Nghiên cứu giải pháp bố trí và tính toán mố nhám gia cường trên dốc nước, áp dụng cho một phương án thiết kế đường tràn hồ nặm cắt

L IC M

N

V i s pháỏ ỏri n nhanh Ếhóng Ế a k ỏhỐ ỏ ồợy ế ng Ếông ỏrình ỏh y l i,
hi n nay Ếhúng ỏa đụ ốà đang ồợy ế ng nhi Ố Ếông ỏrình ỏháo n
ắrong đó, ế Ế n
ỏháo n

Ế. Chính

Ế ố i qỐy mô l n.

Ế là m ỏ ỏrong nh ng h ng m Ế qỐan ỏr ng nh ỏ Ế a Ếông ỏrình
đợy ếi n ra r ỏ nhi Ố ố n đ ỏh y l Ế Ế a ếòng Ếh y.

Ế ẽi ỏ

khi ếòng Ếh y Ếó l Ố ỏ Ế l n s gợy ra nh ng h qỐ ẽ ỏ l i Ếho Ếông ỏrình nh
m Ếh đ ng, sóng ồỐng kíẾh, hàm khí, khí ỏh Ế… làm nh h

ng đ n s an ỏoàn

Ế ng nh hi Ố qỐ Ế a Ếông ỏrình. Nh ng n m g n đợy, đụ Ếó nhi Ố s Ế h h ng
Ếông ỏrình ếo ẾáẾ ngỐyên nhợn liên qỐan đ n l Ố ỏ Ế ếòng Ếh y ỏrên ế Ế n
ra nh đ

Ế gợy

ng ỏràn Ếông ỏrình đ Ố m i Nam ắh Ếh ảụn, ắháẾ Bà, Phú Ninh….

V i nh ng đ Ế đi m ỏrên đợy Ếho ỏh y ối Ế áp ế ng ẾáẾ ẽi n pháp k ỏhỐ ỏ
ẾhỐyên môn đ phòng ng a s Ế ếo l Ố ỏ Ế ếòng Ếh y ỏrên ế Ế gợy ra là m ỏ Ếông
ối Ế r ỏ qỐan ỏr ng ốà ỏh ỏ s Ế n ỏhi ỏ. M ỏ ỏrong nh ng gi i pháp hi Ố qỐ nh ỏ
hi n nay đó là ẽ ỏrí ẾáẾ m nhám gia Ế

ng ỏrên ế Ế n

dòng Ếh y, ỏ ng kh n ng ỏiêỐ n ng ốà gi m kh i l

Ế nh m gi m l Ố ỏ Ế

ng Ếông ỏrình ỏiêỐ n ng phía

saỐ ỏràn. Do đó, ỏáẾ gi l a Ếh n đ ỏài lỐ n ố n ỏh Ế s k ỏhỐ ỏ “NẢảIÊN C U
ẢI I PảÁP B ắậÍ VÀ ắÍNả ắOÁN M NảÁM ẢIA C
D NẢ CảO M ắ Pả

NẢ ÁN ắảI ắ K

ắáẾ gi ồin Ếhợn ỏhành ẽi ỏ n s h

NẢ ắậÊN D C N

C, ÁP

NẢ ắậÀN ả N M C ắ”.
ng ế n ỏ n ỏợm ốà nhi ỏ ỏình Ế a ỏh y

giáo ẢẮ.ắẮ NgỐy n Chi n ỏrong ỏh i gian qỐa, Ế m n ẾáẾ ỏh y Ếô giáo ỏr

ng

i

h Ế ắh y l i ảà N i, ẾáẾ Ế qỐan, đ n ố đụ ẾỐng Ế p ẾáẾ ỏài li Ố ốà ỏ o đi Ố ki n
ỏhỐ n l i giúp ỏáẾ gi hoàn ỏhành lỐ n ố n này.
ắáẾ gi ồin Ếhợn ỏhành Ế m n ng

i ỏhợn, gia đình, Ế qỐan ỏáẾ gi đang

Ếông ỏáẾ đụ ỏ o m i đi Ố ki n ỏrong sỐ ỏ qỐá ỏrình h Ế ỏ p ốà nghiên Ế Ố đ ỏài.
Do ỏh i gian Ế ng nh ki n ỏh Ế ẾhỐyên môn Ếòn h n Ếh nên ối Ế nghiên
Ế Ố ốà ỏh Ế hi n đ ỏài không ỏh ỏránh kh i nh ng ỏhi Ố sóỏ, r ỏ mong đ

Ế s Ếh

ẽ o Ế a ẾáẾ ỏh y Ếô giáo, s đóng góp ý ki n Ế a ẾáẾ nhà khoa h Ế ốà ẾáẾ ẽ n
đ ng nghi p đ đ ỏài nghiên Ế Ố đ
Xin Ếhợn ỏhành Ế m n!

Ế hoàn ỏhi n h n.


B N CAM K T
Tôi xin cam đoan đơy lƠ công trình nghiên c u c a riêng tôi. Các thông tin,
tƠi li u trích d n trong lu n v n đư đ
v n lƠ trung th c vƠ ch a t ng đ

c ghi rõ ngu n g c. K t qu nêu trong lu n

c ai công b trong b t k công trình nƠo tr

đơy.
TÁC GI LU N V N

Ơo Th Hi n

c


M CL C
M

U .....................................................................................................................1

1. Tính c p thi t c a đ tƠi. .........................................................................................1
2. M c đích c a đ tƠi .................................................................................................1
3. Cách ti p c n vƠ ph
4. K t qu đ t đ
CH

ng pháp nghiên c u. ............................................................2

c. ....................................................................................................2

NG 1: T NG QUAN V

VI C

NG TRÀN THÁO L

NG D NG M NHÁM GIA C

1.1 T ng quan v xơy d ng đ

NG. ........................................................3

ng trƠn tháo l

h ch a n

1.1.1 M c đích vƠ yêu c u c a vi c xơy d ng đ
1.1.2. Các lo i đ

H CH A VÀ
c. ...............................3

ng trƠn tháo l . .........................3

ng trƠn h bên b . .....................................................................4

1.1.2.1

ng trƠn d c. .......................................................................................4

1.1.2.2

ng trƠn ngang. ...................................................................................8

1.1.3 M t s công trình tháo l đi n hình

Vi t Nam. ...........................................9

1.2 Các v n đ th y l c c a dòng ch y trên d c n
1.2.1 V n đ sóng trong d c n

c. ........................................................................13

1.2.2 V n đ hƠm khí trong d c n
1.2.3 Khí th c trên d c n

c có l u t c l n. .....................13

c. ..................................................................14

c. ................................................................................15

1.3 V áp d ng hình th c m nhám gia c

ng

Vi t Nam. ....................................16

1.4 Gi i h n ph m vi nghiên c u. .............................................................................19
1.5 K t lu n ch
CH

ng 1. ..............................................................................................20

NG 2: .............................................................................................................21

NGHIÊN C U C S B TRệ VÀ TệNH TOÁN M NHÁM GIA C
TRÊN D C N

C. .................................................................................................21

2.1 i u ki n áp d ng m nhám gia c
2.2 Các hình th c m nhám gia c
2.3 Ph

NG

ng trong thi t k d c n

c. .......................21

ng vƠ kh n ng áp d ng. ..................................21

ng pháp tính toán thi t k m nhám gia c

2.4 Nghiên c u áp d ng m nhám gia c
2.4.1 M c đích lƠm m nhám gia c

ng. .........................................26

ng trong thi t k d c n

c. ....................31

ng. ..............................................................31

2.4.2 L a ch n d ng m nghiên c u đi n hình. ....................................................31
2.4.3 Tính toán kích th

c m cho m c đích tiêu n ng. .......................................32

2.4.4 Ki m tra khí th c khi có m nhám gia c
2.5 K t lu n ch
CH

ng. .............................................43

ng 2. ..............................................................................................48

NG 3: .............................................................................................................50

ÁP D NG CHO M T PH

NG ÁN THI T K

NG TRÀN H ................50

N M C T. ...............................................................................................................50
3.1 Gi i thi u v công trình h N m C t. .................................................................50
3.2 Ph

ng án thi t k đ

3.3 Tính toán th y l c ph

3.3.1

ng m t n

ng trƠn h N m C t. .......................................................51
ng án d c không có m nhám. .....................................52

c trên d c ng v i các c p l u l

ng. .................................52

3.3.2 Tính toán b tiêu n ng cu i d c. ..................................................................53
3.4 Tính toán th y l c ph

ng án d c có m nhám. ................................................57

3.4.1 B trí m nhám. ............................................................................................57
3.4.2 Tính toán kích th

c m nhám.....................................................................57

3.4.3 Ki m tra khí th c m nhám. .........................................................................61
3.4.4 Tính toán b tiêu n ng cu i d c. ..................................................................62
3.5 Phơn tích k t qu , l a ch n ph
3.6 K t lu n ch

ng án. ..............................................................64

ng 3. ..............................................................................................67

K T LU N VÀ KI N NGH ...................................................................................69
I. Các k t qu đ t đ

c c a lu n v n. .......................................................................69

II. Nh ng v n đ t n t i. ...........................................................................................70
III. H

ng ti p t c nghiên c u. .................................................................................71

TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................72


DANH M C CÁC HỊNH V
Hình 1.1

ng trƠn d c....................................................................................................... 4

Hình 1.2 Kênh d n

th

ng l u........................................................................................... 5

Hình 1.3 AB ậ

a hình t nhiên io; AC ậ Gi i h n đ d c cho phép id. ............................. 6

Hình 1.4 D c n

c. ............................................................................................................... 6

Hình 1.5 M t c t ngang c a d c n
Hình 1.6 B c n
Hình 1.7

c. ................................................................................. 7

c. ............................................................................................................... 8

ng trƠn ngang................................................................................................... 9

Hình 1.8 Th y đi n Hòa Bình. ............................................................................................ 11
Hình 1.9

ng trƠn h ch a C a

t. .............................................................................. 11

Hình 1.10

ng trƠn h ch a th y đi n Tuyên Quang. .................................................... 12

Hình 1.11

ng trƠn h ch a th y đi n Yali. ................................................................... 12

Hình 1.12 Tuy n đ p th y đi n S n La. ............................................................................. 13
Hình 1.13 Sóng trong d c n

c [7]..................................................................................... 14

Hình 1.14 S thay đ i c u trúc dòng ch y theo chi u dƠi d c n
Hình 1.15 Khí th c trên b m t d c n
Hình 1.16 M nhám gia c

ng đ

c [2]. ............................ 14

c trƠn K G [2]. ................................................. 15

c b trí

cu i d c n

c. ............................................. 16

Hình 1.17 M nhám hình ch nh t trên d c n

c h ch a n

c Yên L p. ........................ 17

Hình 1.18 M nhám hình ch nh t trên d c n

c h ch a n

c Khe Chè, ....................... 17

Qu ng Ninh. ......................................................................................................................... 17
Hình 1.19 Chi ti t nhám d

ng trên d c n

c h Khe V i. ............................................... 18

Hình 1.20 Chi ti t nhám d

ng đ t so le trên d c n

c NgƠn Tr

i.................................. 19

Hình 2.1 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t th ng góc v i dòng ch y. ................. 22
Hình 2.2 M nhám b ng các d m hình tròn đ t th ng góc v i dòng ch y ......................... 22
Hình 2.3 M nhám b ng các d m hình ch nh t đ t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y.
............................................................................................................................................. 23
Hình 2.4 M nhám quơn c đ t
Hình 2.5 M nhám ch V ng

đáy theo hình bƠn c . .................................................... 23
c dòng. .............................................................................. 24

Hình 2.6 M nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng ..................................................... 24
Hình 2.7 M nhám ch W, có hai m i nh n xuôi dòng. ..................................................... 25
Hình 2.8 M nhám r ng c a đ t xuôi dòng. ....................................................................... 25
Hình 2.9 M nhám r ng c a đ t ng

c dòng...................................................................... 25


Hình 2.10 M nhám đ t

hai bên thƠnh b . ....................................................................... 26

Hình 2.11 M nhám đ t

đáy vƠ c hai bên thƠnh b ........................................................ 26

Hình 2.12

ng m t n

c trên d c n

c khi ch a b trí m nhám gia c

ng ng v i Q =

789m3/s. ............................................................................................................................... 37
Hình 2.13 Bi u đ quan h gi a  vƠ chi u cao m ∆ ng v i t ng ki u m tính theo công
th c c a Aivazian m i. ........................................................................................................ 39
Hình 2.14 Quan h Vng = f(Rb,S) c a v t li u bê tông [2]. ................................................. 44
Hình 2.15 Bi u đ quan h 1  f ( y / );  2  f ( / );  /   f ( L / ) . [2] .................... 45
Hình 3.1 Quan h Q ~ Zh H l u trƠn N m C t. ................................................................. 52
Hình 3.2 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y
v i  = 0,5. ......................................................................................................................... 58
Hình 3.3 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,5. ...................... 58

Hình 3.4 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y
v i  = 0,55. ....................................................................................................................... 59
Hình 3.5 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,55. .................... 60
Hình 3.6 B trí m nhám b ng các d m ch nh t so le nhau vƠ th ng góc v i dòng ch y
v i  = 0,6. ......................................................................................................................... 60
Hình 3.7 B trí m nhám ch W có m t m i nh n xuôi dòng v i  = 0,6. ...................... 61
Hình 3.8 M t c t d c n

c. ................................................................................................. 65

Hình 3.9 M t c t b tiêu n ng cu i d c n

c. .................................................................... 66


DANH M C CÁC B NG BI U
B ng 1.1 Thông s k thu t c a m t s trƠn x l có d c n

c

Vi t Nam. ..................... 10

B ng 2.1 B ng các tr s a, b, c, S trong công th c (2 ậ 5a) và (2 ậ 5b). ............................ 28
B ng 2.2 B ng tr s A trong công th c (2 ậ 6). ................................................................. 29
B ng 2.3 B ng tr s M, N trong công th c (2 ậ 7)............................................................. 29
B ng 2.4 B ng tr s r, s, t vƠ r’, s’, t’ trong công th c (2 ậ 9) và (2 ậ 10). ........................ 31
B ng 2.5

ng m t n

c trên d c n

c khi ch a b trí m nhám gia c

ng ng v i Q =

3

789m /s. ............................................................................................................................... 36
B ng 2.6 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,45 cho 3 ki u m nghiên

c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian m i. ......................................................... 38
B ng 2.7 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,5; 0,55 và  = 0,6 cho 3

ki u m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian m i. ............................... 38
B ng 2.8 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,45 cho 3 ki u m nghiên

c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5a)....................................................... 40
B ng 2.9 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,5; 0,55 và 0,6 cho 3 ki u

m nghiên c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5a)..................................... 40
B ng 2.10 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,5 cho 3 ki u m nghiên

c u đi n hình tính theo công th c c a Pical p (2 ậ 5b). ..................................................... 41
B ng 2.11 Chi u cao m nhám gia c

ng trên d c ng v i  = 0,5 cho 3 ki u m nghiên

c u đi n hình tính theo công th c c a Aivazian c (2-7). ................................................... 42
B ng 2.12 Ki m tra kh n ng khí th c t i m t c t có Vcd = 9,68m/s; 10,87 và 11,84m/s
ng v i t ng chi u cao m nghiên c u. ............................................................................... 47
B ng 3.1
l

sơu đ u d c hc; đ sơu dòng đ u ho; đ sơu phơn gi i hk ng v i các c p l u

ng. ................................................................................................................................... 52

B ng 3.2 B ng t ng h p k t qu tính toán xác đ nh quan h Qtn ~ ( h"c-hh) ....................... 54
B ng 3.3 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng ............................................................. 56
B ng 3.4 B ng t ng h p k t qu tính toán xác đ nh quan h Qtn ~ ( h"c-hh) khi b trí m
nhám gia c

ng v i  = 0,5. .............................................................................................. 62

B ng 3.5 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng v i  = 0,5. ........................................ 63
B ng 3.6 K t qu tính toán chi u sơu b tiêu n ng v i  = 0,55 và  = 0,6. .................... 64


B ng 3.7 K t qu tính toán kh i l

ph

ng bê tông m nhám c a Ki u 3 vƠ Ki u 6 ng v i các

ng án  = 0,5; 0,55 và  = 0,6. .................................................................................. 65

B ng 3.8 K t qu tính toán kh i l

ng bê tông trƠn c a 4 ph

ng án khi không b trí m

nhám vƠ khi b trí m nhám v i  = 0,5; 0,55 và  = 0,6. ................................................ 66


1

1. Tính c p thi t c a đ tƠi.

M

U

Trong nh ng n m g n đơy, chúng ta xơy d ng hƠng ngƠn công trình đ u m i
th y l i đ ph c v các m c đích dơn sinh kinh t , phát tri n đ t n

c. Do m c đ

quan tr ng vƠ đ c thù c a công trình th y l i, nh ng yêu c u v đ m b o an toƠn &
kinh t trong vi c tính toán thi t k , thi công vƠ qu n lý khai thác đ t ra ngƠy cƠng

cao.
D cn
n

c. Chính

c lƠ m t trong nh ng h ng m c quan tr ng nh t c a công trình tháo
đơy di n ra r t nhi u v n đ th y l c c a dòng ch y.

c bi t khi

dòng ch y có l u t c l n s gơy ra nh ng h qu b t l i cho công trình nh m ch
đ ng, sóng xung kích, hƠm khí, khí th cầ lƠm nh h

ng đ n s an toƠn c ng nh

hi u qu c a công trình.
Trong khi đó, nh ng n m g n đơy, đư có nhi u s c h h ng công trình do
các nguyên nhơn liên quan đ n l u t c dòng ch y trên d c n

c gơy nên nh đ

trƠn công trình đ u m i Nam Th ch Hưn, Thác BƠ, Phú Ninhầ.

i u nƠy đòi h i

trong tính toán thi t k c ng nh thi công xơy d ng các công trình m i ph i đ
c p đ y đ h n đ n v n đ v dòng ch y trên d c n

ng

cđ

c c ng nh áp d ng các bi n

pháp k thu t chuyên môn đ phòng ng a s c . M t trong nh ng gi i pháp hi u
qu nh t hi n nay đó lƠ b trí các m nhám gia c

ng trên d c n

c nh m gi m l u

t c dòng ch y, đ phòng khí th c, t ng kh n ng tiêu n ng vƠ gi m kh i l

ng công

trình tiêu n ng phía sau trƠn.
Vì th , đơy lƠ đ tƠi có ý ngh a khoa h c vƠ th c ti n cao vƠ nó liên quan tr c
ti p đ n an toàn, kinh t , hi u qu c a công trình.
2. M c đích c a đ tƠi.
- Nghiên c u các hình th c m nhám gia c

ng vƠ kh n ng áp d ng.

- Nghiên c u gi i pháp b trí vƠ tính toán m nhám gia c

ng trên d c n

c.

- Nghiên c u xác đ nh quan h gi a chi u cao m vƠ m c đ tiêu hao n ng

l

ng trên d c n

c.

- Nghiên c u v n đ khí th c

m nhám gia c

ng.


2

- Áp d ng tính toán thi t k m nhám trên đ

ng trƠn h N m C t, t nh B c

K n.
3. Cách ti p c n vƠ ph

ng pháp nghiên c u.

- i u tra, th ng kê vƠ t ng h p tƠi li u nghiên c u liên quan đ n đ tƠi.
- Nghiên c u c s lý thuy t.
-

ng d ng b trí vƠ tính toán m nhám gia c

ng trên d c n

c.

ng trên d c n

c.

- Phơn tích k t qu đánh giá.
4. K t qu đ t đ

c.

- Gi i pháp b trí vƠ tính toán m nhám gia c

- Bi u đ quan h gi a chi u cao m vƠ m c đ tiêu hao n ng l

ng trên

d c.
-S
n

nh h

ng c a khí th c đ n đ b n c a m nhám gia c

ng trên d c

c.

- Tính toán thi t k m nhám gia c

B c K n.
- K t lu n, ki n ngh .

ng trên đ

ng trƠn h N m C t, t nh


3

CH
T NG QUAN V

NG 1:

NG TRÀN THÁO L
D NG M

1.1 T ng quan v xơy d ng đ

H

NHÁM GIA C

ng trƠn tháo l

đang đ

n

NG

NG.

h ch a n

1.1.1 M c đích vƠ yêu c u c a vi c xơy d ng đ
Hi n nay

CH A VÀ VI C
c.

ng trƠn tháo l .

c ta c ng nh trên th gi i có r t nhi u h ch a n

c đư vƠ

c xơy d ng. Nó có vai trò quan tr ng trong phát tri n kinh t đ t n

công trình ph c v đa m c tiêu, c p n

c, lƠ

c cho nông nghi p, công nghi p, sinh ho t,

phát đi n vƠ các ngƠnh kinh t khác, c i t o c nh quan môi tr

ng sinh thái, đi u

ti t l đ gi m nh thiên tai, đ m b o an toƠn tính m ng vƠ tƠi s n nhơn dơn vùng h
l u.
Khi xơy d ng đ u m i công trình h ch a n
n

c, ngoƠi đ p, công trình l y

c vƠ m t s công trình ph c v cho m c đích chuyên môn thì công trình tháo l

lƠ m t h ng m c không th thi u

các đ u m i th y l i, nó có ch c n ng tháo n

c

th a trong mùa l đ đ m b o an toƠn cho công trình đ u m i c ng nh vùng h du.
m t s đ u m i th y l i, công trình tháo l còn đ
th

c k t h p đ tháo n

ng xuyên xu ng h l u, x bùn cát, tháo c n h ch a khi c n thi t, hay k t h p

đ tháo n

c trong th i k thi công công trình.

Trong các công trình đ u m i, có th lƠm công trình ng n n

k t h p, c ng có th lƠm riêng công trình tháo bên b .
vƠ bê tông c t thép, th

ng b trí công trình tháo n

c vƠ tháo n

g i lƠ đ

ng trƠn l bên b .

c ngay trên thơn đ p.

thì n

ng. Lúc m c n

c h b t đ u dơng lên vƠ cao h n ng

ng trƠn th p h n m c n

l , quan sát m c n
ch nh l u l

ng tháo.

c tách riêng

ng trƠn v a b ng cao trình m c

c trong h t đ ng ch y xu ng h l u. Khi đ

cao trình ng

iv i

ng trƠn l có th có c a van kh ng ch , c ng có th

không có. Khi không có c a van, cao trình ng
c dơng bình th

c

i v i đ p bê tông tr ng l c

các đ p dùng v t li u t i ch , đ p b n ch ng thì công trình tháo l đ

n

c

ng trƠn

ng trƠn có c a van kh ng ch ,

c dơng bình th

ng. Lúc đó c n có d báo

c trong h ch a đ xác đ nh th i đi m m c a trƠn vƠ đi u

4

Tùy vƠo đ c đi m lƠm vi c, đi u ki n đ a hình, đ a ch t vƠ th y v n, các yêu
c u v thi công, qu n lý, khai thác ... mƠ ta có th ch n đ
thích h p, nh công trình tháo l trên m t: đ p trƠn, đ
ngang ầ vƠ công trình tháo l d

i sơu: đ

c công trình tháo l

ng trƠn d c, đ

ng trƠn

ng h m, c ng ng m.

Do có nh ng u đi m c b n lƠ lƠm vi c an toƠn, d thi công, thu n ti n cho
qu n lý vƠ s a ch a khi c n thi t nên đ p trƠn, đ
đ

c áp d ng trong tuy t đ i đa s các h ch a đư xơy d ng

nƠy s đ

ng tràn ngang

Vi t Nam vƠ xu th

c ti p t c duy trì trong th i gian t i.

1.1.2. Các lo i đ

ng tràn h bên b .

ng trƠn d c.

1.1.2.1

ng trƠn d c lƠ lo i đ
ng tháo sau ng

135
130

a)

ng n

c vƠo ng

ng trùng v i

ng.
105
11
1150
12

1 0
130 25

ng c a đ

ng trƠn h có h

125
120
115
110
105

h

ng trƠn d c, đ

A

B

b)

A

B

C

C

c)

A

B

C

Hình 1.1

ng trƠn d c.

a) m t b ng t ng th ; b) m t c t d c; c) m t c t ngang.
Thành ph n c a m t đ

ng trƠn d c g m có: kênh d n vƠo, ng

ng trƠn,

kênh tháo vƠ b ph n n i ti p h l u.
+ Kênh ế n ốào: có nhi m v h
Tùy v trí ng

ng trƠn, phía th

ng n

ng l u đ

c ch y thu n dòng vƠo ng

ng trƠn.

ng trƠn, có kênh d n dƠi, ng n, ho c


5

không có kênh d n, nh ng c n có t

ng cánh h

ng dòng. áy kênh có đ d c i=0

ho c i<0 theo chi u dòng ch y. M t c t ngang kênh có th lƠ hình ch nh t (n n đ t,
có t

ng bên) ho c hình thang (n n đá).

b)

a)

c)
3

3

3

2

2

2
1

+ Ng

1

1

Hình 1.2 Kênh d n
1. Ng

4

th

ng l u.

ng trƠn; 2. Kênh d n; 3. B kênh; 4. T

ng h

ng dòng.

ng ỏràn: có th lƠ đ p trƠn đ nh r ng hay th c d ng, trên đ nh có

ho c không có c a van. Trên n n đ t, th

ng ng

r ng. Trên n n đá đ t ng thêm kh n ng tháo n

ng th p nên theo hình th c đ nh
c vƠ gi m chi u r ng đ

ng trƠn

có th dùng đ p trƠn th c d ng.
Ng

ng trƠn nói chung lƠ th ng đ cho dòng ch y vƠo đ

th ng góc v i ng

ng. C ng có tr

th m chí có lúc thƠnh đ
dòng ch y sau ng

ng th

ng h p b trí ng

ng trƠn thƠnh đ

ng gưy đ t ng thêm chi u dƠi trƠn n
ng r i lo n nên ng

c thu n l i vƠ

c. Tr

ng cong,

ng h p nƠy,

i ta c ng ít dùng. Sau ng

ng tràn

có th b trí thi t b tiêu n ng ho c n i ti p ngay v i kênh tháo.
+ Kênh tháo: n i ti p sau ng
tháo th

ng lƠ d c n
-D cn

c ho c b c n

ng trƠn đ chuy n n

c xu ng h l u. Kênh

c.

c lƠ kênh h có đ d c l n, đ

c xơy d ng trên n n đ t ho c đá.

Khi thi t k c n so sánh đ d c id ng v i l u t c cho phép l n nh t v i đ d c c a
đ a hình t nhiên io


6

A

id

io

B

C

Hình 1.3 AB ậ

a hình t nhiên io; AC ậ Gi i h n đ d c cho phép id.
id 

v2
C2R

Trong đó: v ậ l u t c cho phép c a v t li u lƠm d c n

c;

C ậ h s Sêdi;
R ậ bán kính th y l c m t c t c a d c n

c.

N u io < id thì nên dùng đ d c đ a hình t nhiên vƠ đ m b o cho l u t c trên
d c không v

t quá l u t c cho phép. Th c t có th cho đ d c d c n

t io đ n id. N u cƠng d c, kh i l

c thay đ i

ng đƠo cƠng t ng nh ng chi u dƠi d c n

c

gi m, c n ph i so sánh v kinh t .
N u io > id thì không th dùng đ d c t nhiên n u không có bi n pháp đ c
bi t. Lúc đó, tùy theo đ a hình c th mƠ có th t ng đ nhám ho c có th lƠm hai
d cn

c n i ti p có đ d c khác nhau ầ
a)

b)

Hình 1.4 D c n

c.

a) M t c t d c; b) Hình chi u b ng


7

a)
3,0
0,0
12

b)

6,6

1

4,0
0,0
-2,25
5

c)

1
1

8,5

6,0

0 ,3

0,3

0,0

7,8

Hình 1.5 M t c t ngang c a d c n
a,b) Trên n n đ t; c) Trên n n đá (kích th
Tr
đ

ng h p d c n

cđ

c.

c ghi theo m).

c xơy d ng trên n n đ t ho c đá x u, đáy d c ph i

c gia c b ng bê tông, bê tông c t thép ho c đá xơy. M t c t ngang th

ng lƠ

hình thang có mái d c 1:1 đ n 1:1,5, c ng có khi lƠ hình ch nh t hai b lƠ t
tr ng l c.

ng

dƠy c a đáy tùy tính ch t c a đ t n n vƠ l u t c dòng ch y mƠ xác

đ nh.
Tr

ng h p d c n

c xơy d ng trên n n đá, đ d c đáy cho phép l n h n, có

th t i 50% vƠ có th thay đ i thích ng v i đi u ki n đ a hình, đ a ch t đ gi m
kh i l

ng đƠo. M t c t lƠ hình ch nh t ho c hình thang v i mái r t d c.

áy d c

có chi u dƠy 0,15÷0,6m.
Chi u r ng d c n
ki m kh i l
d cn
v

c có th không đ i trong su t c chi u dƠi ho c đ ti t

ng công trình thì

đ ud cn

c thu h p d n. Trong t t c các tr

cu i d c không đ

cv

t quá l u l

c có th lƠm đo n thu h p ho c làm

ng h p đ u ph i đ m b o l u l

ng đ n

ng đ n v cho phép đ i v i m i lo i n n.


8

-B cn

c: Lúc đ a hình r t d c, kênh tháo dùng hình th c b c n

c p có th gi m đ
l

c kh i l

ng đƠo đ p. Các b c n

c nhi u

c có tác d ng tiêu hao n ng

ng trong su t chi u dƠi dòng ch y vƠ b ph n tiêu n ng cu i kênh tháo s đ n

gi n h n (hình 1.6).
2,08

1,15

2,22

1,60

1,50

1,24

2,09

3,90

2,09
4,45

1,43

3,90

4,45
4,45

2,90

Hình 1.6 B c n
M t c t ngang c a b c n

2,60

1,74

3,54

1,7

4,45

c.

c lƠ hình thang ho c hình ch nh t. B c bao g m

nhi u c p, khi thi t k ph i đ m b o cho trong m i c p đ u có n
đ nh. Vì v y cu i m i c p c n có t

c nh y ng p n

ng tiêu n ng, chi u dƠi m i b c không nên quá

20m.
1.1.2.2

ng trƠn ngang.
Tr

ng h p đ u m i công trình không có v trí thích h p đ lƠm đ

d c, nh t lƠ lúc đ a hình d c vƠ h p thì nên dùng đ
ng trƠn ngang c ng lƠ đ
vuông góc v i h

ng c a đ

ng trƠn ngang.

ng trƠn h , có h

ng tháo sau ng

ng n

c vƠo ng

ng g n

ng. ThƠnh ph n c a đ

ng trƠn

ngang g m: kênh d n vƠo (có th r t ng n ho c không có), ng
tr c ti p sau ng

ng vƠ đ

ng trƠn

ng, máng bên đ t

ng tháo n i ti p sau máng bên (hình 1.7).


9

4
3

II

5

I

I
II

2

6

1

7

II - II

I -I

1

7

1

ng trƠn ngang

Hình 1.7

1. Máng bên; 2. Kênh tháo; 3. Công trình n i ti p; 4. Kênh d n; 5.
6. C u; 7. Ng
Do đ i h

ng dòng ch y t ng

ng trƠn ngang, c n xác đ nh đ

thái ch y qua ng

ng

ng.

ng tràn.

ng sang máng bên, dòng ch y trong máng

có ch đ th y l c ph c t p (dòng bi n l
l cđ

p;

ng ch y xo n c) nên khi tính toán th y

ng m t n

đ m b o an toƠn, th

c trong máng đ ki m tra tr ng
ng kh ng ch tr ng thái ch y qua

ng lƠ t do.
Nguyên t c thi t k đ

ng tháo n

c c a trƠn ngang c ng nh đ

ng trƠn

d c.
1.1.3 M t s công trình tháo l đi n hình

Vi t Nam.

Nh chúng ta đư bi t, các công trình tháo l
nhi u hình th c khác nhau nh : n i ti p sau ng
d cn
đ

c vƠ b c n

n

c ta đ

ng trƠn lƠ d c n

ng trƠn tháo l

c, b c n

c k t h p. Trong đó, công trình trƠn ki u d c n

c s d ng r ng rưi trên các h th ng công trình th y l i

các đ

c xơy d ng v i r t

các h ch a n

c v a vƠ nh .

n

c hay

c hi n đang

c ta, đ c bi t lƠ


10

B ng 1.1 Thông s k thu t c a m t s trƠn x l có d c n
TT

c

c tr ng c a d c n

Vi t Nam.
c

Tên công

Qx

trình

(m3/s)

B(m)

q(m3/s.m)

L(m)

i(%)

1

C uM i

352

25

14,1

107

10

2

D u Ti ng

2810

72

39,0

60

5

3

An Mã

332

18

18,4

64

7

4

V V ng

159

8,5

18,7

48

15

5

ng Mô

120

12

10,0

82

15

6

Yên L p

830

27,6

30,1

150

15

7

Cam Ranh

539

27,2

19,8

60

15

8

Sông Hinh

6285

89,5

70,2

64

15

9

Núi C c

584

18

32,4

66

15

10

Ialy

17570

105

137,8

194

10&50

11

Rào Quán

1668

24

69,5

185,9

5&35

12

Tuyên Quang

11986

70,5

170,0

112,5

13,8

13

C a

11487

67

171,4

220

20

14

S n La

38240

167

236

238,3

4,6

15

T Tr ch

6147

58

106

80

8

t


11

M t s hình nh trƠn x l có d c n

+

c

Vi t Nam.

a đi m: Hòa Bình

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n

c, m i phun.

+ Thông s th y l c:
Qx = 37800 m3/s, BTràn = 60 m.

Hình 1.8 Th y đi n Hòa Bình.

+

a đi m: Thanh Hóa

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n

c, m i phun.

+ Thông s

th y l c: Qx =

11487m3/s, BTràn = 67 m, HTràn
= 24,33 m, q = 171,4 m2/s.

Hình 1.9

ng trƠn h ch a C a

t.

12

+

a đi m: Tuyên Quang.

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n

c, m i phun.

+ Thông s th y l c:
Qx = 11986 m3/s, BTràn = 60 m,
HTràn = 15,84 m, q = 170 m2/s.

Hình 1.10

ng trƠn h ch a th y đi n Tuyên Quang.

+

a đi m: Gia Lai.

+ Hình th c tiêu n ng: D c
n

c, m i phun.

+Thông s th y l c:
Qx =17570 m3/s, Btràn = 105m,

Htràn=18,8m, q=137,8 (m2/s).

Hình 1.11

ng trƠn h ch a th y đi n Yali.


13

+

a đi m: S n La.

+ Hình th c tiêu n ng: d c
n

c, m i phun.

+ Thông s th y l c:
Qx =38240m3/s, B

tràn=167m;

Htràn=28,76m, q=236 m2/s.

Hình 1.12 Tuy n đ p th y đi n S n La.
1.2 Các v n đ th y l c c a dòng ch y trên d c n

c có l u t c l n.

Dòng ch y trong d c lƠ dòng ch y xi t. S thay đ i liên t c c a m c n
l ul

ng h ch a trong quá trình đi u ti t h , s dao đ ng c a m c n

đ

ng trƠn do dòng ch y trên sông

n

c luôn luôn

c vƠ

ch l u

h l u bi n đ i lƠm cho dòng ch y trên d c

tr ng thái không n đ nh. M t khác, do d c n

cc ađ

ng trƠn

có đ d c l n nên ngoƠi chuy n đ ng không n đ nh do ch đ th y v n vƠ quá
trình đi u ti t h ch a gơy ra, trên d c n
1.2.1 V n đ sóng trong d c n

c còn sinh ra hi n t

c.

Do dòng ch y có đ xi t l n có th x y ra hi n t
xu ng d

ng sau:

ng sóng truy n t trên

i theo chu k (hình 1.13). Chi u cao sóng khá l n, v

toƠn b d c, gơy áp l c đ ng lên b n đáy, nh h

t quá đ cao an

ng đ n s lƠm vi c c a b tiêu

n ng. Nguyên nhơn ch y u phát sinh sóng lƠ t l gi a chi u r ng d c n
chi u sơu n
d c, l p n

c l n, do đ d c c a d c n

c l n, do nh h

c g n đáy h u nh b gi l i, còn l p n

c vƠ

ng c a đ nhám đáy

c phía trên b tr

t đi v i t c

đ l n. Hình d ng m t c t ngang c a d c lƠ parabôn, hình tam giác ho c đa giác có
t l gi a chi u r ng vƠ chi u sơu n
sóng.

c trong d c lƠ bé thì gi m đ

c hi n t

ng


14

ho

Hình 1.13 Sóng trong d c n
1.2.2 V n đ hƠm khí trong d c n

c.

Khi dòng ch y có l u t c l n, l p không khí
các b t khí đó pha tr n vƠo n
lƠm cho chi u sơu n
t

ng bên c a d c n

c [7].
g nm tn

c b hút vƠo n

c,

c trên vùng m t, chuy n đ ng cùng v i dòng ch y

c trên d c t ng so v i tính toán khi không có hƠm khí. Do đó
c ph i cao h n.

Dòng ch y t th

ng l u qua m t trƠn, d c n

c có th phơn thƠnh các đo n

nh sau (hình 1.14)
E

v2/2g



1



h i.cosi
i



E





Hình 1.14 S thay đ i c u trúc dòng ch y theo chi u dƠi d c n
+

c [2].

o n đ u dƠi l1 có lõi dòng ch y không nhi u vƠ m t thoáng không nhi u.

Chi u dƠy lõi gi m d n theo chi u dòng ch y do s phát tri n c a l p biên r i phát
sinh

đáy d c n
+

c.

o n đ u t o sóng chi u dƠi l2.

c tr ng c a đo n nƠy lƠ trên m t thoáng

hình thƠnh các sóng d ng v y, biên đ sóng t ng d n theo chi u dòng ch y.


15

+ o n chuy n đ ng không đ u c a dòng hƠm khí, có chi u dƠi l3.

đ uc a

đo n nƠy b t đ u có hƠm khí xơm nh p vƠo dòng ch y. Quá trình tr n khí gia t ng
theo chi u dòng ch y đ n m t gi i h n nh t đ nh.
+

o n chuy n đ ng đ u c a dòng hƠm khí v i chi u dƠi l4. Trong đo n nƠy

m c đ hƠm khí vƠ c u trúc c a dòng ch y đ t n đ nh, dòng ch y lƠ đ u.
S hƠm khí c a dòng ch y
gi a lòng d n do các t

sát thƠnh bên đ

c b t đ u s m h n so v i

ng bên lƠm nhi u m t thoáng.

1.2.3 Khí th c trên d c n

c.

Do đ d c c a d c n

c l n, khi tháo l , đo n cu i d c th

dòng ch y l n. Trong khi đó, trên b m t d c n

c th

ng có l u t c

ng t n t i các g gh c c b

do các nguyên nhơn khác nhau: do thi công, do chênh l ch lún gi a các đo n d c
sau m t th i gian lƠm vi c. Khi dòng ch y bao quanh các m l i, lõm c c b trên
d c, th

ng phát sinh hi n t

ng gi m áp, d n đ n hình thƠnh khí hóa vƠ khí th c

lƠm tróc r , h h ng b m t d c n
d n đ n s c phá h ng đ

c (hình 1.15). Quá trình nƠy ti p di n lơu dƠi s

ng trƠn.

Hình 1.15 Khí th c trên b m t d c n

c trƠn K G [2].


16

1.3 V áp d ng hình th c m nhám gia c
Nhám gia c

ng

Vi t Nam.

ng lƠ m t trong nh ng gi i pháp thi t k hi u qu đ

c ng

d ng nhi u cho công trình có dòng xi t.
iv id cn

c, tr

ng h p l u t c c a dòng ch y trong d c n

l u t c cho phép c a v t li u lƠm d c n

c thì c n lƠm m nhám gia c

chi u sơu dòng ch y, gi m l u t c vƠ lƠm nhi m v tiêu hao n ng l
d cđ

ng trên thơn d c, gi m n ng l

cl nh n
ng đ t ng

ng dòng ch y

ng dòng ch y t i m t c t cu i d c nh m

gi m t i cho b tiêu n ng.
Theo truy n th ng, m nhám gia c

ng th

ng đ

c b trí

các v trí công

trình có v n t c dòng ch y l n h n v n t c cho phép không xói c a v t li u xơy
d ng đ phòng khí th c, còn trên ph
vƠ t n th t n ng l
th

ng di n b trí nhám gia c

ng dòng ch y ch a đ

ng lƠ cu i d c nh

c chú ý nghiên c u. Ph m vi b trí nhám

trƠn sông SƠo t nh Ngh An (hình 1.16)

Hình 1.16 M nhám gia c

ng đ

c b trí

M t s công trình c ng t n d ng gi i pháp t ng c
xiên trên d c n
Hóa.

ng nh m tiêu hao

c ( đ u d c) nh trƠn

cu i d c n

c.

ng nhám đ tri t tiêu dòng

á HƠn, HƠ T nh, đ p Bái Th

ng - Thanh

17

M t s công trình b trí nhám gia c

ng trên toƠn d c n

Yên L p t nh Qu ng Ninh (hình 1.17), vƠ h ch a n

c nh h ch a n

c

c Khe Chè (hình 1.18).

Hình 1.17 M nhám hình ch nh t trên d c n

c h ch a n

c Yên L p.

Hình 1.18 M nhám hình ch nh t trên d c n

c h ch a n

c Khe Chè,

Qu ng Ninh.
NgoƠi các công trình đư đ
c ng r t đ
trình nh :

c quan tơm vƠ đ

c xơy d ng thì m nhám gia c

c xem xét nhi u trong các ph

ng hi n nay

ng án thi t k công