“Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dòng thi công hợp lý cho công trình thủy điện Bản Chát”
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.06 MB, 122 trang )
LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng Công trình thủy với đề tài:
“Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dòng thi công hợp lý cho công trình thủy điện
Bản Chát” là nghiên cứu của tác giả về giải pháp dẫn dòng thi công cho công trình
thủy điện Bản Chát, tỉnh Sơn La.
Luận văn được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của Phòng Đào tạo đại
học & Sau đại học, khoa Công trình, các thầy, cô giáo trường Đại học Thủy lợi. Ban
lãnh đạo Trung tâm nghiên cứu thủy lực và các Phòng ban khác của Phòng thí
nghiệm trọng điểm Quốc gia về động lực học sông biển – Viện khoa học Thủy lợi
Việt Nam, cùng các bạn bè, đồng nghiệp trong và ngoài trường. Tác giả luận văn
xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó để tác giả hoàn thành tốt nhiệm vụ
nghiên cứu của mình.
Đặc biệt, Tác giả luận văn xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy:
PGS.TS. Trần Quốc Thưởng đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình và cung cấp
các thông tin, tài liệu khoa học kỹ thuật cần thiết trong quá trình thực hiện luận văn
này.
Cuối cùng, Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân đã
quan tâm, động viên và sự khích lệ Tác giả để Luận văn sớm được hoàn thành.
Tuy nhiên, do hạn chế về mặt thời gian cũng như trình độ chuyên môn nên
Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến
chỉ bảo của các Thầy, các Cô, các bạn đồng nghiệp.
Hà nội, ngày …… tháng …… năm.2012
Học viên
Trần Hồng Thanh
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Trần Hồng Thanh
Học viên lớp: CH17C2
Đề tài luận văn cao học: ‘Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dòng thi
công hợp lý cho công trình thủy điện Bản Chát’ được trường Đại học Thuỷ
lợi Hà Nội giao cho học viên Trần Hồng Thanh, được sự hướng dẫn của
PGS.TS. Trần Quốc Thưởng luận văn đã hoàn thành.
Tôi xin cam đoan với Khoa Công trình và Phòng Đào tạo trường Đại học
Thủy lợi đề tài nghiên cứu này là công trình của cá nhân tôi./.
Hà Nội, ngày ....... tháng ....... năm 2012
Tác giả luận văn
Trần Hồng Thanh
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
T
0
T
0
1. Tính cấp thiết của đề tài: .....................................................................................1
2. Mục đích của đề tài..............................................................................................2
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu..........................................................2
3.1. Cách tiếp cận ...............................................................................................2
3.2. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................................2
4. Kết quả dự kiến ...................................................................................................3
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC DẪN DÒNG QUA CỐNG VÀ QUA
ĐẬP BÊ TÔNG XÂY DỞ ..........................................................................................4
T
0
T
0
1.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương án dẫn dòng ........................4
1.1.1. Điều kiện địa hình ......................................................................................4
1.1.2 Điều kiện địa chất .......................................................................................4
1.1.3. Điều kiện thủy văn dòng chảy. ...................................................................5
1.1.4. Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy .....................................................5
1.1.5. Điều kiện dân sinh kinh tế, môi trường và xã hội ......................................7
1.1.6. Cấu tạo và sự bố trí công trình thủy lợi, thủy điện....................................8
1.1.7. Điều kiện và khả năng thi công .................................................................8
1.2. Đặc điểm của thi công các công trình thủy lợi và nhiệm vụ dẫn dòng ............9
1.3. Các kết quả đã nghiên cứu ở trong nước và ngoài nước ..................................9
1.4. Những nguyên tắc chọn phương án dẫn dòng ................................................11
1.5. Phân tích lựa chọn cấp công trình, tần suất thiết kế và phương pháp dẫn
dòng thi công .........................................................................................................11
1.5.1. Cấp thiết kế công trình dẫn dòng ...........................................................11
1.5.2. Chọn tần suất thiết kế ..............................................................................12
1.5.3 Chọn thời đoạn dẫn dòng và lưu lượng thiết kế (Q TK ) .............................14
1.6. Kết luận chương 1 ..........................................................................................17
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
R
T
0
R
T
0
T
0
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG QUA CỐNG VÀ QUA ĐẬP
BÊ TÔNG XÂY DỞ .................................................................................................18
T
0
T
0
2.1. Tính toán dẫn dòng thi công qua công trình thủy lợi .....................................18
2.2. Dẫn dòng thi công qua lòng sông thu hẹp .....................................................19
2.2.1. Phương pháp thứ nhất: ............................................................................19
2.2.2. Phương pháp thứ hai: ..............................................................................20
2.3. Dẫn dòng thi công qua cống dưới sâu ............................................................22
2.3.1. Trường hợp cống ngầm chảy không áp ...................................................23
2.3.2.Trường hợp cống ngầm chảy bán áp ........................................................23
2.3.3.Trường hợp cống ngầm chảy có áp ..........................................................24
2.4 Tính toán dẫn dòng thi công qua đập bê tông xây dở .....................................24
2.4.1. Dẫn dòng thi công qua khe răng lược .....................................................24
2.4.2. Dẫn dòng thi công qua đập bê tông xây dở .............................................25
2.4.3. Dẫn dòng thi công qua đập bê tông xây dở kết hợp với cống .................25
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
2.5. Kết luận chương 2 ..........................................................................................26
T
0
T
0
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THỦY LỰC DẪN DÒNG THI CÔNG CHO CÔNG
TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT ..........................................................................28
T
0
T
0
3.1. Giới thiệu chung về công trình thủy điện Bản Chát .......................................28
3.2. Lưu lượng dẫn dòng thi công .........................................................................32
3.3. Các giai đoạn dẫn dòng ..................................................................................33
3.3.1. Phương án ban đầu: ................................................................................33
3.3.2. Phương án chọn: .....................................................................................34
3.4. Tính toán thủy lực dẫn dòng thi công qua cống về mùa kiệt .........................35
3.4.1. Cống làm việc như một đập tràn đỉnh rộng.............................................35
3.4.2. Cống làm như một cống dưới sâu ............................................................36
3.5. Tính toán dẫn dòng thi công qua cống và đập bê tông xây dở tại cao trình
∇ 365 mùa lũ năm xây dựng thứ hai ....................................................................38
3.5.1. Tính toán khả năng xả qua tràn xây dở tại cao trình ∇ 365 ...................39
3.5.2. Tính toán khả năng tháo qua cống ..........................................................41
3.5.3. Tính toán đường mặt nước ......................................................................43
3.6. Tính toán tiêu năng sau cống dẫn dòng ..........................................................46
3.7. Kết luận chương 3 ..........................................................................................49
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
CHƯƠNG 4: SO SÁNH TÍNH TOÁN VỚI NGHIỆM MÔ HÌNH CÔNG TRÌNH
THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT ........................................................................................50
T
0
T
0
4.1. Nội dung nghiên cứu thí nghiệm mô hình công trình dẫn dòng ....................50
4.1.1. Thí nghiệm cống dẫn dòng ......................................................................50
4.1.2. Mô hình dẫn dòng qua tràn xây dở đến cao trình 365m kết hợp với cống
dẫn dòng ............................................................................................................51
4.2. Xây dựng mô hình ..........................................................................................52
4.2.1. Thiết kế và xây dựng mô hình cống dẫn dòng .........................................52
4.2.2. Thiết kế và xây dựng mô hình dẫn dòng thi công qua cống dẫn dòng và
tràn xây dở .........................................................................................................53
4.3. Kết quả thí nghiệm mô hình của cống và đập tràn công trình thủy điện Bản
Chát........................................................................................................................55
4.3.1. Kết quả thí nghiệm mô hình của cống .....................................................55
4.3.2. Kết quả thí nghiệm mô hình dẫn dòng qua cống và tràn xây dở .............63
4.4. So sánh kết quả tính toán và thí nghiệm mô hình: .........................................77
4.4.1. So sánh kết quả tính toán dẫn dòng thi công qua cống:..........................77
4.4.2. So sánh kết quả tính toán dẫn dòng thi công qua cống và tràn xây dở: .78
4.5 Kết luận và kiến nghị.......................................................................................82
4.5.1. Trường hợp dẫn dòng qua cống. .............................................................82
4.5.2. Trường hợp dẫn dòng qua cống kết hợp với tràn xây dở. .......................83
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
T
0
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................85
T
0
T
0
I. Những kết quả đã đạt được ................................................................................85
II. Hạn chế và hướng nghiên cứu ..........................................................................86
T
0
T
0
T
0
T
0
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................87
T
0
T
0
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tỷ lệ giá thành công trình dẫn dòng so với giá thành đập........................10
T
0
T
0
Bảng 1.2. Quan hệ cấp thiết kế giữa công trình chủ yếu – công trình thứ yếu – công
trình tạm thời trong một công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn. .............................12
T
0
T
0
Bảng 1.3. Lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ
công tác dẫn dòng. .....................................................................................................13
T
0
T
0
Bảng 3.1. Các thông số và chỉ tiêu chính của công trình theo TKKT giai đoạn 1 .29
T
0
T
0
Bảng 3.2: Tần suất và lưu lượng tính toán lớn nhất trong mùa lũ ............................33
T
0
T
0
Bảng 3.3: Tần suất và lưu lượng tính toán mùa kiệt .................................................33
T
0
T
0
Bảng 3.4: Các thông số dẫn dòng thi công ...............................................................34
T
0
T
0
Bảng 3.5: Tính toán dẫn dòng qua cống ...................................................................37
T
0
T
0
Bảng 3.6: Xác định khả năng xả qua tràn xây dở .....................................................40
T
0
T
0
Bảng 3.7: Khả năng xả qua cống dẫn dòng ...............................................................41
T
0
T
0
Bảng 3.8: Xác định khả năng xả kết hợp ..................................................................43
T
0
T
0
Bảng 3.9: Kết quả tính toán đường mặt nước ứng với Q = 1.300m3/s .....................44
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.10: Kết quả tính toán đường mặt nước ứng với Q = 1.695m /s ...................44
3
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.11: Kết quả tính toán đường mặt nước ứng với Q = 3.200m3/s ...................45
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.12: Kết quả tính toán đường mặt nước ứng với Q = 4.821m3/s ...................45
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.13: Kết quả tính toán đường mặt nước ứng với Q = 5.000m3/s ...................46
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.14: Kết quả tính toán lưu lượng tiêu năng cho cống dẫn dòng.....................47
T
0
T
0
Bảng 3.15: Bảng thông số tiêu năng sau cống ..........................................................49
T
0
T
0
Bảng 4.1: Kết quả thí nghiệm về khả năng tháo .......................................................56
T
0
T
0
Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm về hệ số lưu lượng m và µ ........................................58
T
0
T
0
Bảng 4.3a: Mạch động vận tốc tại cửa vào cống ......................................................60
T
0
T
0
Bảng 4.3b: Mạch động vận tốc tại cửa ra cống .........................................................61
T
0
T
0
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm xả lũ thi công qua cống dẫn dòng và tràn xây dựng .63
T
0
T
0
Bảng 4.5a: Kết quả thí nghiệm xác định đường mặt nước hướng ngang trên mô hình
dẫn dòng thi công qua tràn xây dở và cống dẫn dòng 2 khoang ...............................64
T
0
T
0
Tỷ lệ 1/80. (Phương án thiết kế); Q = 1.300 (m3/s) ..................................................64
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.5b: Kết quả thí nghiệm xác định đường mặt nước hướng ngang trên mô hình
dẫn dòng thi công qua tràn xây dở và cống dẫn dòng 2 khoang ...............................65
T
0
T
0
Tỷ lệ 1/80. (Phương án thiết kế); Q = 1.695 (m3/s) ..................................................65
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.5c: Kết quả thí nghiệm xác định đường mặt nước hướng ngang trên mô hình
dẫn dòng thi công qua tràn xây dở và cống dẫn dòng 2 khoang ...............................66
T
0
T
0
Tỷ lệ 1/80. (Phương án thiết kế); Q = 3.200 (m3/s) ..................................................66
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.5d: Kết quả thí nghiệm xác định đường mặt nước hướng ngang trên mô hình
dẫn dòng thi công qua tràn xây dở và cống dẫn dòng 2 khoang ...............................67
T
0
T
0
Tỷ lệ 1/80. (Phương án thiết kế); Q = 4.821 (m3/s) ..................................................67
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.5e: Kết quả thí nghiệm xác định đường mặt nước hướng ngang trên mô hình
dẫn dòng thi công qua tràn xây dở và cống dẫn dòng 2 khoang ...............................68
T
0
T
0
Tỷ lệ 1/80. (Phương án thiết kế); Q = 5.000 (m /s) ..................................................68
3
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.6. Độ sâu dòng chảy trên đỉnh đê quai thượng hạ lưu ..................................70
T
0
T
0
Bảng 4.7: Kết quả đo sóng hai bờ .............................................................................70
T
0
T
0
Bảng 4.8. Xác định gần đúng lưu lượng xả qua cống và tràn qua đê quai thượng ...74
T
0
T
0
Bảng 4.9 . Giá trị mạch động áp suất ở các vị trí xung yếu(PATK) .........................76
T
0
T
0
Bảng 4.10: So sánh giữa kết quả tính toán và thí nghiệm mô hình ..........................77
T
0
T
0
Bảng 4.11: So sánh khả năng xả qua cống và tràn xây dở giữa kết quả tính toán và
thí nghiệm mô hình ...................................................................................................78
T
0
T
0
Bảng 4.12: So sánh mực nước thượng lưu theo tính toán và thí nghiệm mô hình ...78
T
0
T
0
Bảng 4.13: Trường hợp Q = 1.300 m3/s ....................................................................79
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.14: Trường hợp Q = 1.695 m /s ....................................................................80
3
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.15: Trường hợp Q = 3.200 m3/s ....................................................................81
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.16: Trường hợp Q = 4.821 m3/s ....................................................................81
T
0
P
P
T
0
Bảng 4.17: Trường hợp Q = 5.000 m3/s ....................................................................82
T
0
P
P
T
0
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hình ảnh địa hình, địa chất khu vực tuyến đập thủy điện Bản Chát ..........5
T
0
Hình 1.2: Dẫn dòng qua kênh công trình thủy điện ĐăkSin 1 (Đăk Nông) ................6
Hình 1.3: Dẫn dòng qua cống công trình thủy điện Đồng Nai 3 ................................6
Hình 1.4: Dẫn dòng qua kênh và cống công trình thủy điện Lai Châu.......................7
Hình 1.5: Dẫn dòng qua tràn tạm công trình thủy điện Cửa Đạt ................................7
Hình 1.6: Chặn dòng công trình thủy điện Bản Chát ..................................................8
Hình 1.7: Mặt bằng sơ đồ dẫn dòng qua cống và đập xây dở ...................................15
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán thủy lực của dòng chảy qua lòng sông thu hẹp.................21
Hình 2.2 Sơ đồ tính toán thủy lực qua cống đáy .......................................................22
Hình 2.3. Sơ đồ dẫn dòng thi công qua đập bê tông xây dở .....................................25
Hình 2.4. Sơ đồ dẫn dòng thi công qua cống và đập xây dở ....................................26
Hình 3.1: Toàn cảnh thi công công trình thủy điện Bản Chát .................................29
Hình 3.2: Biểu đồ quan hệ lưu lượng qua cống và mực nước thượng lưu................37
Hình 3.3: Dẫn dòng thi công qua đập tràn xây dở cao trình 365 và cống ................38
Hình 3.4: Biểu đồ quan hệ lưu lượng qua tràn và mực nước thượng lưu .................40
Hình 3.5: Sơ đồ tính toán bể tiêu năng sau cống ......................................................47
Hình 4.1: Mô hình dẫn dòng thi công qua cống nhìn từ thượng lưu ........................53
Hình 4.2: Mô hình dẫn dòng thi công qua cống và tràn xây dở nhìn từ hạ lưu ........55
Hình 4.3: Kết quả thí nghiệm quan hệ Q~f(Z hồ) – PATK mô hình cống dẫn dòng
tỷ lệ 1/36 ....................................................................................................................56
Hình 4.4: Kết quả thí nghiệm quan hệ µ~f(Q)- PATK mô hình cống dẫn dòng tỷ lệ
1/36 ............................................................................................................................59
Hình 4.5: Kết quả thí nghiệm quan hệ m~f(Q)- PATK mô hình cống dẫn dòng tỷ lệ
1/36 ............................................................................................................................59
Hình 4.6. Biểu đồ so sánh khả năng xả của cống theo kết quả tính toán so với kết
quả thí nghiệm mô hình.............................................................................................77
Hình 4.7. Biểu đồ so sánh mực nước thượng lưu theo tính toán và thí nghiệm .......79
1
1. Tính cấp thiết của đề tài:
MỞ ĐẦU
Nước ta đang trong thời kỳ phát triển, nhu cầu năng lượng cần cho nền kinh tế
quốc dân và cho sinh hoạt ngày càng gia tăng. Trong khi hiện nay trên thế giới đang
sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch như dầu mỏ, khí đốt, than đá ... ngày càng
cạn kiệt. Vì vậy việc tìm kiếm, bổ sung nguồn cung cấp năng lượng cho nền kinh tế
nước ta là rất quan trọng, khẩn thiết. Trong đó, thủy điện vẫn là hướng được ưu tiên
do đây là nguồn năng lượng sạch, rất rẻ và không ô nhiễm môi trường.
Khi xây dựng các công trình thủy điện, việc xây dựng các công trình phục vụ
cho quá trình dẫn dòng thi công đóng một vai trò quan trọng. Nó sẽ giúp quá trình
thi công được liên tục và thuận lợi, hố móng luôn được khô ráo trong suốt quá trình
thi công, tiến độ thi công nhanh, chất lượng công trình tốt, thi công an toàn, chi phí
xây dựng công trình giảm. Ngược lại, công tác dẫn dòng không tốt sẽ gây trở ngại
cho công tác thi công, chậm tiến độ, thi công không an toàn, tăng giá thành, thậm
chí gây hư hỏng, phá huỷ công trình, thiệt hại tài sản và tính mạng con người.
Muốn vậy chúng ta phải nghiên cứu, phân tích và đánh giá một cách khách
quan, triệt để, toàn diện các yếu tố ảnh hưởng và những nguyên tắc để lựa chọn
phương án dẫn dòng thi công phù hợp cụ thể là xác định được các thông số thủy lực
trong quá trình lựa chọn giải pháp dẫn dòng.
Đối với những công trình thủy điện xây dựng trên lòng sông hẹp, hai bên là
núi đá dốc, mặt bằng thi công bị hạn chế nên không thể sử dụng được các công trình
dẫn dòng kiểu hở mà thường dùng cống để dẫn dòng.
Cống dẫn dòng là một trong những công trình dẫn dòng hiệu quả cao và tương
đối an toàn. Ngoài ra, đối với công trình thủy điện khai thác theo kiểu đường dẫn có
công trình đầu mối là đập dâng thì thường có cột nước thấp, chế độ thủy lực trong
cống dẫn dòng rất phức tạp, có thể xảy ra chế độ chuyển tiếp từ trạng thái chảy có áp
sang bán áp và không áp, tùy thuộc vào sự thay đổi mực nước thượng và hạ lưu. Khi
tính toán thủy lực của cống loại này cần có sự nghiên cứu điều kiện chảy để phân biệt
chế độ chảy trong cống nhằm xác định sơ đồ và công thức tính toán cho phù hợp.
2
Trong luận văn này, học viên sẽ cố gắng nghiên cứu đánh giá các yếu tố ảnh
hưởng đến chế độ thủy lực trong công trình dẫn dòng. Vì vậy ngoài việc tính toán
theo lý thuyết và kinh nghiệm, cần thí nghiệm trên mô hình thủy lực để so sánh.
Công trình thủy điện Bản Chát – Lai Châu cũng là công trình thủy điện lớn,
công tác dẫn dòng phức tạp. Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dòng thi công
hợp lý cho công trình thủy điện bản Chát” không những có ý nghĩa thực tiễn đối
với công trình thủy điện Bản Chát nói riêng mà còn phần nào giúp các nhà chuyên
môn có những đánh giá xác thực và tính toán dẫn dòng thi công hợp lý trong thực tế
xây dựng các công trình thủy lợi thủy điện.
2. Mục đích của đề tài
2.1. Nghiên cứu đặc điểm, chế độ thủy lực của phương pháp dẫn dòng thi
công qua đập xây dở và qua cống;
2.2. Tính toán thủy lực dẫn dòng cho công trình thủy điện Bản Chát, kết hợp
với kết quả thí nghiệm mô hình đã có của công trình để so sánh, đánh giá sự sai
khác và đưa ra những kiến nghị.
3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
3.1. Cách tiếp cận
Thu thập tài liệu về phương pháp dẫn dòng thi công qua đập xây dở như: đập
đất đá hỗn hợp, đập đá đổ, đập đá đổ bê tông bản mặt, đập bê tông xây dở và cống
dẫn dòng từ các công trình trong và ngoài nước.
3.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn, phương pháp tính toán dẫn dòng thi công
qua cống và qua đập xây dở từ các tài liệu thu thập, kết hợp tài liệu thực hiện mô
hình thủy lực;
- Tính toán thủy lực dẫn dòng thi công qua đập bê tông xây dở và cống, ứng
dụng cho công trình thủy điện Bản Chát;
- Bằng những luận chứng và lý luận xác thực kiểm tra kết quả tính toán, so
sánh với kết quả của thí nghiệm mô hình thủy lực và rút ra những kết luận cho
phương án dẫn dòng.
3
4. Kết quả dự kiến
- Nghiên cứu và đưa ra kết quả tính toán lý thuyết về chế độ chảy ở cống dẫn
dòng thi công;
- Thiết kế mô hình thủy lực cống dẫn dòng thủy điện Bản Chát;
- Phân tích, kiểm chứng kết quả nghiên cứu giữa kết quả tính toán với kết
quả thí nghiệm của công trình thủy điện Bản Chát, tạo cơ sở cho việc áp dụng đối
với các công trình khác có điều kiện tương tự.
4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC DẪN DÒNG
QUA CỐNG VÀ QUA ĐẬP BÊ TÔNG XÂY DỞ
Công trình thủy lợi, thủy điện có một đặc thù riêng là thường phải xây dựng
trên các con sông, con suối, những nơi có địa hình thi công khó khăn, phức tạp.
Móng của công trình thường nằm sâu dưới mặt đất tự nhiên hay mực nước ngầm.
Do đó quá trình thi công không tránh khỏi những ảnh hưởng bất lợi của dòng nước
mặt, nước ngầm, mưa v.v…
Quá trình thi công luôn phải đảm bảo hố móng được khô ráo đồng thời phải
đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp và duy trì dòng chảy ở hạ lưu tới mức cao nhất.
Xuất phát từ những đặc điểm ấy trong quá trình thi công người ta phải nghiên cứu
và biện pháp dẫn dòng thi công hợp lý, hiệu quả.
Để có được phương án hợp lý chúng ta phải nghiên cứu, phân tích và đánh giá
một cách khách quan, triệt để, toàn diện các nhân tố ảnh hưởng và những nguyên
tắc để lựa chọn phương án dẫn dòng thi công. Các nhân tố ảnh hưởng bao gồm:
Điều kiện địa hình, điều kiện địa chất, điều kiện thủy văn, điều kiện dân sinh kinh
tế, khả năng thi công và quy mô kích thước cũng như tầm quan trọng của công trình
xây dựng.
1.1 Các nhân tố ảnh hưởng tới việc lựa chọn phương án dẫn dòng
1.1.1. Điều kiện địa hình
Địa hình lòng sông, hai bên bờ và các khu vực lân cận tuyến công trình có ảnh
hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn quy mô kích thước công trình chính như: mực
nước dâng bình thường, cột nước, dung tích lòng hồ, công suất, kích thước các công
trình phụ trợ…Phương án, quy mô công trình dẫn dòng, từ đó ảnh hưởng đến tiến
độ thi công công trình. Do vậy người thiết kế cần phải căn cứ vào điều kiện địa hình
cụ thể để lựa chọn phương án và quy mô công trình dẫn dòng cho công trình Thủy
Lợi, Thủy Điện.
1.1.2 Điều kiện địa chất
Điều kiện địa chất đóng một vai trò quan trọng cho việc lựa chọn phương án
dẫn dòng thi công và đặc biệt kết cấu quy mô công trình chính. Vì vậy cần phải có
5
sự khảo sát thăm dò, các đánh giá về địa chất của khu vực công trình một cách kỹ
lưỡng và chính xác. Với mỗi điều kiện địa chất của mỗi công trình khác nhau sẽ
tương ứng với một phương án dẫn dòng hợp lý. Tùy thuộc vào điều kiện địa chất để
chọn được kết cấu, quy mô công trình chính, phương án, kết cấu công trình dẫn
dòng cho phù hợp với điều kiện địa chất khu vực công trình.
Hình 1.1: Hình ảnh địa hình, địa chất khu vực tuyến đập thủy điện Bản Chát
1.1.3. Điều kiện thủy văn dòng chảy.
Với mỗi dòng sông thiên nhiên sẽ có một chế độ chảy khác nhau, dựa vào đặc
trưng dòng chảy, để lựa chọn được quy mô kích thước công trình chính, từ đó lựa
chọn được phương án dẫn dòng hợp lý. Vì vậy từ số liệu thủy văn dòng chảy sẽ
được tính toán để lựa chọn lưu lượng và tần suất dẫn dòng, từ đó sẽ lựa chọn được
phương án, kết cấu cũng như trình tự của phương án dẫn dòng.
1.1.4. Điều kiện lợi dụng tổng hợp dòng chảy
Trong quá trình dẫn dòng thi công nhu cầu dùng nước không những đủ về
lượng mà còn phải đảm bảo về chất lượng cho phía hạ lưu để đáp ứng các nhu cầu
như: nước sinh hoạt, lưu thông đường thủy, nước cung cấp cho các khu công nghiệp
(nếu có) v.v…
Vì vậy dẫn dòng là biện pháp nhằm giải quyết tất cả những điều kiện đó trong
suốt quá trình xây dựng công trình.
6
Hình 1.2: Dẫn dòng qua kênh công trình thủy điện ĐăkSin 1 (Đăk Nông)
Hình 1.3: Dẫn dòng qua cống công trình thủy điện Đồng Nai 3
7
Hình 1.4: Dẫn dòng qua kênh và cống công trình thủy điện Lai Châu
Hình 1.5: Dẫn dòng qua tràn tạm công trình thủy điện Cửa Đạt
1.1.5. Điều kiện dân sinh kinh tế, môi trường và xã hội
Đối với công trình thủy lợi nói chung và công trình thủy điện nói riêng, thì lợi
ích kinh tế mà bản thân công trình đem lại từ lúc công trình bắt đầu xây dựng cho
tới khi công trình được đưa vào khai thác luôn là vấn đề trọng tâm.
8
Hệ thống điện, đường, trường trạm được xây dựng, nó giải quyết công ăn việc
làm cho người lao động, tăng thu nhập, cải thiện đời sống nhân dân, nâng cao trình
độ dân trí.
Khi dự án được đưa vào khai thác sẽ tạo nên những điểm du lịch, những khu
vui chơi giải trí… Song bên cạnh đó cũng có những vấn đề cần được nghiên cứu
một cách cẩn trọng như: Vấn đề môi trường, di dân tái định cư, các di tích lịch sử,
các tài nguyên thiên nhiên trong phạm vi ảnh hưởng của công trình…
1.1.6. Cấu tạo và sự bố trí công trình thủy lợi, thủy điện
Giữa công trình đầu mối và phương án dẫn dòng thi công có mối quan hệ mật
thiết. Khi thiết kế các công trình thủy lợi trước hết phải thiết kế và lựa chọn phương
án dẫn dòng. Ngược lại khi thiết kế tổ chức thi công phải thấy rõ và nắm chắc đặc
điểm cấu tạo và sự bố trí công trình để có kế hoạch khai thác và lợi dụng chúng vào
việc dẫn dòng. Có như vậy thì bản thiết kế mới có khả năng thực hiện và đảm bảo
về mặt kinh tế lẫn điều kiện kỹ thuật.
1.1.7. Điều kiện và khả năng thi công
Điều này thể hiện rõ ở những điểm như: Thời gian thi công, khả năng cung
cấp thiết bị, nhân lực vật liệu, trình độ tổ chức sản xuất và quản lý thi công. Kế
hoạch tiến độ thi công phụ thuộc vào kế hoạch và biện pháp dẫn dòng. Do vậy chọn
được phương án dẫn dòng hợp lý sẽ tạo điều kiện cho thi công hoàn thành đúng
hoặc vượt thời điểm mà tiến độ đề ra.
Hình 1.6: Chặn dòng công trình thủy điện Bản Chát
9
1.2. Đặc điểm của thi công các công trình thủy lợi và nhiệm vụ dẫn dòng
Công tác dẫn dòng thi công là dẫn dòng chảy trong sông theo một phần của
lòng sông thiên nhiên hoặc theo một đường dẫn nhân tạo khác, nhằm mục đích tạo
hố móng được cách ly với dòng chảy và luôn được khô ráo trong suốt quá trình thi
công.
Dẫn dòng thi công có thể được thực hiện bằng cách đắp đê quai ngăn dòng
một đợt để ngăn toàn bộ lòng sông, chuyển hướng dòng chảy đi qua một đường dẫn
khác (kênh, cống, đập tràn, ...) đã được chuẩn bị trước hoặc đắp đê quai ngăn dòng
nhiều đợt và dẫn dòng qua lòng sông thu hẹp. Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt
thường ứng dụng với sông khu vực hạ du và khu vực trung du, nơi lòng sông tương
đối rộng, thuận lợi nhất là nơi sông có bãi bồi, bãi nổi, đảo đá ngầm. Chính vì vậy,
việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi công hợp lý còn cho phép sớm phát huy hiệu
quả công trình ngay cả trong thời gian thi công.
Cụ thể đối với mỗi công trình, quy mô và thời gian xây dựng khác nhau, điều
kiện địa hình, địa chất từng công trình khác nhau, yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn
nước khác nhau do đó phương án dẫn dòng thi công không giống nhau. Tuy nhiên
công tác dẫn dòng có chung những nội dung chính sau:
- Lựa chọn xác định phương án dẫn dòng.
- Tính toán thiết kế các công trình dẫn dòng ( Cống, kênh, tuy nen, tràn, tạm...)
- Thiết kế công trình ngăn dòng và đê quai bao quanh hố móng, đảm bảo hố
móng thi công trong điều kiện khô ráo.
Có nhiều trường hợp đặc biệt do điều kiện dẫn dòng thi công khó khăn nên
phải thay đổi tuyến công trình để đơn giản hóa sơ đồ dẫn dòng, mặc dù điều này
làm tăng khối lượng thi công công trình chính. Ví dụ như công trình thủy điện Tam
Hiệp – Trung Quốc, công trình thủy điện Sơn La, hồ chứa Nà Tấc...trong thiết kế đã
phải điều chỉnh tuyến công trình để đơn giản hóa phương án dẫn dòng.
1.3. Các kết quả đã nghiên cứu ở trong nước và ngoài nước
Theo kết quả nghiên cứu của các tác giả nước ngoài thì tỷ lệ giá thành của các
công trình dẫn dòng thường chiếm (7÷20)% giá thành xây dưng đập (bảng 1.1):
10
Bảng 1.1. Tỷ lệ giá thành công trình dẫn dòng so với giá thành đập
TT
Tên công trình
Lưu lượng dẫn
dòng tính toán
(m3/s)
P
Công trình dẫn
dòng
P
Các công trình ngoài nước
A
Tỷ lệ giá
thành công
trình so với
đập (%)
1
Tracvac
1400
Tuynen
18
2
Trikey
1500
nt
10
3
Toktogun
2900
nt
10
4
Buktarmin
3120
Lòng sông
17
5
Nurec
3200
Tuy nen
30
6
Rizs
8230
Khoang chừa lại
7
7
Vinloi
8400
nt
20
8
Utkhantai
8200
nt
13
9
Sunbin
9040
Lòng sông
7
......
......
......
......
Các công trình trong nước
B
1
Hồ Gò Miếu
11,5
Kênh dẫn
8
2
Hồ Khuổi Khe
76
Cống dẫn dòng
18
3
Hồ Bó Vàng
7
Cống dẫn dòng
10
4
Hồ chứa Hà Động
23,98
Lỗ xả tràn
15
5
Hồ Hồng Kếnh
4,21
Kênh dẫn
7,0
6
Thủy điện Na hang
4398
7
Thuỷ điện Sơn La
16.562
Kênh dẫn và đập
xây dựng dở
Kênh dẫn + 2 lỗ
xả của cống
18,0
16,0
Qua số liệu ở bảng 1.1 ta thấy dẫn dòng thi công chiếm vị trí quan trọng trong
công tác thiết kế tổ chức thi công. Vì vậy, việc nghiên cứu để lựa chọn giải pháp
dẫn dòng thi công hợp lý cho mỗi công trình là vấn đề khoa học, cần phải cân nhắc
đầy đủ dựa trên cơ sở kỹ thuật, kinh tế và vấn đề xã hội.
11
1.4. Những nguyên tắc chọn phương án dẫn dòng
Khi quyết định lựa chọn phương án dẫn dòng cần tuân theo những nguyên tắc
sau đây:
-
Thời gian thi công ngắn nhất;
-
Phí tổn về dẫn dòng và đánh giá công trình rẻ nhất;
-
Thi công được thuận lợi, liên tục, an toàn và chất lượng cao;
-
Đảm bảo yêu cầu lợi dụng tổng hợp phía hạ lưu tới mức cao nhất.
Để đảm bảo được những nguyên tắc trên thì cần chú ý tới các vấn đề cụ thể
nổi bật sau đây:
+ Triệt để lợi dụng điều kiện có lợi của tự nhiên và đặc điểm kết cấu công
trình để giảm bớt khối lượng giá thành các công trình tạm;
+ Khai thác mọi khả năng và lực lượng tiên tiến về kỹ thuật, tổ chức và quản
lý như: máy móc có công suất lớn, phương pháp thi công hiện đại, biện pháp tổ
chức thi công khoa học và hợp lý để tranh thủ thi công trong mùa khô với hiệu quả
cao nhất;
+ Khi thiết kế các công trình tạm và chọn phương pháp thi công nên đơn giản,
dễ cho thi công và tiện lợi cho tháo dỡ, tạo điều kiện cho công trình chính thi công
sớm và thuận lợi. Đặc biệt là tạo điều kiện cho công trình sớm đi vào khai thác và
phát huy hiệu quả của nó.
1.5. Phân tích lựa chọn cấp công trình, tần suất thiết kế và phương pháp dẫn
dòng thi công
1.5.1. Cấp thiết kế công trình dẫn dòng
Khái niệm: Tùy thuộc vào quy mô, địa điểm xây dựng công trình, năng lực
phục vụ, mức độ ảnh hưởng tích cực của công trình đến nền kinh tế xã hội, an ninh
quốc phòng,…cũng như tác động tiêu cực của công trình đến tài nguyên thiên nhiên
môi trường mà người ta chia ra các cấp công trình khác nhau. Trong xây dựng nói
chung và trong xây dựng công trình thủy lợi nói riêng thì cấp thiết kế công trình
được chia làm 5 cấp khác nhau từ cấp I đến cấp V theo sự giảm dần tầm quan trọng
của nó.
12
Bảng 1.2. Quan hệ cấp thiết kế giữa công trình chủ yếu – công trình thứ yếu – công
trình tạm thời trong một công trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn.
Cấp thiết kế của công trình đầu mối hoặc hệ
thống công trình dẫn dòng
I
II
III
IV
V
Cấp thiết kế công trình chủ yếu
I
II
III
IV
V
Cấp thiết kế công trình thứ yếu
III
III
IV
V
V
Cấp thiết kế công trình tạm thời
IV
IV
V
V
V
Chú thích: Theo thời gian sử dụng, công trình thủy trong hệ thống công trình
thủy lợi được chia thành công trình lâu dài và công trình tạm thời:
(1) Công trình lâu dài là công trình được sử dụng thường xuyên hoặc định kỳ
trong suốt quá trình khai thác. Tùy thuộc vào chức năng, công trình lâu dài được
chia thành công trình chủ yếu và công trình thứ yếu:
a. Công trình chủ yếu là công trình mà sự hư hỏng của chúng sẽ ảnh hường
trực tiếp đến sự làm việc bình thường của công trình đầu mối và hệ thống như: đập,
cửa cống, công trình xả, công trình lấy nước, trạm bơm, trạm thủy điện..., làm cho
chúng không đảm nhận được nhiệm vụ như thiết kế đặt ra.
b. Công trình thứ yếu là công trình mà sự hư hỏng của chúng không ảnh
hưởng đến sự làm việc bình thường của công trình đầu mối và hệ thống như: tường
chắn đất, tường hướng dòng, cầu công tác và công trình bảo vệ bờ.... Có thể phục
hồi được trong một thời gian ngắn
(2) Công trình tạm thời là công trình chỉ sử dụng trong thời kỳ xây dựng hoặc
chỉ sử dụng để sửa chữa công trình lâu dài trong thời kỳ khai thác (đê quây, công
trình dẫn, xả lưu lượng thi công, cầu tạm...).
1.5.2. Chọn tần suất thiết kế
Quá trình thiết kế công trình dẫn dòng thi công cần chọn một hay nhiều giá trị
lưu lượng để làm lưu lượng tính toán các thông số chủ yếu của các công trình dẫn
dòng. Trị số lưu lượng đó được gọi là lưu lượng thiết kế thi công hay lưu lượng
thiết kế dẫn dòng ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng Q(m3/s).
P
P
13
Lưu lượng thiết kế thi công có một ý nghĩa vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng
tới quy mô, kích thước công trình dẫn dòng, tới an toàn thi công và chi phí xây
dựng công trình.
Việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng là rất quan trọng, nên cần phải xem xét
đánh giá, tính toán một cách chính xác và kỹ lưỡng để sao cho công tác thi công là
an toàn và hiệu quả nhất.
Tần suất dẫn dòng thi công công trình thủy lợi xác định theo Tiêu chuẩn xây
dựng Việt Nam TCXDVN 285: 2002. (theo bảng 1.3)
Bảng 1.3. Lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các công trình tạm thời phục vụ
công tác dẫn dòng.
Tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các
Cấp công trình
công trình tạm thời phục vụ công tác dẫn dòng (%)
Trong 1 mùa khô
≥ 2 mùa khô
I
10%
5%
II
10%
5%
III
10%
10%
IV
10%
10%
V
10%
10%
Những công trình phải thi công nhiều năm, khi có luận chứng chắc chắn nếu
thiết kế với tần suất nêu trong bảng trên có thể gây thiệt hại cho phần công trình
chính đã xây dựng và tổn thất về người, tài sản vật chất hạ lưu lớn hơn đáng kể so
với phần đầu tư thêm cho công trình dẫn dòng thì cơ quan thiết kế phải kiến nghị
tăng thêm mức bảo đảm cho công trình này.
Những công trình bê tông trọng lực có điều kiện nền tốt cho phép tràn qua thì
cơ quan thiết kế có thể kiến nghị hạ mức bảo đảm của công trình tạm thời để giảm
vốn xây dựng.
Tất cả các kiến nghị nâng hạ tần suất đều phải có luận chứng kinh tế kỹ thuật
chắc chắn và phải được cơ quan phê duyệt chấp nhận.
14
1.5.3 Chọn thời đoạn dẫn dòng và lưu lượng thiết kế (Q TK )
R
R
Chọn thời đoạn thiết kế dẫn dòng là một vấn đề phức tạp đòi hỏi nghiên cứu
kỹ tổng hợp nhiều vấn đề liên quan như: đặc điểm khí tượng thủy văn, đặc điểm kết
cấu, phương pháp dẫn dòng, điều kiện và khả năng thi công, khối lượng thi công
công trình chính…để đề xuất và đưa ra được thời đoạn dẫn dòng hợp lý nhằm đảm
bảo cho việc thi công an toàn chất lượng công trình tốt, chi phí xây dựng thấp.
1.5.3.1 Những kinh nghiệm chung để chọn thời đoạn dẫn dòng
Đối với công trình đập đất, đá đổ nói chung là không cho nước tràn qua. Khối
lượng thi công lớn, khả năng và điều kiện thi công hạn chế vì vậy không thể thi
công hoàn thành trong một mùa khô, mà phải thi công trong một thời gian dài thì
thời đoạn thiết kế cũng phải dài tương ứng với thời gian thi công.
Đối với công trình bằng bê tông, bê tông cốt thép có thể cho phép nước tràn
qua nên trong quá trình thiết kế có thể chia ra làm nhiều thời đoạn. Mỗi thời đoạn
dẫn dòng ứng với một biện pháp dẫn dòng khác nhau. Mùa kiệt đắp đê quai ngăn
nước, dẫn nước về hạ lưu qua lòng sông thu hẹp hay qua công trình tháo nước tạm
thời hoặc lâu dài. Mùa lũ công trình được thi công theo phương pháp vượt lũ, một
phần nước được giữ lại lòng hồ, phần khác được dẫn qua công trình tạm như khe
răng lược, cống xả sâu…
Đối với công trình có quy mô kích thước cũng như khối lượng thi công nhỏ có
thể thi công xong trong một mùa kiệt thì thời đoạn dẫn dòng là một mùa.
1.5.3.2 Cơ sở lý luận để tính toán kinh tế kỹ thuật chọn Q TK
R
Đối với các công trình thủy lợi thi công trên các sông suối miền núi có địa
hình dốc, chênh lệch lưu lượng giữa hai mùa lũ và mùa kiệt rất lớn. Do vậy việc cho
nước tràn qua các công trình bê tông và bê tông cốt thép là một ưu điểm nổi bật.
Nếu không cho nước tràn qua thì việc tính toán và thiết kế công trình dẫn dòng sẽ
rất phức tạp và khó khăn: như đê quai rất cao, các công trình tháo nước sẽ lớn chi
phí dẫn dòng sẽ tăng, mặt khác điều kiện kỹ thuật và an toàn trong thi công lại thấp,
sẽ ảnh hưởng tới tiến độ cũng như chi phí và chất lượng công trình.
15
1.5.3.3 Trình tự tính toán kinh tế kỹ thuật chọn Q TK
R
Căn cứ vào đặc trưng thủy văn dòng chảy, giả định một số giá trị lưu lượng
có khả năng nhất từ đó tính ra được mực nước thượng hạ lưu.
Dựa vào bình đồ khu vực xây dựng công trình tiến hành vẽ sơ lược các mặt
cắt ngang sông, tra trên quan hệ bình đồ tìm ra được mực nước tương ứng với các
giá trị lưu lượng.
Dựa vào khối lượng công trình chính, để chia ra các thời đoạn tính toán dẫn
dòng thi công từ đó chọn lấy một số lưu lượng tính toán.
Thông qua tính toán thủy lực, tính toán cao trình mực nước thượng hạ lưu,
cao trình đê quai, xác định được khối lượng và giá thành công trình xây dựng để
chọn Q TK thích hợp.
R
R
Tính toán tìm ra các chi phí gián tiếp và trực tiếp trong quá trình thi công.
Ứng với mỗi giá trị lưu lượng tìm được chi phí xây dựng khác nhau, tiến
hành vẽ đường quan hệ giữa lưu lượng và chi phí, từ đó so sánh, phân tích so chọn
lưu lượng thời đoạn dẫn dòng thi công cho công trình tương ứng.
Như vậy lưu lượng thời đoạn tính toán dẫn dòng là rất quan trọng, không thể
quy định hay áp dụng máy móc các kinh nghiệm sẵn có nào đó chọn lựa một giá trị
bất kỳ nào để làm Q TK , mà phải căn cứ vào các điều kiện liên quan, các số liệu cụ
R
R
thể, những phương án tính toán so sánh và chọn lựa để đưa ra được giá trị Q TK .
R
R
Dựa vào kinh nghiệm thực tế cho thấy, ở các giai đoạn dẫn dòng khác nhau
cần căn cứ vào hình thức, kết cấu, khối lượng, tiến độ dự kiến, tầm quan trọng của
công trình chính để lựa chọn lưu lượng dẫn dòng phù hợp.
Hình 1.7: Mặt bằng sơ đồ dẫn dòng qua cống và đập xây dở
16
Có rất nhiều phương án dẫn dòng thi công khác nhau như: dẫn dòng thi công
qua hầm, qua kênh dẫn, qua cống dẫn dòng, qua lỗ hõm chừa lại trên thân
đập…Trong những phương án thì phương án dẫn dòng qua cống và đập bê tông xây
dở là một giải pháp rất khả thi.
Trong mùa kiệt, khi lưu lượng về nhỏ, toàn bộ lưu lượng được xả về hạ lưu
qua cống. Nhưng khi lũ về, một phần lưu lưu lượng được xả qua cống, một phần
được xả qua đập xây dở tại một cao trình đã định. Khi đó cống và đập làm việc kết
hợp để tháo lũ thi công cho công trình.
Dẫn dòng thi công qua cống kết hợp với đập bê tông xây dở thường được ứng
dụng cho công trình bê tông, bê tông cốt thép, đập đá đổ, đá đổ bê tông bản mặt…
Trong điều kiện địa hình lòng sông hẹp không thể bố trí được kênh dẫn dòng
thì phương pháp này mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Trong trường hợp điều kiện địa hình đồi núi, địa chất là đá rắn chắc việc dẫn
dòng qua hầm kết hợp với đập bê tông xây dở cũng là một biện pháp khả thi.
Khi khối lượng thi công nhiều, thời gian thi công kéo dài, lưu lượng dẫn dòng
thi công lớn, chênh lệch lưu lượng giữa hai mùa lũ và kiệt nhiều, quá trình thay đổi
lưu lượng và cao trình mực nước trong mùa lũ dao động mạnh thì dẫn dòng thi công
lớn, chênh lệch lưu lượng giữa hai mùa lũ và kiệt nhiều, quá trình thay đổi lưu
lượng và cao trình mực nước trong mùa lũ giao động mạnh thì dẫn dòng thi công
qua cống (hầm) và đập bê tông xây dở rất đáng được quan tâm.
Với những điều kiện đó thì phương pháp dẫn dòng thi công qua cống (hầm)
kết hợp với đập bê tông xây dở sẽ rất thuận lợi và hiệu quả.
- Ưu điểm của phương pháp: Phương pháp dẫn dòng thi công qua cống và đập
bê tông xây dở rất đơn giản và dễ dàng, kể cả trong tính toán thiết kế và trong thi
công. Có thể tháo lũ lớn một cách nhanh chóng, làm giảm nhanh mực nước thượng
lưu, ít ảnh hưởng đến công trình chính.
- Nhược điểm của phương pháp:
+ Lưu lượng tháo lũ lớn dẫn đến dễ gây xói lở lòng sông và bờ sông cũng như
chân công trình phía hạ lưu đập, vì vậy phải xây dựng và gia cố hệ thống tiêu năng
17
phía hạ lưu công trình. Tiến độ thi công công trình nhanh, phải đạt được cao trình
thiết kế trước khi lũ về và cần có giải pháp gia cố bề mặt tràn. Dẫn tới tăng chi phí
và giá thành công trình dẫn dòng cũng như chi phí chung cho công trình chính.
+ Trong trường hợp phải đào hầm dẫn dòng, quá trình thi công hầm rất khó
khăn và phức tạp, thời gian thi công chậm, công tác lấp bịt đường hầm (nếu hầm
không được tận dụng làm công trình lâu dài) rất lâu. Dẫn tới chi phí xây dựng cao.
1.6. Kết luận chương 1
Có rất nhiều phương án dẫn dòng thi công khác nhau, trong đó phương án dẫn
dòng thi công qua cống (hầm) kết hợp với đập bê tông xây dở là một phương án
hiệu quả mang lại lợi ích kinh tế cao, được áp dụng rộng rãi.
Dẫn dòng thi công qua cống hoặc hầm kết hợp với đập bê tông xây dở thường
được ứng dụng cho công trình bê tông, bê tông cốt thép, đập đá đổ, đá đổ bê tông
bản mặt…
Trong trường hợp điều kiện địa hình đồi núi, địa chất là đá rắn chắc việc dẫn
dòng qua hầm kết hợp với đập bê tông xây dở cũng là một biện pháp khả thi.
18
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THỦY LỰC
DẪN DÒNG QUA CỐNG VÀ QUA ĐẬP BÊ TÔNG XÂY DỞ
2.1. Tính toán dẫn dòng thi công qua công trình thủy lợi
Sau khi so sánh, phân tích, lựa chọn và đưa ra được những phương án dẫn
dòng thi công, dựa vào quy mô kích thước công trình chính, thời gian và tiến độ thi
công, tài liệu thủy văn dòng chảy và các tài liệu liên quan để xác định được thời
đoạn và tần suất tính toán dẫn dòng, tiến hành tính toán thủy lực để xác định khả
năng tháo của công trình dẫn dòng trong mùa kiệt và trong mùa lũ, xác định khả
năng thu hẹp của lòng sông, xác định được chiều cao đê quai của từng giai đoạn,
kích thước và khả năng tháo nước của công trình. Cuối cùng đưa ra được khối
lượng và tiến độ cho công trình dẫn dòng, từ đó lựa chọn được phương án dẫn dòng
tối ưu. Đối với công trình thủy lợi, thủy điện hiện nay thời gian thi công thường kéo
dài, không thể hoàn thành trong một mùa khô nên biện pháp dẫn dòng thi công
thường chọn là biện pháp dẫn dòng thi công 2 đợt. Đợt một dẫn dòng qua lòng sông
thu hẹp, đợt hai dẫn dòng thi công qua công trình tháo đã được thi công trong giai
đoạn 1. Trình tự tính toán được trình bày dưới đây:
- Tính toán và hiệu chỉnh tài liệu thủy văn dòng chảy để xác định các giá trị
tần suất và lưu lượng tương ứng.
- Từ tài liệu thủy văn dòng chảy, tiến hành tính toán các thông số thủy lực qua
các công trình dẫn dòng như: lòng sông thu hẹp, cống ngầm (hầm), đập bê tông xây
dở, đập tràn…cho từng giai đoạn để xác định các giá trị: lưu lượng dẫn dòng
Q(m3/s), lưu tốc V(m/s), cột nước trên tràn H tr (m), cao trình mực nước thượng, hạ
P
P
R
R
lưu Z tl (m), Z hl (m), cao trình mực nước tại cửa ra của cống (hầm) Zr, các hệ số lưu
R
R
R
R
lượng µ, m và các hệ số tổn thất ξ…
- Với các thông số thủy lực, xác định kích thước và cao trình đê quai trong
từng giai đoạn dẫn dòng thi công. Kích thước và kết cấu công trình dẫn dòng.
- Tính toán tiêu năng sau công trình tháo như: tiêu năng sau cống dẫn dòng,
tiêu năng sau đập tràn để xác định được hình dạng và kích thước của các hố tiêu
năng…
