Bài giảng công trình trên hệ thống thủy lợi công trình lấy nước

CHƯƠNG 2. CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC
GIỚI THIỆU CHUNG
CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHƠNG ĐẬP
CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC CĨ ĐẬP
CHỈNH TRỊ ĐOẠN SƠNG CĨ CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC


2-1. GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1.Mục đích:
- Lấy nước từ sơng, kênh, hồ => phục vụ tưới,
phát điện, cấp nước,
2.1.2.Yêu cầu:
- Lấy đủ nước theo biểu đồ đã định (số lượng),
- Đảm bảo chất lượng nước lấy vào kênh (ngăn
bùn cát có hại, vật nổi),
- Kiểm sốt được ảnh hưởng đến mơi trường
chung,
- Các yêu cầu chung khác: ổn định, thuận tiện
thi công, quản lý, mỹ quan (sử dụng)


2.1.3. Phân loại:
a. Theo thành phần cơng trình đầu mối:
- CLN có đập
- CLN khơng đập
b. Theo phương tách dịng từ dịng chính vào
CLN:
* Lấy nước bên cạnh: dịng chảy vào CLN hợp với
phương dịng chính một góc ≈ 90o.
* Lấy nước chính diện: dịng chảy vào CLN hợp

với phương dịng chính một góc ≈ 0o.


CTLN

The intake structure with dam


2.2. CƠNG TRÌNH LẤY NƯỚC KHƠNG ĐẬP
2.2.1. Khái niệm chung
• Bố trí: CLN bên bờ sơng, khơng làm đập chắn ngang
sơng.
• Điều kiện sử dụng:
- Khi mực nước sơng đủ lớn => lấy nước tự chảy.
- Khi lưu lượng trong sơng đủ cấp theo u cầu.
• Ưu điểm: Kết cấu và bố trí đơn giản, rẻ.
• Nhược:
- Sự làm việc chịu ảnh hưởng nhiều của sông thiên nhiên.
- Quản lý phức tạp, chi phí quản lý lớn.
- Chất lượng lấy nước khó cải thiện.
•Các ví dụ:
•Cống Xn Quan, Liên Mạc,


Cèng Xu©n Quan




2.2.2. Điều kiện làm việc của CLN không đập

1. Bố trí cửa lấy nước ở đoạn sơng cong

1. Đoạn bồi cạn
2. Vực
3. Bãi bồi
2-I-2-I-2: Tuyến
lạch

Hình 2.2. Hình thái một đoạn sông


• Hiện tượng: Tại đoạn cong có chảy vịng hướng ngang:
Trên mặt → bờ lõm; dưới đáy → bờ lồi
∆

∆

∆

Hình 2.3. Sơ đồ dịng chảy ở đoạn sơng cong


•Giải thích hiện tượng và tính độ dốc ngang J
• Sông cong => lưu tốc dọc đổi hướng => lực li tâm
αmv 2 γ.H.α.v 2
p lt =
=
(1)
R
gR

• Phân bố của Plt đồng dạng với phân bố V trên thủy
trực => trên mặt có lực li tâm lớn => kéo nước về bờ
lõm => tạo độ dốc hướng ngang.
• Xét cân bằng của 1 cột chất lỏng có F = 1.
Lực thủy tĩnh hướng về bờ lồi:

Ptt = γ .∆H .H .1 = γ .∆H .H

(2)

2

αV
Từ (1) và (2) => ∆H =
gR

=>

Jn =

αV 2
gR


• Biểu đồ lưu tốc ngang đồng dạng với biểu đồ
hợp lực => trên mặt → bờ lõm
dưới đáy → bờ lồi
• Kết hợp dịng chảy dọc + ngang => chảy xoắn
• Hậu quả:
- Dịng mặt: gây xói ở bờ lõm

- Dịng đáy: gây bồi ở bờ lồi
• Vị trí đặt CLN: - bờ lõm: có lợi
- bờ lồi: bất lợi


•Xác định vị trí cửa lấy nước ở đoạn sơng cong
* Vị trí mép trên (thượng lưu) của CLN:

* Độ dài đoạn cong:

r
π.R.ar cos
R
L2 - 3 =
180

α

α

* Góc lấy nước:

Vs
cos ϕ =
Vk

Hình 2.6: Chọn vị trí đặt cửa lấy
nước theo N.F. Danhêliia

2.2.2. Điều kiện làm việc của CLN không đập (tiếp)
2. Cửa lấy nước ở đoạn sơng thẳng
•Sơ đồ làm việc:
- Chiều rộng dòng
chảy đáy:

Bd = 1,17(K + 0,40)Bk
- Chiều rộng dòng
chảy mặt:

Bm = 0,73(K + 0,05)Bk
- Nhận xét: Bđ ≈ 2Bm => bất lợi??


•Hiện tượng và diễn biến:
-Khi một bộ phận dòng chảy tách khỏi dịng chủ lưu vào
CLN sẽ hình thành dịng chảy cong. Vùng trước cửa lấy
nước phát sinh hiện tượng chảy vịng hướng ngang và
tạo thành các xốy gây nên bồi lắng ở mép thượng lưu và
xói lở ở mép hạ lưu của CLN
-Bđ ≈ 2Bm => bất lợi vì dịng đáy mang bùn cát vào kênh
-

•Biện pháp xử lý:

-Đặt hệ thống lái dòng nhân tạo: hướng dòng chảy mặt
vào CLN, hướng dòng chảy đáy ra xa CLN.
-Xây dựng đê dẫn để chuyển từ hình thức lấy nước bên
cạnh sang lấy nước chính diện: Bđ = Bm ; dâng cao mực
nước trước CLN.

®ª dÉn
B®

Bc


2.2. 2. Điều kiện làm việc của CLN không đập (tiếp)
3. Cửa lấy nước ở đoạn sơng có bờ khơng ổn định
+ Sơ đồ:
+ Đặc điểm diễn biến:
bờ sông diễn biến liên
tục
⇒Vị trí CLN bị đẩy lùi về
hạ lưu
⇒ giảm khả năng lấy
nước

Hình 2.5. Cửa lấy nước ở bờ khơng ổn định
1. Vùng bồi lắng
2. Vùng xói lở


ãBin phỏp x lý:
-Chọn vị trí đoạn sông ổn định (hinh dạng lòng sông ít thay đổi,
không xói lở, bồi lấp).
-Bố trí tại đoạn sông có điều kiện địa chất tốt, không bị xói lở.
- Gia cố, bảo vệ phía tr−íc cưa lÊy n−íc

2.2.3. Các hình thức bố trí CLN khơng đập
1- Lấy nước bên cạnh
a. Điều kiện áp dụng:
• Mực nước sơng đảm bảo lấy nước tự chảy
• Qlấy ≤ 0.2Qs
• Điều kiện địa hình, địa chất cho phép.
b. Các hình thức bố trí và đặc điểm:
* Loại khơng có cống (1 cửa, nhiều cửa):
- Đơn giản nhất nhưng không khống chế được Qlấy nước,
- Bùn cát kéo vào cửa nhiều, CLN dịch xuống hạ lưu
- Loại nhiều cửa: có thể luân phiên nạo vét.


*Loại có cống:
Hồn thiện hơn loại khơng có cửa
Khống chế được lưu lượng lấy nước vào kênh
TH1: Cống đặt ở bờ sơng: Khó khống chế bùn cát vào kênh
TH2: Cống đặt ở cách xa bờ sông(1-2km): Hạn chế bùn cát
vào kênh


*Loại có cống + bể lắng cát: hồn thiện nhất
Khống chế được lưu lượng + chất lượng nước vào kênh


c. Ưu nhược điểm chung của CLN bên cạnh không đập
• Đơn giản, khi lưu lượng u cầu nhỏ thì kinh tế;
• Lượng bùn cát bồi lắng nhiều trước CLN (phải xử lý bằng
cách đặt xa bờ hoặc làm bể lắng cát);

• Hạn chế khả năng điều chỉnh lưu lượng lấy nước khi mực
nước sơng thay đổi nhiều;
• Cửa lấy nước có thể bị dịch chuyển về phía hạ lưu làm giảm
hiệu quả của cơng trình.
d. Biện pháp khắc phục???


2. Lấy nước chính diện
a. Phạm vi áp dụng:
- Mực nước sông (mùa kiệt) tương đối thấp
- Qlấy > (10 – 20)% Qs
- Yêu cầu hạn chế bùn cát đáy cao hn.
b. Cỏc hỡnh thc b trớ
a. Loại có đê hớng dòng (tạo thành đoạn sông dẫn)
b. Loại có đê hớng dòng + cửa tháo nớc thừa trên đê
c. Loại có đê hớng dòng + cửa tháo nớc thừa + cống xả cát
d. Loại có đê hớng dòng + cửa tháo nớc thừa + hệ thống lái dòng
e. Loại có đê hớng dòng + cửa xả cát + đê dẫn hạ lu
f. Lợi dụng b i giữa làm đoạn đê dÉn (khi s«ng réng)


b. Cỏc hỡnh thc b trớ
ã a. Loại có đê hớng dòng tạo thành đoạn sông dẫn

ã b. Loại có đê hớng dòng + cửa tháo nớc thừa trên đê
1. Kênh lấy nước
3. Đoạn sông dẫn

2. Tường hoặc đê hướng dòng
4. Cửa tháo nước thừa trên đê 6. Cống lấy nước

b. Cỏc hỡnh thc b trớ
ã c. Loại có đê hớng dòng + cửa tháo nớc thừa + cống xả cát

ã d. Loại có đê hớng dòng + cửa tháo nớc thừa + hệ thống lái
dòng
1. Kờnh ly nc

2. Tng hoặc đê hướng dịng

3. Đoạn sơng dẫn

4. Phần tháo nước

6. Cống lấy nước

5. Cống xả cát