Luận văn thạc sĩ về cao trình hợp lý của đáy cống xả trạm bơm tiêu nước ra sông Đuống

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật tài nguyên nước nghiên cứu xác định cao trình hợp lý của đáy cống xả trạm bơm tiêu nước ra, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Trịnh Thị Hương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tuấn Anh
• Trường học: Hà Nội
• Chuyên ngành: Quy hoạch và quản lý tài nguyên nước
• Đề tài: Nghiên cứu cao trình hợp lý đáy cống xả trạm bơm tiêu nước sông Đuống
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TONG QUAN
• 1.1. Giới thiệu về phương pháp xác định cao trình đáy cổng xả và mực nước bể tháo nhỏ nhất
• 1.2. Nhiệm vụ của cổng xả
• 1.3. Phân loại cổng xả
• 1.4. Các điều kiện kỹ thuật khi thiết kế cổng xả
• 1.5. Phương pháp xác định cao trình đáy cống xả
• 1.6. Xác định các thông số thiết kế của bể tháo
• 1.7. Xác định mực nước bể tháo nhỏ nhất
• 1.8. Tổng quan việc ứng dụng lý thuyết tối ưu hóa vào bài toán thiết kế các công trình thủy lợi
• 2. CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN CAO TRÌNH ĐÁY CỔNG XẢ HỢP LÝ
• 2.1. Lý thuyết phân tích hệ thống ứng dụng trong nghiên cứu hệ thống tưới tiêu bằng động lực
• 2.2. Phân loại tổng quát các mô hình tưới tiêu
• 2.3. Thiết lập mô hình tính toán trong phân tích hệ thống công trình thủy lợi
• 2.4. Phương pháp giải bài toán
• 2.5. Lựa chọn chỉ tiêu tối ưu - hàm mục tiêu
• 2.6. Điều kiện ràng buộc
• 2.7. Xác định các thành phần trong hàm mục tiêu
• 2.7.1. Xác định chi phí xây dựng
• 2.7.2. Xác định chi phí quản lý hàng năm bình quân
• 2.7.3. Xác định chi phí điện trong 1 năm
• 2.7.4. Xác định chi phí lương
• 2.7.5. Xác định chi phí sửa chữa thường xuyên
• 2.7.6. Xác định chi phí khác
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ TẢ HỆ THỐNG TIÊU VÀ TRẠM BƠM
• 3.1. Điều kiện tự nhiên của hệ thống
• 3.2. Biện pháp thủy lợi
• 3.3. Xác định các thông số thiết kế cơ bản của trạm bơm Phù Đồng
• 3.3.1. Xác định mực nước bể tháo thiết kế và kiểm tra
• 3.3.2. Xác định các mực nước đặc trưng tại bể hút
• 3.3.3. Xác định các cột nước của trạm bơm
• 3.3.4. Kích thước cơ bản của trạm bơm. Thiết kế bể tháo và cổng xả
• 3.3.5. Xác định kích thước bể tháo
• 3.3.6. Thiết kế cổng xả
• 3.3.7. Tính toán thủy lực cổng xả
• 3.3.8. Xác định các phương án về cao trình đáy cống
• 3.3.9. Xác định chi phí xây dựng công trình
• 3.3.10. Xác định chi phí quản lý hàng năm bình quân
• 3.3.11. Xác định chi phí điện năng của trạm bơm
• 3.3.12. Xác định chi phí lương
• 3.3.13. Xác định chi phí sửa chữa thường xuyên, chi phí khác
• 3.3.14. Chi phí quản lý bình quân hàng năm
• 3.3.15. Kết quả tính của các phương án
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về phương pháp xác định cao trình đáy cống xả

Trong nghiên cứu này, việc xác định cao trình đáy cống xả là một yếu tố quan trọng nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động của trạm bơm tiêu nước. Cống xả có nhiệm vụ dẫn nước từ bể tháo ra sông, do đó, việc lựa chọn cao trình hợp lý giúp tối ưu hóa dòng chảy và giảm thiểu tổn thất năng lượng. Nhiệm vụ của cống xả bao gồm kiểm soát mực nước và bảo đảm yêu cầu tiêu thoát nước. Để thực hiện tốt các nhiệm vụ này, cống xả cần phải được thiết kế với kích thước và hình dạng hợp lý, đồng thời đảm bảo tính bền vững và ổn định của kết cấu.

1.1. Nhiệm vụ của cống xả

Cống xả đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn nước từ trạm bơm đến nơi tiêu nước. Nó cần đảm bảo dòng chảy được thực hiện một cách thuận lợi và hiệu quả, đồng thời phải kiểm soát được mực nước trong bể tháo. Để đạt được điều này, cống xả cần phải được thiết kế với các thông số kỹ thuật phù hợp, bao gồm chiều rộng, chiều sâu và hình dạng. Việc thiết kế cống xả không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu thoát nước mà còn liên quan đến chi phí xây dựng và quản lý. Do đó, việc xác định cao trình hợp lý cho cống xả là cực kỳ cần thiết.

1.2. Phân loại cống xả

Cống xả có thể được phân loại thành hai loại chính: cống xả liền với bể tháo và cống xả cách xa bể tháo. Mỗi loại cống sẽ có những yêu cầu kỹ thuật và tiêu chuẩn thiết kế khác nhau. Cống xả liền với bể tháo thường có ưu điểm trong việc giảm thiểu tổn thất năng lượng và đảm bảo dòng chảy ổn định. Ngược lại, cống xả cách xa bể tháo có thể tạo ra những thách thức trong việc kiểm soát mực nước và dòng chảy, do đó cần phải được tính toán kỹ lưỡng để tránh tình trạng xói lở và đảm bảo tính bền vững.

II. Xây dựng mô hình tính toán cao trình đáy cống xả

Mô hình tính toán cao trình đáy cống xả được xây dựng dựa trên lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa. Việc áp dụng lý thuyết này cho phép xác định các thông số thiết kế của cống xả một cách chính xác hơn, từ đó đưa ra những phương án tối ưu nhất cho việc xây dựng trạm bơm. Mô hình sẽ tính toán các yếu tố như lưu lượng nước, mực nước bể tháo, và các chỉ tiêu kinh tế liên quan. Điều này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả hoạt động của hệ thống thoát nước mà còn giảm thiểu chi phí xây dựng và quản lý.

2.1. Lý thuyết phân tích hệ thống

Lý thuyết phân tích hệ thống cung cấp một khung lý thuyết vững chắc để đánh giá và tối ưu hóa các yếu tố trong thiết kế cống xả. Việc áp dụng lý thuyết này cho phép xác định được mối quan hệ giữa các biến số trong hệ thống, từ đó đưa ra những quyết định thiết kế hợp lý hơn. Các yếu tố như mực nước, lưu lượng và chi phí xây dựng được phân tích một cách tổng thể, giúp đảm bảo rằng thiết kế cuối cùng đáp ứng được tất cả các yêu cầu kỹ thuật và kinh tế.

2.2. Phương pháp tối ưu hóa

Phương pháp tối ưu hóa được áp dụng để tìm ra cao trình hợp lý cho cống xả. Các thông số như chi phí xây dựng, chi phí quản lý và hiệu quả tiêu thoát nước được đưa vào mô hình tối ưu hóa. Qua đó, các phương án thiết kế khác nhau sẽ được so sánh và đánh giá để tìm ra phương án tối ưu nhất. Việc sử dụng phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động của trạm bơm và hệ thống thoát nước.

III. Ứng dụng mô hình tính toán xác định cao trình đáy cống xả

Mô hình tính toán được áp dụng cho trạm bơm Phù Đồng, với mục tiêu xác định cao trình hợp lý của đáy cống xả. Kết quả tính toán cho thấy sự cần thiết phải điều chỉnh cao trình đáy cống để đảm bảo hiệu quả tiêu thoát nước và giảm thiểu chi phí xây dựng. Qua đó, các phương án thiết kế cống xả được đưa ra, từ đó giúp cho việc quản lý và vận hành hệ thống thoát nước trở nên hiệu quả hơn.

3.1. Kết quả tính toán

Kết quả tính toán cho thấy rằng việc xác định cao trình hợp lý của đáy cống xả có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động của trạm bơm. Các phương án thiết kế khác nhau được so sánh dựa trên các tiêu chí như chi phí xây dựng, chi phí quản lý và hiệu quả tiêu thoát nước. Qua đó, có thể thấy rằng việc lựa chọn cao trình đáy cống xả hợp lý không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống thoát nước.

3.2. Đề xuất kiến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu, đề xuất kiến nghị về việc xây dựng các tiêu chuẩn và quy định cụ thể liên quan đến việc xác định cao trình đáy cống xả. Điều này không chỉ giúp các nhà thiết kế có được hướng dẫn rõ ràng hơn trong quá trình thiết kế mà còn đảm bảo tính bền vững và hiệu quả của trạm bơm và hệ thống thoát nước trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việc xác định cao trình đáy cống xả qua đê hợp lý là một vấn đề kỹ thuật quan trọng trong thiết kế và vận hành các trạm bơm tiêu nước, đặc biệt tại các khu vực có mực nước sông dao động lớn như vùng sông Đuống, Hà Nội. Trạm bơm Phù Đồng, với lưu vực tiêu khoảng 690 ha, là một điển hình cho nghiên cứu này. Trạm bơm được xây dựng từ năm 1974, hiện đã xuống cấp nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến hiệu quả tiêu thoát nước và tăng chi phí vận hành. Mục tiêu nghiên cứu là ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa để xác định cao trình đáy cống xả qua đê và mực nước bể tháo nhỏ nhất nhằm giảm thiểu tổng chi phí xây dựng và quản lý, đồng thời đảm bảo hiệu quả thủy lực và kinh tế.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào trạm bơm Phù Đồng và các công trình nối tiếp, trong đó phân tích các thông số thiết kế cơ bản, điều kiện thủy văn, địa chất, và hiện trạng công trình. Nghiên cứu sử dụng dữ liệu mực nước sông Đuống tại trạm thủy văn Thượng Cát, các số liệu địa chất khảo sát và thống kê chi phí xây dựng, quản lý. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc tối ưu hóa thiết kế công trình thủy lợi, giảm lãng phí năng lượng bơm, nâng cao hiệu quả vận hành và tiết kiệm ngân sách nhà nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết phân tích hệ thống và lý thuyết tối ưu hóa. Lý thuyết phân tích hệ thống giúp mô hình hóa và phân tích các thành phần cấu thành trạm bơm tiêu, bao gồm nguồn nước, công trình lấy nước, nhà máy bơm, công trình tháo nước và khu vực tiêu. Các khái niệm chính gồm: hệ thống động lực, biến vào, biến ra, biến trạng thái, và các loại hệ thống (hệ tĩnh, hệ động, hệ có điều khiển). Lý thuyết tối ưu hóa được áp dụng để xây dựng hàm mục tiêu chi phí tổng (bao gồm chi phí xây dựng và chi phí quản lý hàng năm) và các điều kiện ràng buộc kỹ thuật, nhằm tìm ra cao trình đáy cống xả và mực nước bể tháo tối ưu.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: cao trình đáy cống xả (Z4), mực nước bể tháo nhỏ nhất (Z7), chi phí xây dựng (C_xây dựng), chi phí quản lý bình quân hàng năm (C_quản lý), và các chỉ tiêu tối ưu như NPV (giá trị hiện tại ròng), IRR (tỷ suất hoàn vốn nội bộ). Mô hình toán học được xây dựng dựa trên các phương trình thủy lực, tính toán chi phí và các ràng buộc kỹ thuật về lưu lượng, mực nước, và cấu trúc công trình.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu mực nước sông Đuống tại trạm thủy văn Thượng Cát, khảo sát địa chất tại khu vực trạm bơm Phù Đồng, số liệu vận hành trạm bơm hiện tại, và các báo cáo chi phí xây dựng, quản lý. Cỡ mẫu nghiên cứu là toàn bộ hệ thống trạm bơm Phù Đồng và các công trình nối tiếp, với dữ liệu thu thập trong khoảng thời gian nhiều năm gần đây.

Phương pháp phân tích hệ thống được sử dụng để mô hình hóa cấu trúc và các tương tác trong hệ thống trạm bơm tiêu. Phương pháp tối ưu hóa kết hợp với mô hình toán học được áp dụng để xác định cao trình đáy cống xả và mực nước bể tháo sao cho tổng chi phí là nhỏ nhất trong khi vẫn đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật. Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo timeline gồm: thu thập dữ liệu (6 tháng), xây dựng mô hình và phân tích (8 tháng), đánh giá và lựa chọn phương án tối ưu (4 tháng).

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định cao trình đáy cống xả hợp lý: Qua phân tích 20 phương án khác nhau về cao trình đáy cống xả, phương án tối ưu đạt tổng chi phí xây dựng và quản lý thấp nhất, giảm khoảng 15% so với phương án thiết kế hiện tại. Cao trình đáy cống xả tối ưu được xác định trong khoảng từ +4,8 m đến +5,0 m so với mực chuẩn địa phương.

2. Mực nước bể tháo nhỏ nhất (Z7): Mực nước bể tháo nhỏ nhất được tính toán dựa trên dữ liệu mực nước sông Đuống và các điều kiện thủy lực, dao động trong khoảng +4,5 m đến +4,7 m, đảm bảo dòng chảy qua cống xả không bị ngập lãng và giảm thiểu tổn thất năng lượng bơm.

3. Chi phí xây dựng và quản lý: Tổng chi phí xây dựng các công trình liên quan (bể tháo, cổng xả, nhà trạm, kênh dẫn) được ước tính khoảng 12 tỷ đồng, trong đó chi phí xây dựng cổng xả và bể tháo chiếm khoảng 60%. Chi phí quản lý bình quân hàng năm khoảng 1,2 tỷ đồng, trong đó chi phí điện năng chiếm 55%, chi phí nhân công và bảo trì chiếm 45%.

4. Hiệu quả năng lượng: Việc lựa chọn cao trình đáy cống xả hợp lý giúp giảm tổn thất năng lượng bơm khoảng 10%, tương đương tiết kiệm hàng trăm triệu đồng mỗi năm trong chi phí điện năng.

Thảo luận kết quả

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa trong thiết kế trạm bơm tiêu nước là cần thiết và hiệu quả. Cao trình đáy cống xả hợp lý không chỉ giảm chi phí xây dựng mà còn giảm chi phí vận hành, đặc biệt là chi phí điện năng tiêu thụ. So với các nghiên cứu trước đây tại vùng đồng bằng Bắc Bộ, kết quả phù hợp với xu hướng tối ưu hóa chi phí và nâng cao hiệu quả vận hành.

Biểu đồ quan hệ giữa cao trình đáy cống xả và tổng chi phí (xây dựng + quản lý) thể hiện rõ điểm tối ưu tại khoảng +4,9 m, với chi phí tăng mạnh khi cao trình quá thấp hoặc quá cao do tăng chi phí xây dựng hoặc tổn thất năng lượng. Bảng so sánh chi phí các phương án cũng minh họa sự khác biệt rõ rệt giữa các lựa chọn thiết kế.

Việc xác định mực nước bể tháo nhỏ nhất dựa trên dữ liệu thủy văn thực tế giúp đảm bảo tính khả thi và an toàn trong vận hành, tránh hiện tượng ngập lãng hoặc xói lở hạ lưu. Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cập nhật số liệu thủy văn và địa chất để điều chỉnh thiết kế phù hợp với điều kiện thực tế.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng cao trình đáy cống xả tối ưu trong thiết kế và cải tạo trạm bơm Phù Đồng: Chủ đầu tư và đơn vị thiết kế cần lựa chọn cao trình đáy cống xả trong khoảng +4,8 m đến +5,0 m để tối ưu chi phí và hiệu quả vận hành, hoàn thành trong vòng 12 tháng.

2. Cải tạo và nâng cấp hệ thống bể tháo và cổng xả: Đầu tư xây dựng bể tháo và cổng xả theo phương án tối ưu, đảm bảo mực nước bể tháo nhỏ nhất phù hợp với điều kiện thủy văn, giảm tổn thất năng lượng bơm, tiến hành trong 18 tháng.

3. Tăng cường quản lý vận hành và bảo trì định kỳ: Thiết lập quy trình quản lý vận hành chuyên nghiệp, bảo trì thường xuyên nhằm duy trì hiệu suất máy bơm và công trình, giảm chi phí sửa chữa đột xuất, áp dụng ngay sau khi hoàn thành cải tạo.

4. Cập nhật và sử dụng dữ liệu thủy văn, địa chất liên tục: Các cơ quan quản lý cần phối hợp thu thập, cập nhật số liệu thủy văn và địa chất để điều chỉnh thiết kế và vận hành trạm bơm phù hợp với biến đổi môi trường, thực hiện hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư và chuyên gia thiết kế công trình thủy lợi: Nghiên cứu cung cấp phương pháp và mô hình tính toán xác định cao trình đáy cống xả tối ưu, giúp nâng cao chất lượng thiết kế và tiết kiệm chi phí.

2. Cơ quan quản lý và vận hành trạm bơm tiêu nước: Tham khảo để cải thiện hiệu quả vận hành, giảm chi phí điện năng và bảo trì, đồng thời nâng cao độ bền công trình.

3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành Quy hoạch và Quản lý tài nguyên nước: Tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng lý thuyết phân tích hệ thống và tối ưu hóa trong lĩnh vực thủy lợi.

4. Chính quyền địa phương và các nhà hoạch định chính sách: Cung cấp cơ sở khoa học để ra quyết định đầu tư, cải tạo hệ thống thủy lợi phù hợp với điều kiện thực tế và yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần xác định cao trình đáy cống xả hợp lý?
   Cao trình đáy cống xả ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả tiêu thoát nước, chi phí xây dựng và vận hành trạm bơm. Cao trình không hợp lý có thể gây lãng phí năng lượng bơm hoặc tăng chi phí xây dựng do công trình phải đặt sâu hoặc cao quá mức cần thiết.

2. Phương pháp tối ưu hóa được áp dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Phương pháp tối ưu hóa kết hợp với mô hình toán học và phân tích hệ thống được sử dụng để xây dựng hàm mục tiêu chi phí tổng và các ràng buộc kỹ thuật, từ đó tìm ra phương án cao trình đáy cống xả và mực nước bể tháo sao cho chi phí là nhỏ nhất.

3. Dữ liệu thủy văn có vai trò gì trong nghiên cứu?
   Dữ liệu thủy văn, đặc biệt là mực nước sông Đuống tại trạm thủy văn Thượng Cát, giúp xác định mực nước bể tháo nhỏ nhất và các điều kiện vận hành thực tế, đảm bảo thiết kế phù hợp với biến động tự nhiên và an toàn vận hành.

4. Chi phí quản lý hàng năm bao gồm những khoản nào?
   Chi phí quản lý hàng năm bao gồm chi phí điện năng tiêu thụ, chi phí lương công nhân vận hành, chi phí sửa chữa bảo dưỡng thường xuyên và các chi phí khác liên quan đến quản lý và vận hành trạm bơm.

5. Nghiên cứu có thể áp dụng cho các trạm bơm khác không?
   Phương pháp và mô hình nghiên cứu có thể được điều chỉnh và áp dụng cho các trạm bơm tiêu nước khác có điều kiện thủy văn và địa chất tương tự, giúp tối ưu hóa thiết kế và vận hành trong phạm vi rộng hơn.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xác định được cao trình đáy cống xả qua đê hợp lý cho trạm bơm Phù Đồng, giúp giảm tổng chi phí xây dựng và quản lý khoảng 15%.
• Mực nước bể tháo nhỏ nhất được xác định dựa trên dữ liệu thủy văn thực tế, đảm bảo hiệu quả thủy lực và an toàn vận hành.
• Phương pháp phân tích hệ thống kết hợp tối ưu hóa là công cụ hiệu quả trong thiết kế và cải tạo công trình thủy lợi.
• Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần nâng cao hiệu quả tiêu thoát nước, tiết kiệm năng lượng và ngân sách.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm triển khai áp dụng phương án tối ưu, cải tạo hệ thống và cập nhật dữ liệu liên tục để điều chỉnh vận hành phù hợp.

Hành động ngay hôm nay: Các đơn vị liên quan cần phối hợp triển khai áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao hiệu quả quản lý và vận hành trạm bơm Phù Đồng, góp phần phát triển bền vững hệ thống thủy lợi vùng đồng bằng Bắc Bộ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu. “Chương 3: Ứng dụng mô hình tinh toán xác định cao trình day cổng xã qua để cho tram bơm Phù Đồng ~ Hà Nội. Phan kết luận và kiến nghị. ai liệu tham khảo.

Phần phụ lục CHUONG 1: TONG QUAN 1. Giới thiệu về phương pháp xác định cao trình đáy cống xả và mực nước bể tháo nhỏ nhất LAL. Nhiệm vụ của cổng wf xả qua dé là công trình quan trọng của trạm bơm. Ở tram bơm tiêu, be ếp với công xả đưa nước tiêu tới chỗ chứa nước tiêu (sông) hoặc công trình.

dẫn đến chỗ chứa nước tiêu. CCổng xa có những nhiệm vụ sau ảo đảm dong chảy tối chỗ nhân nước tiêu thuận đồng, tổn thất; Khống chế mực nước, bảo đảm yêu cầu tiêu thoát nước; ~ Muốn thực hiện các nhiệm vụ trên khi thiết kế cống xả cần phải đảm bảo các yêu ~ Kết cầu cổng xa phải bên ving và ổn định Kích thước va hình dạng cổng xa phải dim bảo cho dòng chảy thuận lợi về mặt thủy lực và hợp lý về mặt kinh tế. ~ Tạo điều gn thuận lợi cho quản lý, thi công và sửa chữa 1. Phâm loại cong xả Dựa vào kinh nghiệm xây dựng, nghiên cứu cũng như quản lý các trạm bơm có kết ni với cổng xã qua đệ, người ta thấy ing bể tháo của trạm bơm được thi thuộc rit lớn vào cổng xả qua dé.

Công xã được chia làm 2 loại ông xà liền với bể tháo " = + Cổng xa cách xa bể thio J Ta Hình 12 - Sơ đồ cổng xa qua đê cách xa bể tháo Các di kiện kỹ thuật khi thiết tống xả Két cấu toàn bộ hay từng bộ phận riêng của công xã phải vũng và én định Vi vậy với mỗi bộ phận phải tinh toán tinh học theo các quy phạm kỹ thuật đã ban hành Hình dang mặt trong của cống phải đảm bảo điều kiện thủy lực cho đồng chảy vào cổng thuận lợi Cn tinh toán, thiết kế, kiểm tra bổ tiêu năng sau công, để tránh xối lở ở hạ lưu và tăng dn định cho cổng Chỉ uđài bé tiêu năng phải đảm bảo không gây xói lở. Tắt cả các kích thước của cổng xã (chiều rộng, chiều sâu) phải được xác định trên cơ sở tỉnh toần thủy lực, khí cần phải thí nghiệm mô hình. Đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu lắp rap, sửa chữa thi bị và quản lý được thuận lợi. HE Phương pháp xác định cao trình đáy cống xã Cao trình day cống xã hợp lý rằng buộc bởi điều kiện Tie ety < Ti + Cao trình đầy công có phương án đặt eng xà cao Zi" “.

ap 8: Khoảng cách từ trần cổng lên Z,” dé ạo điều kiện chảy cổ áp qua cỗ ZAC : Mực nước bé tháo thiết kế H,: Chiều cao cổng xi + Cao tình đầy cổng có phương dn đặt cổng xã thấp Z2 Zio = maxtZy,Z2) * Xúc định Zp =“. = Hin 2) “Trong đó; Hoo ứng với lưu lượng Quin. Lấy Que 5 Q, Co cống như dip trần đình rộng chảy si do đ tinh cộtnoớe. Q—m [3E HỆ" nh được Hoan He Zivosmin "°Ẽ : Mực nước bình quân 1 ngây min ứng với tin suất thiết kế 90%, * Xác định Z; la.

d3) Trong đó Cao trình tường bể tháo Zringinio= Zee +a sa: Độ cao an toàn tuy thuộc vào lưu lượng. HTM ¿ Chiều cao bể tháo lớn nhất th, : Chiều cao thêm Can cứ vào kết quả của Z¡, Z; trên ta chọn Zc" ĐỂ sắc định được cao tinh day cống xi hợp lý, chia Z, thành nhiều phương ân có ZS", Z4,”1. Tay thuộc vào các phương án ta tính được chỉ phí tổng = chi phí xây dựng và chi phí quản lý, và so sánh các chi phí tổng giữa các phương án ta tìm ra. Xác định các thông số thất kế của b tháo Nhiệm vụ tỉnh toán thủy lực bể tho li ~ Xác định độ sâu ngập của miệng ra ống đây dưới mực nước thắp nhất trong bổ.

= Bảo dim dong chay ra khỏi ông dy ở trạng thái ngập lãng - Xác định chiề dai giếng tiêu năng của bể tháo. ~ Xác định hình dạng kích thước thêm ra từ giếng tiêu năng. ~ Xác định chiều đãi đoạn bảo về mái và đây kênh thio ~ Xác định các kích thước bể tháo hợp lý. Bé tháo thing ding có thiết bị nắp ông diy ‘Tinh đường kinh miệng ra ống diy để giảm tốc độ nước khi ra khỏi ông day, đường kính miệng ra ống diy lấy theo kinh nghiệm ở công thức (1.4) D,=(1,I+12)D (m) (14) D, -đường kính miệng ra, (m) D~ đường kính dng đẩy, (m) Tinh tốc độ nước chảy ra khỏi miệng ống diy theo lưu lượng ứng với mực nước nhỏ nhất ở bể tháo, công thức (1.5) 42 (ons) 05) (Q Linu lượng tính toán của một mấy bơm khi mực nước bể xã là nhỏ nhất.

Độ ngập sâu nhỏ nhất của mép trên miệng ra ống diy để bảo đảm ding chảy ra ngập, lặng được xác định theo công thức (1. huy» = : với điều kiện h„„. 2041 (m) as) Chiễu sâu nhỏ nit trong giếng ti năng của bể tháo công thức (1.7) Hania +hụyø+p — (m) an day p là khoảng cách từ mép dưới miệng ra dng đẩy đến đáy bể tháo, Tay theo cầu. 1g dy của bê thio khi có vật đệm chống rô CChiều cao thém ra của ging tiêu năng được tinh theo công thức (1.8): y= Hi — Bins () (8) ‘hein ~ Chiều sâu nhỏ nhất rong kênh thảo trường hợp có kênh tháo ngay sau bé tháo.

"Độ sâu lớn nhất của giếng tiêu năng tính theo công thức (1.9): 6 Hạ uy = by + bya (tM) ay) Prax ~ Chiều sâu lớn nhất rong kênh: họ, (10) Zp: mực nước bểxi lớn nhất "Độ ngập sâu lớn nhất của mép trên miệng ra Ống xã ở công thức (1.11) Do — P Rogons= H gia (dy Chiều cao dự rỡ ừ mục nước lớn nhất ong bé đến mếp trên trồng bé tháo, nếu không có điều kiện gi đặc bigt hi ly theo bảng (1.Xác định chiều cao dự trữ a Lưu lượng la trạm Q (m/s) 10 1210 | 10230 | 330 am) 0a 04 05 >06 “Chiều cao phía trong tường bể tháo là: Hy = Hina +8 (1.12) “Chiều di giếng tiêu năng tỉnh theo công thức sau Lý =Khuyso, (13) Với K là hệ số phụ thuộc vào da 1g của thêm ra khỏi gi tg năng, hình dạng tiết <dign miệng ra ông đổ) tình dạng và chiều cao của thêm, lay theo bảng (1. Xác định hệ số K Ko Hệ số K Thêm nghiêng Thêm đứng 0s 65 4+ 1 58 16 - fl - 085 - 085 (Cae kết quả tra hệ số K ở trên vi tinh toin xác định chiều đầ giếng tiêu năng ứng với miệng ra hình tròn, khi miệng ra hình chữ nhật thi rút bớt 20% CChigu dài đoạn kênh thio cin bảo vệ mái và đây Là (425) huạ, (m) a) “Chiểu rộng phía trong bể thảo với đường kính ống day bằng nhau là: Bạn (n-1)B + D, + 2b (m) đ15) Trong đồ b khoảng cích từ mép ông diy đến trụ pin, lấy như sau: + Loại van tự đóng nhanh b = 0; + Loại van nip cánh bướm b = 0,5 m: + Loại nip ống day có chit bin lễ phi rên b= 0,3 204 m dd: Chiều đây tr pin ở b tháo lấy từ 0,6 + 08 mĩ n: Số lượng đường ống day nỗi với bé tháo. Chiễu dit đoạn thu hẹp là đoạn chuyển tip từ bể tháo vào tháo, có dạng hình thang, có đấy nhỏ là chiều rộng đấy kênh tháo, đây lớn là chiều rộng phía trong bé tháo, chiều dai của bể tháo (chiều cao của hình thang) được xác định như sau Đụ soy (116) ‘Voi: “1: Góc thu hẹp từ bé tháo vào kênh tháo.6, Xác định mực nước bễ thio nhỏ nhất Xe định mực nước bể théo nhỏ nhất Z7" để tinh toán cột nước bơm nhỏ nhất Và xác định cao trình đầy bễ tháo theo công thức (1-17) Lay v6 thio= Zp” ~ Bagmin ~ Dạ — P (11) Cách xác định ZZ" + Trường hợp bé thảo cách xa cổng xà qua để “Xác định cao trình đầy kênh. = Mục Lay = TE (118) Trong đó 10% ZAS Mực nước bé tháo thiết kế: 298 = “SmmO4 hy (119) Với I0 ae + “Sexemas: Mực nước sông bình quân5 ngày max ứng với tin suấtt 10% + hq: Tôn thất cột nước qua “Trường hợp bể tháo cách xa cổng xã qua để thi Zi Zag + Bain (20) + Trường hợp bể thảo xây liên cổng xả qua đề.

“Trường hợp bể tháo xây liễn cổng xa th ap Trong đó: Za: Cao trình diy công xã .„„: Cột nước trước cổng nhỏ nhất ng với lưu lượng nhỏ nhất Quis Khi thi k cúc ram bơm, nước ra sông mà bé thảo bổ trí iễn cổng xả qua để thì việc xác định cao trình đáy cổng xả qua dé cũng như xác định mực nước bé tháo. nhỏ nhất Z4," còn theo ý chủ quan của người thiết kế vì đến nay vẫn chưa có một quy. định hay hướng din cụ thể nào về vấn đề này. "Ngoài ra , khi xác định cao trình đáy cổng và mực nước bể xã nhỏ nhất cần chú.

ý đến cao trình miệng ống diy. Nếu cao tỉnh mục nước bể xã thấp hơn miệng ống đầy, ẽ tiêu tốn năng lượng hơn. Cao trình tâm ming Ống đây “miệng ứng diy = Zaiy h táo + P+ Dy Nếu chọn (Z4. ) cao trinh đây cổng xã qua để cao hay (Zp eno xem hình (1.4) thi nhiều khi nước bơm lên bổ thảo cao, qua cổng xã và chảy tự do qua bậc nước hay đốc tiêu năng dé nổi tiếp với đồng chảy trong kênh tháo ngoài đề (khỉ mực nước "ngoài sông thấp).

điều này cho thấy việc lãng phí năng lượng bơm, Ngược lai, nếu chọn (Za: ) cao trình diy cống xả qua để hay (Ze) thấp xem Hình 1. Sơ đỗ cao trình đáy công xả qua để can Hình 1. Sơ đồ cao trình đầy cống xa qua đề thấp ‘Vin đề đặt ra là cần xác định một giá trị (Z4.) hợp lý bay ZR để cho tổng chỉ phí xây dựng và quan lý là nhỏ nhất 1⁄2. Tổng quan việc ứng dụng lý thuyết tối ưu hóa vào bài toán thiết kế các công trình thủy lợi Hiện nay, khi thiết kế trạm bơm tiêu nước ra sông ma ổ trí bể tháo cống xã qua đê thi việc xác định cao trình đáy cổng xả qua để cũng như việc xác định mực nước bể tháo nhỏ nhất Zi còn theoÿ chủ quan của người thiết kế vì đến nay vẫn chưa có một quy định, tiêu chuỗn hay hướng dẫn cụ thể nào về vẫn đề nay.