Luận văn một số giải pháp quản lý chất lượng thi công công trình nâng cấp đê tả sông luộc kéo dài tỉnh hưng yên

Với sự trao đổi khoa học và tư vấn kỹ thuật của chuyên gia nước ngoài, các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện ở nước ta đã được thiết kế và xây dựng đập tràn xả lũ dạng WES có dốc nước và mũ

Trang 1

Hà Nội - 2012 Nhi ■ u event thú v ■ , event ki ■ m ti ■ n thi ■ t th ■ c 123doc luôn luôn t ■ o c ■ i gia t ■ ng thu nh ■ p online cho t ■ t c ■ các thành viên c ■ a website.

123doc s ■ u m ■ t kho th ■ vi ■ n kh ■ ng l ■ i h ■ n 2.000.000 tài li ■ t c ■ nh v ■ c: tài chính tín d ■ ng, công ngh ■ thông tin, ngo ■ i ng ■ , Khách hàng có th ■ dàng tra c ■ u tài li ■ u m ■ t cách chính xác, nhanh chóng.

Mang l ■ i tr ■ nghi ■ m m ■ i m ■ cho ng ■■ i dùng, công ngh ■ hi ■ n th ■ hi ■ ■■ ■ n online không khác gì so v ■ i b ■ n g ■ c B ■ n có th ■ phóng to, thu nh ■ tùy ý.

Luôn h ■■ ng t ■ i là website d ■ ■■ u chia s ■ và mua bán tài li ■ u hàng ■■ u Vi ■ t Nam Tác phong chuyên nghi ■ p, hoàn h ■ o, cao tính trách nhi ■ m ■ ng ng ■■ i dùng M ■ c tiêu hàng ■■ ■ a 123doc.net tr ■ thành th ■ vi ■ n tài li ■ u online l ■ n nh ■ t Vi ■ t Nam, cung c ■ p nh ■ ng tài li ■■■ c không th ■ tìm th ■ y trên th ■ ■■ ng ngo ■ i tr ■ 123doc.net

123doc cam k ■ t s ■ mang l ■ i nh ■ ng quy ■ n l ■ t nh ■ t cho ng ■■ i dùng Khi khách hàng tr ■ thành thành viên c ■ a 123doc và n ■ p ti ■ n vào tài kho ■ n c ■ a 123doc, b ■ n s ■ ■■■ c h ng nh ■ ng quy ■ n l ■ i sau n ■ p ti ■ n trên website

Th ■ a thu ■ n s ■ ng 1 CH ■ P NH ■ N CÁC ■ I ■ U KHO ■ N TH ■ A THU ■ N Chào m ■ ng b ■■■ ■ i 123doc.

dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai loi dai

Trang 2

Sau thời gian học tập và làm luận văn, được sự giúp đỡ nhiệt tình của

các thầy, cô giáo trong trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội, các cán bộ khoa học

- Viện Khoa học Thuỷ lợi Hà Nội, đến nay tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ

kỹ thuật với đề tài “Xác định các thông số thủy lực để lựa chọn kết cấu mũi

phun tràn xả lũ Cửa Đạt”

Các kết quả trong luận văn là những đóng góp nhỏ về mặt khoa học

trong quá trình tính toán để lựa chọn kết cấu mũi phun tràn xả lũ Do thời

gian và kinh nghiệm hạn chế nên trong khuôn khổ một luận văn thạc sĩ kỹ

thuật còn tồn tại một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu Tác giả rất mong

nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp

Đặc biệt tác giả gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – PGS.TS Trần

Quốc Thưởng đã nhiệt tình hướng dẫn,chỉ bảo, cung cấp các thông tin khoa

học cần thiết trong quá trình làm luận văn Xin chân thành cảm ơn các thầy,

cô giáo - Trường Đại học Thuỷ lợi, các cán bộ khoa học Phòng Thuỷ lực -

Viện khoa học Thuỷ lợi và bạn bè đồng nghiệp đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ

tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập nghiên cứu để tôi hoàn thành

tốt luận văn

Sau cùng tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình đã động viên,

khích lệ tôi trong quá trình nghiên cứu và làm luận văn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 8 năm 2012

Nguyễn Đắc Tuân

Trang 3

Tôi xin cam đoan luận văn “ Xác định các thông số thủy lực để lựa

chọn kết cấu mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt ” là công trình nghiên cứu của bản

thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng

được công bố trong bất kỳ luận văn nào trước đây./

Hà Nội, tháng 08 năm 2012

Trang 5

2.3 Nội dung nghiên cứu thí nghiệm mô hình về xác định vận tốc và độ sâu

dòng chảy trên mũi phun tràn 462T

Trang 10

MỞ ĐẦU

I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Trong thiết kế các công trình thuỷ lợi thủy điện nói chung, một vấn đề

hết sức quan tâm đó là làm thế nào để giải quyết bài toán về thuỷ lực một

cách tương đối chính xác và phù hợp với từng công trình cụ thể

Hiện nay, do yêu cầu cung cấp điện, nước cho các khu công nghiệp, đô

thị và dân sinh kinh tế… ngày càng lớn nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ điện

lớn đã được thiết kế và xây dựng Với sự trao đổi khoa học và tư vấn kỹ thuật

của chuyên gia nước ngoài, các công trình thuỷ lợi, thuỷ điện ở nước ta đã

được thiết kế và xây dựng đập tràn xả lũ dạng WES có dốc nước và mũi phun

Hình thức tiêu năng bằng mũi phun cuối dốc nước được áp dụng cho một loạt

các công trình xả cột nước cao, lưu lượng lớn như:

- Đập tràn thuỷ điện Sơn La

- Đập tràn hồ chứa nước Tả Trạch

- Đập tràn hồ chứa nước Cửa Đạt

- Đập tràn thuỷ điện Kanak…

Khi thiết kế mũi phun tràn xả lũ có nhiều yếu tố thuỷ lực cần phải xác

định để chọn được mũi phun tràn đảm bảo cả về kinh tế và kỹ thuật Một

trong những yếu tố đó là vận tốc trên mũi phun

Mục đích xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun: Mỗi loại vật liệu

dùng để xây dựng tràn có thể chịu đựng được tác dụng được giới hạn nào đó

của vận tốc, gọi là vận tốc cho phép [VR cp R] Chẳng hạn như vận tốc chống xói

cho phép [VR cp R] ứng với từng vật liệu Nếu vận tốc qua tràn lớn hơn vận tốc

chống xói cho phép của vật liệu xây dựng tràn thì tràn sẽ bị phá hoại Như

vậy, để đảm bảo tràn không bị phá hoại hay mũi phun không bị phá hoại thì

phải xác định vận tốc trên mặt mũi phun ứng với các cấp lưu lượng khác nhau

là việc làm cần thiết để từ đó xác định kết cấu tiêu năng hợp lý cho tràn xả lũ

Trang 11

Quy phạm tính toán thuỷ lực mới nêu về tính toán mặt cắt tràn, còn tính

toán mũi phun chưa đề cập đến Vì vậy khi tính toán thường phải tham khảo

các tài liệu là chính Do đó có nhiều phương pháp và cách tính khác nhau

Tuy nhiên trong khi tính toán có nhiều yếu tố không thể xác định được

bằng lý thuyết, nên việc tính toán thường phải kết hợp với thí nghiệm mô hình

thuỷ lực nhằm hiệu chỉnh một số thông số thuỷ lực để chọn kết cấu tiêu năng

tràn hợp lý

II MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285-2002, các công trình Thuỷ lợi-

Thủy điện từ cấp II trở lên để phục vụ cho công tác hiệu chỉnh bản vẽ thiết kế

thi công và công tác thẩm định xét duyệt thiết kế cần phải có kết quả nghiên

cứu thí nghiệm mô hình thuỷ lực Công trình hồ chứa nước Cửa Đạt là một

công trình có quy mô lớn vì vậy việc nghiên cứu thí nghiệm mô hình thủy lực

để xác định kết cấu mũi phun hợp lý là vô cùng quan trọng Tính toán lý

thuyết, so sánh, đối chứng với thí nghiệm mô hình để xác định các yếu tố thuỷ

lực: Độ sâu, vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt

III CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Luận văn kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và đối chứng, so sánh với thí

nghiệm

Phương pháp nghiên cứu là:

- Phương pháp nghiên cứu lý luận là tổng quan và phân tích các kết quả

nghiên cứu có liên quan đến đề tài đã được công bố, xác định độ sâu,

vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt

- Tham khảo kết quả nghiên cứu thí nghiệm mô hình thuỷ lực mũi phun

tràn xả lũ Cửa Đạt, so sánh và đối chứng với tính toán

Trang 12

IV KẾT QUẢ DỰ KIẾN ĐẠT ĐƯỢC

Từ tính toán lý thuyết so sánh với thực nghiệm xác định độ sâu, vận tốc

dòng chảy để chọn mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt hợp lý Có thể áp dụng cho

các công trình tương tự

V NỘI DUNG CỦA LUẬN VĂN

Chương I: Tổng quan về tràn xả lũ

1.1 Tình hình xây dựng tràn xả lũ ở Việt Nam

1.2 Tổng hợp các công thức xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy

trên mũi phun tràn xả lũ

Chương II: Giới thiệu về công trình Cửa Đạt – Thanh Hoá

2.1 Giới thiệu sơ lược về công trình

2.2 Nội dung nghiên cứu về xác định vận tốc và độ sâu dòng chảy

trên mũi phun tràn

Chương III: Các phương pháp tính toán lý thuyết

3.1 Xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt

3.2 Xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt

Chương IV: So sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm

4.1 Khái quát mô hình tràn xả lũ Cửa Đạt

4.2 Kết quả xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun bằng thực

nghiệm mô hình thuỷ lực

4.3 Kết quả xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun bằng thực

nghiệm mô hình thuỷ lực

4.4 So sánh kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm mô

Trang 13

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRÀN XẢ LŨ 1.1 Tình hình xây dựng tràn xả lũ ở Việt Nam

Công trình xả lũ là một bộ phận quan trọng không thể thiếu được trong

đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện có hồ chứa nước Nó có nhiệm vụ xả lưu lượng

thừa trong mùa lũ, xả lưu lượng cần dùng cho các nhu cầu ở hạ lưu và xả cạn

hồ chứa khi cần thiết hay để kết hợp xả bùn cát đáy nhằm nâng cao tuổi thọ

của hồ chứa, xả nước khi thi công,… Các nhiệm vụ đó có thể do một hay

nhiều loại công trình xả cùng thực hiện, nhưng nói chung công trình xả nước

luôn là thành phần quan trọng đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình đầu

mối cũng như đối với hạ du

Tuỳ theo đặc điểm địa hình, địa chất của khu vực tuyến công trình, bố

trí tổng thể công trình đầu mối và nhiệm vụ của công trình xả nước, có thể bố

trí theo nhiều hình thức khác nhau, như công trình xả nước trên mặt: tràn dọc,

tràn ngang, tháo nước kiểu xi phông, kiểu giếng,… và công trình tháo nước

dưới sâu: cống ngầm, đường hầm Trong đó, hình thức công trình xả mặt

chiếm đa số ở nước ta

Trong những năm gần đây, đặc biệt từ năm 2002, ở nước ta đang triển

khai thiết kế và xây dựng rất nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, trong đó

nhiều công trình có hồ chứa và công trình xả lũ có quy mô lớn Có thể nêu ra

một số dự án như thuỷ điện Sê San 3, Na Hang (Tuyên Quang), Rào Quán

(Quảng Trị), Plêikrông, Sê San 3A, Sê San 4, A Vương, Buôn Kướp, Đại

Ninh, Sêrêpôk, Buôn Tua Sa, Bản Vẽ, Sông Ba Hạ, An Khê-Ka Năc, Đồng

Nai 3, Đồng Nai 4, Sông Tranh 2, Bản Chát, Huội Quảng, Sơn La, Cửa Đạt,

Bắc Hà,… Đây là những công trình có quy mô hồ chứa có dung tích từ hàng

Trang 14

năm trở lại đây, tốc độ xây dựng các đập cao, hồ chứa lớn phát triển nhanh

Chúng ta đã nhanh chóng áp dụng thành công những công nghệ thiết kế, thi

công tiên tiến của thế giới để xây dựng các công trình đầu mối ở Việt Nam

như đập đá đổ bản mặt bê tông (CFRD), đập bê tông đầm lăn (RCC), đập bê

tông truyền thống (CVC) khối lớn cấp phối liên tục Trong số đó có những

đập đã được đưa vào vận hành an toàn, về đập đá đổ bản mặt có đập hồ chứa

nước thuỷ lợi-thuỷ điện Quảng Trị, thuỷ điện Tuyên Quang; về đập CVC có

đập Sê San 3, Sê San 3A; Về đập RCC có đập Plêikrông Trước đó, chúng ta

cũng đã xây dựng một số đập, hồ chứa lớn như Hoà Bình, Thác Bà, Trị An,

Thác Mơ, Ialy, Sông Hinh, Vĩnh Sơn, Dầu Tiếng, A Yun Hạ, Phú Ninh,…

Phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn của từng công trình mà

chúng ta cũng đã thiết kế nhiều dạng công trình tháo lũ khác nhau trong tổng

thể bố trí công trình, bao gồm cả tràn xả mặt sông (Sê San 3, Sê San 3A, Sê

San 4, Plêikrông, A Vương, Bản Chát, Huội Quảng, …), xả mặt kết hợp với

xả sâu (Hoà Bình, Sơn La, Tuyên Quang), đường tràn dọc (Ialy, Sông Hinh,

Hàm Thuận-Đa Mi, Tuyên Quang, Rào Quán, Đại Ninh,…)

Về hình thức tiêu năng sau công trình tháo nước, thường có 3 dạng tiêu

năng được áp dụng:

- Tiêu năng đáy: Đặc điểm tiêu năng bằng dòng đáy là lợi dụng sức cản

nội bộ của nước nhảy Có thể áp dụng kiểu bể hay tường + bể kết hợp Biện

pháp tiều năng đáy thường được áp dụng cho các công tình vừa và nhỏ, mực

nước hạ lưu tương dối lớn, địa chất nền công trình thường là đá yếu (Trị An,

A Lưới,…) Loại hình này đảm bảo tiêu tán hết năng lượng dư nhưng đòi hỏi

khối lượng xây lắp khá lớn, giá thành cao, đặc biệt đối với các công trình có

quy mô lớn

- Tiêu năng mặt: Dòng chảy hình thức tiêu năng này ở trạng thái chảy

mặt, chỉ sau khi mở rộng hoàn toàn mới đạt đến đáy Nhìn chung, với chế độ

Trang 15

chảy mặt ở hạ lưu tạo thành sóng giảm dần làm xói lở ở vùng này Thường

động năng thừa phân tán trên một chiều dài lớn hơn so với chế độ chảy đáy

Chế độ chảy mặt có thể áp dụng trong trường hợp nền đá, khi không cần gia

cố hạ lưu hay giảm chiều dài gia cố, mực nước hạ lưu cao và thay đổi ít

- Tiêu năng bằng dòng phu xa: Tiêu năng phóng xa được lợi dụng mũi

phun ở chân đập hoặc cuối dốc nước để dòng chảy có lưu tốc lớn phóng xa

khỏi chân đập Đây là hình thức tiêu năng được dùng khá phổ biến, đặc biệt

trong các công trình xả có cột nước cao Đối với hình thức tiêu năng bằng

dòng phun ở chân đập đã được thiết kế ở một loạt các công trình có đập bê

tông (CVC và RCC) như Sê San 3, Plêikrông, Sê San 3A, A Vương, Bản Vẽ,

Bản Chát, Huội Quảng, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4,… Hình thức tiêu năng bằng

mũi phun cuối dốc nước cũng được áp dụng cho một loạt các công trình xả

cột nuớc cao, lưu lượng lớn như: Ialy, Hàm Thuậ-Đa Mi, Đại Ninh, Rào

Quán, Tuyên Quang, Sơn La, Cửa Đạt, Tả Trạch…

Bảng thống kê một số công trình xả nước có quy mô lớn ở Việt nam

2/s)

1 Hoà Bình Hoà Bình Dốc nước,

mũi phun 90 37800

2 Thác Mơ Bình Phước Bnăng ể tiêu 13.8 52 6100 105.2

3 Yali Gia Lai Dốc nước,

mũi phun 18.8 105 17570 137.8

4 Đại Ninh Bình Thuận Dốc nước, mũi phun 18.6 45 7390 102.6

5 Ayun Hạ Gia Lai Dốc nước,

mũi phun 10.92 23 1237 48.5

6 Đồng Nai 4 Đ.Lắc, L Đồng Dốc nước, mũi phun 16 75 13300 141.5

7 Plêikrông Kon Tum Dốc nước,

mũi phun 18 70 6050 84.0

Trang 16

2/s)

8 Sê San 3 Kon Tum Đập tràn,

mũi phun 16.3 90 17536 173.6

9 Rào Quán Quảng Trị Dốc nước, mũi phun 5.05 30 1668 69.5

10 Tuyên Quang Tuyên Quang Đập tràn,

14 Cần Đơn Bình Phước Bnăng ể tiêu 12 50 6965 181.1

15 Sê San 3A Gia Lai, Kon

Tum

Bể tiêu năng 17.76 105 1800 141.2

16 Bình Điền Thừa Thiên Huế Đập tràn, mũi phun 12.96 50 4519 76.6

17 SrêPok 3 Đak Nông Đập tràn, mũi phun 15.5 75 12320 131.1

18 Nậm Chiến Sơn La Đập tràn, mũi phun 5.63 80 2387 24.1

19 Sê San 4 Gia Lai, Kon

Tum

Đập tràn, mũi phun 15.6 120 20090 139.5

20 Cửa Đạt Thanh Hoá Dốc nước,

mũi phun 24.33 67 13520 171.4

21 Tả Trạch Thừa Thiên Huế Dốc nước, mũi phun 16.07 58 6147 106

22 Sơn La Sơn La Dốc nước, mũi phun 28.76 167 38240 236

Trang 17

Bảng thông số kỹ thuật một số tràn + dốc nước có quy mô lớn ở Việt Nam

Nước ta có một số công trình thuỷ lợi, thuỷ điện có tràn xả lũ tiêu năng

bằng mũi phun ở cuối dốc nước, như: Hoà Bình, Kanak, IALY, Cửa Đạt, Tả

Trạch…

Trang 18

1.2.1 Công trình thuỷ điện Kanak – Gia Lai

Công trình thuỷ điện Kanak – Gia Lai có công suất lắp máy là 13MW,

công suất đảm bảo là 3.5MW, điện lượng trung bình hàng năm là 58.5

triệukwh, nhằm bổ sung nguồn điện vào lưới điện quốc gia cấp cho các tỉnh

miền Trung và miền Nam Đồng thời còn bổ sung nguồn nước tưới cho vùng

đồng bằng hạ lưu sông Cồn phía Nam tỉnh Bình Định, đảm bảo nguồn nước

môi trường hạ lưu sông Ba

Đập dâng bằng đá đổ bản mặt bê tông cao 68.0m, chiều dài toàn đập là

849.0m Đập tràn xả lũ vận hành bố trí bên bờ phải kiển thực dụng gồm 3

khoang có kích thước: nxbxh=3x12x13m; kết cấu bê tông cốt thép, tiêu năng

theo dạng dốc nước mũi phun và hố xói: Dốc nước dài 215.15m đoạn đầu dài

135.88m với độ dốc i=10%, đoạn sau dài 58.65m độ dốc i=19.8%, giữa hai

đoạn dốc có đoạn chuyển tiếp với bán kính cong lồi R=150m, sau đoạn dốc

thứ hai là đoạn mũi phun dài 20.64m, đoạn này có bán kính cong ngược

điện với 2 tổ máy tuốc bin cánh quay trục đứng NR Lm R=2*6.5Mw; kênh xả dài

111.5m, đáy rộng 8.0m; trạm phân phối điện có kích thước dài*rộng =

38.5*24.75m

1.2.2 Công trình Cửa Đạt – Thanh Hoá

Công trình đầu mối thuỷ lợi hồ chứa nước Cửa Đạt là một công trình

cấp I theo tiêu chuẩn TCXDVN 285-2002, có tính chất kỹ thuật phức tạp Hệ

thống công trình gồm:

- Đập chính đầu mối Cửa Đạt

- Đầu mối đập phụ Dốc Cáy

Trang 19

Đầu mối đập phụ Hòn Can Trong đó cụm đầu mối Cửa Đạt là lớn và

phức tạp nhất Cụm công trình này bao gồm các hạng mục:

- Đập chính là đập đá đổ chống thấm bằng bê tông bản mặt

- Đập tràn xả lũ gồm 5 khoang mỗi khoang rộng 11.0m; ngưỡng tràn ở

cao trình 97m, đáy kênh dẫn thượng lưu ở cao trình 85m; giữa các khoang

tràn có trụ pin giữa dày 3.0m trên đỉnh tràn có lắp các cửa van cung; không có

tường ngực Tràn xả lũ có dnạg xả mặt

- Nối với đập tràn là dốc nước dài 240m; i=20% tiêu năng bằng mũi

phun liên tục với góc hất α=30P

o

P

1.2.3 Công trình thuỷ điện Tuyên Quang

Công trình thuỷ điện Tuyên Quang có dung tích hồ chứa toàn bộ lớn

hơn 2tỷ m3, công suất phát điện lớn hơn 300MW, theo tiêu chuẩn Việt Nam

TCXDVN 285-2002 công trình thuộc cấp I

Đập tràn xả lũ được đặt bên bờ phải của đập dâng nước, thiết kế theo

kiểu xả kết hợp - xả mặt và xả sâu

- Xả mặt: Mặt tràn được chọn theo mặt cắt thực dụng phi chân không

Creager-Oficerov, với cột nước thiết kế mặt cắt HR tk R = 15.15m (cao độ đỉnh

tràn là 104.85m) Số khoang tràn nR 1 R = 4, chiều rộng mỗi khoang bR o R=15m, do

đó chiều rộng tràn nước tổng cộng là b=60m Trụ đập dày d=3.5m, đầu trụ

phía thượng lưu lượn tròn (trên bình diện) với bán kính công r=1.75m Mặt

tràn kết thúc ở cao độ 86.7m với bán kính cong (lõm) 18.5m, các trụ đập kéo

dài hơn mặt tràn về phía hạ lưu

- Xả sâu: Số lỗ xả sâu nR 2 R=8; lỗ có tiết diện chữ nhật với kích thước

rộng*cao=4.5*6m, cao độ đáy lỗ 79m, cao độ trần lỗ 85m, trần cửa vào có

dạng cong elíp Trụ phân cách giữa các lỗ có 2 loại, dày 6m và 3.5m, đầu vào

cong tròn với bán kính 1.75m Dốc nước tiếp sau các lỗ xả sâu có độ dốc đáy

Trang 20

i=0.13, dài 85m, mũi phun dạng liên tục với góc hất α=25P

o

P

Các lỗ xả đều được đóng bằng cửa van cung

1.2.4 Công trình thuỷ điện Sơn La

Công trình thuỷ điện Sơn La với công suất lắp máy 2400Mw sẽ đưa

vào hệ thống điện quốc gia sản lượng điện một năm 8.71 tỷ kwh công với

điều tiết dòng chảy, cho phép nhận sản lượng điện bổ sung tại các tổ máy của

nhà máy thuỷ điện Hoà Bình 719 triệu kwh và tăng công suất đảm bảo lên

107Mw

Dốc nước tràn xả lũ dài 285m, bề rộng (đầu là 111.50m, cuối là

171.3m), mũi phun liên tục với góc hất α=22P

o

P

1.2.5 Công trình Tả Trạch

Đập tràn được nối với dốc nước, chiều rộng đáy dốc là 58.0m; cao độ

đáy dốc là ∇14.8m cao độ đáy cuối dốc là ∇9.6m, độ dốc của dốcnước i=8%,

chiều dài dốc nước là 79.0m (kể cả đoạn mũi phun) Mũi phun liên tục, cao độ

mũi phun là ∇12.0m; bán kính cong đoạn mũi phun là R=30.0m, góc nghiêng

đoạn ra của mũi phun α=20P

o

P

, mặt cắt ngang dốc nước là hình chữ nhật

1.3 Các phương pháp tính toán xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy

trên mũi phun tràn xả lũ

4B

1.3.1 Ph ương pháp tính toán đập tràn thực dụng phi chân không dạng

Creager- Ophicerov

1.3.1.1 8BXác định mặt cắt tràn

Mặt cắt đập tràn Creager- Ophicerov có dạng như hình vẽ 1.1 Việc xác

định mặt cắt đập tràn thực hiện theo các bước sau:

- Xác định cột nước tràn HR d R

- Căn cứ vào tọa độ mặt tràn ở bảng 1.1 để vẽ đường cong O’B

Trang 21

- Vẽ đường thẳng BC và DE tiếp tuyến với đường cong đó cùng với

đường thẳng nằm ngang tạo thành góc α2

P G

x

y

R n'

Để vẽ được đường cong mặt tràn phi chân không dạng Creager-

Ophicerov ta dựa vào phương trình 1-1 sau:

80 , 1

475 ,

Y

(1 – 1)

Theo phương trình trên ta sẽ xác định được toạ độ mặ tràn phi chân

không theo bảng 1-1 sau:

Trang 22

Bảng 1-1: Tọa độ mặt tràn phi chân không dạng Creager- Ophicerov

Trang 23

Đoạn cong ngược có bán kính R không ảnh hưởng tới khả năng tháo

mà chủ yếu là có liên quan đến việc nối tiếp dòng chảy với mặt nước hạ lưu

Giá trị của bán kính nối tiếp R có thể lấy theo bảng 1-2 hoặc có thể lấy như

sau:

+ Đối với đập thấp trên nền mềm có cột nước trên đỉnh tràn lớn:

R = (0.50÷1.0) (HR d R+ZR max R) (1-2) + Đối với đập trên nền đá, cột nước trên đỉnh nhỏ hơn 5m:

R = (0.25÷0.50) (HR d R+ZR max R) (1-3) Trong đó:

ZR max R - Độ chênh cột nước lớn nhất thượng, hạ lưu

Trong quá trình vận hành công trình thì cột nước tác dụng trên đỉnh

tràn HR d R luôn luôn thay đổi

- Nếu khi HR tr R< HR d R thì trên mặt tràn không thể xảy ra hiện tượng chân

không, tức là không có áp suất âm

Trang 24

- Nếu khi HR tr R> HR d R thì có thể xảy ra hiện tượng chân không trên mặt

tràn, tức là xuất hiện áp suất âm Ngoài ra cần chú ý là ở gần điểm B trên

đoạn BC có thể có chân không khi cột nước HR tr R ≤ HR d R

Có một số loại hình dạng mặt cắt tràn không chân không dạng Creager-

Ophicerov như sau:

C

DE F R

F R

Trang 25

1.3.1.2 9BTính toán các thông số thủy lực đập tràn thực dụng dạng

Creager- Ophicerov

12B

* Khả năng xả và hệ số lưu lượng

a) Lưu lượng xả qua tràn mặt tính theo công thức sau:

2 0

2 m b g H

.σR n R: Hệ số chảy ngập, lấy theo bảng 1-3

.ε: Hệ số co hẹp bên, được tính như sau:

• Trường hợp

b

H0 ≤ 1,0, hệ số co hẹp bên ε được xác định như sau:

- Đối với đập tràn chỉ có 1 khoang (không có mố trụ ở giữa):

b

H k

0

2 , 0

Trong đó: ξR k R – là hệ số hình dạng của các trụ bên

- Đối với đập tràn có n khoang giống nhau được ngăn cách bới những

mố trụ có hình dạng như nhau:

b

H n

n

).

1 ( 2 , 0

Trong đó: ξR 0 R – là hệ số hình dạng của các trụ giữa

Các giá trị của ξR k R và ξR 0 R phụ thuộc và hình dạng của chúng Các giá trị

này xem ở hình vẽ (1.3) và (1.4)

Trang 26

m: là hệ số lưu lượng của tràn được xác định như sau:

• Theo N.N Pavlopxki, hệ số lưu lượng m của đập tràn thực dụng tính

theo biểu thức:

m = σR Φ R.σR H R.mR r R (1-7)

mR r R: Hệ số lưu lượng dẫn xuất, với đập tràn thực dụng không chân

không Creager- Ophicerov thì mR r R = 0,504

σR Φ R: Hệ số hình dạng lấy theo bảng 17

Trang 27

σR H R: Hệ số độ chênh lệch cột nước, lấy theo bảng 18

Ngoài ra, khi cột nước tràn nhỏ hơn cột nước thiết kế thì hệ số lưu

lượng có thể tham khảo ở bảng 1.3 theo đề nghị của N.N.Pavlopxki:

Bảng 1.3: Hệ số lưu lượng m khi cột nước tràn thấp hơn cột nước tràn thiết kế

• Trường hợp trên ngưỡng tràn có một đoạn nằm ngang rộng khoảng ≈

0,5H thì hệ số lưu lượng theo công thức (1-7) phải giảm đi 3%

• Trường hợp đập tràn không chân không mà mặt đập phía thượng lưu

nhô ra (hình 1-2e) thì hệ số lưu lượng m lấy như sau:

- Nếu chiều dài của đoạn thẳng đứng CB>3H thì hệ số lưu lượng m lấy

bằng hệ số lưu lượng của đập có mặt thẳng đứng ( Hình 1-2d)

- Nếu chiều dài của đoạn thẳng đứng CB ≤ 3H thì hệ số lưu lượng của

nó phải lấy nhỏ hơn hệ số lưu lượng của đập có mặt thẳng đứng 2%

b) Lưu lượng xả qua cống xả sâu tính theo công thức sau:

Q = µR c R.ϖ 2g.(H o +iL− η d) (1.8) Trong đó:

ϖ: Diện tích mặt cắt ngang tính toán, ϖ=4*3.2=12.8mP

2

P

g: Gia tốc trọng trường

Trang 28

µR c R: Hệ số lưu lượng xác định theo công thức sau:

µR c R =

∑ +∑

+

R C

L g c

r

.

2 1

2

ξ α

Đường cong mặt tràn thực dụng không chân không dạng WES được

chia thành hai đoạn: đoạn cong phía thượng lưu đập tràn và đoạn cong phía hạ

lưu đập tràn

a) 13BĐoạn cong phía thượng lưu đập tràn:

Đoạn cong phía thượng lưu đập tràn được xác định theo một trong ba

cách sau:

- Khi mặt tràn có mái thượng lưu xiên thì đoạn cong phía thượng lưu

đập tràn dùng hai cung tròn có bán kính RR 1 R và RR 2 R nối tiếp nhau (hình 1.8)

Giá trị của các bán kính này và các tham số khác của phương trình mặt tràn

đoạn cong phía hạ lưu được lấy trong bảng 1.5

o

x y

Trang 29

Hình 1.5: Đầu tràn phía thượng lưu dùng 2 bán kính cong R1 và R2 với

- Khi mặt mặt tràn có mái thượng lưu thẳng đứng thì đoạn cong phía

thượng lưu đập tràn dùng ba cung tròn nối tiếp nhau (hình 1.6)

RR 1 R = 0,5.HR d R CR 1 R = 0,175.HR d

RR 2 R = 0,2.HR d R CR 2 R = 0,276.HR d

RR 3 R = 0,04.HR d R CR 3 R = 0,282.HR d

Tâm của bán kính RR 1 R nằm trên trục y, tâm của bán kính RR 2 R nằm trên

bán kính RR 1 R, tâm của bán kính RR 3 Rnằm trên bán kính RR 2 R

Trang 30

R

= 0.0 4H

®

Hình 1.6: Đầu tràn phía thượng lưu dùng 3 bán kính cong RR 1 R, RR 2 R và RR 3

- Khi đập tràn có đầu nhô ra phía thượng lưu thì đoạn cong phía thượng

lưu tràn vẽ theo đường ellipse Phần đầu nhô ra cần thỏa mãn điều kiện

2

=

− +

d

y bH aH

Trang 31

Hình 1.7: Đầu tràn phía thượng lưu nhô ra dùng đường cong ellipse

b) 14BĐoạn cong phía hạ lưu đập tràn:

Phần đường cong phía hạ lưu tràn được xác định theo phương trình (1-10):

y kH

x n = d n−1Trong đó :

n: Tham số phụ thuộc độ dốc của mái thượng lưu Giá trị của các tham

số này xem bảng 1.5

k: Tham số phụ thuộc độ dốc của mái thượng lưu Giá trị của các tham

số này lấy như sau:

x, y: Tọa độ các điểm trên đoạn cong mặt tràn phía hạ lưu

HR d R: Cột nước thiết kế định hình đường cong mặt đập tràn (phía hạ lưu)

Giá trị HR d R được xác định như sau:

- Khi PR 1 R ≥ 1,33HR d R gọi là đập cao, lấy HR d R = (0,75÷0,95)HR max

- Khi PR 1 R < 1,33HR d R gọi là đập thấp, lấy HR d R = (0,65÷0,85)HR max

Trang 32

Trong đó HR max Rlà cột nước trên đỉnh tràn ứng với lưu lượng lũ kiểm tra

Mặt cắt đập tràn dạng WES với các độ dốc mặt thượng lưu khác nhau

được thể hiện ở hình 1.8

Hình 1.8: Sơ đồ mặt cắt đập tràn dạng WES với độ dốc mặt thượng lưu khác

nhau Tọa độ tiếp điểm của đoạn cong phía hạ lưu đập tràn và đoạn thẳng hạ

lưu tràn được xác định bằng cách giải hệ phương trình (1-11) hoặc tra đồ thị

hình 1.9:

Trang 33

d d

i

H m y

H m m

H x

172 , 2

172 , 1 85

, 0 1

592 , 0

096 , 1

1 096 ,

Hình 1.9: Đồ giải xác định tiếp điểm đoạn cong hạ và đoạn thẳng hạ lưu tràn

11B

1.3.2.2 Tính toán các thông số thủy lực đập tràn thực dụng dạng WES

Khả năng xả và hệ số lưu lượng

* Kết quả nghiên cứu khả năng tháo và hệ số lưu lượng của Mỹ

Công thức xác định lưu lượng của đập tràn dạng WES là:

Trang 34

H: Cột nước trên đỉnh đập ( không kể lưu tốc tới gần) P: Chiều cao đập tràn phía mặt thượng lưu

Công thức (1.13) dùng cho tới = 5

ngưỡng, và hệ số lưu lượng C được xác định theo công thức:

5 , 1

1 68 ,

- Khi chiều cao đập P>1,33HR d R, có nghĩa là đập cao thì có thể bỏ qua lưu

tốc tới gần, do đó HR e R = HR d R thì ta có: C = CR d R = 4,03

- Khi chiều cao đập P≤1,33HR d R, có nghĩa là đập thấp, cần phải xét đến

ảnh hưởng của cột nước lưu tốc tới gần hR v R Và hệ số lưu lượng C được tính

theo công thức (1.15) như sau:

12 , 0

97 ,

2 02

α

+

= +

Trang 35

* Kết quả nghiên cứu khả năng tháo và hệ số lưu lượng của Trung

Quốc

Theo kết quả nghiên cứu về đập tràn dạng WES của các nhà khoa học

Trung Quốc thì khả năng xả qua mặt đập tràn khi chảy tự do được tính theo

công thức (1-3) nhưng có xét thêm tới ảnh hưởng của mái thượng lưu đập C:

2 0

2 m b g H C

Trong đó:

C: Hệ số ảnh hưởng của mái thượng lưu đập, lấy theo bảng 1.5

m: Hệ số lưu lượng dùng cho đập tràn dạng WES, lấy theo bảng 1.6

ε: Hệ số co hẹp bên, tính theo công thức (1-6):

b

H n

n

).

1 ( 2 , 0

với ξR 0 R là hệ số hình dạng của trụ pin có xét đến khoảng cách nhô ra về

phía thượng lưu của trụ pin LR W R, lấy theo bảng 1.7

Bảng 1.5: Hệ số ảnh hưởng của mái thượng lưu đập Creager-Ophicerov

Trang 36

Bảng 1.6: Hệ số lưu lượng của đập tràn dạng WES

LR w R = 0

Ghi chú

75 , 0

Trang 37

1.3.3 Xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ

Sơ đồ tính toán như sau:

- Mặt cắt 1-1, nghĩa là ở chỗ chuyển tiếp giữa đoạn phẳng và đoạn cong

- Mặt cắt 2-2, qua điểm thấp nhất của mặt cắt mũi phóng

- Mặt cắt cuối cùng (mặt cắt 3-3)

Các thông số dòng chảy ở mặt cắt 1-1 được xác định theo kết quả lập

đường cong mặt thoáng của dòng chảy trên mặt tràn phẳng

Ở hai mặt cắt còn lại vận tốc và chiều sâu được xác định theo phương

trình lưu lượng không đổi (phương trình liên tục) và phương trình Becnuly,

tb

R C

tb

R C

Trang 38

Trong đó:

yR 1 R và yR 3 R là độ chênh cao của đáy tại các mặt cắt 1-1 và 3-3 so với mặt

phẳng so sánh đi qua điểm thấp nhất của mũi phóng

lR 1-2 R và lR 2-3 Rlà khoảng cách giữa các mặt cắt 1-2 và 2-3

vR tb R, RR tb R, CR tb Rlà các trị số trung bình của vận tốc, bán kính thuỷ lực và hệ

số Chezy trên đoạn mũi phóng

p

là thành phần xét đến áp lực ly tâm do dòng chảy cong gây ra

Trong trường hợp khi bán kính cong RR mũi hắt R của mũi phóng đủ lớn so

với chiều sâu dòng chảy, nghĩa là khi RR mũi hắt R/hR 1 R ≥ 8, thì trị số pR u R/γ có thể tính

Mũi phóng càng cong thì chênh lệch giữa góc α của luồng chảy ra từ

mũi phóng và góc nghiêng của đáy mũi phóng αR H R càng lớn

Góc của phương vận tốc trung bình dòng chảy ra tại mũi hắt tính theo

công thức:

α = αR H R – (β - αR 0 R) (1.23) trong đó: α là góc của luồng chảy so với phương nằm ngang

Trang 39

αR H R là góc nghiêng của mũi hắt so với phương nằm ngang:

v

2

= γ

1

u g

Trong chương I tác giả đã trình bày tổng quát về hai loại mặt cắt đập

tràn thực dụng đang được sử dụng ở nước ta trong thiết kế và xây dựng các

công trình thuỷ lợi - thuỷ điện đó là mặt cắt dạng WES và dạng

Creager-Ophicerov Đồng thời cũng nêu lên cơ sở lý thuyết tính toán xác định vận tốc

dòng chảy ở mũi phun tràn xả lũ

Bên cạnh đó đã khái quát phương pháp tính toán đường mặt nước và

vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ của hai mặt cắt kể trên Để vẽ vận

tốc dòng chảy cho mũi phun tràn xả lũ thường thông qua thí nghiệm mô hình

thuỷ lực

Trong chương này tác giả đã nêu lý thuyết tổng quát khi xác định

đường mặt nước và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ nhằm lựa

chọn kết cấu mũi phun tràn xả lũ hợp lý

Trang 40

Ch-ơng ii: giới thiệu về công trình hồ chứa n-ớc

cửa đạt thanh hoá

2.1 Giới thiệu sơ lược về công trình

2.1.1.Vị trí bố trí công trình đầu mối

Đập Cửa Đạt được xây dựng trên thượng nguồn sông Chu tại vị trí

thuộc xã Xuân Mỹ, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hoá Khởi công

2/2/2004, chặn dòng 2/12/2006, hoàn thành (dự kiến) 2009

2.1.2 Nhiệm vụ chính của công trình

- Chống lũ tiểu mãn, lũ sớm, giảm nhẹ lũ chính vụ cho hệ thống sông

Chu

- Cấp nước tưới ổn định cho 87000 ha ( trong đó có 50000 ha của hệ

thống thuỷ nông Bái Thượng)

- Tạo nguồn nước sinh hoạt cho vùng đông dân cư rộng lớn của tỉnh

Thanh Hoá với 2,5 triệu dân

- Cấp nước với lưu lượng 8mP

3

P

/s cho sản xuất công nghiệp

- Phát điện với công suất lắp máy 97 MW

2.1.3 Qui mô và các hạng mục công trình

Công trình đầu mối thủy lợi hồ chứa nước Cửa Đạt là một công trình

cấp I theo tiêu chuẩn TCXDVN 285 – 2002, có tính chất kỹ thuật phức tạp

Hệ thốn công trình bao gồm:

- Đập chính đầu mối Cửa Đạt

- Đầu mối đập phụ Dốc Cáy

- Đầu mối đập phụ Hón Can

Trong đó cụm đầu mối Cửa Đạt là lớn và phức tạp nhất Cụm công trình

này bao gồm các hạng mục:

- Đập chính là đập đá đổ chống thấm bằng bê tông bản mặt

- Đập tràn xả lũ với 5 khoang mỗi khoang rộng 11.0m; ngưỡng tràn ở cao

trình ∇+97, đáy kênh dẫn thượng lưu ở cao trình ∇+85; giữa các

Định dạng
Số trang	130
Dung lượng	2,01 MB