CHƯƠNG 1: TONG QUAN VI È CÔNG TRÌNH THÁO NƯỚC, TIÊU NẴNG VÀ KHÍ THYC Ở CÁC MO TIÊU NĂNG.1 Tổng quan về công trình tháo nước.1 Khái niệm công trình tháo nước. “Thuật ngữ công trình tháo nước ( CTTN ) dung dé chỉ những hạng mục công trình đầu mối thủy lợi cho nước tràn qua. Nhiệm vụ của CTTN có thé là tháo lũ, tháo nước thừa, nước thải, tháo cạn hồ chứa hay lấy nước từ song, hỗ cho các mục đích sử dụng khác nhau. CTTN thường được bổ trí ở đầu mỗi hồ chứa, đập dâng trên sông, hay các công trình tháo nước cuối hệ thống tiêu, công lấy nước từ sông, ho.
Đối với các hồ chứa và đập dâng trên sông thi nhiệm vụ quan trọng nhất của CTTN là tháo lũ bảo vệ an toàn cho bản thân công trình đâu mỗi cũng như khu vực hạ du. Ngoài ra, có thể kết hợp tháo nước trong thời kỳ thi công Đối với các hệ thống thoát nước thừa, nước thai tir các khu vực sản xuât nông nghiệp, công nghiệp hay khu dân cư thì CTTN được đặt ở cuối kênh tiêu dé tháo nước ra biễn, ra sông hay ra kênh khác. Đặc điểm quan trọng của CTTN là làm việc trong điều kiện có chênh. lệch mực nước rõ rệt giữa thượng hạ lưu.
Cột nước công tác ở CTTN có thể từ một. Dòng chảy qua CTTN thường là dòng chảy xiết với độ xiết (đặc trưng bởi trị số Fr = vigh hoặc Fre = V/gR ) phụ thuộc vào cột nước công tắc và quy mô công trình. Ở các CTTN ma dong chảy có độ xiết cao( trị số Fr lớn ) thì có thé phát sinh nhiều hiện tượng thủy lực bat lợi như ham khí, khí thực, sóng xung kích. Do đó trong tính toán cần phải tim cách khäc phục hoặc hạn chế tác hại của các hiện tượng này.2 Tình hình xây dựng các công trình thủy lợi, thủy điện trên và Việt Nam.
Theo con số của hội đập cao thé giới ( ICOLD ) tính đến năm 2000 trên thé giới có khoảng 45000 đập lớn. Trong đó nước có nhiều dap nhất thé giới là Trung Quốc với 22.000 đập, chiếm 48% số đập thé giới. Đứng thứ 2 là. Đứng thứ3 là An Độ có 4.291 đập, sau đó là Nhật Bản với 2.675 đập, tiếp đến là Tây Ban Nha có 1.
Và Việt Nam có gin 500 đập đứng thứ 16 trong số các nước có nhiều đập lớn trên thé giới.1 Biểu dé phân bố đập ở 1 số. ‘chau A T8yẢu ChàoPh ĐôONÂu NamM - BảCMỹ Khu we Hình 1.2 Biểu đồ phân bé đập các khu vực. ‘Trang Š 6 Việt Nam, cho đến nay vẫn là một đắt nước có nên kinh tế là nông nghiệp, tải nguyên nước có ý nghĩa quyết định trong sự phát triển bền ving cua đất nước. Tuy vậy do đặc điểm lịch sử mà sự phát triển của các hệ thống.
đầu mỗi thủy lợi ở nước ta chậm hơn so với các nước phát triển trên thể giới. Từ khi đất nước thống nhất đến nay, thủy lợi nước ta mới thực sự trở thành. một ngành thuộc kết cau hạ tang kinh tế - xã hội được ưu tiên đầu tư. Đến nay nước ta có khoảng 750 hồ chứa, đập cỡ vừa và lớn, trên 1000 hỗ chứa đập cỡ.
Các hệ thống thủy lợi ở nước ta có thể kể đến như hệ thống thủy lợi Đại Lai, Cắm Sơn, Kẻ Gỗ, Yên Lập, Sông Mực, Dau Tiếng hay các công trình sử: dụng tổng hợp nguồn nước như đập thủy điện Hòa Bình, Thác Bà. Đa Nhim, Trị An Tir khi * Luật tài nguyên nước ” của nước ta ra đời năm 1998 đã 1 Lin nữa khẳng định tim quan trọng của các công trình thủy lợi đối với việc phát triển và bảo vệ đất nước. Từ đó đến nay, tốc độ xây dựng các hệ thống đầu. mối thủy lợi, thủy điện nước ta phát triển khá mạnh.3 Một số công trình tháo lũ điển hình ở Việt Nam.
Công trình tháo lũ là loại công trình tháo nước ( CTTN ) điền hình nhất. Nó là một hang mục không thé thiểu ở các đầu mỗi thủy lợi, có chức năng tháo nước thửa trong mùa lũ để đám bảo an toàn cho công trình đầu mí cũng như vùng hạ du. Ở một số đầu mồi thủy lợi, công trình tháo lũ còn được. kết hợp dé 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. Ở các công trình đầu mồi có đập dâng là đập bê tông hay đá xây thi công trình tháo lũ thường là tran hở bổ trí ngay trên tuyến đập dng. Ngược lại. khi đập dang được dap bằng vật liệu địa phương như dat, đá.
trình tháo lũ phải bố trí ngoài tuyến đập, có thé là đầu đập, hay ở một eo núi. Trang 6 xa vị tri đập. Hình thức của công trình tháo lũ loại này có thể là tràn xả sâu, chế độ chảy là không áp hoặc có áp. Một số công trình tháo nước có quy mô lớn ở Việt Nam.
+ Hrg= 11,5 m, q=155,6 mils Hình 1.3, Thủy điện Bản Vẽ, + Địa điểm: Hòa Bình + Hình thức tiêu năng: Dốc nước, mũi phun. + Thông số thủy lực: Qu = 37800 m/s, Bran = 60 + Địa điểm: Sơn La. + Hình thức tiêu năng: Đập trần, mũi phun + Thông số thủy Ì Qa= 2387 m/s, Bạa, = BÚ m.5, Thủy điện Nam Chi + Hình thức tiêu năng: mũi phun xoắn. + Lưu lượng xả lồ: Qu = 35400m'/s.
+ Công suất phát điện: 19. Hồ chứa Cửa Đạt + Địa điểm: Tuyên Quang + Hình thức tiêu năng: Dốc nước, mũi phun. + Thông số thủy lực: Qs ` 11986 m's, Bran = 60 m, Ð Hị,.8, Thủy điện Tuyên Quang, 1. Tiêu năng sau công trình tháo nước.
Dòng chảy sau khi chảy qua đập tràn xuống hạ lưu có năng lượng rất lớn. Năng lượng đó được tiêu hao bằng nhiều dạng khác nhau: một phần năng. lượng này phá hoại lòng sông và hai bờ gây nên xói lở cục bộ sau đập, Trang 9 một phần tiêu hao do ma sát nội bộ dòng chảy, phần khác do ma sát giữa nước và không khi. Sức cản nội bộ dòng chảy cảng lớn thì tiêu hao năng lượng do xói lở cảng nhỏ và ngược lại.
Vì vậy thường dùng biện pháp tiêu hao năng lượng bằng ma sát nội bộ dòng chảy va dùng hình thức phỏng xa làm cho nước hỗn hợp với không khí gây ma sit có tác dụng tiêu hao năng lượng và giảm x6i lở. Để đạt được những mục đích trên thường dùng các hình thức tiêu năng sau đây: tiêu năng đồng day (hình 1.94), tiêu năng dòng mặt (hình 1.96), tiêu năng dong mặt ngập (hình 1.9¢), tiêu năng phóng xa (hình 1. Nguyên lý cơ bản của các hình thức tiêu. năng là làm cho năng lượng tiêu hao bằng ma sát nội bộ, phá hoại kết cầu dòng chảy bằng xáo trộn với không khí, khuyếch tin để giảm lưu lượng đơn vị.
Các hình thức tiêu năng có liên quan lẫn nhau. Các hình thức nối tiếp dòng chảy ở hạ lưu Khi mực nước hạ lưu thay đổi, các hình thức đó có thể chuyển nhau.1 Tiêu năng dong đáy, Đặc điểm tiê năng dòng đáy là lợi dụng sức cản nội bộ của nước. nhảy để tiêu năng. Điều kiện cơ bản của hình thức tiêu năng này là chiều sâu nước cuối bể phải lớn hơn chiều sâu liên hiệp thứ hai của nước nhảy (hy > h,”) dé đảm bảo sinh nước nhảy ngập và tiêu năng tập trung.
Trong tiêu năng đáy, lưu tốc ở đáy rất lớn, mạch động mãnh liệt, có khả năng gây xói lở, vì thé trong khu vực nước nhảy cin bảo vệ bằng bêtông (xây sân sau). xấu, đoạn nối tiếp qua sân sau (sân sau thứ hai) cin được bảo vệ thích đáng. Muốn tăng hiệu quả tiêu năng, thường trên sin sau có xây thêm các thiết bị tiêu năng phụ như mồ, ngưỡng để cho sự xáo trộn nội bộ dong chảy cảng mãnh liệt và ma sát giữa dong chảy với các thiết bị đó cũng có thể tiêu hao một phần năng lượng. Biện pháp nay có hiệu quả tốt và được ứng dụng rộng rãi.
Tiêu năng dòng đáy thường dùng với cột nước thấp, địa chất nền. tương đối kém. Hình thức bể tiêu năng, «a. Bé tiêu năng (hình 1.10) Sau khi xây bể làm tang mực nước trên sân sau và thoả mãn yêu cầu: hy=d +h, + AZ > hệt, at) ‘Trang 1 Chiều dài sân sau L, lúc có bể hoặc tường tiêu năng được tính tir mặt eo hẹp ngay sát chân đập tran.
Trong thực sản sau khi có bé hoặc tường sẽ hình thành nước nhảy không tự do nên chiều dai của nó nhỏ hon chiều dai nước nhảy tự do (1,). Theo đề nghị của M.Tsêtouxôp như sau tio} L.= Bhs (2) Trong đó B - hệ số thực nghiệm, lay bằng 0,7 + 0,8; 1, - được tinh theo thực nghiệm: 1 =5(h." q4) Hình dạng bể tiêu năng trong mặt phẳng thẳng đứng là hình chữ nhật (hình 1. 9a) thì hiệu quả tiêu năng tốt. Nhưng do dòng chảy có thể bảo mòn cạnh và góc, nhất là khi nước có nhiều bùn cát, nên thưởng thiết kế bể có dang hình thang (hình 1.
Tưởng tiêu năng (hình 1.11) Khi đo điều kiện kết cấu và thi công, bé tiêu năng không thích hợp thi nên dùng tường tiêu năng. Tường có thé đắng mục nước hạ lưu và giảm khối lượng đào. Sau tường tiêu năng không cho phép nước nhảy xa. Chiều cao của tường cũng giống như chỉ: sâu bể được tính với nhiều cấp lưu lượng khác.
nhau im được chiều cao tưởng lớn nhất 1u khi xác định được kích thưới của tường cần phải kiểm tra xem sau tường có nước nhảy xa nữa không. có thi phải thiết kế thêm tường tiêu năng thứ hai. Hình dang tưởng tiêu năng thường làm mặt cắt trơn và thuận để tránh phá hoại do bảo mòn, (hình 1.11, Tường tiêu năng e Bê và tường tiéu năng kết hợp (hình 1.12) Khi ding bể tiêu tăng có khối lượng đào lớn và cao trình đáy đập phải thấp, do đó khối lượng đập tăng: nếu dùng tường tiêu năng thì phải quá cao, sau tường có thể sinh nước nhảy xa và cần thêm tường tiêu năng thứ 2, làm tăng khôi lượng bảo vệ. Lúc đó edn dùng bể và tường kết hợp (hình 1.12) để giảm khối lượng đào, khối lượng đập va thiết bị bảo vệ.
Bê và tường tí d. Các biện pháp tiêu năng khác Sân sau mở rộng dẫn (hình 1.15): dòng chảy được khuếch tán sang hai bên, giảm được lưu lượng đơn vị, do đó giảm được h.14, Sin tiêu năng có độ dốc thuận Góc khuếch tán B không nên lớn quá, nếu lớn quá dòng chảy bị tách khỏi tường bên và tạo nên dòng xoáy hoặc chảy xiên gây xói lở.