Luận Văn Thạc Sĩ: Xác Định Thông Số Thủy Lực cho Mũi Phun Tràn Xả Lũ

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu xác định các thông số thủy lực cho kết cấu mũi phun tràn xả lũ cửa, đảm bảo hiệu quả và an toàn công trình.

• Tác giả: Nguyễn Đắc Tuân
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Quốc Thưởng
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Xây Dựng Công Trình Thủy
• Đề tài: Xác Định Thông Số Thủy Lực Cho Kết Cấu Mũi Phun Tràn Xả Lũ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TRÀN XẢ LŨ
• 1.1. Tình hình xây dựng tràn xả lũ ở Việt Nam
• 1.2. Một số tràn xả lũ có đốc nước. Công trình thủy điện Kanak - Gia Lai
• 1.3. Công trình Cửa Đạt - Thanh Hoá
• 1.4. Công trình thủy điện Tuyên Quang
• 1.5. Công trình thủy điện Sơn La. Công trình Tả Trạch
• 1.6. Các phương pháp tính toán xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ
• 1.6.1. Phương pháp tính toán đập tràn thực dụng phi chân không dạng Creager-Ophicerov
• 1.6.2. Xác định mặt cắt tràn
• 1.6.3. Tính toán các thông số thủy lực đập tràn thực dụng dạng Creager-Ophicerov
• 1.6.4. Phương pháp tính toán tràn thực dụng không chân không dạng WES
• 1.6.5. Xác định mặt cắt tràn
• 1.6.6. Tính toán các thông số thủy lực đập tràn thực dụng dạng WES
• 1.6.7. Xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ
• 1.7. Kết luận chương I
• 2. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TRÌNH CỬA ĐẠT - THANH HÓA
• 2.1. Giới thiệu sơ lược về công trình. Vị trí bố trí công trình đầu mối. Nhiệm vụ chính của công trình
• 2.2. Qui mô và các hạng mục công trình. Các thông số chính của công trình
• 2.3. Đường mặt nước và lưu tốc trên mặt tràn
• 2.3.1. Đường mặt nước trên mặt tràn dạng WES
• 2.3.2. Vận tốc dòng chảy trên mặt tràn dạng WES
• 2.4. Nội dung nghiên cứu thí nghiệm mô hình về xác định vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn
• 2.4.1. Mục đích thí nghiệm
• 2.4.2. Yêu cầu thí nghiệm
• 2.4.3. Nội dung thí nghiệm mô hình
• 2.5. Kết luận chương II
• 3. CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT
• 3.1. Xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt bằng phương pháp tính toán lý thuyết
• 3.2. Xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt bằng phương pháp tính toán lý thuyết
• 3.3. Kết luận chương III
• 4. CHƯƠNG IV: SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT VỚI KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Khái quát mô hình thủy lực tràn xả lũ Cửa Đạt
• 4.2. Thiết kế mô hình
• 4.3. Xác định phạm vi xây dựng mô hình
• 4.4. Kết quả xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun bằng thực nghiệm mô hình thủy lực
• 4.5. Kết quả xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun bằng thực nghiệm mô hình thủy lực
• 4.6. So sánh kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm mô hình thủy lực
• 4.6.1. So sánh đường mặt nước
• 4.6.2. So sánh vận tốc dòng chảy
• 4.6.3. Đánh giá kết quả so sánh
• 4.7. Kết luận chương IV: Kết luận và kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về tràn xả lũ

Tràn xả lũ là một yếu tố quan trọng trong hệ thống thủy lợi, đảm bảo việc kiểm soát lưu lượng nước trong mùa lũ. Các công trình này không chỉ giúp xả lưu lượng thừa mà còn đảm bảo an toàn cho các công trình hạ lưu. Việc thiết kế tràn xả lũ cần phải dựa trên các thông số thủy lực chính xác để đảm bảo hiệu quả và an toàn. Theo các nghiên cứu, việc xác định thông số thủy lực như độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun là rất quan trọng. Điều này giúp chọn được kết cấu mũi phun phù hợp, đảm bảo không bị phá hoại do tác động của dòng chảy. Các công trình nổi bật như thủy điện Sơn La và Cửa Đạt đã áp dụng thành công các công nghệ thiết kế tiên tiến, giúp tối ưu hóa hiệu suất xả lũ.

1.1 Tình hình xây dựng tràn xả lũ ở Việt Nam

Việt Nam hiện đang triển khai nhiều công trình thủy lợi và thủy điện lớn, trong đó có nhiều công trình được thiết kế với tràn xả lũ. Các công trình này có quy mô lớn và yêu cầu kỹ thuật cao. Việc thiết kế và xây dựng các tràn xả lũ cần phải tính toán kỹ lưỡng về thủy lực trong xây dựng, nhằm đảm bảo hiệu quả xả lũ và an toàn cho các công trình. Các dự án như thủy điện Sê San 3, Tuyên Quang và Cửa Đạt đã cho thấy sự phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này. Đặc biệt, việc áp dụng các phương pháp tính toán hiện đại đã giúp cải thiện đáng kể hiệu suất hoạt động của các công trình xả lũ.

II. Giới thiệu về công trình Cửa Đạt

Công trình Cửa Đạt nằm ở Thanh Hóa, là một trong những công trình thủy lợi lớn của Việt Nam. Công trình này không chỉ có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước tưới tiêu mà còn đảm bảo an toàn cho khu vực hạ lưu trong mùa lũ. Việc xác định thông số thủy lực cho kết cấu mũi phun tràn xả lũ tại đây là rất cần thiết. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun, từ đó chọn lựa kết cấu phù hợp. Công trình đã được thiết kế với các hạng mục chính như mũi phun, đường ống dẫn nước và các thiết bị điều tiết dòng chảy, nhằm tối ưu hóa hiệu suất xả lũ.

2.1 Nội dung nghiên cứu về xác định vận tốc và độ sâu dòng chảy

Nghiên cứu về vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt được thực hiện thông qua các phương pháp tính toán lý thuyết và thí nghiệm mô hình. Việc xác định mô hình thủy lực là rất quan trọng, giúp đánh giá chính xác các thông số cần thiết để đảm bảo an toàn cho công trình. Các kết quả từ thí nghiệm mô hình sẽ được so sánh với các tính toán lý thuyết để đánh giá độ chính xác và hiệu quả của các phương pháp tính toán. Điều này không chỉ giúp lựa chọn được kết cấu mũi phun phù hợp mà còn có thể áp dụng cho các công trình tương tự trong tương lai.

III. Các phương pháp tính toán lý thuyết

Các phương pháp tính toán lý thuyết được sử dụng để xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt là rất đa dạng. Các phương pháp như phương pháp Creager-Ophicerov và WES đã được áp dụng để tính toán các thông số thủy lực. Việc sử dụng các công thức này giúp xác định chính xác các thông số như độ sâu dòng chảy và vận tốc, từ đó đảm bảo rằng mũi phun sẽ hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau. Kỹ thuật thủy lực đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và tối ưu hóa các kết cấu mũi phun, đảm bảo rằng chúng có thể chịu đựng được các tác động của dòng chảy mà không bị hư hại.

3.1 Xác định độ sâu dòng chảy

Việc xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ Cửa Đạt được thực hiện thông qua các phương pháp tính toán lý thuyết. Các công thức được sử dụng giúp tính toán chính xác độ sâu dòng chảy dựa trên lưu lượng và các yếu tố khác. Điều này rất quan trọng để đảm bảo rằng mũi phun hoạt động hiệu quả và không bị xói lở. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc xác định đặc điểm dòng chảy là cần thiết để có thể điều chỉnh thiết kế cho phù hợp với điều kiện thực tế.

IV. So sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm

So sánh giữa kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm là một bước quan trọng trong nghiên cứu này. Kết quả thực nghiệm sẽ giúp xác minh độ chính xác của các phương pháp tính toán đã áp dụng. Việc này không chỉ giúp đánh giá hiệu quả của thiết kế mà còn cung cấp thông tin quý giá cho các nghiên cứu tiếp theo. Các kết quả so sánh cho thấy rằng các phương pháp tính toán lý thuyết có thể đạt được độ chính xác cao khi được kết hợp với thí nghiệm thực tế. Điều này chứng tỏ rằng việc áp dụng các phương pháp kỹ thuật thủy lực hiện đại là rất cần thiết trong việc thiết kế và tối ưu hóa các công trình thủy lợi.

4.1 Kết quả xác định độ sâu dòng chảy

Kết quả xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun bằng thực nghiệm mô hình thủy lực đã cho thấy sự tương đồng cao với các kết quả tính toán lý thuyết. Việc này không chỉ khẳng định tính chính xác của các phương pháp tính toán mà còn giúp cải thiện thiết kế cho các công trình tương tự. Các dữ liệu thu được từ thí nghiệm sẽ được sử dụng để điều chỉnh các thông số thiết kế nhằm đảm bảo hiệu quả và an toàn cho công trình.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển nhanh chóng các công trình thủy lợi và thủy điện tại Việt Nam, việc thiết kế và lựa chọn kết cấu mũi phun tràn xả lũ đóng vai trò then chốt trong đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành công trình. Theo báo cáo ngành, các công trình xả lũ lớn như thủy điện Sơn La, Cửa Đạt, Tả Trạch có dung tích hồ chứa từ hàng triệu đến hàng chục tỷ mét khối, với lưu lượng xả lũ lên đến hàng chục nghìn mét khối mỗi giây. Tuy nhiên, việc xác định chính xác các thông số thủy lực như độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ vẫn còn nhiều thách thức do tính phức tạp của dòng chảy và ảnh hưởng của nhiều yếu tố địa hình, kết cấu.

Luận văn tập trung nghiên cứu xác định các thông số thủy lực để lựa chọn kết cấu mũi phun tràn xả lũ của công trình thủy lợi Cửa Đạt, tỉnh Thanh Hóa, trong giai đoạn từ năm 2001 đến 2009. Mục tiêu chính là xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ nhằm đảm bảo kết cấu tiêu năng phù hợp, tránh phá hoại do vận tốc vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu xây dựng. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao độ an toàn, hiệu quả khai thác công trình, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho thiết kế các công trình tương tự trong điều kiện địa hình và thủy văn Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn áp dụng hai khung lý thuyết chính trong tính toán thủy lực tràn xả lũ:

1. Mặt cắt đập tràn phi chân không dạng Creager-Ophicerov: Mô hình này mô tả hình dạng mặt cắt tràn với các đoạn cong nối tiếp, giúp xác định cột nước tràn, hệ số lưu lượng và khả năng xả nước qua tràn. Các tham số như bán kính nối tiếp, hệ số co hẹp bên, hệ số lưu lượng được xác định dựa trên các bảng số liệu chuẩn và công thức toán học.

2. Mặt cắt đập tràn dạng WES (Waterways Experiment Station): Mô hình này chia mặt cắt tràn thành đoạn cong phía thượng lưu và đoạn cong phía hạ lưu, với các tham số hình học như bán kính cong, độ dốc mái thượng lưu, góc hất mũi phun. Công thức tính toán lưu lượng, hệ số lưu lượng và đường mặt nước được áp dụng theo tiêu chuẩn quốc tế và nghiên cứu của các nhà khoa học Trung Quốc.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: cột nước tràn (Hy), hệ số lưu lượng (m), hệ số co hẹp bên (e), góc hất mũi phun (α), vận tốc dòng chảy trên mũi phun (V), độ sâu dòng chảy (h), và bán kính thuỷ lực (R).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm mô hình thủy lực:

• Nguồn dữ liệu: Số liệu thực tế từ công trình thủy lợi Cửa Đạt, các bảng số liệu tiêu chuẩn, kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực tại Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam.

• Phương pháp phân tích: Tính toán lý thuyết các thông số thủy lực dựa trên mô hình Creager-Ophicerov và WES, sau đó so sánh, đối chứng với kết quả thí nghiệm mô hình thủy lực để hiệu chỉnh và xác định các thông số chính xác.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mô hình thủy lực được xây dựng với tỷ lệ 1/40, bao gồm một khoang tràn với các bộ phận điển hình như bể chứa thượng lưu, cửa vào, thân tràn, đốc nước, mũi phun, hố xói và kênh hạ lưu. Việc chọn mẫu dựa trên đặc điểm kỹ thuật và quy mô công trình thực tế.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn từ năm 2001 đến 2009, bao gồm xây dựng mô hình, thí nghiệm, phân tích dữ liệu và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn: Kết quả thí nghiệm mô hình cho thấy độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn Cửa Đạt dao động trong khoảng 0,8 đến 1,2 m tùy theo lưu lượng xả, tương ứng với lưu lượng thiết kế từ 10.470 đến 13.520 m³/s. So với tính toán lý thuyết, sai số độ sâu dòng chảy không vượt quá 5%, cho thấy phương pháp tính toán lý thuyết có độ tin cậy cao.

2. Xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun: Vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn dao động từ 17 m/s đến 21 m/s theo lưu lượng xả. Kết quả thực nghiệm mô hình và tính toán lý thuyết có sự chênh lệch trong khoảng 3-7%, phù hợp với giới hạn sai số cho phép trong thiết kế công trình thủy lực.

3. So sánh đường mặt nước: Đường mặt nước trên mặt tràn dạng WES có trụ pin và không có trụ pin được xác định rõ ràng qua thí nghiệm mô hình, với tọa độ x và y của đường mặt nước phù hợp với các bảng số liệu chuẩn. Sự khác biệt giữa kết quả thực nghiệm và lý thuyết không vượt quá 4%, chứng tỏ tính chính xác của mô hình.

4. Ảnh hưởng của các yếu tố hình học: Bán kính cong nối tiếp, góc hất mũi phun và độ dốc đốc nước ảnh hưởng trực tiếp đến vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun. Ví dụ, góc hất mũi phun 30° và độ dốc đốc nước 20% được xác định là tối ưu cho công trình Cửa Đạt, giúp giảm thiểu xói mòn và đảm bảo tiêu năng hiệu quả.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của sự phù hợp giữa kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm mô hình là do việc áp dụng chính xác các mô hình mặt cắt tràn Creager-Ophicerov và WES, cùng với hiệu chỉnh các hệ số lưu lượng và co hẹp bên dựa trên số liệu thực tế. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này tương đồng với các công trình thủy điện lớn như Sơn La và Tuyên Quang, nơi cũng áp dụng tiêu năng bằng mũi phun liên tục với các thông số thủy lực tương tự.

Việc xác định chính xác vận tốc dòng chảy trên mũi phun giúp lựa chọn vật liệu xây dựng phù hợp, tránh hiện tượng phá hoại do xói mòn hoặc áp lực thủy lực quá mức. Đồng thời, kết quả nghiên cứu còn góp phần hoàn thiện quy trình thiết kế tràn xả lũ, đặc biệt trong điều kiện địa hình và thủy văn phức tạp của Việt Nam.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh vận tốc và độ sâu dòng chảy theo lưu lượng, bảng số liệu sai số giữa tính toán và thực nghiệm, cũng như hình ảnh mô hình mô phỏng dòng chảy trên mũi phun.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp tính toán kết hợp thí nghiệm mô hình: Khuyến nghị các đơn vị thiết kế công trình thủy lợi, thủy điện sử dụng đồng thời phương pháp tính toán lý thuyết và thí nghiệm mô hình thủy lực để xác định chính xác các thông số thủy lực, đặc biệt là vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn. Thời gian thực hiện: trong giai đoạn thiết kế chi tiết.

2. Lựa chọn kết cấu mũi phun phù hợp với vận tốc cho phép: Đề xuất lựa chọn vật liệu và kết cấu mũi phun có khả năng chịu được vận tốc dòng chảy tối đa xác định được, nhằm tránh phá hoại do xói mòn. Chủ thể thực hiện: các nhà thầu xây dựng và tư vấn thiết kế.

3. Tối ưu hóa hình dạng đốc nước và góc hất mũi phun: Khuyến khích nghiên cứu và điều chỉnh các thông số hình học như độ dốc đốc nước, bán kính cong nối tiếp và góc hất mũi phun để đạt hiệu quả tiêu năng cao nhất, giảm thiểu tổn thất năng lượng và xói mòn hạ lưu. Thời gian thực hiện: trong giai đoạn thiết kế và vận hành thử nghiệm.

4. Xây dựng cơ sở dữ liệu tiêu chuẩn thủy lực cho các công trình tương tự: Đề xuất xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu về các thông số thủy lực đã được kiểm chứng qua thí nghiệm và thực tế để làm cơ sở tham khảo cho các công trình thủy lợi, thủy điện trong tương lai. Chủ thể thực hiện: Viện nghiên cứu và Bộ ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các kỹ sư thiết kế công trình thủy lợi và thủy điện: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học và phương pháp tính toán thủy lực chi tiết, giúp kỹ sư lựa chọn kết cấu mũi phun tràn xả lũ phù hợp, đảm bảo an toàn và hiệu quả công trình.

2. Các nhà quản lý dự án và vận hành công trình thủy lợi: Thông tin về vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun giúp quản lý vận hành điều chỉnh lưu lượng xả lũ hợp lý, giảm thiểu rủi ro hư hỏng công trình.

3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng công trình thủy: Luận văn là tài liệu tham khảo quý giá về lý thuyết, phương pháp thí nghiệm mô hình thủy lực và ứng dụng thực tiễn trong thiết kế công trình thủy lực.

4. Các cơ quan quản lý nhà nước về thủy lợi và thủy điện: Cung cấp dữ liệu và khuyến nghị kỹ thuật để xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế và kiểm định an toàn công trình thủy lợi, thủy điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao phải xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ?
   Vận tốc dòng chảy ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực và chống xói mòn của vật liệu xây dựng mũi phun. Nếu vận tốc vượt quá giới hạn cho phép, công trình có thể bị phá hoại, gây mất an toàn. Ví dụ, vận tốc cho phép đối với bê tông thường dưới 20 m/s.

2. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán các thông số thủy lực?
   Luận văn sử dụng hai phương pháp chính là mô hình mặt cắt tràn phi chân không dạng Creager-Ophicerov và dạng WES, kết hợp với thí nghiệm mô hình thủy lực để hiệu chỉnh và xác nhận kết quả.

3. Sai số giữa kết quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm mô hình có lớn không?
   Sai số về độ sâu dòng chảy và vận tốc dòng chảy thường dưới 7%, nằm trong giới hạn cho phép của thiết kế công trình thủy lực, chứng tỏ tính chính xác và tin cậy của phương pháp nghiên cứu.

4. Có thể áp dụng kết quả nghiên cứu cho các công trình khác không?
   Có thể áp dụng cho các công trình có đặc điểm tương tự về quy mô, lưu lượng và địa hình, đặc biệt là các công trình sử dụng kết cấu mũi phun tràn xả lũ dạng liên tục với góc hất và độ dốc tương đương.

5. Làm thế nào để giảm thiểu xói mòn hạ lưu do mũi phun tràn?
   Có thể điều chỉnh góc hất mũi phun, bán kính cong nối tiếp và sử dụng vật liệu chịu mài mòn cao. Ngoài ra, thiết kế bể tiêu năng hoặc hố xói cũng giúp giảm thiểu tác động của dòng chảy.

Kết luận

• Luận văn đã xác định thành công các thông số thủy lực chính gồm độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun tràn xả lũ công trình Cửa Đạt, với sai số dưới 7% so với thực nghiệm mô hình.
• Phương pháp kết hợp tính toán lý thuyết và thí nghiệm mô hình thủy lực được chứng minh là hiệu quả và phù hợp với điều kiện công trình tại Việt Nam.
• Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện quy trình thiết kế kết cấu mũi phun tràn xả lũ, đảm bảo an toàn và kinh tế cho công trình.
• Đề xuất áp dụng các giải pháp tối ưu hóa hình dạng đốc nước, góc hất mũi phun và lựa chọn vật liệu phù hợp để nâng cao tuổi thọ công trình.
• Khuyến nghị tiếp tục nghiên cứu mở rộng áp dụng cho các công trình thủy lợi, thủy điện khác và xây dựng cơ sở dữ liệu tiêu chuẩn thủy lực quốc gia.

Hành động tiếp theo: Các đơn vị thiết kế và quản lý công trình nên áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, đồng thời phối hợp nghiên cứu mở rộng để nâng cao hiệu quả và độ an toàn của các công trình thủy lợi, thủy điện trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương I: Tổng quan về tràn xả lũ 1.1Tình hình xây dựng tràn xả lũ ở Việt Nam 1.2Tổng hợp các công thức xác định độ sâu và vận tốc dòng chảy trên mũi phun trần xã lũ Chương II: Giới thiệu về công trình Cữa Đạt~ Thanh Hoá 2.1 Giới thiệu sơ lược về công trình.2 Nội dung nghiên cứu về xác định vận tốc và độ sâu dòng chảy trên mũi phun tràn. Chương III: Các phương pháp tính toán lý thuyết 3.1 Xác định độ sâu dong chảy trên mũi phun trin xa lũ Cửa Đạt 3.2 Xác định vận tốc dong chảy trên mũi phun tran xả lũ Cửa Dat Chương IV: So sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm.1 Khái quát mô hình trần xa lũ Cửa Đạt 4.2 Kết quả xác định độ sâu dòng chảy trên mũi phun bằng thực nghiệm mô hình thuỷ lực.3 Kết quả xác định vận tốc dòng chảy trên mũi phun bằng thực nghiệm mô hình thuỷ lực.4 So sánh kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm mô. hình thuỷ lực 4.5 Kiến nghị chon mũi phun hợp lý cho tran xả lũ Cửa Đạt Kết luận và kiến ny “Tài liệu tham khảo - Phụ lục -4- CHƯC ING I: TONG QUAN VE TRAN XA LŨ LL. Tình hình xây dựng tràn xả lũ ở Việt Nam Công trình xả lũ là một bộ phận quan trọng không thể thiểu được trong đầu mối thuỷ lợi - thuỷ điện có hồ chứa nước.

Nó có nhiệm vụ xả lưu lượng. thừa trong mùa lũ, xả lưu lượng cần dùng cho các nhu cầu ở hạ lưu và xả cạn. hồ chứa khi cần thiết hay dé kết hợp xả bùn cát đáy nhằm nang cao tuổi thọ của hỗ chứa, xa nước khi thi công. Các nhiệm vụ đó có thể do một hay nhiều loại công trình xả cùng thực hiện, nhưng nói chung công trình xả nước luôn 1a thành phan quan trọng đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình đầu.

mối cũng như đối với hạ du. Tuy theo đặc điểm địa hình, địa chất của khu vực tuyến công trình, bố trí tong thé công trình đầu mối và nhiệm vụ của công trình xả nước, có thé bố. trí theo nhiều hình thức khác nhau, như công trình xã nước trên mặt: tran doe, tràn ngang, tháo nước kiểu xi phông, kiểu giếng. và công trình tháo nước dưới sâu: cống ngầm, đường hầm.

Trong đó, hình thức công trình xả mặt chiếm đa số ở nước ta Trong những năm gần đây, đặc biệt từ năm 2002, ở nước ta đang triển khai thiết kế và xây dựng rất nhiều công trình thuỷ lợi, thuỷ điện, trong đó. nhiều công trình có hỗ chứa và công trình xả lũ có quy mô lớn. Có thể nêu ra một số dự án như thuỷ điện Sẽ San 3, Na Hang (Tuyên Quang), Rao Quán (Quảng Tri), Plêikrông, Sẽ San 3A, Sê San 4, A Vương, Buôn Kướp, Đại Ninh, Sêrêpôk, Buôn Tua Sa, Bản Vẽ, Sông Ba Hạ, An Khé-Ka Nac, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Sông Tranh 2, Bản Chát, Hugi Quảng, Sơn La, Cửa Đạt, Bac Hà,. Đây là những công trình có quy mô hỗ chứa có dung tích từ hing triệu cho đến hang chục ty m’ nước, khả năng tháo của công trình xả nước cũng từ hàng ngân cho đến vài chục ngàn m”.

Có thể n6i trong Khoảng 5+6 -5- năm trở lại đây, tốc độ xây dựng các đập cao, hồ chứa lớn phát triển nhanh. Chúng ta đã nhanh chóng áp dụng thành công những công nghệ thiết kế, thi công tiên tiến của thế giới để xây dựng các công trình đầu mỗi ở Việt Nam như đập đá đỗ bản mặt bê tông (CFRD), đập bê tông đầm kin (RCC), đập bê tông truyền thống (CVC) khối lớn cấp phối liên tục. Trong số đó có những. đập đã được đưa vào vận hành an toàn, về đập đá dé bản mặt có đập hồ chứa nước thuỷ Igi-thuy điện Quảng Trị, thuỷ điện Tuyên Quang; về đập CVC có đập Sé San 3, Sẽ San 3A; š đập RCC có đập Plêikrông.

Trước đó, chúng ta cũng đã xây dựng một số đập, ho chứa lớn như Hoà Bình, Thác Bà, Trị An, Thác Mơ, laly, Sông Hình, Vinh Sơn, Dâu Tiếng, A Yun Hạ, Phú Ninh,. Phủ hợp với điều kiện địa hình, địa chất, thuỷ văn của từng công trình mà chúng ta cũng đã thiết kế nhiễu dạng công trình tháo lũ khác nhau trong tổng thé bổ trí công trình, bao gồm cả trần xả mặt sông (Sé San 3, Sẽ San 3A, Sẽ San 4, Pléikréng, A Vương, Bản Chat, Hugi Quảng, .), xả mặt kết hợp với xà sâu (Hoa Binh, Sơn La, Tuyên Quang), đường trin đọc (laly, Sông Hinh, Ham Thuận-Đa Mi, Tuyên Quang, Rao Quán, Đại Ninh,.) 'VỀ hình thức tiêu năng sau công trình tháo nước, thường có 3 dang tiêu năng được ấp dụng: - Tiêu năng đáy: Đặc điểm tiêu năng bằng ding đáy là lợi dụng sức cản nội bộ của nước nhảy. Có thé áp dụng kiểu bê hay tường + bể kết hợp. Biện pháp tiều năng đáy thường được áp dụng cho các công tinh vừa và nhỏ, mực nước hạ lưu tương đối lớn, địa chat nền công trình thường là đá yếu (Trị An, A Lưới,.

Loại hình nay đảm bảo tiêu tán hết năng lượng dư nhưng đồi hỏi khối lượng xây lắp khá lớn, giá thành cao, đặc biệt đối với các công trình có. quy mé lớn. - Tiêu năng mặt: Dòng chảy hình thức tiêu năng này ở trạng thái chay mặt, chỉ sau khi mở rộng hoàn toàn mới đạt đến đáy. Nhìn chung, với chế độ -6- chảy mặt ở ha lưu tạo thành sóng giảm dan làm xói lở ở vùng nay.

động năng thừa phân tán trên một chiều dai lớn hơn so với chế độ chảy đáy. Chế độ chảy mặt có thé áp dụng trong trường hợp nén đá, khi không cin gia cố hạ lưu hay giảm chiều dài gia cố, mực nước hạ lưu cao và thay đổi ít. ~ Tiêu năng bằng dong phu xa: Tiêu năng phóng xa được lợi dụng mũi phun ở chân đập hoặc cuối đốc nước dé dòng chảy có lưu tốc lớn phóng xa. khỏi chân đập, Đây là hình thức tiêu năng được dùng khá phổ biển, đặc biệt trong các công trình xả có cột nước cao.

Đối với hình thức tiêu năng bing dong phun ở chân đập đã được thiết xế ở một loạt các công trình có đập bê tông (CVC và RCC) như Sê San 3, Plêikrông, Sẽ San 3A, A Vương, Bản Vẽ, Ban Chat, Huội Quảng, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4,. Hình thức tiêu năng bing mũi phun cuối dốc nước cũng được áp dụng cho một loạt các công trình xa cột nuớc cao, lưu lượng lớn như: laly, Ham Thuậ:Đa Mi, Đại Ninh, Rào Quần, Tuyên Quang, Sơn La, Cita Đạt, Tả Trach Bảng thống kê một số công trình xả nước có quy mô lớn ở Việt nam. r1 Ten công Ha đụ Hình thức | Hein Bean Qui 4 TT trình Địa điểm - Í gay năng | (mỳ | (m) | (mis) | (me 1 Ho’ Binh Hoà Binh 9037800 2 “Thác Mo — Bình Phước l38 52 6100 1052 3 | Yali Gia Lai 188 105 17570 137% 4 DaiNinh — BìnhThuận - | Đốc BHO.) lyó 4s 7390 1036 mũi phun 5 |AyanHạ | Gia Lai Doe nước, | J0 9> 23 1237. 4835 y mũi phun 6 (ĐồngNai4 — ĐIắc,L Đồng | DỐc BƯỚC| mũi phun 16 75 13300, 1415 7 jPlêkrông KonTum 1870 6050 840 Tên công am | Hìnhthức| Huse Buin Qua TT tinh Dia diém | Naumăng | (mời, (mùi (ls) | me” 8 SÊSan3 Kon Tum Dap tan.

1736 Đốc nước, 9 Rao Quán — Quảng Trị mài phạn | 508 30 1668 695 R R Đập tràn, 1Ô “Tuyển Quang Tuyên Quang | A shun | 1589 60 11986 1700 I BảnVẽ — NghỆAn Pe phun | THẾ 60. 10500, 1556 122 Huội Hugi Quảng - Lai Quảng Lai Chai Châu Đập phun nú chà || lạo 13 90 47700, 460.6 l3 Bản Chất — Lai Châu Đập tần | lso 60 11981 1783 mũi phun Đơn Bình Phước bee HÊM| l2 50 6965 181.1 15 seSan3a Git Lai Kon) Be Tum năng em) 15.2 Thừa Thiên Huế | PAP) mũi phun 19.6 17 Sr@Pok3 | Dak Nong Đập trần mũi phun iss 7s 12320 131.1 IS NamChién Som La Pe gn | 563 | 80.2387 | 2441 19 seSang Git Tum La, Kon) Pap tran.5 20 Cia Bat Thanh Hos | POE NE (2933 67 13530 1714 21 TáTrạch Tha Thign Huế | POS NN" | 1607, 58. 6147 | 106 22 Som La Son La Doe nude, 98.76 167 38240 236 mũi phun -8~ Bảng thông số kỹ thuật một số tràn + đốc nước có quy mô lớn ở Việt Nam. Tr Tên công Quản) Đặc trưng của đốc nước trình Bim) | q(ms)| Lím) i(%) 1 | Cầu Mới 352 25 | iat | io | 10 2 |DiuTiéng 2810 pn | 300 | 60 5 3.

|AnMã 332 1s | 184 | 6 7 4 | Vệ Rừng 159 ss | isa | 48. 15 5 | Dong Mo 120 12 | 100 | 82 15 6 | Yen Lap S30 | 276 | 301 | 150 | 1Š 7 |CamRanh 539 212 | 198 | 60 15 3 |SôngHinh 6285 | 895 | T02 | 61 I5 9 | Núi Cốc S84 1s | 324 | 66 18 10 | Vigt An 343 38 | 43 | 128 20 11 | Yaly 17,570 105 | 1378 | 19 7 Tà 12 | Rao Quin 1668 24 | 695 | 1859 5vÀ35 13 | Đại Ninh 7390 52 | HỏI | HồI2 44 “4 lun 11986 | 705 | 1700 | H25 138 15 | Cửa Đạt 13520 | 67 | 1714 | 240-200 16 | Son La 38240 | 167 | 236 | 2838 46 17 | Ta Trạch 647 | 580 | 106 | 80 7 80 1. Một số tràn xã lũ có đốc nước 'Nước ta có một số công trình thuỷ lợi, thuỷ điện có tran xa lũ tiêu năng. bằng mũi phun ở cuối đốc nước, như: Hoà Binh, Kanak, IALY, Cửa Đạt, Ta Trạch -9- 1.

Công trình thuỷ dign Kanak ~ Gia Lai Công trình thuỷ điện Kanak - Gia Lai có công suất lắp máy là 13MW, công suất dim bảo là 3.SMW, điện lượng trung binh hàng năm là 58.5 triệukwh, nhằm bổ sung nguồn điện vào lưới điện quốc gia cấp cho các tỉnh. miễn Trung và miễn Nam. Đồng thời còn bổ sung nguồn nước tưới cho vùng đồng bằng hạ lưu sông Cén phía Nam tỉnh Bình Định, đảm bảo nguồn nước. môi trường hạ lưu sông Ba.

Đập dâng bằng đá đổ bản mặt bê tông cao 68.0m, chiéu dai toàn đập là 849. Đập tràn xả lũ vận hành bố trí bên bờ phải kién thực dụng gồm 3 khoang có kích thước: nxbxh=3x12x13m; kết cấu bê tông cốt thép, tiêu nang theo dạng đốc nước mũi phun và hồ xói: nước đài 215.15m đoạn đầu dai 135.88m với độ đốc i= 10%, đoạn sau dài 58.