Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu chế độ vận hành hợp lý công trình xả mặt thủy điện Bản Chát

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích xây dựng công trình thủy nghiên cứu thực nghiệm lập chế độ vận hành hợp lý công trình xả mặt không, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Đặng Xuân Hanh
• Người hướng dẫn: GS. Phạm Ngọc Quý
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Độ Vận Hành Công Trình Xả Mặt Thủy Điện Bản Chát
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẾ ĐỘ VẬN HÀNH ĐẬP TRÀN XẢ MẶT
• 1.1. Khái quát về tràn xả mặt
• 1.2. Khái niệm và phân loại
• 1.3. Đặc điểm kết cấu của đập tràn xả mặt
• 1.4. Đặc điểm thủy lực nối tiếp sau tràn
• 1.5. Tổng quan về quá trình vận hành công trình tràn xả mặt có cửa van điều tiết
• 1.6. Kiến niệm về quy trình vận hành
• 1.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình vận hành
• 1.8. Xây dựng quy trình vận hành
• 1.9. Quy trình vận hành trong thực tế hoạt động
• 1.10. Những nghiên cứu về qui trình vận hành xã mặt
• 1.11. Nguyên tắc xây dựng qui trình vận hành
• 1.12. Các nội dung đã được nghiên cứu về qui trình vận hành
• 1.13. Các vấn đề tồn tại và ảnh hưởng nghiên cứu
• 1.14. Về mặt lý luận. Số liệu quan trắc, dự báo hiện tượng thủy văn
• 1.15. Quá trình vận hành đồng mở cửa van ngoài thực tế. Hướng nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT DÒNG CHẢY DƯỚI CỬA VAN XẢ MẶT
• 2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến dòng chảy
• 2.2. Ảnh hưởng của hình thể công trình
• 2.3. Ảnh hưởng của địa hình, địa chất
• 2.4. Ảnh hưởng của thủy văn, thủy lực
• 2.5. Ảnh hưởng của quy trình vận hành
• 2.6. Phương pháp tính toán dòng chảy dưới cửa van
• 2.7. Tính toán khả năng tháo
• 2.8. Phương pháp tính toán nối tiếp và tu năng
• 2.9. Sơ đồ và lý luận tính toán thủy lực
• 2.10. Các sơ toán toán thủy lực
• 2.11. Phân tích lý luận toán toán
• 2.12. Các yêu cầu về dòng chảy đặt ra đối với quy trình vận hành
• 2.13. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM XÁC LẬP QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỢP LÝ CÔNG TRÌNH XẢ LŨ CỦA THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT
• 3.1. Giới thiệu công trình
• 3.2. Vị trí địa lý, điều kiện địa chất thủy văn
• 3.3. Quy mô công trình. Kết bổ trí mặt bằng tràn xả lũ
• 3.4. Quy trình vận hành đã được ban hành. Quy trình vận hành được phê duyệt
• 3.5. Đánh giá những bất lợi khi vận hành xả lũ qua đập tràn theo quy trình được phê duyệt
• 3.6. Tổng quan về mô hình thực nghiệm thủy lực
• 3.7. Mô hình vật lý cho thủy lực
• 3.8. Tư tự hình học
• 3.9. Tường tự động lực học
• 3.10. Xác lập phương trình chung nhất thể hiện mối quan hệ giữa các yếu tố
• 3.11. Tiêu chí đánh giá quy trình vận hành của van
• 3.12. Xác lập các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình vận hành
• 3.13. Thiết lập phương trình chung nhất giữa các yếu tố
• 3.14. Xây dựng mô hình
• 3.15. Sự cần thiết phải thí nghiệm thủy lực để hiệu chỉnh quy trình vận hành
• 3.16. Mục đích và nội dung thí nghiệm mô hình thủy lực
• 3.17. Tiêu chuẩn tương tự. Chọn tỷ lệ mô hình
• 3.18. Xây dựng mô hình và bố trí mặt cắt đo
• 3.19. Các trường hợp lưu lượng và mực nước thí nghiệm
• 3.20. Yêu cầu về nội dung thí nghiệm
• 3.21. Các tài liệu hiệu chỉnh toán
• 3.22. Bố trí các mặt cắt, các điểm đo trên mô hình thí nghiệm
• 3.23. Kiểm tra điều kiện tương tự
• 3.24. Thí nghiệm và kết quả
• 3.25. Trường hợp thí nghiệm hiệu chỉnh quy trình vận hành
• 3.26. Trường hợp kiến nghị thí nghiệm
• 3.27. Đánh giá kết quả
• 3.28. Những nhận xét kết luận rút ra từ kết quả thí nghiệm
• 3.29. Thiết lập công thức thể hiện mối quan hệ giữa các yếu tố từ kết quả thí nghiệm
• 3.30. So sánh và đánh giá kết quả thực nghiệm
• 3.31. Kết luận chọn quy trình vận hành hợp lý
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam có khoảng 7.000 đập lớn nhỏ, trong đó gần 500 đập lớn. Sự phân bổ về hình loại đập không đồng đều, với đập vật liệu địa phương chiếm tới 80% đối với đập có chiều cao nhỏ hơn 100m. Việc thiết kế công trình xả lũ là rất quan trọng nhằm đảm bảo an toàn cho các công trình thủy điện như thủy điện Bản Chát. Các dạng tràn xả lũ thường được sử dụng như mặt cắt Oxiphérép hoặc đường cong Wes. Đặc biệt, thiết kế tràn xả mặt không có tường phân dòng gây ra nhiều vấn đề trong quá trình xả lũ, ảnh hưởng đến sự ổn định của đập và an toàn cho công trình. Việc nghiên cứu chế độ vận hành hợp lý cho công trình xả mặt là cần thiết để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống thủy điện.

II. Mục đích của đề tài

Mục đích của nghiên cứu này là đưa ra quy trình đồng mở cửa van hợp lý cho công trình xả mặt không có tường phân dòng. Qua đó, nghiên cứu sẽ giúp xác định các chế độ mở cửa van khác nhau nhằm đảm bảo quá trình xả lũ diễn ra an toàn và hiệu quả. Việc này không chỉ giúp giảm thiểu rủi ro cho công trình thủy điện mà còn bảo vệ môi trường xung quanh. Nghiên cứu cũng sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình vận hành và đề xuất các giải pháp cải thiện dựa trên kết quả thực nghiệm.

III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sẽ được thực hiện thông qua việc điều tra, thống kê và tổng hợp tài liệu nghiên cứu liên quan đến thủy điện và quy trình vận hành công trình xả mặt. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm mô hình vật lý để thực hiện thí nghiệm tại phòng thí nghiệm thủy lực, và phân tích số liệu thu thập được để thiết lập quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng. Mô hình vật lý sẽ cho phép kiểm tra và điều chỉnh quy trình vận hành thực tế, từ đó đưa ra các giải pháp tối ưu cho công trình xả mặt tại thủy điện Bản Chát.

IV. Tổng quan về chế độ vận hành đập tràn xả mặt

Chương này sẽ khái quát về các loại tràn xả mặt và quy trình vận hành của chúng. Đập tràn xả mặt thường được thiết kế tại cao trình tương đối cao, với các dạng như đập tràn một bậc và nhiều bậc. Đặc điểm thủy lực của các loại đập này sẽ được phân tích nhằm xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xả lũ. Những nghiên cứu trước đây về quy trình vận hành sẽ được xem xét để rút ra bài học kinh nghiệm cho công trình thủy điện Bản Chát. Điều này sẽ giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất cho hệ thống thủy điện trong quá trình vận hành.

V. Kết luận và kiến nghị

Kết quả nghiên cứu sẽ được tổng hợp và đưa ra các kiến nghị về quy trình vận hành hợp lý cho công trình xả mặt tại thủy điện Bản Chát. Việc thiết lập quy trình đồng mở cửa van hợp lý sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất xả lũ, đồng thời đảm bảo an toàn cho công trình và môi trường xung quanh. Nghiên cứu cũng sẽ đề xuất các giải pháp cải thiện quy trình vận hành dựa trên kết quả thực nghiệm, từ đó góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của các công trình thủy điện trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam hiện có khoảng 7.000 đập lớn nhỏ, trong đó gần 500 đập lớn, thuộc nhóm nước có nhiều đập cao trên thế giới. Đặc biệt, các đập có chiều cao dưới 100m chủ yếu là đập vật liệu địa phương chiếm tới 80%, còn các đập trên 100m chủ yếu là đập bê tông trọng lực. Trong bối cảnh phát triển thủy điện, việc vận hành các công trình xả lũ, đặc biệt là các đập tràn xả mặt không có tường phân dòng, đặt ra nhiều thách thức về an toàn và hiệu quả vận hành. Công trình thủy điện Bản Chát là ví dụ điển hình với hệ thống cửa van điều tiết không có tường phân dòng, dẫn đến hiện tượng xói lở bờ sông hạ lưu và ảnh hưởng đến an toàn công trình.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng quy trình vận hành hợp lý cho công trình xả mặt không có tường phân dòng của thủy điện Bản Chát, nhằm đảm bảo an toàn công trình và hạn chế xói lở hạ lưu. Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình vật lý được tiến hành tại Viện Năng lượng, sử dụng các số liệu lưu lượng, mực nước và vận tốc dòng chảy thu thập được trong quá trình vận hành thực tế và thí nghiệm mô hình. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào công trình thủy điện Bản Chát, với các thí nghiệm mô hình tỷ lệ 1/50, trong giai đoạn từ năm 2015 đến 2016.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc vận hành đồng mở cửa van hợp lý, giảm thiểu rủi ro xói lở, đảm bảo an toàn cho công trình và vùng hạ lưu, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả khai thác công trình thủy điện.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình thủy lực liên quan đến dòng chảy dưới cửa van xả mặt, bao gồm:

• Lý thuyết dòng chảy phóng xa (Jet Flow Theory): Giải thích cơ chế tiêu năng bằng dòng phun, trong đó dòng nước được phóng ra xa chân công trình, hòa nhập với không khí và mực nước hạ lưu, giúp tiêu hao năng lượng dư thừa.
• Mô hình nối tiếp và tiêu năng (Energy Dissipation Models): Bao gồm các hình thức nối tiếp dòng chảy đáy, dòng chảy mặt và dòng chảy phóng xa, nhằm phân tích hiệu quả tiêu năng và ảnh hưởng đến xói lở hạ lưu.
• Khái niệm hồ xói (Scour Hole) và áp suất phân giới (Cavitation Pressure): Giúp đánh giá sự hình thành và phát triển hồ xói dưới tác động của dòng chảy phóng xa, cũng như nguy cơ khí hóa gây hư hại kết cấu.
• Mô hình thủy lực thực nghiệm: Sử dụng mô hình vật lý tỷ lệ 1/50 để mô phỏng dòng chảy, vận tốc, áp suất và mực nước trong các điều kiện vận hành khác nhau của cửa van.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu quan trắc thủy văn, lưu lượng lũ thiết kế, mực nước thượng hạ lưu, vận tốc dòng chảy và áp suất thu thập từ công trình thủy điện Bản Chát và mô hình vật lý tại Viện Năng lượng.

Phương pháp nghiên cứu gồm:

• Thí nghiệm mô hình vật lý: Thiết lập mô hình tỷ lệ 1/50, bố trí các mặt cắt đo vận tốc, áp suất và mực nước tại các vị trí quan trọng trên tràn xả mặt. Thí nghiệm với nhiều tổ hợp độ mở cửa van khác nhau để đánh giá ảnh hưởng đến dòng chảy và xói lở.
• Phân tích số liệu: Xử lý số liệu thí nghiệm để thiết lập các phương trình mô tả quan hệ giữa độ mở cửa van, lưu lượng xả, vận tốc dòng chảy và mực nước hạ lưu.
• So sánh và hiệu chỉnh: Đối chiếu kết quả thí nghiệm với các công thức lý thuyết và số liệu thực tế để hiệu chỉnh quy trình vận hành.
• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến 2016, bao gồm giai đoạn khảo sát hiện trạng, thiết kế mô hình, thí nghiệm và phân tích kết quả.

Cỡ mẫu thí nghiệm bao gồm nhiều tổ hợp mở cửa van với các độ mở khác nhau, nhằm đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các kịch bản vận hành thực tế và các trường hợp đặc biệt để đánh giá toàn diện.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của độ mở cửa van đến lưu lượng và vận tốc dòng chảy:
   Thí nghiệm cho thấy khi mở đồng thời 4 cửa van với độ mở từ 0,5m đến 5m, lưu lượng xả tăng từ khoảng 200 m³/s lên đến gần 1.200 m³/s. Vận tốc dòng chảy tại mũi phun dao động từ 6 m/s đến 15 m/s, tương ứng với các mức độ mở cửa van khác nhau.

2. Hiệu quả tiêu năng dòng phun và hình thành hồ xói:
   Dòng chảy phóng xa tạo ra các cuộn xoáy lớn ở phía trước và sau mũi phun, giúp tiêu hao khoảng 70-80% năng lượng dư thừa. Tuy nhiên, khi không có tường phân dòng, dòng phun có xu hướng loe rộng ra ngoài phạm vi hồ xói, gây xói lở hai bờ sông hạ lưu với tốc độ xói lở lên đến 0,5 m/năm tại một số vị trí.

3. Quy trình đồng mở cửa van hợp lý:
   Qua phân tích các tổ hợp mở cửa van, quy trình vận hành tối ưu là mở đồng thời các cửa van với độ mở không đồng đều, ví dụ cửa 2 và 3 mở 5m, cửa 1 và 4 mở 0,5m, giúp tập trung dòng phun vào khu vực hồ xói đã đào trước, giảm thiểu xói lở bờ sông. So với quy trình mở đồng đều, phương án này giảm được khoảng 30% diện tích xói lở hạ lưu.

4. Ảnh hưởng của địa hình và địa chất hạ lưu:
   Địa hình hẹp và nền đá vững chắc tại vị trí công trình Bản Chát cho phép áp dụng tiêu năng phóng xa hiệu quả. Tuy nhiên, các khu vực có nền đất yếu cần có biện pháp gia cố hoặc điều chỉnh quy trình vận hành để tránh sạt lở.

Thảo luận kết quả

Kết quả thí nghiệm mô hình vật lý đã xác nhận tầm quan trọng của việc xây dựng quy trình vận hành cửa van hợp lý, đặc biệt đối với các công trình xả mặt không có tường phân dòng. Việc mở cửa van đồng đều gây ra hiện tượng dòng phun loe rộng, làm tăng nguy cơ xói lở và mất ổn định bờ sông. Ngược lại, quy trình mở cửa van không đồng đều giúp tập trung dòng chảy, giảm thiểu xói lở và đảm bảo an toàn công trình.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại thủy điện Hòa Bình và Sơn La, kết quả nghiên cứu tại Bản Chát tương đồng về cơ chế dòng chảy và hiệu quả tiêu năng, nhưng có sự khác biệt do đặc điểm kết cấu và địa hình riêng biệt. Việc áp dụng mô hình vật lý giúp hiệu chỉnh các công thức lý thuyết, nâng cao độ chính xác trong tính toán và vận hành thực tế.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ lưu lượng - độ mở cửa van, biểu đồ vận tốc tại mũi phun theo từng tổ hợp mở cửa, và bảng so sánh diện tích xói lở hạ lưu giữa các phương án vận hành. Các biểu đồ này giúp trực quan hóa ảnh hưởng của quy trình vận hành đến hiệu quả tiêu năng và an toàn công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy trình vận hành đồng mở cửa van không đồng đều:
   Áp dụng chế độ mở cửa van với cửa 2 và 3 mở lớn (khoảng 5m), cửa 1 và 4 mở nhỏ (khoảng 0,5m) để tập trung dòng phun vào khu vực hồ xói đã đào, giảm thiểu xói lở bờ sông. Thời gian áp dụng: ngay sau khi hoàn thành hiệu chỉnh mô hình.

2. Tăng cường giám sát và quan trắc thủy lực hạ lưu:
   Lắp đặt hệ thống đo vận tốc, áp suất và mực nước tại các vị trí trọng yếu để theo dõi diễn biến dòng chảy và xói lở, từ đó điều chỉnh kịp thời quy trình vận hành. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý công trình thủy điện Bản Chát, trong vòng 6 tháng tới.

3. Gia cố và xử lý nền đất yếu tại các khu vực xói lở tiềm ẩn:
   Áp dụng các biện pháp gia cố bờ sông như xây kè, trồng cây chắn sóng để tăng cường ổn định bờ sông, hạn chế sạt trượt. Thời gian thực hiện: 1-2 năm, phối hợp với các cơ quan địa phương.

4. Tiếp tục nghiên cứu và cập nhật mô hình vận hành:
   Thực hiện các thí nghiệm bổ sung trên mô hình vật lý khi có thay đổi về lưu lượng lũ hoặc kết cấu công trình, đồng thời áp dụng các phần mềm mô phỏng thủy lực hiện đại để nâng cao độ chính xác. Chủ thể: Viện Năng lượng và đơn vị tư vấn thiết kế, theo chu kỳ 2 năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư thiết kế và vận hành công trình thủy điện, thủy lợi:
   Giúp hiểu rõ cơ chế dòng chảy và tiêu năng dưới cửa van xả mặt, từ đó xây dựng quy trình vận hành an toàn, hiệu quả.

2. Các nhà quản lý và cơ quan chức năng về thủy lợi, thủy điện:
   Cung cấp cơ sở khoa học để phê duyệt và giám sát quy trình vận hành, đảm bảo an toàn công trình và vùng hạ lưu.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng công trình thủy:
   Là tài liệu tham khảo về phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mô hình vật lý và ứng dụng lý thuyết thủy lực trong thực tế.

4. Các đơn vị tư vấn thiết kế và thi công công trình thủy lợi, thủy điện:
   Hỗ trợ trong việc lựa chọn giải pháp thiết kế cửa van, tiêu năng và quy trình vận hành phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần xây dựng quy trình vận hành cửa van không đồng đều?
   Vì mở cửa van đồng đều có thể gây dòng phun loe rộng, làm xói lở bờ sông và mất an toàn công trình. Quy trình không đồng đều giúp tập trung dòng chảy, giảm thiểu xói lở và đảm bảo vận hành an toàn.

2. Mô hình vật lý có vai trò gì trong nghiên cứu này?
   Mô hình vật lý giúp mô phỏng chính xác dòng chảy, vận tốc và áp suất dưới cửa van trong các điều kiện vận hành khác nhau, từ đó hiệu chỉnh quy trình vận hành phù hợp với thực tế.

3. Ảnh hưởng của địa hình và địa chất hạ lưu đến quy trình vận hành như thế nào?
   Địa hình hẹp và nền đá vững chắc cho phép áp dụng tiêu năng phóng xa hiệu quả, trong khi nền đất yếu cần có biện pháp gia cố hoặc điều chỉnh quy trình để tránh sạt lở và hư hại công trình.

4. Làm thế nào để giám sát hiệu quả quy trình vận hành sau khi áp dụng?
   Cần lắp đặt hệ thống quan trắc vận tốc, áp suất và mực nước tại các vị trí trọng yếu, đồng thời theo dõi diễn biến xói lở để điều chỉnh kịp thời quy trình vận hành.

5. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu này cho các công trình khác không?
   Kết quả có thể tham khảo cho các công trình xả mặt không có tường phân dòng tương tự, tuy nhiên cần điều chỉnh phù hợp với đặc điểm kết cấu, địa hình và địa chất từng công trình cụ thể.

Kết luận

• Nghiên cứu đã xây dựng được quy trình vận hành đồng mở cửa van hợp lý cho công trình xả mặt không có tường phân dòng của thủy điện Bản Chát, giúp giảm thiểu xói lở và đảm bảo an toàn công trình.
• Thí nghiệm mô hình vật lý tỷ lệ 1/50 cung cấp số liệu chính xác về lưu lượng, vận tốc và áp suất dưới cửa van trong các điều kiện vận hành khác nhau.
• Quy trình vận hành tối ưu là mở cửa van không đồng đều, tập trung dòng phun vào khu vực hồ xói đã đào trước, giảm diện tích xói lở hạ lưu khoảng 30%.
• Đề xuất các giải pháp giám sát, gia cố bờ sông và cập nhật mô hình vận hành để đảm bảo hiệu quả lâu dài.
• Khuyến nghị các đơn vị quản lý và thiết kế áp dụng kết quả nghiên cứu, đồng thời tiếp tục nghiên cứu bổ sung để nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành công trình.

Next steps: Triển khai áp dụng quy trình vận hành mới tại thủy điện Bản Chát, đồng thời thiết lập hệ thống quan trắc và giám sát liên tục. Mời các chuyên gia và nhà quản lý tham gia đánh giá, góp ý để hoàn thiện quy trình vận hành.

Các đơn vị liên quan cần phối hợp chặt chẽ trong việc triển khai, giám sát và cập nhật quy trình vận hành nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả khai thác công trình thủy điện Bản Chát.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỎNG QUAN VE CHE ĐỘ VAN HANH DAP TRAN XA. MAT 1-1, Khái quát về trần xã mặt 1LL1. Khải niệm và phân loại [6] Công tinh tháo lũ trên mặt thường đặt ở cao trình tương đối cao. Do các cao trình của ngưỡng trăn cao, nên nỗ chỉ có thé dùng để háo dung ích phông lũ của hỗ chứa Công trình thảo ũ trên mặt bao gồm các loại sau = Đập tin; ~ Đường tran đọc; + Đường trăn ngang (máng tràn ngang); ~ Xi phon thio g I = Giéng tho lũ Hình L5 Đường tin kiểu gio Hình 1.

Đặc điểm kết cau của đập tràn xả mặt 1. Đập tràn có thé có nhiễu hình thức khác nhau [6} “Hình 1.7 Cac hình thức mặt cắt của đập trần 2) Đập trần kiêu 1 bic; b) Đặp trăn ku nhiều bậc; ),đ) Đập trn kiểu hình cong: ©) Ngường tr Loại đập tràn kiểu một bậc được ứng dụng lúc nén móng chắc chắn, không có loại cát séi hạt lớn chây qua, Do đồ ta nước chảy xuống đấy sông và phn bảo vệ nên người ta thường dùng loại này với trường hợp cột nước không lớn (3-4m) hoặc có cột nước lớn. hơn nhưng đã có biện pháp tiêu năng đối với những tia nước đó, Loại đập tràn kiểu nhiều bậc ít được ứng dụng hơn, do cần có nền móng khá dài và tổn vat liệu xây dựng Loại đập tràn kiểu hình cong (đập tràn thực dụng) được dùng nhiều nhất, Loại nay nổi tiếp được thuận và hệ số lưu lượng lớn, Loại ngưỡng trăn thường được dùng khi cột nước thấp và có cửa van. Mặt tràn thường dùng loại đường cong không chân không.

Mặt tràn cho các công trình xả lũ hiện nay thường dùng hai loại đường cong phô biến: (6) đường cong dang Oxiphérép và Gi) đường cong dạng Wes 1. Có của van cụng để điều tiết Hiện nay các công trình thủy lợi thủy điện vừa và lớn thường sử dụng cửa van đồng mở điều tiết hỗ chứa là dang cửa van cung, có các kích thước BxH khá lớn, ví dụ như Sơn La có BxH=15x11,46m; Bản Chat có BxH=15x15m, Hình 1.8 Cắt dọc đập tràn có cửa van điều tiết Hình 1.9 Mặt bằng đập tràn xả lũ L124. Da dang các hình thức tiêu năng khác nhan: nhưng chỉ yếu là tiêu năng phông xa Đối với các công trình thủy điện, thủy lợi nếu sử dụng phương án tiêu năng phóng xa thì cin phải số nỀn hạ lưu a đá vững chắc. Dé tiêu năng hit năng lượng của dòng phun đồ xuống hạ lưu thường đảo trước hồ xói dé dòng phun rơi trọn vẹn vào khu vực hồ.

xi, năng lượng dư thừa được iêu tan trong khu vực hỗ xổi. Dang chảy sau khí ra khu vực hỗ xéi sẽ giảm bớt nhiều năng lượng khi hỏa nhập vào địa hình lòng sông tự nhiên. Dang chảy sau khi qua dip tràn xuống hạ lưu có năng lượng rit lớn. Năng lượng đồ được tiêu hao bằng nhiều dạng khác nhau: một phần năng lượng này phá hoại lòng xông và hai bên bờ gây nên xói cục bộ saw đập, một phần hao do ma sắt nội bội dòng chảy, phần khác do ma sắt giữa nước và không khí.

Sức cin nội bộ đồng chảy cảng lớn thì tiêu hao năng lượng do xói lở cảng nhỏ và ngược lại. Vì vậy người ta thường ding biện pháp tigu hao năng lượng bằng ma sit nội bộ đồng chiy để giảm khả năng xói lở lòng sông và ding hình thức phóng xa làm cho nước hỗn hợp và ma sit với không khí cổ tắc dung tiêu hao năng lượng và giảm xsi lỡ. Đ đạt được mục dich ở tiên, thường đùng các hình thức tiêu năng sau đây: tiêu năng ding chảy đây (Hình 1.11b); tiêu năng dong mặt (Hình 1.11c); tiêu năng đỏng mặt ngập (Hình.114) iêu năng phóng xa (Hinh 1.11¢), "Nguyên lý cơ bản của các hình thức tiêu năng trên là làm cho ding cháy tiêu hao bằng ma sắt nội bộ ding chảy, phá hoại kết cấu đồng chảy bằng xáo trộn với không khi khuếch tán theo phương đứng và để giảm lưu lượng đơn vị, Các hình thúc tiêu năng 46 có liên quan lẫn nhau. Khi mực nước hạ lưu thay đổi các hình thức đó cóthé chuyển hóa lẫn nhau.

Tiêu năng phóng xa được sử dụng nhiều cho các công trình có cột nước cao, ha lưu và. nin đã có khả năng chống xối t6t. Cao trình đình mai phn phải lớn hơn mực nước lớn nhất ở hạ lưu, 1. Chiễu dài phông xa Đồng chảy rên mỗi phun có lưu ốc lớn lại chịu ma sát với thành biên do vậy mức độ rối tăng lên, không khí trộn vào đồng nước và do đó một phần năng lượng được tiêu hao.

Khi dòng chảy đã phun vào không khí, do có ma sát với không khí một phần nang lượng nữa được tiêu tấn. Dòng phn khi nhắn chim xuống mục nước hạ lưu sẽ hình thành hai cuộn nước lớn ở phía trước và phía sau. Trong vùng cuộn sẽ hình thành đông rỗi mãnh liệt, các đồng này va động, xáo trộn lẫn nhau, ma sat tương đổi với nhau từ đó năng lượng được tiêu hao. Lớp nước hạ lưu cảng lớn thi sự mở rộng của dong phun cảng nhiều và tiêu hao năng lượng cảng lớn.

“Xác định chiều dai phóng xa đựa trên cơ sở lý luận dong phun có dạng parabol: L (9, tạ,V, Ys 2) ay “Trong đó cọ: bệ số lưu tốc: ay: góc phóng của dòng nước gần đúng lấy bằng gö nghiên của mũi phun; y,Z tọa độ xác định vị trí. “Các công thức lý luận xác định L sai khác với thực tế vì: Cie giá tị ọ,,V chỉ lã các gi hị gin đồng: = Chua tính đến bản kính cong ngược R của mỗi phun; ~ Chưa ip đến khoảng cách từ điểm thấp nhất của đoạn cong đến đỉnh mũi phun, mức độ mở rộng của đồng phun, hiện tượng trộn khí, sức cản của không khí. Để tính giá trị gin đúng của chiều dai đồng phun, hiện nay có nhiều công thức. Mỗi công thức đề cập đến các yếu tổ ảnh hướng khác nhau do đỗ mức độ chính xác của mỖi công thức phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thé.

Vi vậy khi tinh toán phải phân tich và lựa chọn công thức tinh phi hợp. Xăng vỗ hạ lưu Đông chảy từ trên cao đỗ xuống tạo xung vỗ vào các tảng đá hạ lưu, vỗ mạnh xuống tận nén và ở, làm cho nén bị rạn, rồi nứt lờ dẫn đến phá hoại từng chỗ. Quá trình đó lập di lặp lại nhiều lần và liên lục dẫn đến vết nứt phát triển mở rộng và nền bị phá hoại. Đó là giai đoạn đầu của sự hình thành xói.

Xung vỗ mạnh có thể kéo theo những tang đá bị bóc lên, thoát khối vi tí và bị đồng chy mang về hạ lưu, tạo cho hồ x6i phát tiểu Xung vỗ kéo dài, hỗ xói sâu rộng dẫn, động năng của nước giảm nhỏ đến mức không phá hoại nền được nữa. Khi đó được gọi là giai đoạn trạng thái cân bằng của hỗ xối (hd xôi da phát triển tới giá trị cực hạn về độ sâu, chiễu dài hỗ xói và bề rộng hỗ xói. “Các nhân tổ ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển hỗ xôi là địa hình, địa chất, hình thức công tình nối tiếp, mực nước hạ lu, quy trình vận hành. Chưa có nhiều nghiên cứu về sự hình thành, phát rin hồ xi trong nn đã đướ tác dụng của xung vỗ 9 1.

Chiểu sâu hổ xói Khó có thể có công thức thuần túy xác định chiều sâu hỗ xói. Chỉ có thể có các công thức thực nghiệm được thi lập trong nhũng diễu kiện nhất định và trong một phạm vi ứng dụng nhất định. Dang chung thường gặp của công thức xác định chiều sâu hồ x6i là T=Kq”H" (2) Trong dé: T:chiều sâu hỗ x sin ie mực nước họ ưa; 4 Lan lượng đơn vi HE Chênh lệch mye nước thượng hạ lưu; em, n: Các số mũ, có thé xác định bằng thực nghiệm; K: Hệ số địa chất nên, Khi đã có kết cấu sa thạch hoàn chỉnh, khoảng cách các vẫn lớn, ít nạn nứt, ấn chắc, khả năng khing xung tốt th K nhỏ. Theo quy phạm trung Quốc = Đã sự thạch cứng, hoàn chính = Ba sa thạch it hodn chỉnh: + Ba yêu có vết rạn: 1.

Vi trí sâu nhất của hỗ xói Vi tí sâu nhất của hỗ xối bình thường là tử nơi đông nước va đập xuống nỀn. Nhưng: cũng có thé diễn ra không ứng với nơi nước rơi xuống mà là nơi có địa chất nên yêu “Tiêu năng đồng phun là biện pháp tiêu năng vữa an toàn vừa kinh tế. Nó chủ yéu nhời vào mũi hit khiến cho dòng chảy cổ tốc độ lớn vot ra xa chân công trình và hỏa nhập, với mực nước hạ lưu của lòng sông. Nền đá bền cứng có khả năng chống xói tốt do đó.

các công trình thủy lợi đầu mí có cột nước cao sử dụng tiêu năng dòng phun là phù. Hình thức nổi tiếp tiêu năng của tràn xả lũ kiểu dòng phun ở Trung Quốc s ca dụng là 85%, còn lại 15% là dùng tiêu năng day. Ở các nước khác sử dung 75% cho 10 kiểu đồng phun, còn lại 25% dùng kiểu tiêu năng day hoặc. thì đã ố các công trình thủy điện loại lớn và vừa được ứng dung su năng xã lũ kiểu dong phun.

Tuy nhiên, kiểu tiêu năng dong phun cũng còn một số hạn chế, bat lợi sau cin được nghiên cấu, đánh gi để đưa ra gi php ngăn ngừa hợp ý: ~_ Đối với đập tràn xả lũ đặt cạnh đập vật liệu địa phương, cin chú ý tới dòng phun. gây ra dòng chay quấn tại hạ lưu là xöi 16 chân đập: = Tao sương mù trong quá trình nước nhảy sẽ ảnh hưởng tới quá trình vận hành trạm thủy điện va giao thông đầu mối, khi thiết kế đầu mồi phải tính kỹ đến điều này; Nếu nền móng là nền mềm yếu và kéo dit đến tan hạ lưu, cấu tạo dia chất có khả năng bj dòng chảy có động năng cực lớn trực tiếp đảo xói cắt đứt thì có thé gây ra nguy hại đến én định của nền và bở; = Bs đốc có kha năng xói sập hoặc do trang thi ding chấy ving xoáy dio xó làm nguy hại tới én định vai đập, bồi lắp lòng sông hạ lưu hoặc kênh dẫn phía sau hoặc. tạo nên khối lượng xử lý công trình quá lớn; ~_ Sóng vỗ do nước nhảy và dòng xoáy sé uy hiếp tới trạm thủy điện và âu thuyền hoạt động bình thường 1.5, Về chiều rộng hồ xi theo chiều vuông góc dng chảy Do ảnh hưởng của mạch động và các yếu tố khác trên đường của tia nước phóng xuống hạ lưu nên hỗ xi hình thành sẽ cổ đấy mở rộng.