(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt

(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt

Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đãnhậnđược sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của quý thầy cô trườngĐạihọcThủyLợiHàNội

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn đến qúy thầy cô trường ĐạihọcThủy Lợi, đặc biệt là những thầy cô đã tận tình dạy bảo cho tôi suốt thờigianhọctậptạitrường

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến GS.TS Nguyễn Chiếnđã dànhrấtnhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoànthànhluậnvăntốtnghiệp

Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường ĐạihọcThủy Lợi cùng quý thầy cô trong Khoa Công trình, Ban lãnh đạo CôngtyTNHH Đầu Tư và Xây dựng Cát Tường đã tạo rất nhiều điều kiệnđể tôihọctậpvàhoànthànhtốtkhóahọc

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tấm lòng của những ngườithântrong gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ khích lệ tôi trong suốt quátrìnhhọctậpvàhoàn thành luậnvănnày

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sựnhiệttình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rấtmong nhận đượcnhữngđónggópqúybáucủaqúythầycô vàcácbạn

Xinchânthànhcảmơn./

HàNội,tháng8 năm2014Tácgiảluậnvăn

NguyễnBáDũng

Trang

MỞĐẦU 1

CHƯƠNGI : T Ổ N G Q U A N V Ề C Ô N G T R Ì N H T H Á O L Ũ K I Ể U G I Ế N G VÀCÁCVẤNĐỀ THỦYLỰCTRONGGIẾNGTHÁOLŨ 3

1.1 TỔNGQUANVỀXÂYDỰNGHỒCHỨANƯỚCỞVIỆTNAM 3

1.2 ĐẶCĐIỂMHỒCHỨAVÀĐIỀUKIỆNỨNGDỤNGCÔNGTRÌNHTH ÁOLŨKIỂUGIẾNG 4

1.2.1 Bốtrícôngtrìnhtháolũởhồchứa… 4

1.2.2 Đặcđiểmbốtrívàlàmviệccủacôngtrìnhtháolũkiểugiếng 13

1.2.3 Tìnhhìnhápdụngcôngtrìnhtháolũkiểugiếng 17

1.3 CÁCVẤNĐỀTHỦYLỰCĐẶTRAKHISỬDỰNGCÔNGTRÌNH THÁOLŨKIỂUGIẾNG 19

1.4 GIỚIHẠNPHẠMVINGHIÊNCỨU 20

CHƯƠNGII: P H Ư Ơ N G P H Á P T Í N H T O Á N T H Ủ Y LỰCC Ô N G T R Ì N H THÁOLŨKIỂUGIẾNG 21

2.1 CÁC CHẾ ĐỘ DÒNG CHẢY TRONG CÔNG TRÌNH THÁO LŨ KIỂUGIẾNG 21

2.1.1 Trườnghợpmiệngloatrànchảykhôngngập 21

2.1.2 Trườnghợpchảyngậpởmiệngvàovàgiếngđứng 21

2.1.3 Trườnghợpchảyngậptrêntoànhệthống 21

2.2 TÍNHTO ÁN KH Ả N Ă N G TH ÁO N Ư Ớ C C Ủ A CÔ NG T R Ì N H ỨN GVỚICÁCCHẾĐỘCHẢY 21

2.2.1 Trườnghợpchảykhông ngậpvớingưỡngvàolàhìnhtròn 21

2.2.2 Trườnghợpchảyngậpcửavàovàgiếngđứng 22

2.2.3 Trườnghợpchảyngậptrêntoànhệthống 22

2.3.TÍNHTOÁNĐOẠNCHUYỂNTIẾPTỪ MIỆNGVÀO TỚI GIẾNG 27

2.3.1 Thiếtkếmiệngloatràn 27

2.3.2 Kếtcấuhướng dòngcủaloatràn 32

2.3.3 Đoạntiệmbiến 33

2.4 TÍNHTOÁNĐOẠNĐƯỜNGHẦM THÁONƯỚC 34

2.5 KIỂMTRAKHÍTHỰCCÔNGTRÌNHTHÁOLŨKIỂUGIẾNG 36

2.6 KẾTLUẬNCHƯƠNG2 38

CHƯƠNGIII:ÁPDỤNGTÍNHTOÁNCHOMỘTPHƯƠNGÁNTHIẾT KẾHỒCỬAĐ Ạ T 40

3.1 GIỚITHIỆUCHUNGVỀHỒCỬAĐẠT 40

3.1.1 GiớithiệucôngtrìnhthủylợiCửaĐạt 40

3.1.2 Cácthôngsốkỹthuậtvàkếtcấu công trình 41

3.2 CÁCP H Ư Ơ N G ÁNTRÀN XẢLŨCỦAHỒCỬAĐẠT 43

3.3 TÍNHTOÁNKHẢNĂNGTHÁONƯỚCQUATRÀNMẶT 43

3.3.1 Khảnăngtháo nướcquatrànmặt [8] 43

3.3.2 Tínhtoánkhảnăngtháonướcquatrànmặt-phươngánT1 45

3.3.3 Tínhtoánkhảnăngtháonướcquatrànmặt– phươngánT2 48

3.4 TÍNHTOÁNX Á C ĐỊNHK Í C H T H Ư Ớ C H Ợ P L Ý C Ủ A G I Ế N G ĐỨNGTHEOPHƯƠNGÁN2 49

3.4.1 Đặtvấnđề 49

3.4.2 Tính toán xácđịnhquan hệQg~Z(phương ánG1) 51

3.4.3 Kếtquảtính toán chophương ánG2(đườngkínhgiếng Dg=9m) 66

3.4.4 Kếtquảtính toánchophương ánG3(đường kính giếng Dg=9,5m) 70

3.5 TÍNHTOÁNXÁCĐỊNHKÍCHTHƯỚCHỢPLÝCỦAMIỆNGVÀOTHE OPHƯƠNGÁN3 75

3.5.1 Đặtvấnđề 75

3.5.2 Xácđịnhkhảnăngtháolớnnhấtcủagiếngkhichảyngập 75

3.5.3 Xác địnhđườngkínhmiệngvào(Dv) để đảmbảochảykhôngáptrong

giếng 76

3.6 TÍNHTOÁNĐIỀUTIẾTLŨTHEOCÁCPHƯƠNGÁNTRÀN 79

3.6.1 Mụcđíchtínhtoán 79

3.6.2 Tàiliệudùngchotínhtoán 79

3.6.3 Thôngsốvàphươngpháptínhtoánchung 79

3.6.4 Tínhđiềutiếtlũchophương án1(tràn mặt5khoang) 81

3.6.5 Tínhđiềutiếtlũchophươngán2(4 khoangtrànmặt+1giếngchảycó áp)… 84

3.6.6 Tínhđiềutiếtlũchophươngán3(4khoangtrànmặt+1giếngchảy khôngá p ) … 88

3.6.7 Nhậnxétkếtquảtínhtoán điềutiếtlũ 92

3.7 Kếtluận chương3 94

KẾTLUẬNVÀKIẾNNGHỊ 95

TÀILIỆUTHAOKHẢO 99

PHỤLỤC1 100

PHỤLỤC2 107

PHỤLỤC3 115

Trang

Hình1-1.Đậptràn ĐịnhBình[1] 5

Hình1-0-2.a)Xiphôngtháolũtrongđậpbêtông;b)Xiphôngtrongđậpđất [1] 6

Hình1-3.Bốtríđườngtràndọcởđầu đập[1] 7

Hình1-4.Đườngtrànngang[1] 8

Hình1-5.Giếngtháolũ[1] 9

Hình1-6.Miệngvàogiếngtháolũtheokiểuhoahồngnhiềucánh 10

Hình1-7.GiếngtháolũPontezi(Ý)[3] 10

Hình1-8.GiếngtháolũtrongcôngtrìnhMelrinởIran[3] 11

Hình 1-9.Giếngtháolũtrong thân đập đất[3] 11

Hình1-10.Đườngtrànkiểugáo[7] 12

Hình1-11.Cácthànhphầncủagiếng tháolũ[7] 14

Hình1-12.Cácvậtnổibịhútvàogiếngc ủ a dựánthủylợiPhướcHòa 16

Hình1-13.Quan hệQ~Hcủacông trìnhtháonướckiểu giếng[1] 20

Hình2-1.Sơđồtínhtoán thủylựccủagiếngtháo lũ[8] 23

Hình2-2.Tínhtoánloatràncủagiếng tháolũ 28

Hình2-3.BốtrímiệngvàogiếngtháolũhồPhướcHòa 32

Hình2-4.Sơđồkếtcấuhướng dòng củaloatràn [8] 33

Hình2-5.Khíthựctrênđườnghầmtháonước[1] 36

Hình2-6.Vùngchânkhôngtronggiếngtháolũcộtnướccao[3] 37

Hình3-1.cácdạng mép vào củatrụpin [8] 44

Hình 3-2.cácdạngtrụpin [8] 44

Hình3-3.Dạng mặtcắtcủađậptràn [8] 45

Hình3-4.BiểuđồquanhệQt~Ztl,phươngánT1 47

Hình3-5.Biểuđồquanhệ Qt~Ztl,phươngánT2 49

Hình 3-6.BiểuđồquanhệQ~Zcủahệthống 50

Hình 3-7.Giếngtháolũ CửaĐạt 51

Hình 3-8.Mặt cắt nganghầm 52

Hình3-9.BiểuđồquanhệQg~Ztl,phươngán G1 64

Hình3-10.Biểuđồxác địnhcáchàmfR,fC,fW[ 2] 66

Hình3-11.BiểuđồquanhệQg~Ztl,phươngán G2 70

Hình3-12.BiểuđồquanhệQg~Ztl,phươngánG3 74

Hình3-13.BiểuđồquanhệQ~Z,Dg=9,5m,Dv=10,5m 78

Hình 3-14.Môhình lũthiếtkếP=0,1%,kiểmtraP=0,01%hồCửaĐạt 79

Hình 3-15.Quan hệgiữamựcnướcvàdungtích[5] 81

Hình 3-16.QuanhệZtl ~T,Q,Qx ~ T,phương án1,P=0,01% 82

Hình 3-17.Quan hệZtl~T,Q,Qx ~T,phươngán 1, P=0,1% 83

Hình 3-18.Quan hệQg ~Z;Qt ~Z; Qx ~Z,phươngán 2 85

Hình 3-19.QuanhệZtl~T; Q,Qx~T,phươngán 2,P=0,01% 86

Hình 3-20.QuanhệZtl ~T;Q,Qx ~T,phương án2,P=0,1% 87

Hình 3-21.Quan hệQg ~Z; Qt~Z;Qx~Z,phương án3 89

Hình 3-22.Quan hệZtl~T;Q,Qx ~T,phươngán 3,P=0,01% 90

Hình 3-23.QuanhệZtl ~T;Q,Qx ~T,phương án3,P=0,1% 91

Trang

Bảng1-1.Cácgiếng tháolũđãxâydựngtrên thếgiới [3] 17

Bảng2-1.Hệsốkhángtạicửavàocủagiếngtháo lũ[3] 23

Bảng2-2.Bảngtrịsốcủahệsố A[3] 24

Bảng2-3.TrịsốcủahệsốB[3] 24

Bảng2-4.TrịsốcủahệsốC[3] 25

Bảng2-5.Trịsốcủahệsốtổnthất ởcácđoạnthuhẹp [3] 25

Bảng3-1.BảngkếtquảtínhtoánkhảnăngtháochotrànphươngánT1 46

Bảng3-2.Bảngkếtquảtínhtoánkhảnăngtháo chotràn – phươngán T2 48

Bảng3-3.Bảnglưulượngmiệng loatrànkhôngngập 54

Bảng3-4.Bảngxáchệsốtổn thấtcửavào 55

Bảng3-5.Bảngxácđịnh hệsốtổnthấtdọcđường 56

Bảng3-6.Trịsốcủahệsốtổnthất ởđoạncohẹp 57

Bảng3-7.Bảngtrịsố củahệsố A 57

Bảng3-8.Trịsốcủahệsố B 58

Bảng3-9.Bảngxác địnhhệ sốμd (phương ánG1) 58

Bảng 3-10 Bảng xác định lưu lượng khi công trình có phễu chuyển tiếp từchảykhôngngậpsangngậphoàntoàn(Dg=8m) 59

Bảng3-11.Bảngxácđịnh hệsốtổnthấtdọcđườngcủahầm 61

Bảng3-12.Bảngxácđịnh hệsốμ( D g = 8 m ) 62

Bảng3-13.Bảngxácđịnhlưulượngchảyngậptrêntoànhệthống(Dg=8m)63Bảng 3-14 Bảng xác định lưu lượng khi công trình có phễu chuyển tiếp từchảykhôngngậpsangngậphoàntoàn(Dg=9m) 67

Bảng3-15.Bảngxácđịnhlưulượngchảyngậptrêntoànhệthống(Dg=9m)68Bảng 3-16 Bảng xác định lưu lượng khi công trình có phễu chuyển tiếp từchảykhôngngậpsangngậphoàntoàn(Dg=9,5m) 71

Bảng3-17.Bảngxácđịnhlưulượngchảyngậptrêntoànhệthống(Dg=9,5m) 72Bảng3-18.Bảngxácđịnhlưulượng chảyngậpquagiếngđứng 75

Bảng3-19.QuanhệQv~ ZkhiDv=10,5m 77

Bảng 3-20 Khả năng tháo của hệ thống 4 khoang tràn mặt và 1 giếng chảy cóáp(phương án2) 84

Bảng 3-21 Khả năng tháo của hệ thống 4 khoang tràn mặt + 1 giếng chảykhôngáp(phươngán3) 88

Bảng3-22.Bảngtổnghợpkếtquảtínhtoánđiềutiếtlũ 92

Bảng3-23.Bảngsosánhkếtquảđiềutiếtlũphươngán 1vàphương án2 92

Bảng3-24.Bảngsosánhkếtquảđiềutiếtlũphươngán1vàphươngán3 93

BảngPL1-1 Bảngtínhtoán điềutiếtphương án1 – P=0,01% 101

BảngPL1-2.Bảngtínhtoán điềutiếtphươngán1-P=0,1% 104

BảngPL2-1.Bảngtính toánđiều tiếtphương án2 -P=0,01% 108

BảngPL2-2.Bảngtínhtoán điềutiếtphươngán2-P=0,1% 112

BảngPL3-1.Bảngtính toánđiềutiếtphươngán3-P=0,01% 116

BảngPL3-2.Bảngtínhtoán điềutiếtphươngán3-P=0,1% 121

dụngphổbiến.Tuynhiênkhiđiềukiện địahình

địachấtkhôngthuậnlợiđểbốtrítrànhở(chẳnghạnkhiđịahìnhchậthẹp,bờdốc,núiđá)thìcầnnghiêncứubốtrícáchìnhthứccôngtrìnhtháolũkhác.Tháolũkiểugiếnglàmộthìnhthứccôngtrìnhhợplý,loạicôngtrìnhnàychokhảnăngtháonướclớntrongkhichỉchiếmmộtphạmvinhỏtrong mặt bằngtổng thểcông trình.Tuy nhiên,chế độthủy lựctronggiếngkháphứctạp,

đòihỏicầnc ó nghiêncứuđểvừađảmbảokhảnăngtháonước,vừađảmbảoantoàntrongquátrìnhvậnhành

Dov ậ y v i ệ c n g h i ê n c ứ u c h ế đột h ủ y l ự c t r o n g côngt r ì n h t h á o l ũ k i ể

u giếngvàápdụngchomộtphươngánthiếtkế hồCửaĐạtlàcầnthiếtcóýnghĩakhoa học và thựctiễn.Đồngthời đềtàicũnggiúpchocáccơquanchứcnăng trên địa bàntỉnhcócơsở khoa học trong thiết kếmớihoặc sữa chữa,nâng cấp cáchồ

chứanướcsaunày

II Mụcđíchcủa đềtài:

Nghiêncứuchếđộthủylựctrongcôngtrìnhtháolũkiểugiếng,ápdụngcho mộtphươngánthiếtkếhồ CửaĐạt

III Cáchtiếpcậnvàphươngphápnghiêncứu:

-Điềutra,thuthập,tổnghợpvàphântíchcáctàiliệuvềchếthủylựctrong

côngtrìnhtháolũkiểugiếng

- Nghiêncứulýthuyếtvàcácchếđộthủylựctrongcôngtrìnhtháolũkiểugiếngvàcácphươngpháp tínhtoán.

3 - Áp dụng cho việc nghiên cứu phương án tận dụng hầm dẫn dòngthicông của hồ Cửa Đạt làm một phần của công trình tháo lũ, đã đi đến kếtluậnlà nếu khống chế chảy ngập trong hệ thống giếng – đường hầm thì việctậndụng hệ thống này trong các công trình xả lũ của hồ Cửa Đạt là hợp lý(thaythếđượccho1khoangtràn)

CHƯƠNGI: TỔNGQ UA NVỀ CÔ NG TR ÌN HT HÁ O LŨ KIỂUGIẾNG VÀCÁCVẤNĐỀTHỦYLỰCTRONGGIẾNGTHÁOLŨ

1.1 TỔNGQUANVỀXÂYDỰNGHỒCHỨANƯỚCỞVIỆTNAM

Hồ chứa nước ở Việt Nam là biện pháp công trình chủ yếu để chống lũchocác vùng hạ du, cấp nước tưới ruộng, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện, pháttriển du lịch, cải tạo môitrường nuôi trồng thủy sản, phát triển giao thông, thểthao,vănhóa

Đa phần là hồ chứa vừa và nhỏ (cấp IV chiếm 62%; hồ có lưu vực F <10km2chiếm 65,6 %, hồ chứa nước tưới không quá 500 ha chiếm 82%, hồcódung tích không vượt quá 10 triệu (m3) chiếm 26,07%, số hồ có dung tíchlớnhơn chiếm tỷ lệ nhỏ Hồ có dung tích từ 20 triệu (m3) trở lên có 51 hồ(trongđó có 10 hồ do nghành thủy điện quản lý) Những hồ nhỏ nằm nằm rảiráckhắp nơitạo nên nhữngthếmạnh nhất định(vốnít,sớmđưavào phụcvụ,phùhợpvới nền sản xuất nông nghiệp chiếm tỷ trọng lớn, đi đến từng thôn bảnphụcvụđắclựcchopháttriểnnôngnghiệpvànôngthôn)

Hồ lớn tuy ít về số lượng, nhưng có vai trò quyết định tạo đà pháttriểntrong công nghiệp hóa, hiện đại hóa; phòng chống lũ, phát điện, khảnăngvượttải caonênchốnghạntốt

Hồ chứa nước chỉ có thể xây dựng ở những vùng có địa hình, địa chấtphùhợp Xây dựng hồ chứa cần chú ý tới các vùng miền Ở những vùng có íthồ(ví dụ như ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên), đặc biệt ở vùng thiếu quánhiềuhồ lớn (như ở Tây Nguyên) thì việc chống lũ, chống hạn, cải tạo môi trườngsinhthái,cungcấpnướcsạch còngặprấtnhiềukhókhăn

Theo thời gian, trước năm 1964 việc xây dựng hồ chứa diễn ra chậm, cóíthồ chứa được xây dựng trong giai đoạn này Sau năm 1964, đặc biệt từkhinướcnhàthống nhấtthìviệcxâydựnghồchứa pháttriểnmạnh.Từ năm1976

ôngngừng.Hiệnnay,đãbắt đầu xâydựng hồlớn, đập cao

ởnhữngnơicóđiềukiệntựnhiênphứctạp.Hìnhthứckếtcấu vàkỹthuậtxâydựngtừngloạicông trình

ởhồchứa nướccòn đơn điệu, ítcó

đổ i m ớ i , đadạnghóa V iệ c ápdụngvật liệum ới ,côngnghệmớihiệnđangđượcquantâm[6]

1.2 ĐẶCĐIỂMHỒC H Ứ A VÀĐIỀUK I Ệ N ỨNGD Ụ N G C Ô N G TRÌNHTHÁOLŨKIỂUGIẾNG

1.2.1 Bốtrícôngtrìnhtháolũởhồchứa

1.2.1.1 Nhiệmvụcôngtrìnhtháolũ

Trong đầu mối công trình thủy lợi hồ chứa nước, ngoài một số côngtrìnhnhư đập dâng, công trình lấy nước, công trình chuyên môn, còn phải làmcáccông trình để tháo nước lũ thừa không thể chứa được trong hồ, có lúc đặt

ở độsâu để đảm nhận thêm việc tháo cạn một phần hay toàn bộ hồ chứa khi cầnthiết phải kiểm tra sữachữa hoặc tháo bùn cát trong hồ Có công trình tháo lũthìhồ mớilàmviệcđượcbình thườngvàantoàn[3]

b) Xiphôngtháolũ

Xiphôngtháolũthường sửdụngvới đậpb ê t ô n g , n h ư n g c ũ n g c ó

t h ể dùngvớiđậpđất,đậpđá.Xiphônglàloạicôngtrìnhtháonướckiểukín,làmviệctựđộngtháolũnhanhdosửdụng chânkhông đểhútnướclàmđầyống

Khi công trình sử dụng một bộ phận gồm nhiều ống xi phông (như ởhồXuân Hương – Đà Lạt) cần bố trí ống thông khí của các xi phông có caođộlệch nhau để tránh việc tất cả các xi phông cùng mở máy đồng thời gâyrungđộng,mấtổnđịnhchođập

Xi phông sử dụng thích hợp với hồ có lũ tập trung nhanh, hay khi địahìnhphứctạp,bốtrí đườngtrànhởsẽkhôngkinhtế[1]

I I

6 5

đáykênhdẫnvào.Đườngtháohởcóthểchọndạngdốcnướchaybậcnước

Bộphậnnốitiếp hạlưu bao gồmthiết bịtiêunăng vàkênh dẫnrasông hạ

lưu

A B

C A

hợp),hayhìnhthứcphóngxa(mũiphunthẳng,mũiphunlệch…).Cửacủakênhhạlưudẫnnướcxảrasôngcầnbốtríxachânđậpvàxa các công trình khác trong đầu mối (âu thuyền, nhàmáy thủy điện…) đểtránh ảnhhưởngđếnchúng

Đường tràn dọc là loại công trình tháo nước được ứng dụng rộng rãinhấtở nước ta hiện nay Loại này sử dụng hợp lý khi địa hình khu đầu mốitươngđối thoải Có thể bố trí đường tràn dọc theo núi, ở một đầu đập, hoặcthậm chícảhai đầuđập [1]

b) Đườngtrànngang

Đường tràn ngang cũng là một loại đường tràn hở, có hướng nướcvàongưỡng gần vuông góc với hướng của đường tháo sau ngưỡng Đây làđặcđiểmđ ể p h â n biệtđườngtràndọcvàđườngtrànngang

Thành phần của đường tràn ngang gồm: Kênh dẫn vào (có thể là rấtngắnhoặc không có), ngưỡng, máng bên đặt trực tiếp sau ngưỡng và đườngtháonốitiếp saumáng bên (hình1-4).

Hình1-4.Đườngtrànngang[1]

1.máng bên;2.kênhtháo;3.công trình nốitiếp;4.kênhdẫn;5.đập;6.cầu;

7.ngưỡngtràn

Bộ phận giếng thường có trục thẳng đứng, mặt cắt không đổi hoặc thu

hẹpdần theochiều dòngchảyđểtránhchânkhông

Đườngtháonướcnằmngangthường

đượckếthợptháolũthicông.Chếđộthủylựctronghầmtháonướccóthểkhôngáphoặccó áp

Giếngtháolũđượcsửdụngkhitạikhu đầumốikhôngcóvịtríthíchhợp

đểbốtrí đường trànhở[1]

Hình1-6.Miệngvàogiếngtháolũtheokiểuhoahồngnhiềucánh(DựánthủylợiPhướcHòa)

Hình1-7.GiếngtháolũPontezi(Ý)[3]

Hình1-9.Giếngtháolũtrong thânđập đất[3]

H

7 2 6

d) Tháolũkiểugáo

Đây

làcôngtrìnhtháolũkiểukín,cóthểđặtởbờsônghaythânđập.Cácbộphậncủacôngtrìnhnàygồm:Ngưỡngtràn,cácốngtháovàthiếtbịtiêunănghạlưu (hình1-10)

Ngưỡngtrànbaphíacódạngmặtcắtthựcdụnghoặcmặtcắthìnhthangđỉnhmỏng.Quangưỡngtràn,nướcchảyvàogáorồiđượctháotheocácốngxuốnghạlưu.Caotrình

đỉnhngưỡngtrànbằngmựcnướcdângbìnhthường.Cộtnướctrênđỉnhtrànthườngtừ1÷1,5mnênchiềudàingưỡngtràntươngđối dài

3

5 I

Ngưỡngtràn

ởmặtchínhdiệnphảiđủdàiđểcóthểbốtrímiệngvàocủacácốngtháonước.Miệngvàocủacácốngtháonướcđượcmởrộngdần

đểdòngchảyvàothuận.Mặtcắtcácốngtháocódạngtrònhoặcvuông.Cácốngnàythườnglàmbằngbêtôngcốtthép.Tạicửaracủaống,bốtrícácthiếtbịtiêunăng[7].Việcl ự a c h ọ n h ì n h t h ứ c c ô n g t r ì n h t há ol ũ c ầ n p h ả i t h õ a mãnc á c điềukiện an toàn và kinh tế ở Việt Nam, các công trình tháo lũ kiểu hở nhưđậptràn, tràn dọc được áp dụng phổ biến Tuy nhiên khi điều kiện địa hìnhđịachất không thuận lợi để bố trí tràn hở (chẳng hạn khi địa hình chật hẹp,bờdốc, núi đá) thì cần nghiên cứu bố trí các hình thức công trình tháo lũkhác.Tháo lũ kiểu giếng là một hình thức công trình hợp lý, loại công trìnhnày chokhả năng tháo nước lớn trong khi chỉ chiếm một phạm vi nhỏ trong mặt bằngtổngthểcông trình.Tuy nhiên, chế độ thủy lực trong giếng khá phức tạp, đòi hỏi cầncónghiên cứu để vừa đảm bảo khả năng tháo nước, vừa đảm bảo an toàntrongquátrìnhvậnhành

Do vậy việc nghiên cứu chế độ thủy lực trong công trình tháo lũkiểugiếng và áp dụng cho một phương án thiết kế hồ Cửa Đạt là cần thiết cóýnghĩa khoa học và thực tiễn Đồng thời đề tài cũng giúp cho các cơ quanchứcnăng trên địa bàn tỉnh có cơ sở khoa học trong thiết kế mới hoặc sữa chữa,nâng cấp cáchồchứanướcsaunày

1.2.2 Đặcđiểmbốtrívàlàmviệccủacôngtrìnhtháolũkiểugiếng

1.2.2.1 Bốtrícácbộphậncủagiếng tháolũ

Giếngtháo lũbaogồmcácthànhphầnsauđây(hình 1-11)

- Miệng tràn:Trên mặt bằng, miệng tràn có dạng hình tròn đồng tâm

vớigiếng đứng Trong một số trường hợp, do địa hình hạn chế, phải bố trílệchtâm.Lúcbờrấtdốc,miệngtràncóthểhìnhdạngbầudụchoặclàmộtphần

- Giếng đứng:Là phần nối tiếp loa tràn có trục thẳng đứng kiểu

giếngtròn, chỉ khi do điều kiện bố trí đường tràn, hoặc sự nối tiếp giữa giếngvớiđườnghầmdẫn nướckhó khăn mới bắtbuộcđặtgiếnghơinghiêng

Hình1-11.Cácthànhphầncủagiếngtháolũ[7]

- Đường hầm:Thường bố trí nằm ngang và nối tiếp với giếng đứng

bằngđoạn cong có bán kính r > (2,5 ÷ 4)d (d - đường kính của đoạn nốitiếp).Đường kính của đường hầm được thiết kế theo yêu cầu dẫn dòng thicông vàđượckiểmtralạivớilưulượngtháolũ

- Đoạn cong:Phần đường hầm cong nối tiếp giữa giếng đứng và

đườnghầmngang

- Đoạn tiệm biến:Đoạn nối từ loa tràn xuống giếng đứng có dạng

Nguyên nhân của hiện tượng này là do vị trí của miệng giếng tháo lũđặtven hồ chứa, nước chảy vào chịu ảnh hưởng của bờ nên không phân bốvuônggóc với ngưỡng tràn Vì vậy các giếng tháo lũ đặt ven bờ hồ chứa đều phải cóbộphậnhướngdòng

b) Khi miệng loa tràn chảy ngập trên miệng giếng đến một độ caonhấtđịnh, có thế hình thành phễu nước, không khí bị hút vào giếng, và theo

đó cácvậtnổicũngdễdàngbịhút vào

Khi mực nước trong hồ cao, tức là cột nước tràn vượt quá một trị sốgiớihạnn à o đó,hiệnt ư ợ n g n à y sẽkh ôn g x ả y r a T ạ i g i ế n g t h á o l ũ K a b i o t ,khi mựcnướctrong hồcaohơntrụpinlm,cácvậtnổikhôngbịhútvào nữa

Hình1-12.Cácvậtnổibịhútvàogiếngc ủ a dựánthủylợiPhướcHòa

c) Trong trường hợp lưu lượng tháo nhỏ hơn lưu lượng tính toán,trongphần giếng đứng có thể hình thành chân không Nước tràn qua miệngloa sẽkéo theo không khí, do lưu lượng nhỏ nên giữa lớp nước và thành giếngcókhông khí, khi không khí theo dòng chảy xuống hạ lưu sẽ dần dần hìnhthànhchân không trong các ô trống này Nếu chân không đạt đến một trị sốnhấtđịnh, không khí sẽ tràn vào rất mạnh gây nên tiếng nổ và nước từ giếngbịphun lêncao

Các quan sát và nghiên cứu thực địa của nhiều giếng tháo lũ cho tabiếtrằng các hiện tượng chân không đều gây nên hư hại lớp áo bê tông củagiếngvà đường hầm, tuy nhiên không lớn lắm (bê tông tại giếng tháo lũKabiot rỗsâu1,9- 2cm;củagiếng Henríkh sâu5cmtrong phạmvi5m2).

Theo nghiêncứuc ủ a P P M o y x , c h â n k h ô n g

h ì n h t h à n h t r o n g g i ế n g k h i lưulượngtháo<75

-80%lưulượngthiếtkế,vàchânkhôngnguyhiểmgâynên xâmthực thườngxảyratạivùngnốiconggiữa giếng đứngvàđườnghầmngang,nhất làkhiđườnghầmngang chảykhôngáp

d) Khi lưu lượng vượt quá lưu lượng thiết kế, miệng loa tràn từ chếđộchảy không ngập chuyển sang chảy ngập và do đó mức nước trong hồ cóthểdânglênnhanh

Như vậy, so với loại đường tràn tháo lũ, hoặc máng tràn ngang, chếđộthuỷ lực của giếng tháo lũ phức tạp hơn, nên phải có biện pháp tính toánhoặccấutạohợp lí đểtránh những hiệntượng bất lợiđãnêu ởtrên

1.2.3 Tìnhhìnhápdụngcôngtrìnhtháolũkiểugiếng

a) Tìnhhìnhpháttriểngiếngtháolũtrênthếgiới

Giếngtháolũđầutiên

đượcxâyđựngtạiAnhnăm1896(đậpBlishton),gầnđâyđượcxâydựngtạinhiềunướctrênthếgiớinhư:Italia,Malaysia,Iran,Mỹ,TiệpKhắc,Colombiavớicộtnướccao,tổngsốđãcóhơn60côngtrình,nhiều nhấttại Mỹ và ởcác nước đang khaithác thuỷ năng vùng thượng

lưucácconsôngcóbờđốc,núicao.Mộtsốcôngtrìnhtrênthếgiớicósửdụnggiếng tháo nướcđượctrìnhbầy trongbảng1.1 [3]

Bảng1.1.Cácgiếngtháo lũđãxâydựngtrênthếgiới[3]

Têncôngtrình Loại đập tháo(mLưulượng3/s) Cộtnước(m) Đặcđiểmkhác

Henrihot(Mỹ) Đập đất 1460 144,75 d=7,47m

Têncôngtrình Loại đập tháo(mLưulượng3/s)

Cộtnước(m)

Đặcđiểmkhác

đãđượcđưavàotrongtínhtoánthiếtkế.Ởnướctadođặcđiểmđịahình,

địachất, thủyvănnhữnghồchứanướctrênthượnglưucácsôngphầnlớnxâydựngtạicáctuyếnhẹp,haibờlàđádốcrấtkhótrongviệcbốtrícáccôngtrìnhxảlũthôngthườngnhưtrànmặt,mặtkháctronggiaiđoạnthicônggặpkhókhăntrongviệcxảlũthicônglớn,nênviệctháolũthicôngphảixéttớiphươngán

đườnghầmhoặccốngngầm,vìvậytháolũkiểugiếng đứng

đểtậndụngmộtphầntuynendẫndònghoặccốngngầmđãcósẵnlàmộthìnhthứccôngtrìnhhợplý,loạicông

trìnhnàychokhảnăngtháonướclớntrongkhichỉchiếmmộtphạmvinhỏtrong mặt bằng tổngthểcông trình.

1.3 CÁCVẤNĐỀTHỦYL Ự C ĐẶTR A K H I S Ử D Ự N G C Ô N G TRÌNHTHÁOLŨKIỂUGIẾNG:

Tùytheo

trịsốcộtnướcHtrênngưỡngtrànmàchếđộchảytronggiếngsẽthayđổi(chảykhôngngập,chảyngậpphầngiếngđứngvàchảyngậptrêntoànhệthống) (hình1-13) [1]

Vậy ứng với mỗi công trình cụ thể, cần tính toán thủy lực đểxác địnhđượcphạm vi biến đổi của mực nước thượng lưu (hay H) tương ứng vớitừngchếđộtronggiếng

Ứngvớimỗicôngtrìnhcụthểthìtrongthiếtkếnênkhốngchếởchếđộ

chảynàođểtháo lũantoàn,nhưngvẫnđảmbảo điềukiệnkinhtế

Khiđiềukiện địahình địachấtkhôngthuậnlợi

đểbốtrítrànhở(chẳnghạnkhiđịahìnhchậthẹp,bờdốc,núiđá)thìcầnnghiêncứubốtrí

côngtrìnhtháolũkiểugiếng.Côngtrìnhtháolũkiểugiếnglàmộthìnhthứccôngtrìnhhợplý,loạicôngtrìnhnàychokhảnăngtháonướclớntrongkhichỉchiếmmộtphạmvinhỏtrongmặtbằngtổngthểcôngtrình.Côngtrìnhtháolũkiểugiếng

nênbốtrílàmviệckếthợpvớicáchìnhthứcxảlũkhác……

đ ó Mặtkhácchếđộchảytronggiếngtháolũlạiphụthuộcvàođiềukiệnbiên,cột nước, lưu lượng tháo…., đòi hỏi phải nghiên cứu riêng cho từngtrườnghợp cụ thể Vì vậy trong luận văn này đặt nhiệm vụ nghiên cứu chế độthủylực trong công trình tháo lũ kiểu giếng, áp dụng cho một phương án thiếtkếcủahồ CửaĐạt.

2.2 TÍNHTOÁNKHẢNĂNGTHÁONƯỚCCỦACÔNGTRÌNHỨNGVỚI CÁCCHẾĐỘCHẢY

Lưu lượng chảy qua giếng đứng phụ thuộc vào chế độ chảy vàomiệngtrànngập haykhôngngập (còn gọilàtrạngtháicóáphaykhông áp)

2.2.1 Trườnghợpchảy khôngngậpvớingưỡng vàolàhìnhtròn

Trong đó:Q-Lưu lượng;

H0- Cộtnướctrênngưỡngtràncó kểtới lưutốctớigần;

1+ξ  g

v2

H0=H+0

2gH-Cột nướctrên ngưỡngtràn;

 ξg

1

-hệsốtổn thấtcủagiếng;

ωd- diện tích mặt cắt cuối của giếng (đoạn

cong);Z- cao trìnhmựcnướcthượnglưu;

Zrg-cao trình mặt cắtcuốicủagiếng(cuốiđoạn cong);

2.2.3 Trườnghợp chảyngậptrêntoànhệthống

Q=μω2hg(Z-Z)rhTrongđó:μ-Hệsốlưu lượng;

ωrh- Diệntích mặt cắt củađườnghầm(tạicửara);Z-

cao trìnhmựcnướcthượng lưu;

Zrh-caotrình mặt cắt cửaracủahầm;

(2-3)

ll+ξ i

Hệ số kháng cục bộ gồm hệ số kháng chỗ miệng vào (ξv), hệ số khángchỗcửa ra ( ξr), hệ số kháng chỗ uốn cong ( ξu) và hệ số kháng do thay đổimặtcắttừgiếngđứngsang hầmngang(ξct).

Hệsốkhángdọcđườngbaogồmđoạngiếngđứng,đoạnhầmngangvàcácđoạnchuyển tiếp(nếucó)

b) Hệsốtổnthấtdọcđường

ξL=i

ξLi2gLi

C2R

(2.5)

Trong đó: Li-Chiềudàiđoạntổnthất thứi

g-giatốctrọng trườngC-hệsốsezi

 TrịsốCphụthuộcvàochỉsốa/b,tứclàtỷsốgiữa2cạnhmặtcắtchữnhật, trong đó kích thước của b nằm trong mặt phẳng của đoạn cong(với mặt cắt hình vuông và mặt cắt hình tròn lấy C

Trong phần thứ hai, độ dốc đường cong khá lớn, tức là cột nướctăngnhanh khi lưu lượng tháo tăng Trong trường hợp này khả năng dự trữtháo

Trong đó:

nδ)2 g H 32

n,δ,εm2πR- S ố trụpin,chiềurộngtrụpin,hệsốcohẹplấygầnbằng0,90(khikhông có trụpinεm2πR=1).

Hệs ố l ư u l ư ợ n g l ấ y t h e o c ô n g t h ứ c c ủ a N I R o m a n K ô ( k h i c ó k ế t c ấ uhướngdòngvàH =0,20÷0,38,P= 0÷1,0)[ 8 ]

3m= 0,490-0,068

Loatrànlàmộtloạiđậptràntuyến tròn, hệsốlưulượngcủa nó,như ởtrê

n đã nói, phụ thuộc vào loại ngưỡng tràn: kiểu đập tràn thực dụng, đập

đỉnhrộnghoặccácloạikhác

Việcthiếtkếmiệngloatràn,khôngnhữngchỉxácđịnhdạngngưỡngmàphảitính cảđoạnloanối tiếptừngưỡng đến giếng

Giếng tháo lũ có 2 loại loa tràn (hình 2-2): có mặt phẳng nghiêng và

khôngcómặtphẳngnghiêng

a) Loa tràn có mặt phẳng nghiêng (hình 2-2a): Nếu gọi R là bán kínhngoàicủangưỡngtràn,loạiloatrànnàyđượcdùngkhiR(68)Hvàkhicóđịahìnhthuậnlợi,loatràn nàycóđoạn phẳngnghiêngvàđoạn loanối tiếp

Đoạnp h ẳ n g n g h i ê n g cót á c d ụ n g l à m v i ệ c n h ư đậpt r à n đỉnhr ộ n g , đ ặ tnghiêngmộtgóc6080để đưa nước vàomiệnggiếngđượctốt.Hệsốlưu

Đường viền của loa đưa nước xuống giếng, phải thỏa mãn yêu cầukhôngcó hiện tượng tách dòng khỏi đáy Đã có nhiều thí nghiệm chọn đườngviềncủa loa tràn dạng elip, nhưng dạng thích hợp nhất là dạng parabôntheophương trình đường tia nước với lưu tốc ban đầu là v0và có xét tới hướngcủavectơlưutốc(nghiêngmộtgócβso với mặt phẳngngang).

2gy+v2max0

4Qπvvmax

vro= vmax= 0,97

(2.12)Dođóđườngkínhcần thiếtởcuốiloatínhtheobiểu thức:

d0=

(2.13)Khiđãbiếtphươngtrìnhquỹđạotiagiữalớpnước,vànếubiếtchiềudàyhncủalớpnướctạicácđiểm,cóthểvẽđượcđườngmặtnướcvàđáy,tứclàđườngviềnloatràn(hình2-2a)với:

hn= Q

Từ quỹ đạo tia dòng vẽ đường vuông góc lên trên một đoạn bằng 0,5hnsẽcóđường mặt nước, và lấy xuống phía dưới 0,5hnsẽ là điểm trên đườngviềnloatràn.

2gy +v2n0

vn= 0,97h=n 2πR(R-x)v Q (2.19)

Cácg i ế n g t h á o l ũ l o ạ i n à y đãđượcx â y d ự n g t ạ i h ồ chứan ư ớ c S a c n o(Angiêri)vàtrênsôngVorotok(Nga)

Đặc điểm của nó là các «cánh hoa» làm cho chiều dài tràn nước tănglênnhiều lần, do đó có thể tháo được lưu lượng lớn với cột nước khá nhỏ,rấtthích hợp với loại tự tràn Tại hồ chứa nước Sacno với cột nước 1,2m đãtháođược360m3/s

HồP h ư ớ c H ò a ( B ì n h D ư ơ n g ) : M i ệ n g l o a t r à n k i ể u h o a n h i ề u c á n

h +

giếng+cống ngầmdướiđập

n