Nghiên Cứu Giải Pháp Bố Trí Mố Nhám Gia Cường Trên Dốc Nước

Tài liệu nghiên cứu Nghiên cứu giải pháp bố trí và tính toán mố nhám gia cường trên dốc nước áp dụng cho một phương án, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Đào Thị Hiền
• Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Chiến
• Trường học: Đại học Thủy lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Giải Pháp Bố Trí Mố Nhám Gia Cường Trên Dốc Nước
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• BẢN CAM KẾT
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 0.2. Mục đích của đề tài
• 0.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
• 0.4. Kết quả đạt được
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG TRÀN THÁO LŨ Ở HỒ CHỨA VÀ VIỆC ỨNG DỤNG MỐ NHÁM GIA CƯỜNG
• 1.1. Tổng quan về xây dựng đường tràn tháo lũ ở hồ chứa nước
• 1.1.1. Mục đích và yêu cầu của việc xây dựng đường tràn tháo lũ
• 1.1.2. Các loại đường tràn hở bên bờ
• 1.1.2.1. Đường tràn dọc
• 1.1.2.2. Đường tràn ngang
• 1.1.3. Một số công trình tháo lũ điển hình ở Việt Nam
• 1.2. Các vấn đề thủy lực của dòng chảy trên dốc nước có lưu tốc lớn
• 1.2.1. Vấn đề sóng trong dốc nước
• 1.2.2. Vấn đề hàm khí trong dốc nước
• 1.2.3. Khí thực trên dốc nước
• 1.3. Về áp dụng hình thức mố nhám gia cường ở Việt Nam
• 1.4. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Kết luận chương 1
• 2. NGHIÊN CỨU CƠ SỞ BỐ TRÍ VÀ TÍNH TOÁN MỐ NHÁM GIA CƯỜNG TRÊN DỐC NƯỚC
• 2.1. Điều kiện áp dụng mố nhám gia cường trong thiết kế dốc nước
• 2.2. Các hình thức mố nhám gia cường và khả năng áp dụng
• 2.3. Phương pháp tính toán thiết kế mố nhám gia cường
• 2.4. Nghiên cứu áp dụng mố nhám gia cường trong thiết kế dốc nước
• 2.4.1. Mục đích làm mố nhám gia cường
• 2.4.2. Lựa chọn dạng mố nghiên cứu điển hình
• 2.4.3. Tính toán kích thước mố cho mục đích tiêu năng
• 2.4.4. Kiểm tra khí thực khi có mố nhám gia cường
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. ÁP DỤNG CHO MỘT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG TRÀN HỒ
• 3.1. Giới thiệu về công trình hồ Nặm Cắt
• 3.2. Phương án thiết kế đường tràn hồ Nặm Cắt
• 3.3. Tính toán thủy lực phương án dốc không có mố nhám
• 3.3.1. Đường mặt nước trên dốc ứng với các cấp lưu lượng
• 3.3.2. Tính toán bể tiêu năng cuối dốc
• 3.4. Tính toán thủy lực phương án dốc có mố nhám
• 3.4.1. Bố trí mố nhám
• 3.4.2. Tính toán kích thước mố nhám
• 3.4.3. Kiểm tra khí thực mố nhám
• 3.4.4. Tính toán bể tiêu năng cuối dốc
• 3.4.5. Phân tích kết quả, lựa chọn phương án
• 3.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Nghiên Cứu Giải Pháp Bố Trí Mố Nhám Gia Cường

Nghiên cứu giải pháp bố trí mố nhám gia cường trên dốc nước là một trong những vấn đề quan trọng trong lĩnh vực xây dựng công trình thủy lợi. Mố nhám gia cường không chỉ giúp giảm lưu tốc dòng chảy mà còn tăng khả năng tiêu năng, từ đó đảm bảo an toàn cho các công trình. Việc áp dụng các giải pháp này là cần thiết để phòng ngừa các sự cố hư hỏng công trình do lưu tốc dòng chảy lớn.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu mố nhám gia cường

Việc nghiên cứu mố nhám gia cường trên dốc nước là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình thủy lợi. Các sự cố hư hỏng do lưu tốc dòng chảy lớn đã xảy ra ở nhiều công trình, như đường tràn Nam Thạch Hãn và Thác Bà.

1.2. Mục đích của nghiên cứu

Mục đích của nghiên cứu là tìm ra các hình thức mố nhám gia cường hiệu quả, xác định quan hệ giữa chiều cao mố và mức độ tiêu hao năng lượng, cũng như kiểm tra khí thực tại mố nhám gia cường.

II. Vấn đề và Thách thức trong Bố Trí Mố Nhám Gia Cường

Mặc dù mố nhám gia cường mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc bố trí chúng trên dốc nước cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như sóng xung kích, hàm khí và khí thực cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả của giải pháp.

2.1. Các vấn đề thủy lực trên dốc nước

Dòng chảy trên dốc nước có thể gây ra các vấn đề như sóng xung kích và hàm khí, ảnh hưởng đến sự ổn định của công trình. Việc nghiên cứu các vấn đề này là rất quan trọng để tìm ra giải pháp hiệu quả.

2.2. Thách thức trong thiết kế mố nhám

Thiết kế mố nhám gia cường cần phải đảm bảo tính toán chính xác để giảm thiểu rủi ro. Các yếu tố như lưu tốc dòng chảy và điều kiện địa hình cần được xem xét kỹ lưỡng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Giải Pháp Bố Trí Mố Nhám Gia Cường

Nghiên cứu giải pháp bố trí mố nhám gia cường trên dốc nước cần áp dụng các phương pháp khoa học và kỹ thuật hiện đại. Việc tính toán và thiết kế mố nhám phải dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và điều kiện thực tế.

3.1. Các hình thức mố nhám gia cường

Có nhiều hình thức mố nhám gia cường khác nhau, mỗi hình thức có ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc lựa chọn hình thức phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu quả tối ưu.

3.2. Phương pháp tính toán thiết kế mố nhám

Phương pháp tính toán thiết kế mố nhám gia cường cần phải dựa trên các công thức và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành. Việc này giúp đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của mố nhám.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Mố Nhám Gia Cường

Mố nhám gia cường đã được áp dụng thành công trong nhiều công trình thủy lợi ở Việt Nam. Việc áp dụng này không chỉ giúp giảm lưu tốc dòng chảy mà còn tăng cường khả năng tiêu năng, từ đó bảo vệ an toàn cho các công trình.

4.1. Các công trình điển hình áp dụng mố nhám

Nhiều công trình thủy lợi lớn ở Việt Nam đã áp dụng mố nhám gia cường, như hồ Nặm Cắt và Thủy điện Hòa Bình. Những công trình này đã chứng minh được hiệu quả của giải pháp này.

4.2. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu cho thấy mố nhám gia cường giúp giảm thiểu rủi ro và tăng cường hiệu quả của công trình. Việc áp dụng các giải pháp này là cần thiết để đảm bảo an toàn cho các công trình thủy lợi.

V. Kết Luận và Tương Lai của Nghiên Cứu Mố Nhám Gia Cường

Nghiên cứu giải pháp bố trí mố nhám gia cường trên dốc nước là một lĩnh vực quan trọng trong xây dựng công trình thủy lợi. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giải pháp mới và hiệu quả hơn.

5.1. Kết luận về hiệu quả của mố nhám gia cường

Mố nhám gia cường đã chứng minh được hiệu quả trong việc giảm lưu tốc dòng chảy và tăng cường khả năng tiêu năng. Đây là một giải pháp cần thiết cho các công trình thủy lợi.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc phát triển các hình thức mố nhám mới và cải tiến phương pháp tính toán để nâng cao hiệu quả và an toàn cho các công trình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng của kỹ thuật xây dựng công trình thủy lợi, việc đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành các công trình tháo nước ngày càng trở nên cấp thiết. Theo báo cáo của ngành, nhiều công trình tháo nước quy mô lớn đã được xây dựng, trong đó dốc nước là hạng mục quan trọng nhất, nơi diễn ra nhiều vấn đề thủy lực phức tạp như mạch động, sóng xung kích, hàm khí và khí thực. Những hiện tượng này đặc biệt nghiêm trọng khi dòng chảy có lưu tốc lớn, gây ra các sự cố hư hỏng công trình như tại Nam Thạch Hãn, Thác Bà, Phú Ninh. Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu giải pháp bố trí và tính toán mố nhám gia cường trên dốc nước nhằm giảm lưu tốc dòng chảy, tăng khả năng tiêu năng và phòng ngừa khí thực, áp dụng cho thiết kế đường tràn hồ Nặm Cắt, tỉnh Bắc Kạn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dốc nước có độ dốc đáy lớn, chiều dài dốc trên 60m, lưu lượng đơn vị trên dốc lớn hơn 30 m³/s. Ý nghĩa nghiên cứu được thể hiện qua việc nâng cao an toàn, giảm thiểu chi phí xây dựng bể tiêu năng và tăng tuổi thọ công trình, góp phần phát triển bền vững hệ thống thủy lợi.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết thủy lực dòng chảy xiết trên dốc nước, trong đó có các hiện tượng sóng, hàm khí và khí thực ảnh hưởng đến an toàn công trình. Mô hình nghiên cứu tập trung vào mố nhám gia cường – các chướng ngại vật đặt trên đáy hoặc hai bên thành dốc nước nhằm tăng độ nhám, giảm lưu tốc và tiêu hao năng lượng dòng chảy. Ba dạng mố nhám điển hình được lựa chọn nghiên cứu gồm: mố nhám bằng dầm hình chữ nhật đặt thẳng góc dòng chảy, mố nhám dầm chữ nhật đặt so le, và mố nhám hình chữ W có một mũi nhọn xuôi dòng. Các khái niệm chính bao gồm: hệ số Sêdi (Cgc), hệ số ma sát thủy lực (λgc), chiều cao mố nhám (∆), và mức độ tiêu hao năng lượng (η). Công thức tính toán thủy lực dựa trên công thức Sêdi và các công thức thực nghiệm của Picalốp, Aivazian (cũ và mới), Damarin, Phancôvich để xác định chiều cao mố nhám phù hợp với yêu cầu tiêu năng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ các công trình tháo lũ điển hình ở Việt Nam, tài liệu kỹ thuật và số liệu thực tế của hồ chứa Nặm Cắt. Phương pháp nghiên cứu bao gồm: điều tra, tổng hợp tài liệu, phân tích lý thuyết thủy lực, áp dụng các công thức tính toán mố nhám gia cường, và mô phỏng thủy lực trên dốc nước. Cỡ mẫu nghiên cứu là các dạng mố nhám điển hình được lựa chọn dựa trên ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng thực tế. Phương pháp phân tích sử dụng các công thức thực nghiệm để tính toán chiều cao mố nhám và đánh giá hiệu quả tiêu năng qua các chỉ số lưu tốc, chiều sâu dòng chảy, và mức độ tiêu hao năng lượng. Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian thực hiện luận văn, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, phân tích lý thuyết, tính toán và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiện tượng thủy lực trên dốc nước: Dòng chảy xiết trên dốc nước gây ra sóng có biên độ lớn, hàm khí làm tăng chiều sâu nước và khí thực gây hư hỏng bề mặt dốc. Ví dụ tại tràn Kẻ Gỗ, khí thực đã làm tróc rỗ bê tông.
2. Hiệu quả của mố nhám gia cường: Bố trí mố nhám trên dốc nước giúp giảm lưu tốc dòng chảy từ khoảng 11,84 m/s xuống còn 7,32 m/s khi tiêu hao năng lượng đạt 55%. Chiều cao mố nhám tỷ lệ thuận với mức độ tiêu hao năng lượng.
3. So sánh các kiểu mố nhám: Kiểu mố nhám hình chữ W (Kiểu 6) đạt hiệu quả tiêu năng tốt nhất với chiều cao mố nhỏ nhất (khoảng 0,53 m khi η=0,5), tiếp theo là kiểu dầm chữ nhật so le (Kiểu 3) và cuối cùng là kiểu dầm chữ nhật thẳng góc (Kiểu 1) với chiều cao mố lớn hơn nhiều.
4. Đánh giá công thức tính toán: Công thức Aivazian mới cho kết quả phù hợp và logic nhất trong khi các công thức Picalốp, Aivazian cũ có nhiều trường hợp không áp dụng được hoặc cho kết quả vô lý.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các hiện tượng sóng, hàm khí và khí thực là do lưu tốc dòng chảy lớn và cấu trúc dòng chảy phức tạp trên dốc nước. Việc bố trí mố nhám gia cường làm tăng độ nhám, tạo ra lực cản và khuếch tán dòng chảy theo cả phương đứng và ngang, từ đó giảm lưu tốc và tiêu hao năng lượng hiệu quả. So sánh với các nghiên cứu trước đây, kết quả phù hợp với các báo cáo về hiệu quả mố nhám trong việc giảm lưu tốc và phòng chống khí thực. Biểu đồ quan hệ giữa mức tiêu hao năng lượng (η) và chiều cao mố nhám (∆) cho thấy khi η vượt quá 0,5, chiều cao mố nhám không tăng nhiều, giúp tối ưu chi phí vật liệu. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế công trình tháo lũ, giúp giảm khối lượng bê tông bể tiêu năng, tiết kiệm chi phí và tăng độ bền công trình.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng mố nhám hình chữ W (Kiểu 6) trong thiết kế dốc nước: Động từ hành động là "bố trí", mục tiêu giảm lưu tốc dòng chảy xuống dưới 8 m/s, thời gian thực hiện trong giai đoạn thiết kế và thi công công trình, chủ thể thực hiện là các kỹ sư thiết kế và nhà thầu xây dựng.
2. Sử dụng công thức Aivazian mới để tính toán chiều cao mố nhám: Đảm bảo tính toán chính xác, tránh các kết quả vô lý, áp dụng trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật, do các chuyên gia thủy lực thực hiện.
3. Tăng cường giám sát và kiểm tra khí thực tại các vị trí mố nhám: Động từ hành động là "theo dõi", mục tiêu phát hiện sớm các hiện tượng khí thực để kịp thời xử lý, thực hiện trong quá trình vận hành công trình, do đơn vị quản lý khai thác đảm nhiệm.
4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng mố nhám gia cường cho các công trình có dốc nước với lưu lượng và độ dốc đa dạng hơn: Động từ hành động là "mở rộng nghiên cứu", nhằm nâng cao hiệu quả tiêu năng và an toàn công trình, thực hiện trong các dự án nghiên cứu tiếp theo, do các viện nghiên cứu và trường đại học chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi và thủy điện: Nắm bắt các giải pháp kỹ thuật mới trong bố trí mố nhám gia cường, áp dụng vào thiết kế đường tràn và dốc nước nhằm tăng hiệu quả tiêu năng và an toàn công trình.
2. Nhà quản lý và vận hành công trình thủy lợi: Hiểu rõ các hiện tượng thủy lực phức tạp trên dốc nước, từ đó có biện pháp giám sát, bảo trì và xử lý kịp thời các sự cố liên quan đến khí thực và xói mòn.
3. Nhà nghiên cứu và giảng viên trong lĩnh vực thủy lực và xây dựng công trình thủy lợi: Tham khảo các công thức tính toán, mô hình bố trí mố nhám và kết quả nghiên cứu thực nghiệm để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.
4. Sinh viên ngành kỹ thuật thủy lợi, xây dựng: Học tập kiến thức chuyên sâu về thủy lực dòng chảy trên dốc nước, các giải pháp kỹ thuật tiêu năng và ứng dụng thực tế trong thiết kế công trình.

Câu hỏi thường gặp

1. Mố nhám gia cường là gì và tại sao cần sử dụng trên dốc nước?
   Mố nhám gia cường là các chướng ngại vật đặt trên đáy hoặc thành dốc nước nhằm tăng độ nhám, giảm lưu tốc dòng chảy và tiêu hao năng lượng. Chúng giúp phòng ngừa khí thực, giảm xói mòn và tăng an toàn cho công trình tháo lũ.

2. Các kiểu mố nhám nào được đánh giá hiệu quả nhất?
   Kiểu mố nhám hình chữ W có một mũi nhọn xuôi dòng (Kiểu 6) được đánh giá hiệu quả nhất với chiều cao mố nhỏ nhất và khả năng tiêu năng cao, tiếp theo là kiểu dầm chữ nhật so le (Kiểu 3).

3. Công thức nào phù hợp để tính chiều cao mố nhám?
   Công thức Aivazian mới được khuyến nghị sử dụng vì cho kết quả phù hợp với logic và thực tế, tránh các trường hợp kết quả âm hoặc không hợp lý như các công thức khác.

4. Làm thế nào để kiểm soát hiện tượng khí thực trên dốc nước?
   Bố trí mố nhám gia cường đúng cách giúp giảm lưu tốc và áp lực giảm áp, từ đó hạn chế khí thực. Ngoài ra, cần giám sát thường xuyên và bảo trì bề mặt dốc để phát hiện và xử lý kịp thời.

5. Phạm vi áp dụng của nghiên cứu này là gì?
   Nghiên cứu tập trung vào các dốc nước có độ dốc đáy lớn hơn 8%, chiều dài dốc trên 60m và lưu lượng đơn vị trên dốc lớn hơn 30 m³/s, điển hình như đường tràn hồ Nặm Cắt tỉnh Bắc Kạn.

Kết luận

• Dốc nước là vị trí quan trọng trong công trình tháo lũ, nơi diễn ra nhiều hiện tượng thủy lực phức tạp ảnh hưởng đến an toàn công trình.
• Mố nhám gia cường là giải pháp hiệu quả để giảm lưu tốc dòng chảy, phòng ngừa khí thực và tăng khả năng tiêu năng trên dốc nước.
• Kiểu mố nhám hình chữ W (Kiểu 6) đạt hiệu quả tiêu năng tốt nhất với chiều cao mố nhỏ nhất trong các kiểu nghiên cứu.
• Công thức Aivazian mới được đề xuất sử dụng để tính toán chiều cao mố nhám do tính chính xác và phù hợp thực tế.
• Nghiên cứu đã áp dụng thành công cho thiết kế đường tràn hồ Nặm Cắt, góp phần nâng cao an toàn và hiệu quả công trình; các bước tiếp theo là mở rộng nghiên cứu và ứng dụng cho các công trình khác.

Hành động tiếp theo: Các kỹ sư và nhà quản lý công trình thủy lợi nên áp dụng các giải pháp và công thức tính toán được đề xuất để nâng cao hiệu quả và độ bền công trình tháo lũ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG TRÀN THÁO LŨ Ở HỒ CHỨA VÀ VIỆC ỨNG DỤNG MỐ NHÁM GIA CƯỜNG.1 Tổng quan về xây dựng đường tràn tháo lũ ở hồ chứa nước.1 Mục đích và yêu cầu của việc xây dựng đường tràn tháo lũ. Hiện nay ở nước ta cũng như trên thế giới có rất nhiều hồ chứa nước đã và đang được xây dựng. Nó có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế đất nước, là công trình phục vụ đa mục tiêu, cấp nước cho nông nghiệp, công nghiệp, sinh hoạt, phát điện và các ngành kinh tế khác, cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái, điều tiết lũ để giảm nhẹ thiên tai, đảm bảo an toàn tính mạng và tài sản nhân dân vùng hạ lưu. Khi xây dựng đầu mối công trình hồ chứa nước, ngoài đập, công trình lấy nước và một số công trình phục vụ cho mục đích chuyên môn thì công trình tháo lũ là một hạng mục không thể thiếu ở các đầu mối thủy lợi, nó có chức năng tháo nước thừa trong mùa lũ để đảm bảo an toàn cho công trình đầu mối cũng như vùng hạ du.

Ở một số đầu mối thủy lợi, công trình tháo lũ còn được kết hợp để tháo nước thường xuyên xuống hạ lưu, xả bùn cát, tháo cạn hồ chứa khi cần thiết, hay kết hợp để tháo nước trong thời kỳ thi công công trình. Trong các công trình đầu mối, có thể làm công trình ngăn nước và tháo nước kết hợp, cũng có thể làm riêng công trình tháo bên bờ. Đối với đập bê tông trọng lực và bê tông cốt thép, thường bố trí công trình tháo nước ngay trên thân đập. Đối với các đập dùng vật liệu tại chỗ, đập bản chống thì công trình tháo lũ được tách riêng gọi là đường tràn lũ bên bờ.

Đường tràn lũ có thể có cửa van khống chế, cũng có thể không có. Khi không có cửa van, cao trình ngưỡng tràn vừa bằng cao trình mực nước dâng bình thường. Lúc mực nước hồ bắt đầu dâng lên và cao hơn ngưỡng tràn thì nước trong hồ tự động chảy xuống hạ lưu. Khi đường tràn có cửa van khống chế, cao trình ngưỡng tràn thấp hơn mực nước dâng bình thường.

Lúc đó cần có dự báo lũ, quan sát mực nước trong hồ chứa để xác định thời điểm mở cửa tràn và điều chỉnh lưu lượng tháo. 4 Tùy vào đặc điểm làm việc, điều kiện địa hình, địa chất và thủy văn, các yêu cầu về thi công, quản lý, khai thác. mà ta có thể chọn được công trình tháo lũ thích hợp, như công trình tháo lũ trên mặt: đập tràn, đường tràn dọc, đường tràn ngang … và công trình tháo lũ dưới sâu: đường hầm, cống ngầm. Do có những ưu điểm cơ bản là làm việc an toàn, dễ thi công, thuận tiện cho quản lý và sửa chữa khi cần thiết nên đập tràn, đường tràn dọc, đường tràn ngang được áp dụng trong tuyệt đại đa số các hồ chứa đã xây dựng ở Việt Nam và xu thế này sẽ được tiếp tục duy trì trong thời gian tới.

Các loại đường tràn hở bên bờ.1 Đường tràn dọc. Đường tràn dọc là loại đường tràn hở có hướng nước vào ngưỡng trùng với hướng của đường tháo sau ngưỡng.1 Đường tràn dọc. a) mặt bằng tổng thể; b) mặt cắt dọc; c) mặt cắt ngang. Thành phần của một đường tràn dọc gồm có: kênh dẫn vào, ngưỡng tràn, kênh tháo và bộ phận nối tiếp hạ lưu.

+ Kênh dẫn vào: có nhiệm vụ hướng nước chảy thuận dòng vào ngưỡng tràn. Tùy vị trí ngưỡng tràn, phía thượng lưu đường tràn, có kênh dẫn dài, ngắn, hoặc 5 không có kênh dẫn, nhưng cần có tường cánh hướng dòng. Đáy kênh có độ dốc i=0 hoặc i<0 theo chiều dòng chảy. Mặt cắt ngang kênh có thể là hình chữ nhật (nền đất, có tường bên) hoặc hình thang (nền đá).2 Kênh dẫn ở thượng lưu.

Ngưỡng tràn; 2. Tường hướng dòng. + Ngưỡng tràn: có thể là đập tràn đỉnh rộng hay thực dụng, trên đỉnh có hoặc không có cửa van. Trên nền đất, thường ngưỡng thấp nên theo hình thức đỉnh rộng.

Trên nền đá để tăng thêm khả năng tháo nước và giảm chiều rộng đường tràn có thể dùng đập tràn thực dụng. Ngưỡng tràn nói chung là thẳng để cho dòng chảy vào được thuận lợi và thẳng góc với ngưỡng. Cũng có trường hợp bố trí ngưỡng tràn thành đường cong, thậm chí có lúc thành đường gãy để tăng thêm chiều dài tràn nước. Trường hợp này, dòng chảy sau ngưỡng thường rối loạn nên người ta cũng ít dùng.

Sau ngưỡng tràn có thể bố trí thiết bị tiêu năng hoặc nối tiếp ngay với kênh tháo. + Kênh tháo: nối tiếp sau ngưỡng tràn để chuyển nước xuống hạ lưu. Kênh tháo thường là dốc nước hoặc bậc nước. - Dốc nước là kênh hở có độ dốc lớn, được xây dựng trên nền đất hoặc đá.

Khi thiết kế cần so sánh độ dốc id ứng với lưu tốc cho phép lớn nhất với độ dốc của địa hình tự nhiên io 6 Hình 1.3 AB – Địa hình tự nhiên io; AC – Giới hạn độ dốc cho phép id. i  v 2 d C2R Trong đó: v  – lưu tốc cho phép của vật liệu làm dốc nước; C – hệ số Sêdi; R – bán kính thủy lực mặt cắt của dốc nước. Nếu io < id thì nên dùng độ dốc địa hình tự nhiên và đảm bảo cho lưu tốc trên dốc không vượt quá lưu tốc cho phép. Thực tế có thể cho độ dốc dốc nước thay đổi từ io đền id.

Nếu càng dốc, khối lượng đào càng tăng nhưng chiều dài dốc nước giảm, cần phải so sánh về kinh tế. Nếu io > id thì không thể dùng độ dốc tự nhiên nếu không có biện pháp đặc biệt. Lúc đó, tùy theo địa hình cụ thể mà có thể tăng độ nhám hoặc có thể làm hai dốc nước nối tiếp có độ dốc khác nhau … a) b) Hình 1. a) Mặt cắt dọc; b) Hình chiếu bằng 7 3,0 0,0 12 1 6,6 4,0 0,0 -2,25 5 1 1 8,5 6,0 0,0 0,3 7,8 Hình 1.5 Mặt cắt ngang của dốc nước.

a,b) Trên nền đất; c) Trên nền đá (kích thước ghi theo m). Trường hợp dốc nước được xây dựng trên nền đất hoặc đá xấu, đáy dốc phải được gia cố bằng bê tông, bê tông cốt thép hoặc đá xây. Mặt cắt ngang thường là hình thang có mái dốc 1:1 đến 1:1,5, cũng có khi là hình chữ nhật hai bờ là tường trọng lực. Độ dày của đáy tùy tính chất của đất nền và lưu tốc dòng chảy mà xác định.

Trường hợp dốc nước xây dựng trên nền đá, độ dốc đáy cho phép lớn hơn, có thể tới 50% và có thể thay đổi thích ứng với điều kiện địa hình, địa chất để giảm khối lượng đào. Mặt cắt là hình chữ nhật hoặc hình thang với mái rất dốc. Đáy dốc có chiều dày 0,15÷0,6m. Chiều rộng dốc nước có thể không đổi trong suốt cả chiều dài hoặc để tiết kiệm khối lượng công trình thì ở đầu dốc nước có thể làm đoạn thu hẹp hoặc làm dốc nước thu hẹp dần.

Trong tất cả các trường hợp đều phải đảm bảo lưu lượng đơn vị ở cuối dốc không được vượt quá lưu lượng đơn vị cho phép đối với mỗi loại nền. 8 - Bậc nước: Lúc địa hình rất dốc, kênh tháo dùng hình thức bậc nước nhiều cấp có thể giảm được khối lượng đào đắp. Các bậc nước có tác dụng tiêu hao năng lượng trong suốt chiều dài dòng chảy và bộ phận tiêu năng cuối kênh tháo sẽ đơn giản hơn (hình 1. Mặt cắt ngang của bậc nước là hình thang hoặc hình chữ nhật.

Bậc bao gồm nhiều cấp, khi thiết kế phải đảm bảo cho trong mỗi cấp đều có nước nhảy ngập ổn định. Vì vậy cuối mỗi cấp cần có tường tiêu năng, chiều dài mỗi bậc không nên quá 20m.2 Đường tràn ngang. Trường hợp đầu mối công trình không có vị trí thích hợp để làm đường tràn dọc, nhất là lúc địa hình dốc và hẹp thì nên dùng đường tràn ngang. Đường tràn ngang cũng là đường tràn hở, có hướng nước vào ngưỡng gần vuông góc với hướng của đường tháo sau ngưỡng.

Thành phần của đường tràn ngang gồm: kênh dẫn vào (có thể rất ngắn hoặc không có), ngưỡng, máng bên đặt trực tiếp sau ngưỡng và đường tháo nối tiếp sau máng bên (hình 1. 9 4 3 5 II I I II 6 2 7 1 I -I II - II 7 1 1 Hình 1.7 Đường tràn ngang 1. Công trình nối tiếp; 4. Ngưỡng tràn.

Do đổi hướng dòng chảy từ ngưỡng sang máng bên, dòng chảy trong máng có chế độ thủy lực phức tạp (dòng biến lượng chảy xoắn ốc) nên khi tính toán thủy lực đường tràn ngang, cần xác định đường mặt nước trong máng để kiểm tra trạng thái chảy qua ngưỡng. Để đảm bảo an toàn, thường khống chế trạng thái chảy qua ngưỡng là tự do. Nguyên tắc thiết kế đường tháo nước của tràn ngang cũng như đường tràn dọc.3 Một số công trình tháo lũ điển hình ở Việt Nam. Như chúng ta đã biết, các công trình tháo lũ ở nước ta được xây dựng với rất nhiều hình thức khác nhau như: nối tiếp sau ngưỡng tràn là dốc nước, bậc nước hay dốc nước và bậc nước kết hợp.

Trong đó, công trình tràn kiểu dốc nước hiện đang được sử dụng rộng rãi trên các hệ thống công trình thủy lợi ở nước ta, đặc biệt là các đường tràn tháo lũ ở các hồ chứa nước vừa và nhỏ.1 Thông số kỹ thuật của một số tràn xả lũ có dốc nước ở Việt Nam. Tên công Qxả Đặc trưng của dốc nước TT trình (m3/s) B(m) q(m3/s.m) L(m) i(%) 1 Cầu Mới 352 25 14,1 107 10 2 Dầu Tiếng 2810 72 39,0 60 5 3 An Mã 332 18 18,4 64 7 4 Vệ Vừng 159 8,5 18,7 48 15 5 Đồng Mô 120 12 10,0 82 15 6 Yên Lập 830 27,6 30,1 150 15 7 Cam Ranh 539 27,2 19,8 60 15 8 Sông Hinh 6285 89,5 70,2 64 15 9 Núi Cốc 584 18 32,4 66 15 10 Ialy 17570 105 137,8 194 10&50 11 Rào Quán 1668 24 69,5 185,9 5&35 12 Tuyên Quang 11986 70,5 170,0 112,5 13,8 13 Cửa Đạt 11487 67 171,4 220 20 14 Sơn La 38240 167 236 238,3 4,6 15 Tả Trạch 6147 58 106 80 8 11 Một số hình ảnh tràn xả lũ có dốc nước ở Việt Nam. + Địa điểm: Hòa Bình + Hình thức tiêu năng: Dốc nước, mũi phun. + Thông số thủy lực: Qxả = 37800 m3/s, BTràn = 60 m.8 Thủy điện Hòa Bình.

+ Địa điểm: Thanh Hóa + Hình thức tiêu năng: Dốc nước, mũi phun. + Thông số thủy lực: Qxả = 11487m3/s, BTràn = 67 m, HTràn = 24,33 m, q = 171,4 m2/s.9 Đường tràn hồ chứa Cửa Đạt. 12 + Địa điểm: Tuyên Quang.