Cống Liên Mạc, Đập Đáy

Giới thiệu chung Cụm công trình cống Liên Mạc hiện nay bao gồm 2 cống lộthiên: Cống Liên Mạc I và Cống Liên Mạc 2, vị trí nằm tại điểm đầusông Nhuệ, thuộc xã Thụy Phơng, quận Từ Liêm, th

Phần một:

báo cáo tham quan công trình thực tế

I Công trình cống Liên Mạc, Đập Đáy

1 Cống Liên Mạc

a Giới thiệu chung

Cụm công trình cống Liên Mạc hiện nay bao gồm 2 cống lộthiên: Cống Liên Mạc I và Cống Liên Mạc 2, vị trí nằm tại điểm đầusông Nhuệ, thuộc xã Thụy Phơng, quận Từ Liêm, thành phố Hà Nội.Cống Liên Mạc I đợc xây dựng từ những năm 1938 – 1940 do ngờiPháp thiết kế Cống Liên Mạc II, xuôi về hạ lu sông Nhuệ khoảng800m đợc ngời Việt Nam thiết kế và xây dựng vào năm 2000 –

2001 Sở dĩ cống Liên Mạc II đợc xây dựng thêm do công trìnhcống Liên Mạc I đã cũ, không đảm bảo đợc các điều kiện về antoàn Cống Liên Mạc II đợc xây dựng, sẽ giảm chênh lệch cột nớcgiữa thợng – hạ lu cống Liên Mạc I, và thay thế tuyến đờng giaothông qua đỉnh cống Liên Mạc I

Hình ảnh cống Liên Mạc I và cống Liên Mạc II

b Nhiệm vụ và cấp công trình

Nhiệm vụ của cụm công trình cống Liên Mạc: Lấy nớc từ sôngHồng vào sông Nhuệ, cung cấp nớc tới cho hệ thống thủy nông liêntỉnh Hà Nội – Hà Tây – Hà Nam Đồng thời, cống nằm ở bên bờ sôngHồng, giáp với trung tâm Hà Nội, còn có nhiệm vụ bảo vệ cho thànhphố Hà Nội trong mùa ma lũ Cống Liên Mạc II nh đã nói ở trên, cónhiệm vụ dâng nớc ở hạ lu cống Liên Mạc I khi mực nớc sông Hồngtrên mực báo động 1 (+9.5 m) để đảm bảo điều kiện ổn địnhcho cống Liên Mạc I

c Quy mô và các hạng mục công trình

* Cống Liên Mạc I

- Hình thức cống: cống hộp lộ thiên bằng bê tông cốt thép, caotrình đáy cống ở +1 m, cao trình mép dới tờng ngực là +4,3 m;bao gồm 4 cửa lấy nớc, bề rộng mỗi cửa lấy nớc b = 3m, cao h =3,3m

Cống Liên Mạc I nhìn từ thợng lu với 4 cửa lấy nớc

- Cửa van: cửa van phẳng bằng thép, đợc chia làm 2 tầng(nhằm làm giảm lực đóng mở cửa van) cửa van tầng dới nặng 3,2tấn, cửa van tầng trên nặng 2,5 tấn Thiết bị đóng mở cửa vanbằng động cơ điện (bao gồm mô tơ, hộp giảm tốc và thanh răng)

đợc thay thế cho thiết bị đóng mở bằng tay khi xây dựng côngtrình cống Liên Mạc II Khi vận hành mở đều 2 cửa van ở giữa trớc,sau đó mở 2 cánh 2 bên nhằm tạo dòng chảy thuận đi ra ở saucống Thời gian mở hết 1 cánh cửa van là 30 phút

Hình ảnh cửa van và thiết bị đóng mở cửa van

- Đế bản móng rộng 27m, dài 32m, dày 1m bằng bê tông cốtthép Phần tiếp giáp với thân cống ở thợng lu có đóng cọc cừ từ caotrình -0,5m đến -5,5m Sân trớc dài 117m, sân sau dài 112m, đợcgia cố bằng đất sét luyện, 20m đầu đợc đổ bê tông, ở sau hạ lu

đợc gia cố bằng đá lát khan Hai bên bờ cống phía thợng lu đợc kèkhan không bắt mạch vữa để thoát nớc cho khối đất xung quanhkhi nớc rút

- Cửa âu thuyền cao 6m, bố trí ở bên trái công trình, gồm 2cánh van, cánh trên nặng 10,2 tấn, cánh dới nặng 9,5 tấn Thiết bị

đóng mở bằng động cơ điện, có sử dụng đối trọng bằng bê tônglõi thép

- Khe phai đợc bố trí ở 2 phía trớc và sau cửa van Trong quátrình vận hành, khi mở cửa van tầng trên, do nớc đổ xuống tạo nêndòng chảy lu tốc lớn, vì thì ngời ta thờng thả các hàng phai ở phíasau cửa van xuống, nhằm tiêu năng bớt năng lợng dòng chảy ngay ởsau cửa van

- Cầu giao thông ở cao trình +15,5m, rộng 5m Sàn công tác ởcao trình +8, để đi lại và vận hành công trình

- Thiết bị quan trắc: gồm có thiết bị quan trắc mực nớc,thiết bị quan trắc lún, chuyển vị, thiết bị quan trắc tầng lọc ngợc

Hình ảnh cống Liên Mạc I nhìn từ hạ lu

Đoạn kênh dẫn vào cống và đoạn sau cống

Trụ pin kéo dài về hạ lu và thiết bị quan trắc tầng lọc ngợc

* Cống Liên Mạc II

Lu lợng thiết kế Qtk = 23,4 m3/s

Hình thức cống: cống lộ thiên làm bằng bê tông cốt thép.Cống có 3 khoang trong đó có 2 cửa lấy nớc và 1 của thông thuyền.Hai cửa lấy nớc cao 4m rộng 6m Cửa van đóng mở là cửa vanphẳng, vận hành bằng điện Cửa thông thuyền cao 7m, rộng 6m,cửa van gồm 2 cánh, mỗi cánh cao 3,5m

Mố trụ kiểu lợn tròn bề dày mố 1m Mỗi khoang rộng 6m Mốtrụ có bố trí khe phai và khe van Khe van rộng 0,5m sâu 0,35m,khe phai rộng 0,4m và cũng sâu 0,35m

Cầu công tác đặt thiết bị đóng mở, cửa thông thuyền thì

sử dụng động cơ còn của van lấy nớc thì dùng tời bằng tay Thời gian đóng mở cho cửa lấy nớc là 2 giờ 15 phút đến 2 giờ 20 phút, còn của thông thuyền là 45 phút đến 1 tiếng

Hình ảnh cửa van cống Liên Mạc II

Hình ảnh cầu thả phai và khe phai phía hạ lu

2 Đập Đáy

a Giới thiệu chung

Đập Đáy là công trình đầu mối trên sông, là một trong bốncông trình đầu mối thuộc cụm công trình phân lũ sông Đáy (Đập

Đáy, cống Vân Cốc, cống Cẩm Đình, cống Hiện Thuận) Vị trí đập

Đáy nằm trên dòng chính sông Đáy, cách cửa sông về phía sôngHồng 7km, cách cầu Phùng trên đờng Hà Nội - Sơn Tây khoảng4km, tại huyện Đan Phợng, Hà Nội

Đập đợc ngời pháp nghiên cứu, thiết kế và xây dựng từ nhữngnăm 1934 -1937, với hai nhiệm vụ chủ yếu là phân lũ khi thật cầnthiết cho sông Hồng và thờng xuyên ngăn lũ sông Hồng vào sông

Đáy Trong quá trình vận hành, công trình đợc cho phần lũ thử

nghiệm vào các năm 1939, 1941, 1942, công trình làm việc tốt, xử

lý đợc những trục trặc kỹ thuật nhỏ Tuy nhiên vào những năm

1940, 1945 và 1947, công trình phân lũ thực sự thì đều có sự cố

và bị h hỏng nặng, không thực hiện đợc nhiệm vụ phân lũ đề ra

Sau khi hòa bình lập lại, đập Đáy đã đợc chính phủ Việt Namquyết định cải tạo và đề ra nhiệm vụ mới cho nó

Hình ảnh trụ bên công trình Đập Đáy

b Nhiệm vụ và cấp công trình.

Từ thời Pháp, đập Đáy đợc xây dựng với nhiệm vụ:

- Phân lũ sông Hồng vào sông Đáy để bảo vệ cho Hà Nội và các tỉnh ở hạ lu với lu lợng Q = 3000 m3/s;

- Chống lũ và chống úng cho những vùng ven sông Đáy khi lũ sông Hồng cha có nguycơ ảnh hởng đến sự an toàn của đê sông Hồng

Từ sau Hòa Bình lập lại, đập Đáy đợc cải tạo lại và có nhiệm vụ

năm 1971, cùng với công trình khác đảm bảo mực nớc ở Hà Nộikhông lên cao quá cao trình tuyệt đối +13,6m

Cấp công trình Đập Đáy: công trình cấp đặc biệt

c Quy mô và các hạng mục công trình

Thiết kế ban đầu của đập đợc xây dựng theo kiểu mái nhà

có 2 mái tách rời nhau lợp bằng gỗ, mái thợng lu gối lên mái hạ lu, cả 2mái đều có bản lề quay gắn liền với bản móng của đập Cửa nânglên, hạ xuống nhờ sức đẩy của nớc trong hầm phao làm nổi hàngphao đặt bên trong mái Đập đợc bố trí với 7 cửa, mỗi cửa rộng33,75m Giữa 2 cửa có trụ pin rộng 3m rỗng, bên trong bố trí thiết

bị đóng mở Tờng ngực cao 2,3 m từ cao trình 12,5 đến 14,8m

Sau khi xây dựng và cải tạo lại, các thông số về đập Đáy nhsau:

Lấp cửa số 1 và cải tạo lại 6 cửa Nâng cao cao trình trụ pinlên +16m, mặt trụ mở rộng từ 3m lên 8,2m Cao trình tờng ngực+16m

Thay thế cửa van mái nhà thành cửa van quạt có:

- Thiết bị nâng hạ cánh cửa van bằng điện, có sức nâng 75 tấn, nối giữa cửa van quạt và thiết bị nâng hạ là hệ thống cáp thép 47,5 li

Cửa van hình cánh quạt và tờng ngực

Thiết bị đóng mở cửa van 75V

Các thông số cơ bản về cao trình và kết cầu van quạt:

- Mực nớc thiết kế max thợng lu: +15,5m

- Mực nớc hạ lu khi cha phân lũ: + 9m

- Cao trình đáy dầm tờng ngực: 13,7 - 13,9 mKhi phân lũ với lu lợng Q = 5000 m3/s

- Mực nớc thợng lu công trình: +14,8m

- Mực nớc hạ lu sau công trình: + 14,25mChỉ tiêu về kết cấu cửa van:

Cao trình ngỡng thợng lu +9m

Sân trớc dài 83,1m Bể tiêu năng dài 13m, sâu 1m Sân sau thứ nhất dài 15m, đợc gia cố bằng bê tông Sân sau thứ 2 dài 45m

Đập Đáy – hai bên thợng lu và hạ lu công trình

II Hồ Gò Miếu

a Giới thiệu chung

Hồ Gò Miếu nằm ở Xóm Chuối, xã Ký Phúc, huyện Đại Từ, tỉnhThái Nguyên, đợc hoàn thành vào năm 2000 do Trung tâm Khoa học

và Triển khai Kỹ thuật Thủy lợi - Trờng Đại học Thủy lợi thiết kế PGS

TS Phạm Ngọc Hải là chủ nhiệm công trình giai đoạn Nghiên cứukhả thi; ThS Nguyễn Khắc Xởng là chủ nhiệm công trình các giai

đoạn tiếp theo

Hình ảnh đập chắn hồ Gò Miếu

b Nhiệm vụ và cấp công trình

Hồ Gò Miếu là công trình cấp 3 theo tiêu chuẩn cũ, có nhiệm vụ:

- Cấp nước tưới cho gần 868 ha

- Giữ đất, gúp phần cải tạo mụi trường

- Chống lũ và hỗ trợ điều tiết nước cho hồ Nỳi cốc (ở hạ du Gũ Miếu).Những lợi ớch do hồ Gũ Miếu đem lại đó gúp phần tạo nờn sự phỏt triển kinh tế,

xó hội của 4 xó thuộc huyện Đại Từ , tỉnh Thỏi Nguyờn Cỏc xó hưởng lợi gồm: xó KýPhỳ, Cỏt Nờ, Vạn Thọ, một phần xó Văn Yờn

c Quy mô và các hạng mục công trình

ma Phía thợng lu đỉnh đập bố trí tờng chắn sóng, cao trình

đỉnh tờng +114,5m, bề rộng tờng là 0,3m Phía hạ lu đỉnh đập

có đặt các dầm bằng bê tông cốt thép nhằm tăng ổn cho đỉnh

Mái thợng lu đập dốc với hệ số mái mtl1 = 3, mtl2 = 3,5 Cơ máithợng lu bố trí ở cao trình +103m, rộng 4m Từ vị trí cơ thợng lutrở lên đợc gia cố bằng các tấm bê tông kích thớc 50x50 cm (đợcchít mạch vữa)

Tõ c¬ h¹ lu xuèng díi ch©n ®Ëp cã bè trÝ c¸c r·nh tËp trung nícgåm r·nh tËp trung níc trªn c¬ vµ r·nh tËp trung níc díi c¬ PhÝa 2bªn vai ®Ëp cã bè trÝ 2 r·nh tho¸t níc vai ®Ëp C¸c r·nh n·y lµmb»ng bª t«ng, réng 0,3m, s©u 0,3m, thµnh 2 bªn r·nh dµy 0,2m cãt¸c dông tho¸t níc ma trªn mÆt h¹ lu vµ níc tËp trung tõ 2 bªn vai

®Ëp vµo

R·nh tËp trung níc trªn c¬ (tr¸i) vµ r·nh tho¸t níc bªn vai ®Ëp (ph¶i)

Chân hạ lu đập bố trí thiết bị thoát nớc kiểu áp mái, hiện tạiquan sát thấy có cỏ mọc ở phía trên mặt áp mái (có thể do nguyênnhân là các hạt đất nhỏ trong thân đập bị len vào)

Nối tiếp sau ngỡng tràn là đoạn dốc nớc dài 125m, độ dốc i =10% Mặt cắt ngang dốc nớc dạng hình thang, hệ số mái m = 0,5.Dốc nớc gồm 2 phần: phần thu hẹp dần nối tiếp từ phần ngỡng trànvới phần không đổi và phần có bề rộng không đổi Hai bên dốc nớc

có tờng bên bằng bê tông cốt thép có nhiệm vụ chắn đất bên ngoàidốc nớc và chắn nớc bên trong Tờng đợc gia cố bằng các sờn (tờng s-ờn)

Phía cuối dốc nớc có thiết bị tiêu năng dạng mũi phun để tiêuhao năng lợng dòng chảy khi đổ về hố xói ở hạ lu về lòng sông cũ

Hình ảnh cửa vào, thân dốc nớc và mũi phun tràn xả lũ

* Cống ngầm lấy nớc

Phía bên phải đập bố trí một cống ngầm lấy nớc Trớc kia, vớithiết kế ban đầu, cống là dạng cống hộp hình chữ nhất bằng bêtông cốt thép, kích thớc 1,2x1,6m, dài 153m, chế độ chảy không

áp, điều tiết bằng tháp van Đáy cửa vào cống đặt ở cao trình+91,4m

Hình ảnh tháp van và van sự cố mới bố trí ở cửa ra cống

Sau khi có sự cố bị rò nớc, công đợc thiết kế lại thành cốngchảy có áp Đoạn trớc tháp van đợc giữ nguyên, nhng từ đoạn sautháp van đợc nhồi ống thép D700, sau đó phun vữa bê tông bịt lại.Tháp van ở phía thợng lu trở vẫn vận hành bình thờng, đợc tậndụng nh một cửa van sự cố ở hạ lu cống bố trí thêm 1 van sự cố và

3 van công tác vận hành bằng tay, dẫn nớc đi vào kênh chính tả,kênh chính hữu và kênh tiêu Kênh chính hữu là kênh hở, mặt cắthình thang bằng bê tông, chiều dài kênh 2938m dẫn nớc đi xã Cát

Nê Kênh chính tả đợc đặt ngầm dới đất, vật liệu làm bằng ốngthủy tinh, dài 1800m đợc thay thế cho kênh cũ đã bị hỏng, dẫn nớc

đi Kỳ Phú, Vạn Thọ, Văn Yên Ngoài ra còn có một kênh tiêu để xả

đáy kết hợp với tràn xả lũ Kênh tiêu làm bằng đá xây, có bậc nớctiêu năng, dẫn nớc về lòng sông cũ

Kênh tiêu nớc thừa đợc xây bằng đá xây

* Thiết bị quan trắc: thiết bị quan trắc thấm đợc bố trí ở

trên mái đập hạ lu thành các hàng ở các vị trí trên cơ, cơ và dới cơ

Thiết bị quan trắc thấm và thiết bị thoát nớc ở hạ lu

Phần hai: Tính toán chuyÊn Đề

I Tính toán điều tiết hồ

1 Mục đích và các khái niệm

Mục đích của việc tính toán điều tiết hồ chứa là nhằm xác

định quan hệ giữa lợng nớc đến và lợng nớc dùng, từ đó tìm ra đợcdung tích hiệu dụng của hồ chứa và tính đợc cao trình MNDBT củahồ

Các khái niệm:

- Mực nớc dâng bình thờng (MNDBT) là mực nớc cao nhấttrong quá trình hồ chứa làm việc bình thờng.

- Dung tích hiệu dụng là dung tích nằm trong phần giới hạn từMNDBT đến MNC

- Mực nớc chết (MNC) là mực nớc khai thác thấp nhất của hồchứa mà ở mực nớc này, hồ vẫn đảm bảo hoạt động, vận hànhbình thờng

2 Tài liệu tính toán

Căn cứ tài liệu địa chất, do nền lòng sông thấm ít, sơ bộ xác

Nh vậy, nguyên lý tính toán điều tiết cấp nớc đối với hồ chứa

điều tiết năm là sự kết hợp việc giải phơng trình cân bằng nớccùng với quan hệ địa hình hồ chứa Z~V, Z~F

4 Trình tự tính toán

a Điều tiết hồ cha kể đến tổn thất

Trong đó:

Cột 1: Các tháng đợc sắp xếp theo năm thủy văn, bắt đầu từ

đầu mùa lũ và kết thúc vào cuối mùa kiệt

Cột 2: Số ngày trong tháng của năm thủy văn

Cột 3: Phân phối lu lợng nớc đến của năm thiết kế ứng với tần suất P = 75%

Cột 4: Phân phối tổng lợng nớc đến theo tháng WQ = Qi ΔtCột 5: Phân phối lợng nớc dùng hàng tháng

Cột 6: Lợng nớc thừa hàng tháng ΔV+ = WQ - Wq

Cột 7: Lợng nớc thừa hàng tháng ΔV- = Wq - WQ

Cột 8: Dung tích nớc chứa trong hồ Dung tích này phải nhỏ

thừa

b Điều tiết hồ có kể đến tổn thất

- Tổn thất do bốc hơi phụ thêm là lợng tổn thất tăng thêm do

việc tích nớc vào hồ chứa, làm diện tích mặt thoáng tăng hơn so

với trớc khi xây dựng hồ chứa

Wbh = ΔZ Ftb

Trong đó: Wbh là lợng tổn thất bốc hơi ( triệu m3)

đoạn tính toán (triệu m2)

- Tổn thất do thấm, lợng nớc thấm qua nền và qua thân côngtrình đập ngăn, qua vai công trình xuống hạ du Lợng tổn thất nàyphụ thuộc vào tính chất đất đắp đập, địa hình, địa chất vùnglòng hồ và lợng nớc trữ trong hồ.

Lợng tổn thất này đợc xác định gần đúng theo công thức

Cột 3: Dung tích bình quân của hồ trong thời đoạn tính toánCột 4: Diện tích mặt nớc bình quân của hồ trong thời đoạntính toán Fh tra quan hệ f (V~F)

Cột 5: Phân phối tổn thất bốc hơi phụ thêm theo năm thủyvăn

Cột 6: Lợng nớc tổn thất bốc hơi phụ thêm (6) = (4).(5)

Cét 14: Lîng níc x¶ thõa.

Điều tiết có kể đến tổn thất lần 1

Điều tiết có kể đến tổn thất lần 2

Điều tiết có kể đến tổn thất lần 3

II Tính toán điều tiết lũ

1 Khái niệm và mục đích

Mục đích của việc đi tính toán điều tiết lũ đó là xác định

đợc các mực nớc lũ và dung tích siêu cao của hồ

2 Tài liệu tính toán

Quy mô, hình thức công trình xả: Tràn tự do không cửa van,

dv

Q q dt

Cột 1: Thời đoạn tính toán

Cột 2: Thời gian điều tiết

Cột 3: Lu lợng lũ đến đầu thời đoạn, Q1 = F(t)

Cột 4: Mực nớc hồ đầu thời đoạn tính toán

Cột 5: Lu lợng xả ở đầu thời đoạn

Cột 6: Thể tích nớc trong hồ đầu thời đoạn tính toán Sử dụngquan hệ Z~V

Cột 7: Lu lợng cuối thời đoạn Q2 = F(t+Δt)

Cột 8: Mực nớc hồ cuối thời đoạn Giả thiết tính thử dần

Cột 9: Cột nớc trên ngỡng H = Z2 - Z1

Cột 10: Lu lợng xả ở cuối thời đoạn

Cột 11: Thể tích nớc trong hồ cuối thời đoạn tính toán Sử dụng quan hệ Z~V

Hmax = 2,724 m

MNLTK = + 58,724 m

Vsc = Vmax - Vc - Vhi = 0,628 106 m3

B¶ng tÝnh to¸n ®iÒu tiÕt lò

0.0123

0.012

0.0186

0.018

0.0242

0.024

0.0291

0.029

0.0336

0.033

0.0416

0.041

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 0.000