NGHIÊN CỨU SỰ TÁC ĐỘNG QUA LẠI CÁC YẾU TỐ THUỶ LỰC CỦA CÔNG TÁC NGĂN DÒNG KHI THI CÔNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI ĐẦU MỐI TRÊN SÔNG

NGHIÊN CỨU SỰ TÁC ĐỘNG QUA LẠI CÁC YẾU TỐ THUỶ LỰC CỦA
CÔNG TÁC NGĂN DÒNG KHI THI CÔNG CÔNG TRÌNH THUỶ LỢI
ĐẦU MỐI TRÊN SÔNG
RESEARCHES OF THE INTERACTIVE IMPACTS PROBLEMS HYDRAULIC OF THE
CURREN BLOCKAGE ON THE CONSTRUCTIONS OF KEY IRRIGATIONAL WORKS
TÓM TẮT
Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích thực tế các phương thức ngăn dòng khi thi công các công trình thuỷ
lợi đầu mối trên sông, thông qua việc nghiên cứu sự tác động qua lại của các yếu tố thuỷ lực kết hợp với lý
thuyết để từ đó ta sử dụng phần mềm Pascal lập trình nó nhằm tự động hoá các yếu tố thuỷ lực ngăn dòng
qua các thời đoạn phục vụ cho các công tác tiếp theo.
ABSTRACT
Based on the practical study and analysis on the stream - blocking modes during the building of main
irrigational works over the river and based on the interaction between hydraulic factors, the Pascal software
is applied to automatize these factors in stream blockage at each specific stages in order to serve the next
constructions.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Tổng quan - tình hình chung.
Dự án qui hoạch thuỷ điện bậc thang hệ thống sông Vu Gia – Thu Bồn có tiềm năng thuỷ điện
đứng thứ 4 cả nước sau Sông Đà, Sông Đồng Nai và Sông Sê San gồm 12 công trình trong đó có 8
công trình hiệu quả như: AVương 1, Sông Tranh 2, Đắc Mi 1, Đắc Mi 4, Sông Boung 1, Sông
Boung 4, Sông Giằng và Sông Côn 2.
Các công trình thuỷ lợi được tập trung lại thành một tập hợp công trình nhằm giải quyết những
nhiệm vụ thuỷ lợi gọi là đầu mối công trình thuỷ lợi.
Để đảm bảo điều kiện thi công các hạng mục của công trình đầu mối thì trước hết phải tiến
hành ngăn dòng công tác đó gọi là công tác ngăn dòng.
Như vậy sự cần thiết của công tác ngăn dòng và sự tác động qua lại công tác chặn dòng khi thi
công công trình đầu mối là gì?
1.2 Sự cần thiết.
Ta đã biết trong quá trình thi công công trình thuỷ lợi trên sông có rất nhiều công tác phức tạp
và khó khăn như công tác ngăn dòng, công tác dẫn dòng, và nhiều công tác khác. Để làm rõ một
trong các công tác đó là đi nghiên cứu sự tác động qua lại công tác ngăn dòng khi thi công công

trình đầu mối của công trình thuỷ lợi.
Công tác ngăn dòng là một khâu quan trọng hàng đầu, khống chế toàn bộ tiến độ thi công công
trình đầu mối.
Do tính phức tạp khi thi công ngăn dòng đòi hỏi chúng ta phải nắm được qui luật của dòng
chảy, kỹ thuật tổ chức thi công ngăn dòng cũng như sự tác động qua lại của chúng đến công trình
đầu mối.
1.3 Ý nghĩa:
Quá trình nghiên cứu công tác ngăn dòng có ý nghĩa rất lớn vì khi đó ta nắm được quy luật của
dòng chảy lúc đó sẽ chọn đúng thời điểm hợp lý, xác định được thời gian và lưu lượng chặn dòng
thích hợp.
2. CƠ SỞ NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT LẬP MÔ HÌNH.
2.1 Cơ sở nghiên cứu đề tài:
Từ sự cấn thiết và tính quan trọng của công tác ngăn dòng trong các công trình hiện nay đặc
biệt là trong các công trình thuỷ lợi nên cần phải có sự nghiên cứu về công tác này.
Dựa vào một số công trình thuỷ lợi đang vận hành và tài liệu về các công trình đó.
Để có thể nghiên cứu chúng một cách nhanh và chuẩn xác cần phải sử dụng các phần mềm lập
trình như Pascal, Visua basic,… và các giáo trình, tài liệu như Thi công, Thuỷ lực, Công trình tháo
lũ, Thuỷ công và các sổ tay tính toán thuỷ lợi,…
2.2 Thiết lập mô hình:
Từ các biểu thức tính toán ta đi xây dựng thuật toán bằng ngôn ngữ Pascal để viết chương
trình tính nhằm xác định các yếu tố thuỷ lực.
2.3 Thiết lập sơ đồ tính và lập hệ phương trình: Sơ đồ lấp bằng và sơ đồ lấp đứng
2.3.1. Sơ đồ lấp bằng:
a> Sơ đồ tính: Xem ( hình vẽ 1) : Cho trường hợp lấp bằng
b> Thiết lập hệ phương trình.
- Lưu lượng tràn qua đập ngăn dòng Q
1
(m
3
/s). Đập coi như đập tràn đỉnh rộng.

+ Khi chảy ngập (0 < h
1
< h
2
– h
gh
):
Với h
gh
=
3
2
g
q
α
(m) và q =
21
bb
Q
TK
+
(m
2
/s)
Khi đó, lưu lượng được xác định như sau:
Q
1
=
)
2

.(2.)..(.
2
11211
g
V
Zghhb
o
+−
ϕε
(1)
+ Khi chảy không ngập (h
1
≥ h
2
– h
gh
):
Q
1’
=
2
3
2
111
)
2
(2...
g
v
hhgbm

o
a
+−
ε
(2)
- Lưu lượng qua đập tràn dẫn dòng Q
2
(m
3
/s):
+ Chỉ tiêu ngập:





<
>−=
pg
n
P
Z
P
Z
Phh
)(
0)(
2
với
pg

P
Z
)(
= f(m)
+ Lưu lượng: Q
2
= σ
n
.ε
2
.m.b
2
.
2/3
.2
o
Hg
(3)
- Lưu lượng thấm qua đập ngăn dòng Q
3
(m
3
/s):
Q
3
= 0,57.k.ε
1
.b
1
.

Zh .
1
(4)
Vậy: Theo phương pháp lấp bằng thì:
Khi 0 < h
1
≤ (h
2
– h
gh
) thì có hệ phương trình sau:
* Khi 0 < h
1
≤ (h
2
– h
gh
) thì có hệ phương trình sau:









=
=
+−=

=++=
ZhbkQ
HgbmQ
g
V
ZghhbQ
QQQQQ
on
o
TKI
.....57,0
.2....
)
2
.(2.)..(.
1113
2/3
222
2
112111
321
ε
εσ
ϕε
(I
1
)
(I
1
)

Khi (h
2
– h
gh
) < h
1
thì có hệ phương trình sau:









=
=
+−=
=++=
ZhbkQ
HgbmQ
g
V
hhgbmQ
QQQQQ
on
o
a
TKI

.....57,0
.2....
)
2
.(2...
1113
2/3
222
2/3
2
111
'
1
32
'
1
'
ε
εσ
ε
(I
2
)
I - I
I b
2
I
B
b
1

II Q
1
II
Z
h
2
H
P
H
a
a
o
Z
h
2
H
h
1
H
a
a
o
II – II
Hình vẽ 1
2.3.2. Sơ đồ lấp đứng:
Nếu ngăn dòng bằng phương pháp lấp đứng và bỏ qua ảnh hưởng thấm qua đập ngăn dòng thì ta
có thể dùng các phương pháp sau để xác định các yếu tố thuỷ lực.
- Lưu lượng qua cửa ngăn dòng:
Q
4

=

(5)
- Lưu lượng dẫn qua tràn thực dụng được xác định:
Q
5
= σ
n
.ε
2
.m.b
2
.

(6)
Vậy: Lưu lượng của sơ đồ lấp đứng là.
Q
II
= Q
4
+ Q
5
(7)
2.3.3. Hướng giải các hệ của 2 phương pháp:
Đối với hệ phương trình của sơ đồ lấp bằng: Có thể giải theo 2 cách.
+ Cách 1: Theo đồ giải.
Thực chất là phép tính thử dần: Trước hết ta giả thiết một độ cao đập h
1
, rồi sau đó ứng với
mỗi giá trị của mực nước thượng lưu h

a
ta tính được các trị số lưu lượng Q
1
, Q
1
’ , Q
2
, Q
3
cũng như
Q
4
và Q
5
. Sau đó vẽ các quan hệ (h
a
~Q
1
, h
a
~Q
1
’, h
a
~Q
2
, h
a
~Q
3

, h
a
~Q
I
) trên cùng một đồ thị. Trên
đồ thị này ta tìm ra các yếu tố thuỷ lực khi Q
I
= Q
TK
và tiếp tục làm như vậy với nhiều trị số độ cao
của đập h
1
, ta sẽ thu được một loạt các trị số của các yếu tố thuỷ lực cần tìm.
+ Cách 2: Dùng mô hình tính toán bằng các phần mềm thông dụng hiện nay.
Ở đây ta dùng cách 2 tức giải hệ phương trình trên theo mô hình nhờ các phần mềm thông
dụng và phổ biến hiện nay.
- Ở đây ta dùng cách 2 tức giải hệ phương trình trên theo mô hình nhờ phần mềm Pascal thông
dụng và phổ biến hiện nay.
- Sơ đồ lấp bằng:
Sơ đồ khối chương trình bai toán Sơ đồ lấp bằng như sau:
Q
5
Q
4
Q
TK
Q
1
Q
2

Q
3
Q
TK
Z
h
a
QQ
TK
Q
4
Q
5
QQ
TK
Q
3
Q
2
0
h
a
Z
Q
1
0

3. ÁP DỤNG VÀ KẾT QUẢ.
Công trình thực tiễn được áp dụng ở đây là công tác ngăn dòng (giai đoạn 2) của công trình.
Áp dụng: Với sơ đồ lấp bằng h

2
= 4,2m, ε
1
= 1, ε
2
= 1, α = 1, b
1
= 185m, b
2
= 206m, σ
n
= 0,9 ,
m = 0,47(với mỗi giá trị của m ta sẽ có hình dạng của đập tràn ứng với từng thời kỳ ngăn dòng), k
= 1, Q
TK
= 2800(m
3
/s), P = ,3m, V
0
= 0,681(m/s), ϕ
1
= 0,92.

BEGIN
h
2
, ε
1
, ε
2

, b
1
, b
2
, V
o
,
δ
n
, α, m, k, ϕ
1
, Q
tk
,
P
g:= 9,81;
q:= Q
tk
/(b
1
+b
2
);
h
gh
:= (α.q
2
/g)
1/3
;

h
a
: = h
2
;
H
o
: = h
a
- P + V
2
o
/(2g);
Z: = h
a
– h
2
;
Q
1
:=ε
1
.b
1.
h
2
.ϕ
1
;
Q

2
:= σ
n
.ε
2
.m.b
2
.(2.g.H
o
3
)
1/2
;
Q:= Q
1
+ Q
2
;
abs(Q– Q
TK
)<=100
ha,Q
1
,Q
2
,Q
h
a
: = h
a

+ 0,005;
h
a
> 5,00
S
Đ
Đ
S

END.