<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
TRÀN XUÂN HÒA
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÍ THỰC VÀ GIẢI PHÁP
PHỊNG KHÍ THỰC TRÊN ĐẬP TRÀN CAO, ÁP DỤNGCHO DAP TRAN THỦY ĐIỆN XEKAMAN 1
LUAN VAN THAC SI
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">
HÀ NỘI, NĂM 2015
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">
LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian nghiên cứu, thực hiện, tác giả đã hoàn thành luận văn thạc
sĩ kỹ thuật chun ngành xây dựng cơng trình thủy với đề tài: “Nghién cứu
kha năng khí thực và giải pháp phịng khí thực trên đập tràn cao, áp dụng
cho đập tràn thủy điện Xekaman 1”. Tác gia xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắctới thầy giáo GS.TS. Nguyễn Chiến đã dành nhiều thời gian và tâm huyếthướng dẫn nghiên cứu và giúp tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tác giả
xin chân thành cảm ơn phòng Đào tạo Đại học và Sau Đại học, khoa Cơng
trình cùng các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy và tận tình giúp đỡ,truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian tác giả học tập chương trình Cao học
của trường Đại học thủy lợi, cũng như trong quá trình thực hiện luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Công ty cổ phần Điện Việt
Lào, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong thời
gian học tập và thực hiện luận văn này.
Do cịn hạn chế về trình độ chun mơn, cũng như thời gian có hạn, nên
trong q trình thực hiện luận văn, tac giả không tránh khỏi những sai sót. Tác
giả mong muốn tiếp tục nhận được chỉ bảo của các thầy, cơ giáo và sự góp ýcủa các bạn bè đồng nghiệp.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 24 thang 11 năm 2015
Tác giả luận văn
Trân Xuân Hòa
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">
LỜI CAM ĐOAN
Tác gia xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của bản thân tác
giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, khôngsao chép từ bat kỳ một nguồn nào và đưới bat kỳ hình thức nào. Việc thamkhảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham
khảo đúng quy định.
Hà Nội, ngày 24 tháng TÌ năm 2015
Tác giả luận văn
Trân Xn Hịa
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">
MỤC LỤC
192710077...Ơ...ƠỎ |CHUONG 1: TONG QUAN VE XÂY DUNG CAC DAP TRAN CAO VA VAN DE
1.1. Tình hình xây dựng đập bê tông trọng lực và đập tran cao ở Việt Nam...3
1.1.1. Tình hình xây dựng các cơng trình thủy lợi, thủy điện trên thé giới... 31.1.2. Một số thơng số chính về các cơng trình thủy lợi hiện có ... 41.2. Điều kiện làm việc của đập tràn Ca0...--.-.s--css<ccccesseecccessserecosoe 8
1.2.1. Tac dụng của khí thure ...-- G11 ng ng ng re, 8
1.2.2. Ảnh hưởng của hàm khí và thốt khí đến sự làm việc của đập tran ... 131.2.3. Anh hưởng của sĨng...----:- 2S2+E+ESEESEEEE12E21571521211211 211111 xe, 141.2.4. Sự mài mịn bé Tmặt...- - - tk St+E#E£EEEESEEEEEEEESEEEEEESErErEkrkekrreresree 14
1.2.5. Su phá hoại do tác dung của tai trọng động ...- ---5<s<<s++<+2 15
1.3.1. Tinh hình nghiên cứu khí thực trên mặt tran của thế ĐIỚI...- 16
1.3.2. Tinh hình nghiên cứu khí thực trên mặt tràn ở Việt Nam... 17
1.3.3. Một số hình ảnh về bố trí thiết bị tiếp khí trên cơng trình tràn tháo lũ.18
1.4. Phạm vi nghiên cứu của luận VĂI...s-s-s<s<ss ssesSsSsssesessesese5 21
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU TONG QUÁT KHẢ NĂNG KHÍ THỰC TREN BAP37) ... 22
2.1. Nhiệm vụ và phạm vỉ nghiên CỨU. ...---s 5< ss<sesses<sessesessese 22
2.1.1. Nhiệm vụ nghiÊn CỨU. ...- -.-- c3. S39 118 krisrrerrrersrrrrre 22
2.2. Phương pháp kiểm tra khí hóa và khí thực trên mặt tràn... 22
2.2.1. Kiểm tra khí hóa...-.---2c:222t22Extt2EEiEEEEttErrrrtrrrrtrrrrrrrerieg 23
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">
2.2.2. Kiểm tra khí thực [ I]...- --¿- k k+E+E£EkEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkEErrkerkerkerksree 322.3. Tính tốn cụ thé cho các trường hợpD... ----ss-cccsscccccessecccccesse 332.3.1. Sơ đồ chung...--- :-ScStEE2E1211211271211 1111111121121. 1EEEcyee 33
2.3.2. Tính tốn cho trường hợp I (Him = 80m, hy = 12m, Ry =30MPa)... 382.3.3. Tính tốn cho các trường hợp khác ...- --- - 5+ +s «+ k++vxseseeeseeeeeree 45
2.4. Phân tích kết quả tính tốn...--..--s---cccccssscveccvvesssseeseervarssse 63
2.4.1. Phân tích khả năng khí hóa...- - c5 2S + ‡+Eseeeeeresersrerersre 632.4.2. Phân tích khả năng khí thực ...-- 5 56 + E+kEseeeeeseeeeersexee 64
2.5. Kết luận Chương 2...-- ccss<°c2EVvessssseoevvvvesssssteoororassse 66CHUONG 3: ÁP DUNG CHO DAP TRAN THỦY ĐIỆN XEKAMAN l... 673.1. Giới thiệu cơng frình... s5 55s << s99 999 06899984966686068956 67
3.1.1. Vi trí cơng trÌnh... .- . c1 TH TH ng ng kc 67
3.2. Các thông số tính tốn khí thực đập tràn [6|]...---c--ss-ccc-ss 713.3... Kiểm tra khí hóa và khí thực mặt tràn...-.---.-.ss--cccccccss‹seee 73
3.3.1. Kiểm tra khí hóa...--..--5cctccctttttkrrttrrrrtttrrtrtrirrrrrrrrrrrrrrrrieg 733.3.2. Kiểm tra khí thực...--.---ccccccrkttrrrttrrirrtrrrirtrrrrrrrrrrrrrrrreriee 79
3.4. Nghién cứu giải pháp phịng khí thực cho đập tràn thủy điện
Mek aman Ï... << có. Họ cọ 00008 81
3.4.2. Bố trí các bộ phận tiếp khí trên mặt tran ...---++<++5<<<+ 82
3.5. _ Kết luận Chương 3... -c-css<°ccvsssssseoeevvvesssssseooorrassse 90
TÀI LIEU THAM KHAO ...--2222£©22EEV22+EEEEEEEEeEEEEEEEEerrrrrkrrerree 93PHU LUC 1 - Kết quả tính tốn vẽ đường mặt nước trên tràn ứng với các
trường hợp nghiên CỨU...- - - 5 + k+x+k+k+k#k#*k #11111 1g. ng rep 94
</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">
PHỤ LỤC 2 - Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khả năng khí hóa, khí
PHU LUC 4- Kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa, khí thực đập tràn thủy điện
`Q‹c. 08 hố ... 135
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">
DANH SÁCH CÁC HÌNH VE
Hình 1.1: Cơng trình đầu mối Hồ chứa nước Định Bình ...---2- 2 6
Hình 1.2: Đập tràn và Dap dâng hồ chứa nước Cửa Đạt ...--- ¿+ 6
Hình 1.3: Đập tran và Đập dâng Cơng trình thủy điện Đồng Nai 4... 7
Hình 1.4: Cơng trình thủy điện Sơn La nhìn từ hạ lưu ... ---- - «5< <s<sxss«2 7Hình 1.5: Khí thực trên mặt tràn đập Bratxcaia (Nga) [ H]...--- 9
Hình 1.6: Xâm thực mũi phun cuối bề ở đập tràn Thác Bà ...--- 10
Hình 1.7: Hiện tượng khí thực xâm thực bề mặt đốc nước tràn Kẻ Gỗ [1]... 12
Hình 1.8: Bố trí hệ thống ống dẫn khí trên trụ pin đập tràn ...--- 19
Hình 1.9: Bố trí TBTK trên đập tràn ...---¿-©2¿£+2EE+S£+2EEE+ee+EEEEzerrrrreecre 19Hình 1.10: Bộ phận tiếp khí trên đập tran ...---2--22©zz+2E+ez+zcvvseerre 20Hình 1.11: Quan sát trộn khí trên bề mặt dốc tràn khi có TBTK ...-..--- 20
Hình 2.1: Sự hình thành đuốc khí [O]...----2-2©£2£E+2£2E+£22E++z+2E++zzrvszee 23Hình 2.2: Xac dinh hgsovuessesssssusssessssssvssessssssesessesssssssesssssuesessessssusesssssssessessessiseessesessuseess 26Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ š¡ = f (y/A); 6) = f(8/A); 8/A = f (LIA) [1]...-. 31
Hình 2.4: Sơ đồ xây dựng mặt cắt đập tràn ...---¿- 2£ ©++z+22rxze+erxeerrr 34
Hình 2.6: Sơ đồ mặt cắt đập tràn...---¿- 2 ©++2+2E++2+EEEE2+EEEEetEEkkrrrrrerrrrke 37Hinh 27: Biểuú đồ quan hệ K=f(Zm, hạ) ứng với Hm=40m
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">
Hình 2.11: Biểu đồ quan hệ Vor=fhy, Hạ) ứng với Z«=2nm
Hình 212 hệ Vpi=Nha Hạ) ứng với Z„=ämm
Hìh 213 hệ V=ha Hạ) ứng với Z„=4mm
Hình 244 quan hệ Vp=fh, Hạ) ứng với Z„=5mm
Hìh 215 quan hệ Vpr=Nha Hạ) ứng với Z„=6mm
Hình 2.16; Biểu đổ quan hệ Vụ<sub>lu, Hy) ứng với</sub>
2.17 Ê Vor = fZ„. hạ Vag) ứng với H„=40m.
Hình 218 Biểu đồ quan hệ Vụ = íZ„ hạ Veg) ứng với
</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">
DANH SÁCH CÁC BANG BIEU
Bang 1.1: Bảng thống kê một số cơng trình có cột áp cao ở Việt Nam [10]... 4
Bảng 2.1: Quan hệ giữa cột nước áp lực khí trời và cao độ [1]... 6Bảng 2.2: Trị số của cột nước áp lực phân giới [1] 26
Bảng 23: Các dang miu gồ ghề đặc trưng và tị số Ky tương ứng
Bang 2.4: Chiều cao nhám tương đương trên bề mặt của một số vật liệu chính ...29
Bảng 2.5: Các Seti tinh toán... series 3Bảng 2.6: Tọa độ đường cong mặt trin Ophixerop...
Bảng 27: Kết quả vẽ đường mặt nước trên trần Hạ = 80m, hạ42
</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">
Bảng 219: Qun hệ Vạr-fZahaV„) ứng với Hạ=60m
Bảng 220 Quan hệ Vọr=fZ,huVạ) ứng với Hạ=§0m
</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">
Bảng 221: Quan hệ Vpr=f(Z„.h„,V;;) ung với H,„=100m
¬... 62
Bảng 3.1: Thơng số chính cơng trình thủy điện Xekaman 1 [6] ...--.... 68
Bang 3.2: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tran thủy điện Xekaman L... 76
Bảng 3.3: Kết quả tính tốn kiêm tra khí hóa với Zp =6mm...--- 77
Bảng 3.4: Tổng hop kết quả tinh tốn kiểm tra khí hóa với các trị $6 Zm...-- 78
Bảng 3.5: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí thực mặt tràn Xekaman 1 (Bêtơng M30, Vụy= 14,17m/s)¬... 80
Bang 3.6: Thơng số tính tốn bộ phận tiếp khí ...- 2 22+2z22252c+zz 83Bảng 3.7: Bang kết qua tinh tốn bộ phận tiếp khí ...-- ¿2 ©z2+se2S8Phu lục 1.1: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hy=8m, H„„=40m_—.. 95
Phu lục 1.2: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hy=l0m, H/„=40m——.- 96Phụ lục 1.3: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hy=12m, Hm=40m—....- 97
Phụ lục 1.4: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hạ„=l4m, Hy.=40m—...- 98
Phu lục 1.5: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hy=8m, Hạ„=6Ö0m—..- 99
Phu luc 1.6: Két qua vẽ đường mặt nước trên tran hy=l10m, H„=60m_——.. 100
Phụ lục 1.7: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hạ„=l2m, H„=60m
— 101
Phụ lục 1.8: Kết quả vẽ đường mặt nước trên tràn hy=14m, H,„=60m
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">
Phụ lục 1.9: Kết quả vẽ đường mặt nước trên trin hy=8m, H„=80m
Phu lục 2.2: Tổng hợp kết quả tinh toán kiểm tra khả năng khí hóa, khí thực tại A
ứng với H,„„=60m... 5s series LIé
Phy lục 2.3: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khả năng khí hóa, khí thực tại A
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">
Phụ lục 2.6: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khả năng khí hóa, khí thực tại Tứng với Hạu=60m 122
Phụ lục 2.7: Tổng hợp kết quả tính tốn kiếm tra khả năng khí hóa, khí thực tai T
ứng với Hạu=8Ôm... : : 124
Phy lục 2.8: Tổng hợp.+ quả tinh tốn kiểm tra khả năng khí hóa, khí thực tại Tmwm... 126
Phy lục 4.1: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=2mm... 136.
Phy lục 4.2: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=3mm 137Phy lục 4.3: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=4mm 138Phụ lục 4.4: Tổng hợp kết quả tinh toán kiểm tra khi hóa khi Z„=5mm. 139Phy lục 4.5: Tổng hợp kết quả tinh tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=6mm... 140
Phy lục 4.6: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=7mm... 141
Phy lục 4.7: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=8mm...142
Phy lục 4.8: Tổng hợp kết quả tính tốn kiểm tra khí hóa khi Z„=9mm...143Phụ lục 4.9: Tổng hợp kết quả tinh tốn kiểm tra khí hóa khi Z,.=10mm, 4
</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">
MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thực tế xây dựng các cơng trình thủy lợi, thủy điện hiện nay córất nhiều hồ chứa vừa và lớn. Các đập tràn tháo nước trong cơng trình đầumối của các hồ chứa vừa là lớn là các đập tràn cao được xây dựng bằng bêtông cốt thép.
Đối với bề mặt đập tràn, khí hóa có thể xuất hiện ở dạng tơng thé hoặc
cục bộ. Theo điều kiện an tồn, đập tran cao thường áp dụng loại mặt tran
không chân không (dạng WES hoặc Criger-Ofixerov). Do đó dạng khí hóa
tong thé trên mặt tràn khơng xây ra. Trong q trình thi cơng hoặc khai thác
đập tràn cao có thể hình thành các gồ ghé cục bộ. Hình dạng mau gồ ghê cục
bộ rất phong phú và mang nhiều yếu tố ngẫu nhiên. Vi vậy với các đập tràncao hiện tượng khí hóa, khí thực trên mặt tràn xuất hiện chủ yếu do các gồ
ghé cục bộ.
Khi dịng chảy có lưu tốc lớn đi qua các vị trí có gồ ghề cục bộ, cácdịng tia sẽ khơng cịn bám sát thành rắn, tạo nên chân khơng ở phía sau các
mau này. Khi trị số áp lực chân không vượt quá giới hạn phân giới thì sẽ hình
thành khí hóa và có thé dẫn đến khí thực phá hoại trên bề mặt của đập tràn. Vì
vậy, nghiên cứu khả năng khí thực và giải pháp phịng khí thực trên đập tràn
cao có tính khoa học và thực tiễn, dé giải quyết cấp thiết một van đề xây dựng
đập tràn nói riêng cũng như các cơng trình tháo nước nói chung.
2. Mục dich của dé tài
- Nghiên cứu khả năng khí thực và giải pháp phịng khí thực trên đập
tràn cao.
- _ Giải pháp cơng trình đề phịng khí thực.
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">
- Tinh tốn áp dung cho đập tràn cơng trình thủy điện Xekaman 1.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
a. Cách tiếp cận
- _ Từ thực tế: Các trường hợp đập tràn khi vận hành đã có xy ra khí thực.
- Tiếp cận từ các điều kiện kỹ thuật: Cơng trình phải đảm bảo điều kiện
bên, ơn định.
b. Phương pháp nghiên cứu
- Ké thừa các nghiên cứu trước đó đã có.- Thu thập tài liệu từ cơng trình thực tế.
- Phan tích khả năng xây ra khí hóa và khí thực trên mặt đập tràn.
- Ung dụng cho cơng trình thực tế.
</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">
CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE XÂY DUNG CÁC DAP TRAN CAO VÀ
VAN DE KHÍ THUC TREN MAT TRAN
1.1. Tinh hình xây dung đập bê tơng trọng luc và dap tran cao ở ViệtNam.
1.1.1. Tình hình xây dựng các cơng trình thủy lợi, thủy điện trên thé giới
Từ xa xưa con người đã biết đắp đập trữ nước, chủ yếu dùng cho sinhhoạt và nông nghiệp. Dấu tích các đập ít nhất từ 3.000 năm trước cơngngun đã tìm thấy ở Jordan, Ai Cập va vùng Trung Đông. Nhưng từ nửa sau
của thế kỷ XX, xây dựng đập mới trở thành một trào lưu mạnh mẽ do nhu cầu
phát triển công nghiệp, thủy điện và phòng chống lũ. Theo thống kê năm 1998
của Uỷ ban đập nước thế giới (World Commission on Dams — WCD), nhân
loại đã xây dung được 47.655 đập cỡ lớn ở 140 nước trên thế giới. Năm nước
có nhiều đập nhất là Trung Quốc có 22.000 đập, Mỹ 6.575 đập, Án Độ 4.291
đập, Nhật Bản 2.675 đập và Tây Ban Nha là 1.196 đập. Theo khu vực đứng
đầu là châu A với 31.340 đập, tiếp theo là Tây Au 4.277 đập, Châu Phi 1.299đập, Đông Âu 1203 đập, Nam Mỹ 979 đập, Bắc và Trung Mỹ 801 đập.
Đối với Việt Nam, cho đến nay vẫn là một đất nước có nên kinh tếnơng nghiệp, tài ngun nước có ý nghĩa quyết định trong sự phát triển bềnvững của đất nước. Lịch sử hình thành và phát triển của dân tộc Việt Nam gắnliền với sự hình thành của hệ thống đê điều chống lũ hàng ngàn năm với hệthống kênh rạch để mở mang vùng đất mới, phát huy mặt lợi của nước, hạn
chế mặt hại để tồn tại và phát triển. Cũng chính nhờ lợi thế đó, một nền văn
minh lúa nước đã hình thành từ nghìn năm ở Dong bằng sông Hong và di cư
vào Đồng bằng sông Cửu Long 300 năm trước đây.
Tuy vậy, nhưng do đặc điểm lịch sử mà sự phát triển của các hệ thống
đâu môi thủy lợi ở nước ta chậm hơn so với các nước phát triên trên thê giới.
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">
Từ khi nước Việt Nam dân chủ cộng hòa ra đời nhất là sau khi hịa bình lập
lại, thủy lợi nước ta mới thật sự trở thành một ngành thuộc kết cấu hạ tầngkinh tế - xã hội được ưu tiên đầu tư. Đến nay cả nước có khoảng 10.000 hồchứa lớn nhỏ trong đó có khoảng 500 hồ chứa có đập lớn đứng hàng thứ 16trong số các nước có nhiều đập cao trên thế giới. Trong số các đập có chiềucao nhỏ hơn 60m thì đập vật liệu địa phương chiếm tới hơn 80%, cịn đối vớiđập có chiều cao lớn hơn 60m thì đập bê tơng nói chung và đập bê tơng trọnglực nói riêng lại chiếm một tỷ lệ đáng kể. Đầu mối các cơng trình Bản Chat,
Bản Vẽ, Hua Na, Trung Sơn, Plêikrông, Sê San 3 và Sê San 4, Sơn La, Lai
Châu, Đồng Nai 3, Đồng Nai 4, Tân Giang, Lịng Sơng, Định Bình, NướcTrong... có các đập bê tơng trọng lực lớn và đập tràn cao với khối lượng tớihàng triệu mỶ, chiều cao đập đến hàng trăm mét.
1.1.2. Một số thông số chính về các cơng trình thủy lợi hiện có
Gắn liền với các hệ thống đầu mối thủy lợi nêu trên là các cơng trìnhtháo lũ, làm nhiệm vụ tháo phần nước lũ khơng thể chứa trong hồ, có khi
chúng cịn được đặt ở dưới sâu và đảm nhận việc tháo cạn một phần hay toanbộ hồ chứa khi cần thiết kiểm tra hoặc sửa chữa.
Cơng trình tháo lũ trên các hệ thống đầu mối thủy lợi rất đa dạng. Dưới
đây là bảng thống kê các cơng trình có đập trọng lực và đập tràn cao ở Việt
Bảng 1.1: Bảng thống kê một số cơng trình có cột áp cao ở Việt Nam [10]
Năm . | Chiều Qxá | Dung | DungAn SA ` A Loai ` SA cà tích tích
Tên cơng trình | xây A. cao | Hình thức tràn | max x ĐA wy
dun dap Hmax (m/s) toàn bộ | hữu ich
tiểu (105m) | (105m?)
Xp: ` 2003- Dap tran+ mũi
Hồ Dinh Bình 2006 | P 50 phun
kao 2004- Doc nước +
Ho Cửa Dat 2009 C 118,5 Tiêu năng đáy 11.594| 1.364,8| 1070,8Hô Nước Trong | 2006- | D 72 Đập tràn + bê
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">
Năm |xu„,| Chiều axa | Dụng | Dune
'Tên cơng trình | xây 108 cao | Hình thức tran | max | ch teh
Thủy điệnlaly | Ủy; B | 69 |Trine6cia - | 13733 7T9jm thuận | 1996- Đốc nước + mũi
TÐHàmthuận | Soop |B | 935 | bee
To Quine [Gann | C | T0 | made ti
TD Tuyên 2002- Đập trăn + đốcQuan, 2007 C | 9%? | nướct mũi phun
TD pd 2005- cố cửa + Mỗi
<sub>TP Bing Nai3 | 2y | P| 108 lạm 10400</sub>
5 2005- cố cửa + Mũi
TD Đồng N4 | hip D | 125 |e 100007 Đập teint mỗi
</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">
Hình 1.2: Đập tràn và Đập dâng hồ chứa nước Cửa Đạt
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">
Hình 1.3: Đập tràn và Đập dang Cơng trình thủy điện Đồng Nai 4
E01) meg 6i pee Shee a m k
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">
1.2. Dieu kiện làm việc của đập tràn cao.
Đơi với cơng trình tháo nước nói chung cũng như đơi với đập tràn cao
nói riêng thì dịng chảy qua đập có lưu lượng và lưu tốc lớn, nó tác động đến
q trình làm việc của cơng trình tháo nước.
Các dịng chảy cao tốc có những nét đặc thù sau:
- Co mức độ xáo trộn mãnh liệt, mạch động áp lực, lưu tơc... có tri sơ
lớn, ảnh hưởng trực tiếp tới ơn định và độ bền cơng trình.
Qn tính của don vị thé tích nước rất lớn, trong khi trở lực của độnhớt khơng thé hiện rõ ràng.
Dịng chảy rất nhậy bén với đường biên: Các nhiễu động phát sinhtại một điểm bat kỳ trong dịng chảy có thé được truyền đi và gây
ảnh hưởng trong một phạm vi rất rộng xi theo chiều dịng chảy.
Khi xem xét xử lý các hiện tượng thủy lực đặt biệt trên đập tràn có cộtnước cao cân phải xét tới tác dụng của dịng cao tơc tác dụng lên tràn
Đặc trưng mạch động của tải trọng thủy động gây nên ứng suất mỏi
trong kết cấu.
Khí thực và xâm thực khí thực trên bề mặt đập tràn.
Hàm khí và thốt khí làm thay đổi chiều sâu dòng chảy gây chấn
động hoặc nước va trong đường xả kín.
Sự hình thành và truyền sóng nhiễu trong lịng dẫn khơng áp.
Khả năng mài mịn thành lịng dẫn khi dịng chảy mang theo nhiều
bùn cát thơ.
Tác dụng của khí thực
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">
Khi dịng chảy có lưu tốc lớn trên đập tràn đi qua các vị trí có gồ ghécục bộ, các dịng tia sẽ khơng cịn bám sát thành rắn, tạo nên chân khơng ở
phía sau các mau này. Khi trị số áp lực chân không vượt quá giới hạn phângiới thì sẽ xuất hiện hàng loạt bong bóng chứa hơi nước, khi đó hình thànhkhí hóa. Các bong bóng chứa hơi nước sẽ được dịng chảy cuốn theo đến vùngcó áp suất cao hơn, chúng bị ép mạnh từ mọi phía và bị tiêu hủy. Nếu sự tiêuhủy này xảy ra dồn đập ở gần bề mặt tràn sẽ tạo ra một xung lực lớn và lập lại
nhiều lần làm cho bê tông mặt tràn bị mỏi, dẫn đến bong rời, khi đó hiện
tượng khí thực hình thành trên bề mặt tràn. Khí thực thường phá hoại bề mặt
tràn trong một phạm vi nhất định gọi là hố xâm thực.
Dưới đây là một vài trường hợp về xâm thực khí thực trên các cơngtrình tháo trên thé giới và Việt Nam trong thời gian gần đây:
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">
- Đập tràn Thác Bà:
Đập tràn Thác Bà bắt đầu xây dựng vào năm 1971, mặt tràn dang
Ophixerop, tràn gồm 3 khoang x 10m có cửa van, khoang giữa có mũi phóng,
hai khoang bên theo sơ đồ tiêu năng đáy, sân tiêu năng dài 28,6m, ở cuối cóbồ trí 7 mồ tiêu năng, giữa các mé là mũi phun thấp hình nêm. Năm 1990 trànxả lưu lượng Q = 1.300m”/⁄s qua 3 khoang khi mực nước hạ lưu ở cao trình27,65m (sân sau ở cao trình 20m). Nghiên cứu điều kiện làm việc của đập tràn
cho thấy với lưu lượng nay thì chiều dai sân khơng đủ dé tạo nước chảy ngập
trong bê ứng với mực nước hạ lưu là 27,65m, dòng chảy trên bề mặt vẫn là
dòng chảy xiết, với vận tốc tại đáy bé là 22,8 — 25m/s, do đó tại các mũi phunsẽ sinh tách dịng tạo chân khơng dẫn đến khí thực. Kết quả là mặt sân tiêu
năng giáp với các mồ 5, 6 bị bong tróc bê tơng từ 10+20cm, tro cốt thép dọc,cốt thép ngang bị đứt, các thành đứng của các mũi phun thấp hầu hết dưới
chân bị bóc rỗ sâu 5+ 10cm (hình 1.1). Đây là hậu quả của xâm thực khí thực
do bề mặt có gồ ghé cục bộ và đường viền của các mũi phun thấp có cau tạo
chưa hợp ly [1].
Hình 1.6: Xâm thực mũi phun cuối bề ở đập tràn Thác Bà
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">
- Hệ thong đập Bái Thượng — Sông Chu (Thanh Hóa)
Hệ thống được xây dựng vào năm 1920, hồn thành năm 1926, trong hệ
thống có đập tràn trọng lực ngăn sông Chu để dâng nước đưa vào hệ thống
công trình dẫn nước. Sau 3 năm vận hành (năm 1929), hiện tượng xâm thực
đã xuất hiện ở hạ lưu đập, mỗi năm theo thời gian phát triển thêm và làm xóichân đập tràn sâu đến 2m, đã phải xử lý bằng cách đắp vào 3000mỶ đá. Sau đóđập vẫn tiếp tục bị phá hoại ở các năm 1939, 1942, 1952, 1980. Đến năm
1988, mặt đập bị xói mịn, lở nhiều chỗ, lớp bê tông bảo vệ trên mặt đập bịbào mịn 3-5em, các răng trên mặt đập bị rỗ, có chỗ sâu đến 0,7 đến 0,8m,
chân đập bị xói mịn, khoét sâu dạng hàm ếch từ 0,4-0,8m va dài 2-3m. Sựphá hủy bê tơng và cơng trình đập Bái Thượng thì do nhiều ngun nhân
nhưng trong đó có sự tham gia của hiện tượng khí thực và sự tác động cùng
lúc của nó với các yếu tố khác làm cho tốc độ và mức độ hư hỏng càng lớn
hơn [2].
- Tran xa lũ Nam Thạch Han — Quang Trị:
Tran bắt đầu khởi công từ năm 1978, kiểu ngưỡng tràn đỉnh rộng, nối
tiếp sau là đốc nước. Tháng 10/1983 tran xả với lưu lượng 7.000m”/⁄s. Kết qua
ngưỡng tràn và đốc nước bị hư hỏng nặng. Trên mặt tràn quan sát thấy nhiều
chỗ lớp vữa xi măng bị bong ra, chỉ còn trơ lại các hịn sỏi, nhiều chỗ trơ cốtthép, có chỗ bê tơng bi xói sâu vào thành 0,2+0,3m. Đó là do hiện tượng khíthực gây ra (hiện tượng này xảy ra với vận tốc bình quân V= 15m/s) [1].
- Tran xả lũ hô chứa nước Kẻ Go - Hà Tĩnh:
Cơng trình được thiết kế xây dựng từ những năm 1970 đến năm 1979và chính thức bàn giao đưa vào khai thác sử dụng từ năm 1987, với tần suất lũ
thiết kế P=0,5%, ứng với lưu lượng thiết kế Q+y = 1.080m*/s. Có tràn xả lũ
gơm 2 cửa, chiêu rộng mỗi cửa là B = 10m, hình thức tran xả sâu, kiêu đập
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">
tràn thực dụng, điều tiết bằng cửa van cung. Dốc nước và mũi phun bố trí theo
hình thức mở rộng dan, với góc cửa mở a = 12°12’, chiều rộng đầu dốc nước
21m và cuối mũi phun 36m, chiều dài dốc nước 23,5m, chiều dài máng phun39,5m, độ dốc dốc nước va máng phun thiết kế là i = 0,1, doc thân đốc nướcbố trí một tường phân dịng nối liền từ trụ pin đến cuối mũi phun. Ngồi trànxả lũ chính cịn bồ trí 2 cửa tràn kết hợp với cơng lấy nước, chiều rộng mỗi
cửa Bp = 3m, kiểu đập tràn thực dụng điều tiết bằng cửa van cung, với lưulượng thiết kế Qprx = 296 m’/s.
Sau hơn 20 năm khai thác sử dụng, cơng trình đã phát huy tốt các
nhiệm vụ điều tiết lượng nước trong hồ và xả lượng nước thừa về trong mùalũ. Qua đánh giá thực tế thì ở phần mũi phun đã xuất hiện hiện tượng xâmthực do khí thực, bề mặt mũi phun xuất hiện các lỗ với chiều sâu từ 2 — 3cm,
có chỗ sâu tới 5cm và đã bị lộ cốt thép ra ngoài (hình 1.7) [1].
Hình 1.7: Hiện tượng khí thực xâm thực bề mặt dốc nước tràn Kẻ Gỗ [1]
</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">
- Tran xả lũ hơ chứa nước Nui Cóc — Thái Ngun:
Cơng trình được khởi cơng xây dựng từ năm 1973, được đưa vào khai
thác sử dụng năm 1982, với lưu lượng thiết kế Q+y = 830 m’/s (P = 0,5%),B,= 3 x 8m, hình thức tran xả mặt, ngưỡng tràn mặt cắt hình thang mái thoải,điều tiết băng cửa van cung. Chiều dài đốc nước 20m, chiều dai máng phun,kế cả mũi phun 40m, độ dốc i = 0,125, kết cau dốc nước và máng phun bằng
bê tông cốt thép M20.
Qua 22 năm khai thác sử dụng đã có xuất hiện hiện tượng xâm thực dokhí thực ở phần máng phun và mũi phun [2].
1.2.2. Ảnh hướng của hàm khí và thốt khí đến sự làm việc của đập tràn
Khi thiết kế các đập tràn cao có lưu tốc dòng chảy lớn, phải giải quyếtnhiều vấn đề liên quan đến hiện tượng hàm khí. Do hàm khí, thể tích hỗn hợp
nước - khơng khí tăng lên nên đối với lịng dẫn khơng áp thì cần tăng chiều
cao thành bên.
Do hàm khí các tia phóng xuống hạ lưu sẽ làm giảm tầm phóng của tia
và tạo các đám mây bụi nước làm phức tạp các điều kiện khai thác các thiết bịcơ điện (do độ âm tăng lên) và gây bat lợi cho 6n định các mái bờ đốc nối tiếp
với cơng trình.
Ở đập AtXoan (Ai Cập) các tia có tầm phóng tới 150m, đọc con đường
năm trên bờ đá dốc bị bao phủ bởi một lớp bụi nước làm cản trở giao thôngngay từ khi bắt đầu khai thác cơng trình. Mái dat bị bão hịa nước dẫn đến mat
ồn định làm cho đường giao thông bị phá hoại.
Tuy vậy, khác với khí thực, sự hàm khí dịng chảy trong cơng trình
khơng phải bao giờ cũng gây hại. Ngược lại, sự hàm khí ở lớp dịng chảy sát
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">
thành có tác dụng hạn chê khả năng xâm thực, giảm mức độ gây xói của dịngchảy. Ngồi ra, hàm khí cịn làm giâu oxi cho nước, giúp cải thiện mơi trường
của dịng nước khi chảy xuống hạ lưu.
Di kém theo hàm khí là sự thốt khí, hiện tượng nay có ảnh hưởng đến
điều kiện làm việc của các cơng trình xả kiểu kín. Sự thốt các bọt khí ra khỏinước và tu lại trên trần sẽ dan tạo ra các bọt khí trên đó, làm giảm mặt cắt ướtcủa dịng chảy. Việc đây các bọt khí này ra khỏi đường dẫn nước có áp sẽ kéo
theo hiện tượng nước va.
1.2.3. Ảnh hưởng của sóng
Trong dịng chảy xiết thường hình thành sóng do kết quả tác động qua
lại giữa dòng chảy với thành rắn làm đổi hướng dịng chảy. Sóng cũng tự hình
thành một ngẫu nhiên từ phía mặt thống. Sóng trong dốc nước biéu hiện dướidạng các sóng dừng hay hình thức nước nhây xiên, cịn trong trường hợp sauở dang các sóng lăn (sóng chạy). Ca hai loại sóng đều ảnh hưởng có hại tới sựlàm việc của cơng trình: làm tăng chiều cao mực nước trong dốc nước, làm
xau đi các điều kiến nối tiếp hạ lưu, có khả năng gây dồn ép khơng khí trong
các đường tháo nước kín. Các sóng lăn cịn làm gia tăng tải trọng động lên
cơng trình.
1.2.4. Sự mài mòn bề mặt
Khi xả nước qua đập tràn hoặc các cửa xả đặt cao thì nước xả thườngchứa ít bùn cát. Bùn cát chỉ xâm nhập các cửa xả khi chúng đã lâp đây dung
tích hồ chứa, hoặc khi phải tháo cạn hồ bằng các cửa xả đảy.
Sự mài mòn tường va đáy đường xa, các thiết bị tiêu năng hạ lưu diễnra ở nhiều cơng trình, chăng hạn ở đập Anderson — Reng (Hoa Kỳ), bùn cát đã
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">
mài mòn lớp bọc kim loại của đường ham dài tới chiêu sâu 7cm khi tháo lưu
lượng thi công với vận tốc V=9m/s.
1.2.5. Sự pha hoại do tac dụng của tải trọng động
Với các cơng trình xả có cột nước cao, năng lượng thừa của dòng chảy
xuống hạ lưu là rat lớn. Việc sử dụng các mồ tiêu năng và mồ phân dòng dé
giảm chiều sâu đào bề và làm giảm năng lượng dòng chảy ở hạ lưu bị hạn chế
do khả năng phát sinh khí thực. Vì vậy trong nhiều trường hợp, việc áp dụng
tiêu năng bằng mũi phun là rất hợp lý. Ở đây xin dẫn chứng một số ví du dé
chứng minh tâm quan trong của việc chọn sơ đô nôi tiép hạ lưu.
Ở đập Vacô (Hoa Ky), chiều dai của tam tiêu năng chon dam bảo vớichiều dai của nước nhấy (nối tiếp chảy đáy). Kết cấu gia cé hạ lưu như vậy
hoàn toàn đảm bảo chế độ làm việc bình thường của cơng trình. Tuy nhiên,
sau 16 năm khai thác đã xây ra xói lớp gia có hạ lưu. Thể tích vật liệu bi bongra (gồm bê tông và đá nền) lên tới 380.000m”, chiều sâu tới 6,7m.
Đập tràn của cơng trình XupKhun (Triều Tiên) có chiều cao H=107m,chiều dai khoảng 370m, cột nước trên đỉnh 6,5m. Tam tiêu năng dai 30m cómũi phun ở cuối để tạo cơ chế độ chảy mặt ở sân sau. Khi xả nước trong thờigian 11,5 tháng với lưu lượng don vị trên tam tiêu năng là 22,8-31,4m°/s.m và
lưu tốc 35m/s, tam tiêu năng bị bẻ gay, nền đá bị xói, chiều sâu phá hoại đạttới 4.8m, thể tích bê tơng bị cuốn đi chiếm 1/3 tổng thể của tắm tiêu năng.Nguyên nhân của sự cô là do khơng đặt các thiết bị thốt nước thấm từ nền vàkhông neo chặt tam vào nền. Một phan của tam tiêu năng được đúc băng cáchđồ bê tông trong nước do thi cơng khơng có biện pháp thốt nước thấm làm
khơ hố móng. Trong biện pháp sửa chữa đã bố trí các lỗ thốt nước và neo
chặt tâm tiêu năng vào nên, do đó cơng trình lại làm việc an toàn.
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">
Đập tràn cao làm việc với cột nước trên mặt tràn lớn khi xả lũ với lưu
lượng lớn, dịng chảy có vận tốc cao. Mạch động lớn của vận tốc và áp suất có
thê tác dụng vào đường biên làm cho kết cấu thanh mảnh bị chấn động, bị pháhoại. Cục bộ có vùng phát sinh áp suất thấp, xuất hiện chân khơng dẫn đếnkhí thực. Dịng chảy có hiện tượng trộn khí, trên đường dẫn xuất hiện các
sóng xung kích.
1.3. Cac nghiên cứu về khí thực trên mặt tràn.
1.3.1. Tình hình nghiên cứu khí thực trên mặt tràn của thế giới
Vẫn đề khí thực ở các nước trên thế giới từ lâu đã được quan tâm. Ghinhận đầu tiên va sự phá hoại bởi khí thực là tại đập Hoover. Sau khi nghiên
cứu người ta kết luận răng ngun nhân chính là do lịng dẫn khơng được xửlý tốt và dịng chảy khơng thuận, người ta cũng thấy rằng công tác bê tông cầnphải được xem xét một cách nghiêm túc. Tại thời điểm đó khái niệm độ nhámbề mặt và vai trị của việc xử lý bề mặt chưa được rõ ràng. Cuối năm 1981,việc xử lý bề mặt sử dụng cho đường tràn có lưu tốc lớn đặt ra những yêu cầukhắt khe hơn. Trong năm 1981, cuốn “Hướng dẫn công tác bê tông” đượcphát hành ở Mỹ và được sử dụng rộng rãi cho tất cả các đập tràn có lưu tốc
dịng chảy lớn hơn 23m/5.
Trong năm 1961, lợi ích của việc lắp đặt bộ phận tiếp khí trong việc
ngăn ngừa khí thực đã được chứng minh ở đập Grand Coulee, bộ phận tiếp
khí đầu tiên được lắp đặt trên đường tràn là tại đập Yellowtail vào năm 1967.
Tuy nhiên lúc này người ta vẫn chưa hoàn toàn tin cậy vào bộ phận tiếp khí,do đó phan hạ lưu tràn góc dốc 1:100 và bề mặt được sơn phủ epoxy. Kết qua
vận hành chứng minh hiệu quả khi sử dụng bộ phận tiếp khí, khi góc dốc ở hạ
lưu tuynen 1:20 và không sơn epoxy.
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32">
dụng thành công ở đập Bratxcaia (phương án sửa chữa năm 1967), đường tran
thủy điện Nurêch (1978) và nhiều cơng trình khác.
Đến nay đã có hơn 100 cơng trình của các nước đã sử dụng phươngpháp tiếp khí vào dịng chảy để phịng ngừa khí thực. Kết quả vận hành chứngminh hiệu quả khi sử dụng bộ phận tiếp khí là rất tốt. Trung Quốc áp dụngphương pháp tiếp khí vào dịng chảy này từ những năm 1970, sau đó pháttriển rất nhanh. Trên các cơng trình xả lũ của các cơng trình Điều Giang Độ,
Phùng Gia Sơn, Đông Giang, Dương Hiệp, Fengman, Thạch Đầu Hà ... đềubố trí bộ phận tiếp khí.
1.3.2. Tình hình nghiên cứu khí thực trên mặt tràn ở Việt Nam
Nghiên cứu tính tốn về khí thực trên đập tràn nói riêng, cơng trình
thủy lợi nói chung ở nước ta trong thời gian qua chưa được chú trọng đúng
mức. Trong khi đó, những năm gan đây đã ghi nhận càng nhiều các sự cơ hư
hỏng cơng trình do các ngun nhân có liên quan đến hiện tượng khí thực nhưở các đường tràn cơng trình đầu mối Nam Thạch Hãn, Thác Bà, Kẻ Gỗ, NúiCốc, Phú Ninh... Điều nay địi hỏi trong tính tốn thiết kế cũng như thi cơng
xây dựng các cơng trình mới phải đề cập đầy đủ hơn các vấn đề dự báo khí
thực trong cơng trình thủy lợi, cũng như áp dụng các biện pháp kỹ thuật
chun mơn đề phịng sự cố. Ngồi ra các cơng trình đã được xây dựng cũngcần phải tiến hành tính tốn kiểm tra và áp dụng các biện pháp sử lý khi cầnthiết.
</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">
Thời gian gần đây ở Việt Nam cũng đã nghiên cứu áp dụng phươngpháp tiếp khí vào dịng chảy trên cơng trình tháo nước như: đường tràn của hồ
chứa nước Cửa Dat — Thanh Hóa, thủy điện Son La, thủy điện Lai Châu.
Năm 2006, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã ban hành tiêuchuẩn ngành về tính tốn khí thực (14 TCN 198: 2006). Năm 2012, tiêu chuannày được chuyên thành tiêu chuẩn quốc gia (TCVN 9158: 2012). Một số
nghiên cứu về khả năng khí thực và giải pháp phịng khí thực trên các bộ phậncủa cơng trình tháo nước cũng đã được công bồ trong thời gian gần đây như:Kiểm tra khí thực ở các đập tràn cao, áp dụng cho đập tràn của thủy điện LaiChâu — Nguyễn Chiến, Nguyễn Thái Bình - Tạp chí KHKT Thủy lợi & Mơitrường số 42 — 2013 [2]; Giải pháp phịng khí thực cho các thiết bị tiêu năng
sau đập tràn cao, áp dụng cho đập tràn Hồ Nước Trong — Nguyễn Chiến,
Phạm Hồng Hưng - Tạp chí KHKT Thủy lợi & Mơi trường số 30; Tính tốnkhí thực các cơng trình thủy Lợi - Nguyễn Chiến (2003) — Nhà xuất bản Xây
dựng; Nguyễn Chiến. Tính tốn bộ phận tiếp khí để phịng khí thực trên mặt
tràn và đốc nước của cơng trình tháo nước. Tạp chí KHKT Thủy lợi và Mơitrường số 16. Hà Nội. 2007; Nguyễn Chiến, Phạm Nguyên Hùng. Tính tốnsự phân bố của hàm lượng khơng khí trong dịng chảy hở trên các cơng trìnhtháo nước. Tạp chí KHKT Thủy loi và Môi trường số 18. Hà Nội. 2007.
Về khí thực trên mặt tràn, mặc dù đã có một số nghiên cứu như đã nêutrên, nhưng chưa có cơng trình nào thực hiện việc nghiên cứu tổng qt vềkhả năng khí hóa và khí thực trên mặt tràn phụ thuộc vào các thông số khácnhau như chiều cao mặt tràn, cột nước tràn, độ gồ ghé bề mặt và độ bền của
vật liệu bê mặt tràn.
1.3.3. Một số hình ảnh về bé trí thiết bị tiếp khí trên cơng trình tràn tháo lũ
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34">
Hình 1.8: Bố trí hệ thống ống dẫn khí trên trụ pin đập tràn
a> Hubert (COHANSOTM 2005
</div><span class="text_page_counter">Trang 35</span><div class="page_container" data-page="35">
20
</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">
1.4. Phạm vi nghiên cứu của luận văn.
Nghiên cứu khả năng xuất hiện khí hóa và khí thực ứng với các trường
hop Hx, Hm, Rp, Zm khác nhau. Trên cơ sở phân tích mối quan hệ giữa 4
thơng số trên đưa ra lựa chọn vật liệu cho thiết kế đập tràn. Tính tốn kiểm tralại nếu trên bề mặt tràn vẫn xuất hiện khí thực thì cần thiết phải tính tốn thiếtkế bộ phận tiếp khí để phịng tránh khí thực.
Tính tốn cụ thể để kiểm tra khí hóa, khí thực và thiết kế bộ phận tiếp
khí nếu xuất hiện khí thực cho đập tràn cơng trình thủy điện Xekaman 1.
1.5. Kết luận Chương I
Với những nội dung nghiên cứu ở chương | cho thấy được rang, van dékhí thực là một vấn đề quan trọng trong thiết kế, thi cơng các cơng trình thủylợi nói chung và cơng trình tháo nước nói riêng. Khí thực có tác động rất lớn
vào quá trình làm việc cũng như tuổi thọ của các cơng trình tháo nước; trongkhi đó đối với hệ thống đầu mối của các cơng trình thủy lợi, thủy điện thìcơng trình tháo nước đóng một vai trị hết sức quan trọng. Vì vậy, khí thực
khơng những chỉ ảnh hưởng đến cả hệ thống đầu mối, có thể phá hoại hoặcảnh hưởng đến quá trình làm việc của cả hệ thống. Nhận thấy vai trò và tầmquan trọng nảy, các nước trên thế giới có nền thủy lợi phát triển đã dần dầnchú trọng và xem xét những vấn đề này trong khi tính tốn, thiết kế xây dựng
các cơng trình tháo nước. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây cũng đã bắtđầu nghiên cứu vấn đề này khi tính tốn thiết kế các cơng trình có quy mơ
lớn. Luận văn đặt nhiệm vụ nghiên cứu tổng quất về khả năng khí hóa và khí
thực trên mặt tràn và áp dụng cụ thể cho trường hợp của đập tràn thủy điện
Xekaman 1.
</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">
CHUONG 2: NGHIÊN CỨU TONG QUÁT KHẢ NĂNG KHÍ THUC
TREN DAP TRAN
2.1. Nhiệm vu và phạm vi nghiên cứu.
2.1.1. Nhiệm vụ nghiên cứu.
Nghiên cứu khả năng xuất hiện khí hóa ứng với các chiều cao mặt tràn,cột nước thiết kế và chiều cao mau gỗ ghé khác nhau.
Kiểm tra khả năng xấy ra khí thực sau khi xuất hiện khí hóa ứng với các
mác bê tơng mặt tràn khác nhau.
Phân tích quan hệ Hm, Zm., Vọr, Ry trên các biểu đồ dé xác định khanăng khí thực, lựa chọn vật liệu phù hợp với các thông số thiết kế cụ thể của
đập tran dé phịng khí thực.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu.
Khả năng xuất hiện khí thực trên mặt tràn phụ thuộc vào các yếu to:
chiêu cao dap, mac vật liệu, độ gô ghê cục bộ trên mặt tran...
Xét các trường hợp đập tràn phi chân khơng (Ophixerop) có các thơng
số thay đổi như các đập tràn cao đã xây dựng ở Việt Nam:
- Chiều cao mặt tràn: Hy, = 40m, 60m, 80m, 100m (tinh từ điểm thấpnhất của mũi phun đến ngưỡng tràn).
- Cột nước thiết kế: H„=8m, 10m, 12m, 14m.
- Cường độ bê tông mặt tràn: Ry=20MPa, 25MPa, 30MPa, 35MPa,
- Độ gỗ ghé bé mat: 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 7mm.2.2. Phương pháp kiểm tra khí hóa và khí thực trên mặt tran
</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38">
2.2.1. Kiểm tra khí hóa.
2.2.1.1. Khái niệm về khí hóa [1]
Khí hóa là hiện tượng xuất hiện hàng loạt bong bóng chứa khí và hơitrong lịng chất lỏng ở điều kiện nhiệt độ bình thường nhưng áp suất bị giảmxuống dưới một trị số giới hạn gọi là áp suất phân giới, ký hiệu là Pio:
Đối với các cơng trình tháo nước (CTTN), chất lỏng được xét là nước,
hơi xuất hiện dưới dạng các bong bóng là hơi nước; áp suất phân giới chính làáp suất hóa hơi của nước ở nhiệt độ tương ứng.
Như vậy điều kiện xuất hiện khí hóa tại một khu vực nào đó trong dịng
chảy là khi ở đó có:
P<Pp;, hoặc H<H;;,
trong đó:
P — áp suất tuyệt đối tại điểm đang xét;
H — cột nước áp lực tương ứng với P;
Pye — áp suất phân giới của nước;
H;; — cột nước tương ứng với Pp».
</div><span class="text_page_counter">Trang 39</span><div class="page_container" data-page="39">
Các bong bóng khí được hình thành tập trung trong một khu vực nhấtđịnh của dịng chảy gọi là đuốc khí (hình 2.1). Phạm vi của đuốc khí có thể
dài, ngắn khác nhau tùy theo mức độ mạnh yếu của khí hóa.
2.2.1.2. Các thơng số đặc trưng của khí hóa [1]a. Hệ số khí hóa (K)
Hệ số khí hóa là một đại lượng không thứ nguyên dùng để biểu thị mức
độ mạnh yếu của khí hóa trong dịng chảy, ký hiệu là K. Giá trị của K tại một
bộ phận cụ thể được xác định như sau:
H;;- Cột nước áp lực phân giới (m).
b. Hệ số khí hóa phân giới (Kye)
Hệ số khí hóa phân giới là giá trị của hệ số khí hóa K tương ứng với
trạng thái chớm khí hóa, nghĩa là khi các bong bóng khi mới bắt đầu hìnhthành. Trạng thái này xác định bằng thực nghiệm với sự quan sát các bongbóng khí bằng mắt thường hay các máy đo chuyên dụng.
Sử dụng các giá trị K va Kye, điều kiện khí hóa của dịng chảy tại một
khu vực nào đó sẽ là:
KS Ky, (2.2)
</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40">
Kye — hệ số khí hóa phân giới.
Trường hợp khống chế theo điều kiện (2.3) dẫn đến kích thước cơng trình qlớn, khơng thỏa mãn điều kiện kinh tế thì có thể chấp nhận có khí hóa ở giai
đoạn đầu (khả năng xâm thực là rất nhỏ). Khi đó điều kiện khống chế:
K>0,85K„; (2.4
Trong cơng thức (2.3) và (2.4) trị số K được xác định theo công thức (2.1) với
các đại lượng xác định như sau:
</div>
