c a công trình x

Các thông s k thu t công trình x nh : chi u cao ng ng tràn, lo i ng ng tràn, lo i tràn, bán kính cong m i h t, góc h t, chi u cao m i h t, chi u r ng khoang tràn, s khoang là các thông s nh h ng tr c ti p đ n quy trình v n hành Các thông s nêu trên nh h ng đ n kh n ng x và ch đ th y l c trên tràn ho c d i h l u Ví

d trong tr ng h p các c a m không đ u đ m ai (m) trên m t tràn s có các sóng xiên, giao thoa dòng ch y và t o thành các cùng áp su t thay đ i liên t c trên m t tràn,

d i tác đ ng c a dòng phun không n đ nh nh v y các công trình tiêu n ng h l u

s b h h ng nghiêm tr ng Vì v y, c n thi t l p quy trình v n hành c a van đ các giá tr nh h ng b t l i đ c tri t tiêu ho c có nh h ng ít nh t

1.2.2.4 a hình, đ a ch t h l u

a hình, đ a ch t h l u nh h ng tr c ti p đ n quy trình v n hành c a van Ví d công trình x đ c b trí t i khu v c có lòng sông h p và có đ d c hai b cao do v y

ch đ v n hành công trình x ph i đ t đ c yêu c u tránh s t l hai b h l u, lu ng phun t p trung vào h xói đã đào tr c Khi lu ng phun công trình x đ vào các t ng

đ a ch t khác c a c a h xói s gây ra xói l khu v c h l u h xói, gi s h xói có

h l u có đ a ch t là n n đá y u thì ph i s d ng bi n pháp thi t k công trình tiêu

n ng Vì v y, quy trình v n hành c a van h p lý ph i đ t đ c yêu c u an toàn cho h

Vi c xây d ng quy trình v n hành đóng m c a van th ng thông qua các công th c

lý thuy t đ tính toán ra các thông s c n thi t (kh n ng x , các thông s th y l c khác ), qua đó có th đ a ra ch đ m c a van t ng ng đ x đ c l u l ng n c

l ho c c p n c cho h du

Tuy nhiên theo Quy chu n Vi t Nam s 0405: 2012/BNNPTNN t i m c 4.12 có quy

đ nh các công trình th y l i th y đi n có c p công trình t c p I tr lên thì vi c xây

d ng quy trình v n hành đóng m c a van công trình x ph i đ c th c hi n ki m nghi m thông qua nghiên c u th c nghi m th y l c T quy trình đóng m c a van

gi đ nh sau khi tính toán lý thuy t c a các k s t v n thi t k s đ c các k s t

v n thí nghi m th c nghi m trên mô hình v t lý đ ki m nghi m Quá trình ki m nghi m trên mô hình v t lý là m t công vi c có tính ch t đ c thù, ph c t p và t m Thông th ng đ xây d ng đ c quy trình v n hành đóng m c a van h p lý th ng

ph i m r t nhi u t h p các đ m c a van, t h p các c a đóng, m hoàn toàn T các k t qu thí nghi m cho t ng c p l u l ng (ho c t h p m ) các k s t v n thí nghi m so ch n đ đ a ra ch đ v n hành đóng m c a van t i u cho công trình

V i các công trình t c p II tr xu ng khi xây d ng quy trình v n hành công trình tràn không ph i th c hi n công vi c th c nghi m trên mô hình v t lý Các k s t v n thi t k s tính toán thông qua các công th c lý thuy t đ cho kh n ng x t ng ng,

còn vi c m c a van v i đ m a ho c đóng, m hoàn toàn các c a van th ng thông qua kinh nghi m c a b n thân và đ ng nghi p

1.2.4 Quy trình v n hành trong th c t ho t đ ng

M i m t h ch a công trình th y l i, th y đi n đ u có m t quy trình v n hành h

ch a, quy trình này ph i đ c c quan ch c n ng có th m quy n phê duy t đ Ch

đ p có c n c đ th c hi n v n hành h ch a M t quy t đ nh phê duy t v n hành h

ch a th ng có 4 ch ng, (i) Ch ng I – Nguyên t c chung; (ii) Ch ng II – V n hành công trình đi u ti t ch ng l ; (iii) Ch ng III – V n hành công trình đi u ti t

n c phát đi n và đ m b o dòng ch y t i thi u; (iv) Ch ng IV – Quy đ nh trách nhi m và t ch c v n hành M i ch ng s bao g m các đi u kho n đ làm c s th c

hi n Trong đó, m c có tính ch t đ c bi t quan tr ng trong quy trình v n hành h ch a

là quy đ nh trình t đóng m các c a van đ p tràn

th c hi n t t vi c v n hành h ch a thì vi c ban hành quy đ nh trách nhi m và t

ch c v n hành cho t ng cá nhân con ng i c th s là n n t ng th c hi n vi c v n hành h ch a đ t k t qu t t, c th nh sau:

- Thu th p, theo dõi ch t ch tình hình di n bi n khí t ng th y v n, các tài li u

ph ng ti n c n thi t cho vi c tính toán đi u ti t h ch a;

- Ki m tra tình tr ng công trình, thi t b , tình tr ng s t l vùng h và có các bi n pháp

k p th i kh c ph c các h h ng đ đ m b o tình tr ng, đ tin c y làm vi c bình

th ng, an toàn c a công trình và thi t b ;

- Thi hành l nh đóng m c a van đ p tràn theo quy đ nh Trong tr ng h p l nh đóng, m c a van đ p tràn trái v i quy đ nh thì ph i báo cáo c quan có th m quy n xem xét, quy t đ nh;

- T ch c, huy đ ng l c l ng tr c, s n sàng tri n khai công tác khi c n thi t;

- T ch c ki m tra, đánh giá toàn b thi t b , công trình và nhân s , l p k ho ch x , tích n c h ch a

- Ph i h p v i các c quan đ a ph ng đ thông báo và tuyên truy n đ n nhân dân vùng h du nh ng thông tin và hi u l nh thông báo x n c, đ c bi t là nhân dân

s ng g n h l u công trình

1.3.1 Nguyên t c xây d ng qui trình v n hành

Vi c xây d ng quy trình v n hành công trình x l ph i d a trên các tính toán lý thuy t

kh n ng x và các thông s th y l c khác đ đ a ra ch đ đóng m c a van t ng

ng v i l u l ng c n tháo xu ng h du Tùy t ng c p thi t k c a công trình mà quy trình đóng m c a van có c n đ c ki m nghi m b ng ph ng pháp thí nghi m mô hình th y l c hay không

Khi xây d ng quy trình đóng m c a van ph i phân tích đ y đ , c th các tr ng h p

m c a v i đ m a (m), đóng ho c m hoàn toàn m t s c a van Các phân tích c

th bao g m: (i) kh n ng x ; (ii) thông s th y l c lu ng phun; (iii) ch đ n i ti p; (iv) đ a hình, đ a ch t h l u; (v) h xói và các khu v c gia c h l u

T các đánh giá c th cho t ng n i dung, qua đó phân tích l a ch n đ đ a ra quy trình v n hành công trình x

1.3.2 Các n i dung đã đ c nghiên c u v qui trình v n hành

V n hành h ch a là m t trong nh ng v n đ đ c chú ý nghiên c u, quan tâm nhi u trong hàng tr m n m qua M c dù có nh ng ti n b v t b c trong nghiên c u, qu n lý

v n hành h ch a nh ng cho đ n th i đi m hi n t i đ i v i h u h t các h th ng h

ch a, khoa h c th gi i v n ch a tìm đ c l i gi i chính xác ph i v n hành h ch a

nh th nào đ mang l i l i ích t i đa cho xã h i

Qua kinh nghi m c a th gi i trong vi c xây d ng và qu n lý công trình trên sông cho

th y cùng v i các bi n pháp qu n lý thì v n hành h th ng công trình có th linh đ ng

đi u ti t n c v h du, x c t l cho th ng l u

Nghiên c u trong v n hành h ch a có th phân ra thành các n i dung chính g m có nghiên c u v n hành cho:

- n h ch a đa m c tiêu s d ng;

- Liên h ch a đa m c tiêu s d ng

Thông th ng m i h ch a có m t ch đ v n hành riêng, ngay c khi h ch a n m trong cùng h th ng Trong m t m c tiêu s d ng h ch a là đ ch ng l , nh ng khi

g p các tr n l mà t ng l ng l l n h n dung tích phòng l thì l ng l th a này thông qua tính toán đi u ti t l ph i x xu ng h l u thông qua công trình x Vi c v n hành công trình x c a m i công trình c th có đ c tính khác nhau (lo i tràn, chênh cao gi a đ nh tràn và m i phóng, đi u ki n đ a ch t, đ a hình h l u ) Do v y có r t ít nghiên c u v v n hành đóng m c a van mà khái quát chung đ c cho m i công trình, th ng ch có các nghiên c u c th cho t ng công trình riêng bi t Và sau m i nghiên c u riêng bi t này s đ a ra đ c m t quy trình đóng m c a van h p lý cho riêng công trình

1.3.2.1 Các nghiên c u v quy trình v n hành h ch a trên th gi i [8]

V n hành h ch a đa m c tiêu v i vi c s d ng n c cho nhi u m c tiêu là m t trong

nh ng v n đ đ c quan tâm t i nhi u nh t trong l ch s hàng tr m n m c a công tác quy ho ch qu n lý h th ng ngu n n c và thu hút nhi u nhà nghiên c u trong vài

ch c n m tr l i đây Nghiên c u v n hành qu n lý h th ng h ch a luôn phát tri n theo th i gian nh m ph c v các yêu c u phát tri n liên t c c a xã h i, t nghiên c u

đ n gi n c a Rippl th k 19 v dung tích tr ph c v c p n c (Rippl, 1883) t i các nghiên c u g n đây c a Lund v ph ng pháp lu n trong v n hành t i u h th ng liên

h ch a ph c v đa m c tiêu (Lund và Guzman, 1999; Labadie, 2004) M c dù đã đ t

đ c nh ng ti n b v t b c trong nghiên c u qu n lý v n hành h ch a nh ng cho

đ n th i đi m hi n t i không có m t l i gi i chung cho m i h th ng mà tùy vào đ c thù c a t ng h th ng s có l i gi i phù h p

Các nghiên c u trên th gi i đã s d ng các thu t toán đi u khi n khác nhau đ gi i quy t bài toán v n hành h ch a, nhìn chung có 3 nhóm ph ng pháp th ng đ c s

d ng nhi u nh t, bao g m: mô ph ng, t i u và nhóm k t h p t i u và mô ph ng + Ph ng pháp mô ph ng:

Chaves, P Và Chang F.J đã nghiên c u áp d ng m ng trí tu nhân t o ti n hóa (ENNIS) vào v n hành h ch a Shihmen ài Loan v i 5 bi n ra quy t đ nh K t qu

đ t đ c cho th y m ng ENNIS s d ng cho vi c v n hành h ch a Shihmen này có nhi u thu n l i h n nhi u vì nó có ít thông s , d dàng x lý các bi n đi u khi n, d

k t h p gi a mô hình v n hành v i các mô hình d báo dòng ch y đ n K t qu nghiên

c u c ng ch ra r ng m ng ENNIS hoàn toàn có kh n ng ki m soát nhi u bi n ra quy t đ nh đ đ a ra các quy t đ nh h p lý khi v n hành h ch a đa m c tiêu

+ Ph ng pháp thu t toán t i u:

Kumar, Vi n khoa h c n đã s d ng thu t toán t i u SWARM vào nghiên c u

v n hành h th ng liên h ch a g m 4 h mà tr c đây Larson đã s d ng quy ho ch

đ ng đ gi i quy t Hai nhà th y v n Kumar và Singh c ng áp d ng các thu t toán GA – gi i đoán gen K t qu cho th y thu t toán t i u SWARM có kh n ng áp d ng r t

t t vào gi i quy t bài toán v n hành liên h ch a

+ Ph ng pháp k t h p t i u và mô ph ng:

Alzali và Nnk đã nghiên c u v n hành ph i h p h th ng h th y đi n Khersan, Iran

b ng vi c k t h p mô hình mô ph ng và thu t toán t i u v i hàm m c tiêu là s n

l ng đi n c a h th ng Thu t toán t i u đ c áp d ng trong nghiên c u là quy

ho ch tuy n tính riêng cho t ng h trong t ng b c th i gian đ làm c s xem xét cho vi c u tiên phát đi n c a các h trong h th ng K t qu đ t đ c cho th y n u

v n hành ph i h p 4 h ch a theo hàm m c tiêu đ ra s cho s n l ng đi n cao h n kho ng 7,9% t ng s n l ng đi n c a 4 h khi v n hành riêng r

1.3.2.2 Các nghiên c u v quy trình v n hành t i Vi t Nam

T i Vi t Nam đã có các nghiên c u th c nghi m đ xây d ng quy trình v n hành, tuy nhiên các nghiên c u này th ng g n v i các công trình c th mà không đ a ra đ c

ph ng pháp chung nh t đ đánh giá, xây d ng quy trình v n hành cho m i công trình Nguyên nhân là do m i công trình có tính ch t và đ c đi m riêng nên các k t qu nghiên c u không có đáp s chung cho m i công trình

Ví d nh đ xây d ng quy trình v n hành c a van công trình x c a th y đi n Hòa Bình, các chuyên gia Nga đã ti n hành th c nghi m t i n c Nga và t i mô hình t l 1/100 t i Hòa Bình, k t qu là đã đ a ra đ c quy trình v n hành ngay sau khi công trình đ c hoàn thành n m 1994 Tuy nhiên khi công trình đ c v n hành theo quy trình nêu trên v i tr n l n m 1996 thì toàn b h du công trình (t chân đ p đ n v trí

h l u cách chân đ p 1,5km) hai bên b sông b xói l nghiêm tr ng, l ng tr đá h l u

đ p đ t đá h n h p b xói trôi Vì v y đã có 02 đ tài nghiên c u do Vi n N ng l ng

ch trì v quy trình v n hành và gia c hai b h du tài đã ki n ngh hi u ch nh quy trình so v i tr c đây nh m đ m b o v n hành an toàn cho công trình chính và an toàn cho h du Quy trình đi u ch nh này hi n đang đáp ng đ c ch đ v n hành c a van c a công trình

Công trình x c a th y đi n S n La (12 c a x đáy và 6 c a x m t), vi c xây d ng quy trình v n hành h ch a và đóng m c a van công trình x đang đ c T v n thi t

k và Vi n N ng l ng ti n hành nghiên c u trên mô hình v t lý Các nghiên c u s

đ a ra đ c quy trình đóng m c a van công trình x trong th i gian t i

Th y đi n Tuyên Quang v i quy mô 4 c a x m t và 8 c a x đáy c ng đã đ c Vi n

N ng l ng ti n hành th c nghi m và đ a ra quy trình v n hành công trình x Quy trình này đáp ng tôt yêu c x l hàng n m k t khi công trình đi vào v n hành (n m 2009)

Nói chung t i Vi t Nam các nghiên c u th c nghi m v quy trình v n hành công trình

x th ng ch g n v i m t công trình c th mà không có các nghiên c u mang tính

ch t t ng quan cho các lo i công trình x Các nghiên c u này mang tính ch t gi i bài toán cho v n hành đ n h ch a Còn các bài toán v n hành liên h ch a ho c h th ng sông thì th ng dùng ph n m m Mike đ xác l p tính toán các thông s , tuy nhiên

nh c đi m c a ph n m m Mike là không chính xác đ c thông s công trình x , ch xác l p đ c l u l ng qua công trình x Do v y trong bài toán nghiên c u v n hành công trình x b t bu c ph i ti n hành th c nghi m đ i v i công trình c p I tr lên,

ho c qua tính toán lý thuy t và phân tích ch đ th y l c đ l a ch n quy trình v n hành công trình x đ i v i các công trình c p II tr xu ng

1.4 Các v n đ t n t i và h ng nghiên c u

1.4.1 V m t lý lu n

Các s đ tính cho công trình tràn có c a van m hoàn toàn và các c a van đ c m theo m t quy lu t nh t đ nh còn mang tính ch t đ nh tính b i vì các công th c lý thuy t và s đ tính đ c áp d ng cho mô hình hai chi u (Oxy) Nh ng trong th c t các công trình v n hành s nh h ng y u t không gian (ba chi u, Oxyz), do đó các công th c và s đ tính đôi khi còn không chu n xác

Các v n đ còn t n t i bao g m:

- Ch đ th y l c không thu n, các công trình có b trí tràn x l t i b trái ho c b

ph i s có h s l u l ng nh h n công trình tràn x l đ c b trí gi a lòng sông (y u t không gian);

- Các h s l y theo c u t o m tr , ng ng tràn, c a van là các h s có s n, đã đ c nghiên c u đ đ a ra, tuy nhiên ch a h n đã chính xác hoàn toàn Nên khi áp d ng công th c tính còn sai s ;

- Lo i đ ng cong tràn;

- Các lo i sóng xiên và giao thoa dòng ch y;

- Trên công trình x có các c a van m có đ m l ch nhau

Vì v y, vi c ki m nghi m ch đ đóng m các c a van trên mô hình v t lý là công

vi c h t s c c n thi t T mô hình v t lý s chu n xác đ c các thông s th y l c c a công trình, ví d nh : kh n ng x t ng ng v i ch đ m c a van, ch đ th y l c,

v n t c, áp su t, chi u dài lu ng phun Sau khi có k t qu th c nghi m trên mô hình

v t lý, các k s t v n thi t k s hi u ch nh, tính toán l i các thông s đ đ m b o yêu c u k thu t công trình

1.4.2 S li u quan tr c, d báo khí t ng, th y v n

Các s li u quan tr c, d báo khí t ng, th y v n là nh ng thông s đ u vào vô cùng quan tr ng và c n thi t cho công tác qu n lý, v n hành, đi u ti t n c c a h ch a T

các s li u d báo khí t ng và quan tr c th y v n s giúp cho các Ch đ p ch đ ng trong vi c đi u hành đóng m các c a van sau khi tính toán đi u ti t l h ch a

1.4.3 Quá trình v n hành đóng m c a van ngoài th c t

Vi c v n hành đóng m c a van ngoài th c t đ i v i các công trình th y l i, th y

đi n có dung tích h ch a l n s đ c chia thành hai th i đi m khác nhau

1.4.3.1 V mùa l chính v

Khi vào mùa l chính v các Ch đ p quan tr c, t p h p các s li u th y v n c a toàn

l u v c h ch a (l ng m a, m c n c ), tính toán đi u ti t h ch a và báo cáo đ y

đ s li u v y ban phòng ch ng l t bão trung ng (UBPCLBT ) Sau khi tính toán bài toán cân b ng n c h th ng thì vi c đóng m c a van trong th i k l chính v s

do UBPCLBT đi u hành và ch đ o đ m và s l ng c a m trên c s quy trình

v n hành h ch a đã đ c phê duy t Các ch đ p s th c hi n vi c đóng m này thông qua công đi n

1.4.3.2 V mùa ki t m c a van đ c p n c nông nghi p cho h du

Khi vào mùa ki t thì vi c v n hành đóng m các c a van s do Ch đ p quy t đ nh

d a trên quy trình v n hành h ch a Trong tr ng h p h l u c n n c ph c v cho nông nghi p ho c x n c đ m b o dòng ch y t i thi u, v vi c này Ch đ p s c n c vào l u l ng yêu c u đ m các c a x ho c l y n c qua nhà máy th y đi n đáp ng yêu c u cho h du

+ V m t quan tr c:

- Duy trì m c n c dâng bình th ng c a h ch a trong các thí nghi m;

- ánh giá, so sánh v i v n t c không xói cho phép c a hai b đ xem xét vi c xói l hai b h l u h ch a

+ V m t v n hành:

ng, đi u này giúp v n hành x đúng và đ l u l ng c n thi t;

- Ch đ m c a x tràn đ c ch n luôn đ c đánh giá cùng v i các công trình h

l u, vi c này s giúp toàn b công trình đ c an toàn

l i, th y đi n thì công trình tháo n c đóng m t vai trò h t s c quan tr ng Vì v y, ch

V mùa l , n u h ch a đ y n c, các c a van đ c m hoàn toàn đ t ng kh n ng tháo Ph n l n các h ch a có l u l ng thi t k nh không b trí c a van

Hình 2.1 Công trình tràn: (a) Không có c a van; (b) Có c a van

Hi n nay h u h t các đ p l n đ c l p đ t c a van đ có th v n hành m t cách linh

ho t S v n hành không thích h p ho c nhi m v c a các c a van không rõ ràng là nguyên nhân chính d n đ n nguy hi m cho vi c tràn qua đ nh đ p h n ch ng p l t

h l u, các c a van ho t đ ng theo quy trình v n hành Các c a van ph i đ c ki m tra ch ng rung đ ng

Thu n l i c a công trình có c a van nh sau:

- Thay đ i đ c m c n c h ch a;

- Ki m soát l ;

Ng ng tràn c a các công trình tràn có nhi u hình d ng khác nhau Trên m t b ng

ng ng tràn có th th ng, cong, gãy góc ho c hình g p khúc (labyrinth) M t c t ngang c a ng ng tràn có th là hình ch nh t, hình thang ho c hình tam giác (Hình 2.2) M t c t d c dòng ch y tràn có th là d ng ng ng ph ng, cong ho c d ng

ng ng tiêu chu n (Hình 2.3)

Hình 2.2 M t b ng c a các k t c u tràn n c: (a) Th ng, (b) Cong (c) G y góc, (d)

G p khúc (labyrinth)

Hình 2.3 M t c t d c tràn (a) Tràn đ nh r ng, (b) Tràn đ nh cong, (c) Tràn tiêu chu n

M i lo i ng ng tràn nêu trên đ c ng d ng vào các công trình có c t n c tràn khác nhau i v i c t n c tràn l n h n 3m nên dùng ng ng tràn tiêu chu n M c dù giá thành c a ng ng tràn tiêu chu n có th cao h n so v i các d ng khác nh ng nó s có

k t qu t t h n c v m t kh n ng tháo, ch đ th y l c sau tràn và h n ch phá ho i

c a khí th c

i v i các công trình s d ng ng ng tràn tiêu chu n thì dòng ch y qua k t c u có liên quan t i đ cong, dòng ch y có ngu n g c t s u n cong c a lòng d n phía d i dòng ch y Thành ph n tr ng l c c a m t b ph n ch t l ng b gi m do l c ly tâm

N u đ cong đ l n, áp l c bên trong có th b h th p h n áp su t khí tr i, th m trí các công trình l n d i d ng áp l c hóa h i Sau đó hi n t ng khí th c có th phát sinh v i m t kh n ng phá ho i c a khí th c i u nói trên là r t quan tr ng đ i v i

k t c u tràn, nh ng đi u ki n nh v y là không th ch p nh n đ c

2.1.1.3 Hình th c n i ti p và công trình tiêu n ng [1]

N i ti p và tiêu n ng h l u công trình tháo có th th c hi n v i nhi u s đ và nguyên lý khác nhau, tùy thu c vào tình hình c th s l a ch n ph ng án h p lý + N i ti p dòng ch y đáy:

N i ti p dòng ch y đáy là t o ra n c nh y ngay sau công trình đ tiêu hao n ng

l ng Tr ng thái dòng ch y t ng ng là ch l u sát đáy và khu xoáy cu n trên

m t Theo lý lu n v n c nh y hoàn ch nh có th tiêu hao (70-80)% n ng l ng th a

c a dòng ch y sau khi qua công trình, ph n n ng l ng th a còn l i s ti p t c đ c tiêu hao trên đo n lòng d n ti p theo b ng ma sát v i đáy và thành bên lòng d n, c ng

nh ma sát n i t i c a dòng ch y

u đi m c a n i ti p dòng ch y đáy là kh n ng tiêu hao n ng l ng t t và dòng ch y

h l u s m tr v tr ng thái bình th ng Tuy nhiên do dòng ch l u sat đáy có v n

t c l n nên k t c u b tiêu n ng c n đ c xây d ng kiên c và trong tr ng h p x l

có nhi u v t trôi nh cây g l n thì các v t trôi này có th va ch m làm h h ng các b

ph n tiêu n ng (đáy, thành bên b , t ng tiêu n ng)

Hình 2.4 Các bi n pháp tiêu n ng theo hình th c ch y đáy (a) ào b tiêu n ng; (b) B - t ng k t h p; (c) Xây t ng tiêu n ng

N i ti p dòng ch y đáy th ng đ c s d ng nh t v i các tr ng h p chênh l ch c t

n c th ng h l u không cao, n n h l u không ph i là đá Tr ng h p trong dòng

ch y có nhi u v t trôi n i thì c n có k t c u ng n v t trôi t th ng l u

+ N i ti p dòng ch y m t:

N i ti p dòng ch y m t là t o ra dòng ch y có ch l u trên m t và khu xoáy cu n đáy đ tiêu hao n ng l ng Hi u qu tiêu n ng d ng này ph thu c vào kích th c

c a khu xoáy đáy, và nói chung có th đ t đ c t ng t nh tr ng h p n i ti p

ch y đáy i m khác bi t là do ch l u trên m t nên m t n c sau công trình có dao

đ ng hình sóng, các dao đ ng này ch t t d n sau khi duy trì trên m t đo n khá dài c a lòng d n h l u

Tr ng thái mong mu n nh t hình th c này là ch y m t không ng p (Hình 2.5a)

tr ng thái này, khu xoáy cu n đáy có kích th c l n và đ t đ c hi u qu tiêu n ng cao

Khi đ sâu n c h l u l n, có th làm b c có chi u cao l n đ t ng kích th c khu xoáy đáy Tuy nhiên, khi chi u cao a v t quá m t giá tr xác đ nh thì s hình thành thêm m t khu xoáy trên m t làm ng p m t c t co h p trên m i (Hình 2.5b) nói chung tr ng thái này c ng có kh n ng tiêu hao n ng l ng t t, nh ng s t n t i c a khu xoáy trên m t s gây khó kh n cho vi c tháo v t trôi theo dòng ch y

Khi chi u cao b c nh thì kich th c khu xoáy đáy c ng nh và hi u qu tiêu n ng

h n ch Khi tr s a nh h n m t gi i h n nh t đ nh thì tr ng thái dòng ch y s chuy n sang ch y đáy h i ph c (Hình 2.5c), ngh a là ch l u chuy n xu ng đáy và hình thành khu xoáy trên m t

Hình 2.5 Các tr ng thái ch y khi có b c a<hh cu i m t tràn (a) Ch y m t không ng p; (b) Ch y m t ng p; (c) Ch y đáy h i ph c

+ N i ti p phóng xa:

N i ti p phóng xa là cho dòng ch y sau công trình tháo n c phun vào không khí và

r i xu ng h l u v trí cách xa công trình N ng l ng th a c a dòng ch y đ c tiêu hao b ng các cách khác nhau:

- B ng ma sát v i không khí khi tia dòng bay trong không trung Hình th c này đ c

bi t hi u qu khi dòng ch y trong không trung đ c c t thành các tia nh , ph m vi ti p xúc gi a dòng ch y và không khí t ng;

- Khi tia dòng r i xu ng h l u, n ng l ng còn l i s ti p t c đ c tiêu hao b ng ma sát n i b dòng ch y, c ng nh ma sát v i đáy và b lòng d n h l u Tr ng h p m c

đáy, làm xói v t li u đáy lòng d n và hình thành h xói Khi h xói đã đ sâu đ t o ra các khu xoáy n đ nh thì quá trình xói m i k t thúc

Hình 2.6 Tiêu n ng phóng xa sau công trình tháo n c

(a) Sau đ p tràn; (b) Sau d c n c

u đi m c a tiêu n ng phóng xa là làn n c v i đ xi t cao đ c phóng ra xa so v i chân công trình nên đ m b o đ an toàn cao cho công trình tháo và t n d ng đ c ma sát v i không khí đ tiêu n ng nên kh i l ng công trình gia c h l u nh Thông

th ng đ i v i n n đá thì ch c n đào h xói mà không c n gia c h l u Vi c tháo các v t trôi không nh h ng đ n an toàn c a công trình tiêu n ng

Nh c đi m c a tiêu n ng phóng xa là dòng phun t o ra s ng mù, làm m t taaij khu v c h l u g n công trình tháo M c đ m t có th làm gi m tu i th c a các thi t b c khí và thi t b đi n trong vùng nh h ng, đ c bi t là nhà máy th y đi n đ t

g n công trình tháo S ng mù và m t c ng có th làm s t tr t mái b h l u, c n

tr giao thông trong ph m vi nh h ng

D ng tiêu n ng b ng dòng ch y phóng xa đ c s d ng ph bi n và h p lý nh t các công trình tháo có c t n c công tác v a và l n, đ a ch t n n h l u là đá Tr ng h p

n n không ph i là đá c ng có th s d ng, nh ng c n x lý c n tr ng đ tránh h xói lan sâu vào phía công trình

+ N i ti p b ng dòng ch y h n h p:

Trong tr ng h p đ p tràn b ng bê tông t ng đ i cao thì s đ tràn m t và x đáy

k t h p nên đ c khai thác đ tiêu n ng hi u qu nh s va đ p gi a làn n c m t và

lu ng ch y đáy Ph n n ng l ng th a sau khi va đ p s đ c tiêu hao ti p b ng các

Hình 2.7 Tiêu n ng b ng dòng ch y h n h p (2 t ng) (a) đ p bê tông tr ng l c; (b) đ p vòm

V i hình th c tiêu n ng b ng dòng ch y 2 t ng đ p tràn tr ng l c (hình 2.7a), c n

đ c bi t chú tr ng b o v ch ng xâm th c và phá lo i lòng d n t i v trí hai lu ng ch y

g p nhau

2.1.2 nh h ng c a đ a hình, đ a ch t

Tuy n công trình đ c ch n ch u nh h ng nhi u b i y u t đ a hình và đ a ch t đ n

vi c b trí công trình chính c ng nh vi c b trí công trình tháo Vi c b trí công trình tháo l t i b trái, b ph i hay gi a lòng sông ph thu c vào đi u ki n đ a hình c

th c a v trí tuy n ch n Các công trình tháo th ng đ c b trí t i v trí gi a lòng sông đ đ m b o dòng ch y vào đ c thu n dòng và cân x ng, các công trình tiêu

n ng c ng đ c b trí t i lòng sông do đó khi công trình x làm vi c dòng ch y sau công trình tiêu n ng c ng thu n dòng đ gia nh p vào dòng ch y c a lòng sông thiên nhiên Tuy nhiên, do đ a hình lòng sông ch t h p không đ b trí t ng th công trình cho nên m t s công trình c ng đ c b trí t i vai trái ho c vai ph i Th y đi n S n La công trình x l đ c b trí t i vai ph i c a đ p dâng, ho c công trình th y đi n Hòa Bình công trình tháo l đ c b trí t i vai trái c a đ p dâng

a ch t lòng sông và hai b h l u nh h ng nhi u đ n vi c l a ch n ph ng án n i

ti p và tiêu n ng c a công trình x l N u g p n n h l u là n n đá v ng ch c thì

th ng ch n hình th c tiêu n ng là n i ti p phóng xa, các công trình đã đ c s d ng theo ph ng pháp này nh : Hoà Bình, Tuyên Quang, B n Chát, S n La, Lai Châu

M t s công trình có c t n c th p ho c n n h l u không ph i là đá t t thì s d ng hình th c n i ti p là tiêu n ng đáy (b , t ng, b - t ng k t h p) nh : Thác Bà, Tr