CHƯƠNG 1. TONG QUAN VE HO CHỨA VÀ CONG LAY NƯỚC: 1. Tổng quan về xây dựng đập và hồ chứa nước Theo thống kê của các tô chức Quốc tế vẻ an toàn các đập lớn trên thé giới, kế từ năm 1950 trở lại đây tốc độ xây dựng các đập và hỗ chứa ngày cảng lớn, do yêu cầu ngày cảng nhiều về nguồn nước phục vụ cho sinh hoạt của người dân và các nhu cầu dùng nước của các ngành sản xuất nông nghiệp. ngư nghiệp, công nghiệp, phát điện, Số lượng xây dựng các đập ngày càng nhiều, chiều cao các đập ngày cảng lớn do sự trợ giúp mạnh của khoa học kỹ thuật nên tính an toàn của đập ngày cảng được nâng cao.
Trong số các đập được xây dựng thì loại đập đất là phô biến nhất và ngày càng có xu hướng phát triển. Ở Mỹ, nếu tinh từ năm. 1963 trở lại đây thì đập vật liệu địa phương. trong đó chủ yếu là đập đất chiếm 75% trong toàn bộ các đập được xây dựng.
Ở Canada, cũng trong thời gian đó chỉ xây dựng một đập bê tông duy nhất, còn lại là đập vật liệu địa phương. Ở Anh, trước năm 1964 đập bằng vật liệu địa phương chỉ chiếm 4%, mà từ năm 1964 trở lại đây đập vật liệu địa phương đã chiếm 67%. Ở các nước Liên Xô cũ và Trung Quốc, đập vật liệu địa phương hiện đang phát triển mạnh. Ta có bảng thống kê những đập đất cao hơn 100m đã được xây dựng.
trên thé giới hiện nay (Bang 1.1) Ở Việt Nam, theo thống kê trên cả nước, có 41 tỉnh thành có hồ chứa nước. Các tinh có số lượng hồ nhiều nhất là Nghệ An (249 hd), Hà Tĩnh (166. Trước kia hồ chứa ở Việt Nam chủ yếu là các. hồ chứa phục vụ tưới, ngày nay phát triển mạnh nhiều hé chứa thủy điện.
Bảng thống kê hỗ chứa xây dung ở Việt Nam (Bang 1.1: Các đập cao hơn 100m trên thế giới + Ten đập “Tên nước Chiều cao | Chiều đài (m) (m) 1 Orvin My 224 1520 2 Xitvipter My 156 640 3] Andeexôn Ransow My 139 412 4 Navajô Mỹ 124 1160 S| XerơPôngxông Pháp 122 600 6 Hiks Mỹ 122 1 Matmae Thụy Sĩ 15 780 8 Benm6 Tan Tay Lan 110 1070 9 Doratlam Pakixtan 110 4000) 10 Hineorie My 105.5 595 in Lucky - Pic My 104 519 12 Cauta Mỹ 101 640 Bang 1.2: Số lượng các hỗ chứa đã được xây dựng ở Việt Nam ï hồ chứ 4 Dung tích hồ TT Loại hồ chứa Số lượng q05m) 1 “Thủy điện. 239 Hỗ phục vụ tưới 1957 so We 10. hạn m M 439 “6 390 -w=-540m 1370 sl = WS 1,108 m' 1. Cổng lấy nước đưới đập Tit cả các đập được xây dựng bằng vật liệu địa phương kể trên đều có.
xây dựng các công dưới đập, Công lấy nước dưới đê, đập có nhiệm vụ lấy nước từ sông, hd để phục vụ các mục dich dùng nước khác nhau như tưới ruộng, cắp nước dân dụng, công nghiệp hay phát điện. Tinh đến nay các hồ chứa được xây dựng đã lên đến hang van, số lượng. cống dưới đập cũng tương tự. Theo Báo cáo tổng kết thiết kế cống dưới.
đập[1] nghiên cứu 498 cống thuộc diện quản lý của các Công ty quản lý khai thác công trình thủy lợi (Công ty thủy nông), số lượng các cống được thống. kế theo thời gian trong bảng 1. iy dựng qua các thời kỳ Số lượng cống. TT | Thờigianxây dựng Cái Tỷ lệ (%) Trước năm 1960 5 1 2 “Từ năm 1960 - 1975 245 492 3 Từ năm 1975 đến nay 248 49.8 Tổng 498 100 Cống lấy nước là hang mục quan trọng của công trình đầu mỗi hỗ chứa nước, làm nhiệm vụ điều tiết lưu lượng lay nude từ hồ chứa đáp ứng nhu cầu.
dùng nước ở các thời điểm khác nhau. Theo chế độ thủy lực, cổng có thé chia thành cống có áp, ban áp, không áp; Theo hình dang kết cấu phân thành: công. tròn, công vòm, hộp; Theo biện pháp thi công xây dựng: cổng lip ghép, cổng đỗ tại chỗ; Theo vật liệu: Cống xây bằng gạch, đá, công bằng bê tông cốt thép, dng thép, cổng bê tông ống thép bao gồm ống thép ở trong, phía ngoài bọc bằng bê tông cốt thép. Có hai cách bé trí cống ngầm: trực tiếp đặt cống trên nền hoặc đặt trong hành lang bằng bê tông cốt thép.
Cách bé trí thứ nhất cần vốn đầu tư ít nhưng. kiểm tra, sửa chữa khó khăn. Nếu khớp nồi giữa hai đoạn ống cổng không tối, 448 nước rò rỉ sẽ ảnh hưởng nguy hiểm đến an toàn đập. Khi tháo nước với lưu lượng lớn, tại các chỗ nối tiếp hoặc kẽ nứt sẽ hình thành chân không, có thể hút các hạt đất ở thân đập vào cống, làm cho đập bị trụt và lún.
nền đá mới dùng loại này và thường đặt một phan hoặc toàn bộ đường ống & trong nền. Cách bố trí thứ hai tương đối an toàn và đảm bảo kiểm tra, sửa. Nếu dùng hành lang để dẫn dòng thi công thì hình thức bố trí này cảng hợp lý. Trên nền không phải là đá, nền xấu thường dùng hình thức này.
Các cống được xây dựng ở Việt Nam đại bộ phận không có hành lang. Trong số 498 cổng được xây dựng mà các Công ty quản lý khai thác công. trình thủy lợi quan lý, có 491 cổng không có hành lang (chiếm 98.6%), 06 cống đặt trong hành lang (chiếm 1,2%) và 01 cống có hành lang trên trần. Đối với các cống có hành lang thì kích thước của các hành lang đã thiết kế và xây dựng được trình bày trong bảng 1.4: Kích thước hành lang của một số cống.
an cổ LưuMahe” lượng || lông chốngsau HƯỚC kích SS thước | Chiều A đài Têncống | thiếtkế | MESES anh fang | hành lang (ms) rưởng (BxH)m (m) @1ãm prcr (930m Dai Lai 53 M200 day 25cm | BTCT M200 40 day 40em : 2017m ¡tờ Núi Cốc 15 BICT M200 | rer Mao0 80 day day 20em B.1)m ông Mô © lâm, BTCT | dạng vòm, Đồng Mô T — |Mo00dày25em BTCTM200, 292 dày 40em (5. lạc - | 225m, BTCT dang vòm, sọ (Bến Mây) h M200 dày 30cm | BTCT M200 day 80em 2x(15x1.1 BTCT M200 | BTCTM200 | 12880 day 30em_— diy 30cm Những hư hỏng thường gặp ở cổng lấy nước dưới đập đắt Theo kết quả tra và khảo sát của Cục QLN&CTTL (báo cáo năm. 1993) [1] những hư hỏng phé biến ở công đưới đập như sau 1. Thắm qua thân công Hiu hết các cống dưới đập đều bị thắm qua thân cổng, trin bị đột, Có cống bị thấm rất nghiêm trọng.
Việc sửa chữa vừa khó khan, vừa kém hiệu. Nguyên nhân của hiện tượng nảy là do các cống ngầm dưới đập có chênh. lệch cột nước ở hai phía của thành công lớn, dẫn đến gradien thấm lớn. Khi gradien thấm lớn hơn gradien thắm cho phép của lớp bêtông thân cống, dòng.
thấm sẽ xuyên qua lớp bê tông, thường gây tiết vôi, gây giảm chất lượng của bê tong. Thân cống bị mục: Nguyên nhân gây ra hiện tượng thân cống bị mục là do tác động của thời gian làm giảm khả năng chịu lực của vật liệu thân cống. Mặt khác, nước trong cổng có tính chất xâm thực và ăn mòn, có tác dụng hoá học với lớp vữa. bê tông gây thoái hóa bê tông.
Tắm đáy bị xói tróc Do trong quá trình thi công hoặc vận hành, trên đáy cổng xuất hiện những chỗ lồi lõm cục bộ hoặc do các khoang cống lún không đều, khi dòng. nước có vận tốc lớn chảy trong cống sẽ gây nên hiện tượng khí thực, làm. bong tróc bê tông đáy cống. Hong khóp noi Đa số các cổng bị hỏng khớp nồi, đồng thời vi vừa rất khó khăn, vừa kém hiệu quả.
Hong sân tiêu năng Nguyên nhân do việc thiết kế tiêu năng không hợp lý hoặc nhiều công. trình chỉ làm tiêu năng theo cấu tạo ma không tính toán. Nên trong quá trình vận hành, khi có dòng xiết chảy ra khỏi công sẽ dẫn tới việc phá hỏng sân tiêu năng 1. Cắng bị lún Nhiều đồ án thiết kế không tính đến ứng it nền cổng, có thể là do người thiết kể cho là cổng nhỏ, đặp không cao lắm, ti trọng trên cổng nhỏ.
‘Ung suất mặt nền ở một số cống điển hình được trình bay ở bang 1.5: Ứng suất nền tại đầy tháp cống trường hợp mới thi công xong TT Tên công. Cita cống không kin nước ‘Do khi thiết kế cấu tao cửa van không chuẩn hoặc trong quá trình van hành, bin cát chen vào phần tiếp giáp giữa cửa van và thành cống dẫn đến cao su chắn nước ở cửa van không ép sát được vào thành cổng gây rò rỉ nước, 1. Cửa bị kẹt, đóng mở rất nặng Nguyên nhân là do trong quá trình vận hanh cửa van không thường xuyên được duy tu, bảo dưỡng. Tình hình phân bố hư hong cổng được trình bay theo bảng 1.6: Tình hình hư hỏng cống dưới đập Số TT Các loại hư hỏng công, lượng (cái) | Tỷlệ(%) 1 ‘Tham qua thân cổng.18 2 ‘Than cổng bị myc 5 6.50 3 Hong ông phá chân khong 6 7.80 4 ‘Hong khớp nồi 2 28.57 5 Hong sân tiêu năng.28 7 _| Cửa cống không kin hoặc bị kẹt 9 11.67 8 Hang thiết bị đồng mở.
Xác định nội dung nghiên cứu Như trên đã cho thấy cổng lấy nước dưới đập bị hư hỏng do nhiều nguyên nhân, trong đó có các nguyên nhân liên quan đến chế độ thủy lực trong cổng. Vi vậy trong luận van này đặt ra nhiệm vụ nghiên cứu về các vin dé thủy lực của cống dưới đập và giải pháp xử lý. Các nghiên cứu được giới hạn trong những phạm vỉ sau ~ Nghiên cứu cho loại công hộp bằng bê tông cốt thép, có cửa van đặt trong tháp ở phần đầu cổng. ~ Nghiên cứu chế độ thủy lực trong cống và phương pháp tính toán xác định chế độ thủy lực - Các vấn đề về chân không, khí thực trong cống và giải pháp phòng chống.
~ Về nối tiếp và tiêu năng ở hạ lưu cống. - Tính toán áp dung cho công trình thực tế, CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CÁC VAN ĐÈ THỦY LỰC CUA CONG LAY NƯỚC DƯỚI DAP DẠNG CONG HỘP. Chế độ chảy trong cống ứng với các trường hợp làm việc khác nhau.
Dòng chảy trong cống ngầm có thể có ba hình thức sau đây: ~ Khi tim chắn cửa cống kéo lên khỏi mặt nước thượng lưu, mặt nước. trước cống và trong cống đều thấp hơn đỉnh cống thì chế độ chảy trong cống. là không áp - Khi dòng chảy day mặt cắt cổng thì chế độ cháy là có áp. = Khi mực nước thượng lưu ngập đỉnh công nhưng dòng chảy sau cửa cống vẫn còn thấp hơn đinh cống, có mặt thoáng, thì trong cống có hai chế.độ chày, phần trước là có áp, còn phần sau không áp.