Nghiên cứu hình dạng mặt cắt hợp lý của đập tràn công trình thủy điện bắc hà lào cai

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

1

LI CM N
Sau thi gian học tập và làm luận văn, được sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy, cơ giáo trong trường Đại học Thuỷ lợi Hà Nội, các cán bộ khoa học - Viện
Khoa học Thuỷ lợi Hà Nội, đến nay tôi đã hoàn thành luận văn thạc sĩ kỹ thuật.
Các kết quả trong luận văn là những đóng góp nhỏ về mặt khoa học trong
q trình tính tốn thủy lực tràn xả lũ. Do thời gian và kinh nghiệm hạn chế nên
trong khn khổ một luận văn thạc sĩ kỹ thuật cịn tồn tại một số vấn đề cần tiếp tục
nghiên cứu. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo và
các bạn đồng nghiệp.
Tôi gửi lời biết ơn sâu sắc tới thầy giáo – GS.TS Ngơ Trí Viềng đã nhiệt tình
hướng dẫn, cung cấp các thơng tin khoa học cần thiết trong q trình làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo - Trường Đại học Thuỷ lợi, các cán bộ
khoa học Phòng Thuỷ lực - Viện khoa học Thuỷ lợi và bạn bè đồng nghiệp đã tận
tình chỉ bảo, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập nghiên cứu để
tơi hồn thành tốt luận văn.
Sau cùng tơi xin cảm ơn những người thân trong gia đình đã động viên,
khích lệ tơi trong q trình nghiên cứu và làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 3 nm 2011

Nguyn Thanh Sn

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

2

MC LC
U

Trang
PHN M U

9

B
0

1.1
1.2

2.1
2.1.1
2.1.2
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4

3.1
3.1.1
3.1.2

3.1.3
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.2
3.3
3.3.1
3.3.2

Chng 1 : Tổng quan về các loại đập tràn trong các cơng trình
thủy lợi – thủy điện
Các đập tràn đã xây dựng trên thế giới .............................................
Các đập tràn đã xây dựng ở Việt Nam ..............................................
Kết luận chương 1 ................................................................................
Chương 2 : Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về tính tốn thủy lực qua
đập tràn
Khả năng tháo qua đập tràn ...............................................................
Khả năng tháo của đập tràn Creager - Ophicerov................................
Khả năng tháo của đập tràn mặt cắt WES ............................................
Nghiên cứu dòng chảy qua các dạng đập tràn ..................................
Hiện tượng dòng chảy qua đập tràn và tính tốn các thơng số dịng chảy.......
Nối tiếp của dòng tràn và mặt tràn ........................................................
Chiều dày của làn nước chảy qua ngưỡng tràn ....................................
Nối tiếp của dòng chảy với hạ lưu đập ..................................................
Kết luận chương 2 ................................................................................
Chương 3 : Kết quả tính tốn thủy lực đập tràn Bắc Hà
Xác định tọa độ mặt cắt tràn Bắc Hà .................................................
Xác định mặt cắt tràn theo dạng WES ...................................................
Xác định mặt cắt tràn theo dạng Ơphi xêrốp khơng chân khơng ..........
Xác định mặt cắt tràn thực dụng có chân khơng, đỉnh Elip ..................

Tính tốn khả năng tháo cho đập tràn Bắc Hà .................................
Tính tốn khả năng tháo cho đập tràn dạng WES .................................
Tính tốn khả năng tháo cho đập tràn dạng Ơphi xêrốp khơng chân
khơng ......................................................................................................
Tính tốn khả năng tháo cho đập tràn thực dụng có chân khơng,
đỉnh Elip .................................................................................................
Xác định đường mặt nước trên đập tràn Bắc Hà .............................
Đường mặt nước đập tràn mặt cắt Ôphixêrốp ......................................
Đường mặt nước đập tràn mặt cắt thực dụng có chân khơng, đỉnh
Elip .........................................................................................................

Chuyªn ngành: Xây dựng công trình thủy

11
19
24

25
25
36
44
44
51
58
59
64
65
65
66
67

68
68
68
69
70
70
73

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật
3.3.3
3.4
3.4.1
3.4.2
3.4.3

3

ng mt nc p trn mặt cắt WES ................................................
Tính tốn phân bố áp suất trên mặt tràn ..........................................
Phương pháp tính tốn ..........................................................................
Kết quả phân bố áp suất trên mặt tràn ..................................................
Kết quả tính tốn vận tốc trên tràn ........................................................
Kết luận chương 3 ................................................................................

75
79
79

80
83
85

Chương 4 : Lựa chọn hình dạng hợp lý cho đập tràn Bắc Hà
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.3

Khái qt về mơ hình thủy lực tràn Bắc Hà .....................................
Mục đích thí nghiệm mơ hình đập tràn Bắc Hà.....................................
Thiết kế mơ hình tràn Bắc Hà ................................................................
Các kết quả thí nghiệm mơ hình ............................................................
So sánh 3 mặt cắt tràn lý thuyết với nhau và với thực nghiệm .......
So sánh về khả năng tháo ......................................................................
So sánh vận tốc trên tràn .......................................................................
So sánh phân bố áp suất trên bề mặt tràn .............................................
Phân tích lựa chọn mặt cắt hợp lý cho tràn Bắc Hà .........................
Kết luận chương 4 ................................................................................
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................
TI LIU THAM KHO
CC PH LC

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

86
86
86
89
97
97
99
102
103
104
105

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

4

DANH MC HèNH V TRONG LUẬN VĂN
U

Trang
Hình 1-1 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Xin'anjiang Hà Nam Trung Quốc............................................................................................

18

Hình 1-2 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Ankang Hà Nam - Trung
Quốc ......................................................................................................

19

Hình 1-3 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Sêsan 3 ...............................

22

Hình 1-4 : Cơng trình tràn xả lũ thủy điện An Khê...............................

23

Hình 2-1 : Mặt cắt tràn dạng Creager - Ophicerov ...............................

25

Hình 2-2 : Các dạng mặt cắt đập tràn phi chân khơng ..........................

27

Hình 2-3 : Các dạng mặt cắt đập tràn chân khơng ................................

28

Hình 2-4 : Đỉnh đập có cửa van ............................................................

31

Hình 2-5 : Hình dạng các trụ bên và giá trị hệ số xk ............................

34

Hình 2-6 : Hình dạng các trụ giữa và giá trị hệ số x0 ...........................

34

Hình 2-7 : Các đường cong để xác định sn của đập tràn mặt cắt thực
dụng .......................................................................................................

35

Hình 2-8 : Đầu tràn phía thượng lưu dùng 2 bán kính cong R1, R2 với
mái xiên (Mặt cắt WES) ........................................................................

37

Hình 2-9 : Đầu tràn phía thượng lưu dùng 3 bán kính cong R1, R2 và
R3 (Mặt cắt WES) .................................................................................

38

Hình 2-10 : Đầu tràn phía thượng lưu nhơ ra dùng đường cong Elip
(Mặt cắt WES) .......................................................................................

39

Hình 2-11 : Sơ đồ mặt cắt đập tràn dạng WES với độ dốc mặt thượng
lưu khác nhau ........................................................................................

40

Hình 2-12 : Đồ giải xác định tiếp điểm đoạn cong hạ lưu và đoạn
thẳng hạ lưu tràn dạng WES..................................................................

41

Hình 2-13 : Sơ đồ dịng chảy lượn cong theo phương thẳng đứng .......

45

Hình 2-14 : Đồ thị biểu thị quan hệ phương trình 2-26 ........................

47

Hình 2-15 : Đồ thị biểu thị quan hệ phương trình 2-27 ........................

47

Hình 2-16 : Sơ đồ tính tốn đường mặt nước trên tràn .........................

48

Hình 2-17 : Cu trỳc li dũng chy .....................................................

55

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

5

Hỡnh 2-18 : Phõn b thế năng ở mặt trên làn nước tràn ........................

55

Hình 2-19 : Xác định trị số áp lực thủy động ........................................

57

Hình 2-20 : Xác định lưu tốc từ lưới dòng chảy ...................................

57

Hình 3-1 : Mặt cắt tràn theo dạng WES ................................................

66

Hình 3-2 : Mặt cắt tràn theo dạng Ơphixêrốp khơng chân khơng .........

67

Hình 3-3 : Mặt cắt tràn thực dụng có chân khơng .................................

67

Hình 3-4 : Sơ đồ tính tốn đường mặt nước đập tràn mặt cắt
Ơphixêrốp ..............................................................................................

70

Hình 3-5 : Đường mặt nước đập tràn Ơphixêrốp khơng chân khơng ...

72

Hình 3-6 : Đường mặt nước đập tràn thức dụng có chân khơng ...........

75

Hình 3-7 : Sơ đồ tính tốn đường mặt nước đập tràn mặt cắt WES .....

75

Hình 3-8 : Đường mặt nước đập tràn dạng WES ..................................

79

Hình 3-9 : Phân bố áp suất bề mặt đập tràn Ơphixêrốp khơng chân
khơng .....................................................................................................

81

Hình 3-10 : Phân bố áp suất bề mặt đập tràn thực dụng chân khơng ....

82

Hình 3-11 : Phân bố áp suất bề mặt đập tràn WES ...............................

83

Hình 4-1 : Sơ đồ bố trí các điểm và tuyến đo áp suất trên mặt tràn .....

88

Hình 4-2a : Biểu đồ quan hệ : Hệ số lưu lượng - Mực nước thượng
lưu, cột nước trên đập tràn.....................................................................

90

Hình 4-2b : Biểu đồ quan hệ : Khả năng tháo Q - cao độ mực nước
thượng lưu .............................................................................................

90

Hình 4-3 : Đường cong phân bố áp suất dư hp trên mặt đập tràn dọc
tuyến 1 ...................................................................................................

92

Hình 4-4 : Đường cong phân bố áp suất dư hp trên mặt đập tràn dọc
tuyến 2 ...................................................................................................

93

Hình 4-5 : Đường mặt nước trên mặt đập tràn dọc tuyến 1 ..................

95

Hình 4-6 : Đường mặt nước trên mặt đập tràn dọc tuyến 2 ..................

96

Hình 4-7 : Quan hệ Q = f(H) (trường hợp Q tháo biết trước) ..................

98

Hình 4-8 : Quan hệ m = f(H) (trường hợp Q tháo biết trước) ..................

98

Hình 4-9 : Quan hệ Q = f(H) (trường hợp cột nước tràn biết trước)

99

Hình 4-10 : Quan hệ m = f(H) (trng hp ct nc trn bit trc)

99

R

R

R

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

R

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

6

DANH MC BNG BIU TRONG LUẬN VĂN
U

Trang
Bảng 1-1 : Khai thác thủy điện của 10 nước trong tổ chức năng lượng
quốc tế (IEA) .............................................................................................

11

Bảng 1-2 : Khai thác bậc thang trên một vài lưu vực sông ở Canada.......

12

Bảng 1-3 : Một số nhà máy thủy điện lớn nhất Nauy ...............................

12

Bảng 1-4 : Tiềm năng và hiện trạng khai thác thủy điện ở một số nước
láng giêng ..................................................................................................

13

Bảng 1-5 : Các đập cao nhất thế giới ........................................................

14

Bảng 1-6 : Các cơng trình thủy điện có đập cao trên 100m đã xây dựng ở
Trung Quốc ...............................................................................................

15

Bảng 1-7 : Các cơng trình thủy điện đã xây dựng ở Việt Nam .................

21

Bảng 2-1 : Trị số bán kính R thay đổi theo P và Htr.................................

26

Bảng 2-2 : Tọa độ các điểm trên đường viền của mặt tràn loại phi chân
khơng vẽ theo phương pháp Ơphixe rơp (dạng A) ...................................

26

Bảng 2-3 : Tọa độ các điểm của đường cong mặt tràn kiểu chân khơng
đỉnh đập hình Elip .....................................................................................

29

Bảng 2-4 : Hệ số co hẹp đứng a khi nước chảy dưới cửa van ..................

31

Bảng 2-5 : Bảng tra hệ số shd phụ thuộc vào góc aB và aH và tỷ số a/CB ........

32

Bảng 2-6 : Hệ số hiệu chỉnh cột nước sH của đập tràn không chân
không .........................................................................................................

33

Bảng 2-7 : Trị số (Z/P)k xác định trạng thái phân giới chảy ngập của đập
tràn thành mỏng và đập tràn có mặt cắt thực dụng ...................................

35

Bảng 2-8 : Hệ số ngập sn của đập tràn mặt cắt thực dụng không chân
không .........................................................................................................

36

Bảng 2-9 : Giá trị R1, R2 và các tham số đường cong mặt tràn (dùng cho
mặt cắt WES) ............................................................................................

37

Bảng 2-10 : Hệ số ảnh hưởng của mái thượng lưu đập (dùng cho mặt cắt
WES) .........................................................................................................

43

Bảng 2-11 : Hệ số lưu lượng của đập tràn WES .......................................

43

Bảng 2-12 : Hệ số hình dạng trụ pin của đập tràn dang WES ..................

44

Bảng 3-1 : Tọa độ mặt cong tràn phía hạ lưu (Mặt cắt dạng WES)..........

65

Bảng 3-2 : Tọa độ mặt cong tràn theo dạng Ơphixêrốp khơng chân
khơng .........................................................................................................

66

Bảng 3-3 : Kết quả tớnh thỏo i vi mt ct dng WES ..........................

68

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

7

Bng 3-4 : Kt qu tính tháo đối với mặt cắt Ơphixêrốp khơng chân

khơng .........................................................................................................

69

Bảng 3-5 : Kết quả tính tháo đối với mặt cắt thực dụng có chân khơng,
đỉnh Elip ....................................................................................................

69

Bảng 3-6 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s
(Mặt cắt Ôphixêrốp) ..................................................................................

70

Bảng 3-7 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s
(Mặt cắt Ôphixêrốp) ..................................................................................

71

Bảng 3-8 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s
(Mặt cắt Ôphixêrốp) ..................................................................................

71

Bảng 3-9 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s
(Mặt cắt Ôphixêrốp) ..................................................................................

71

Bảng 3-10 : Đường mặt nước đoạn cong (Mặt cắt Ôphixêrốp) ................

72

Bảng 3-11 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s
(Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) ................................................................

73

Bảng 3-12 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s
(Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) ................................................................

73

Bảng 3-13 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s
(Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) ................................................................

74

Bảng 3-14 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s
(Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) ................................................................

74

Bảng 3-15 : Đường mặt nước đoạn cong (Mặt cắt chân không đỉnh Elip).........

74

Bảng 3-16 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s,
đoạn 1-C (Mặt cắt WES) ...........................................................................

76

Bảng 3-17 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=2530m3/s,
đoạn 8-B (Mặt cắt WES) ...........................................................................

76

Bảng 3-18 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s,
đoạn 1-C (Mặt cắt WES) ...........................................................................

76

Bảng 3-19 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3329m3/s,
đoạn 8-B (Mặt cắt WES) ...........................................................................

77

Bảng 3-20 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s,
đoạn 1-C (Mặt cắt WES) ...........................................................................

77

Bảng 3-21 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=3388m3/s,
đoạn 8-B (Mặt cắt WES) ...........................................................................

77

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

8

Bng 3-22 : ng mt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s,
đoạn 1-C (Mặt cắt WES) ...........................................................................

78

Bảng 3-23 : Đường mặt nước đoạn thẳng cấp lưu lượng Q1=4356m3/s,
đoạn 8-B (Mặt cắt WES) ...........................................................................

78

Bảng 3-24 : Đường mặt nước đoạn cong (Mặt cắt WES) .........................

78

Bảng 3-25 : Phân bố áp suất mặt tràn (Mặt cắt Ôphixêrốp) .....................

80

Bảng 3-26 : Phân bố áp suất mặt tràn (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip) ...

81

Bảng 3-27 : Phân bố áp suất mặt tràn (Mặt cắt WES) ..............................

82

Bảng 3-28 : Vận tốc trên mặt tràn (Mặt cắt Ôphixêrốp) ...........................

83

Bảng 3-29 : Vận tốc trên mặt tràn (Mặt cắt chân không, đỉnh Elip).........

84

Bảng 3-30 : Vận tốc trên mặt tràn (Mặt cắt WES)....................................

84

Bảng 4-1 : Tọa độ các điểm đo áp suất trên mặt tràn................................

88

Bảng 4-2 : Các cấp lưu lượng dùng trong thí nghiệm...............................

89

Bảng 4-3 : Kết quả trị số lưu lượng ..........................................................

89

Bảng 4-4 : Trị số chiều cao áp suất dư tại các điểm trên tràn ...................

91

Bảng 4-5 : Bảng đo cao độ đường mặt nước trên mơ hình mặt cắt Bắc
Hà ..............................................................................................................

94

Bảng 4-6 : So sánh hệ số lưu lượng m (trường hợp Q tháo biết trước) .......

97

Bảng 4-7 : So sánh hệ số lưu lượng m(trường hợp cột nước tràn biết
trước) .........................................................................................................

97

Bảng 4-8 : So sánh khả năng tháo Q (trường hợp cột nước tràn biết
trước) .........................................................................................................

97

Bảng 4-9 : So sánh vận tốc tại điểm đầu tiên mặt cong tràn .....................

100

Bảng 4-10 : So sánh vận tốc tại điểm đầu tiên của đoạn cong ngược.......

101

Bảng 4-11 : So sánh vận tốc tại điểm thấp nhất của đoạn cong ngược.....

101

Bảng 4-12 : So sánh vận tốc tại điểm cuối mũi phun ..............................

101

Bảng 4-13 : So sánh áp suất tại điểm đầu tiên mặt cong tràn ...................

102

Bảng 4-14 : So sánh áp suất tại điểm đầu tiên của đoạn cong ngược .......

102

Bảng 4-15 : So sánh áp suất tại điểm thấp nhất của đoạn cong ngược .....

102

Bảng 4-16 : So sánh áp suất tại điểm cuối mũi phun ...............................

103

R

Chuyªn ngành: Xây dựng công trình thủy

R

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

9

PHN M U
I. Tớnh cp thiết của Đề tài:
Cơng trình thủy điện Bắc Hà xây dựng trên sông Chảy, huyện Bắc Hà, tỉnh
Lào Cai. Nhiệm vụ chủ yếu là phát điện, có cơng suất lắp máy N lm = 90MW, điện
R

R

lượng trung bình hàng năm 377 triệu KWh. Đập chính dâng nước cao 75m kết cấu
Bê tông trọng lực, đập tràn xả lũ với lưu lượng 3513 m3/s (p = 0.5%) và 4356m3/s
P

P

P

P

(p = 0.1%). Đây là một đập tràn bằng bê tông trọng lực tương đối cao ở nước ta
được xây dựng trong điều kiện tự nhiên có địa hình, địa chất phức tạp ở một tỉnh
miền núi (Lào Cai); là cơng trình tháo lũ quan trọng trong đầu mối cơng trình thủy
điện Bắc Hà nhằm đảm bảo cơng trình làm việc an tồn và tháo lũ kịp thời.
Việc nghiên cứu khả năng tháo và các yếu tố, trong đó xác định hình dạng
mặt cắt đập và kết cấu của nó chiếm vai trị quan trọng. Vì vậy đề tài này nhằm
nghiên cứu hình dạng hợp lý mặt cắt đập trên cơ sở khả năng tháo và điều kiện thủy
lực thuận lợi nhất. Đây là một vấn đề có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

II. Mục đích của Đề tài:
-

Nghiên cứu chế độ dịng chảy qua đập tràn thủy điện Bắc Hà

-

Tìm giải pháp thích hợp cho đập tràn, hợp lý nhất về mặt thủy lực và ổn định
lâu dài

III. Phương pháp tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
-

Phương pháp nghiên cứu lý luận là tổng quan và phân tích các kết quả
nghiên cứu có liên quan đến đề tài đã được cơng bố, xác định các yếu tố thủy
lực tràn xả lũ Bắc Hà.

-

Tham khảo kết quả nghiên cứu thí nghiệm mơ hình thuỷ lực tràn xả lũ Bắc
Hà, so sánh và đối chứng với tính tốn.

IV. Kết quả dự kiến đạt được:
Xác định được khả năng tháo và các thông số của dòng chảy qua các loại mặt
cắt tràn nước khác nhau, so sánh với thực nghiệm để chọn hình dạng mặt cắt đập
tràn Bắc Hà hợp lý nhất.
V. Nội dung ca lun vn
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Ngun Thanh S¬n

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

10

Chng 1: Tng quan v các loại đập tràn trong các Cơng trình thủy lợi thủy điện
1.1. Các đập tràn đã xây dựng trên thế giới
1.2. Các đập tràn đã xây dựng ở Việt Nam
Chương 2 : Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về tính toán thủy lực qua đập tràn
2.1. Khả năng tháo qua đập tràn
2.2. Nghiên cứu dòng chảy qua các dạng đập tràn
Chương 3 : Kết quả tính tốn thủy lực đập tràn Bắc Hà
3.1. Xác định tọa độ mặt cắt tràn Bắc Hà
3.2. Tính tốn khả năng tháo cho đập tràn Bắc Hà
3.3. Xác định đường mặt nước trên đập tràn Bắc Hà
3.4. Tính tốn phân bố áp suất trên mặt tràn Bắc Hà
Chương 4: Lựa chọn hình dạng hợp lý cho đập tràn Bắc Hà
4.1. Khái qt về mơ hình thủy lực tràn Bắc Hà
4.2. So sánh 3 mặt cắt tràn lý thuyết với nhau và với thực nghiệm
4.3. Phân tích lựa chọn mặt cắt hợp lý cho tràn Bắc Hà
Kết luận và kiến nghị
1. Những kết quả đạt được của luận văn
2. Những tồn tại của luận văn và kin ngh
Ti liu tham kho
Cỏc ph lc

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

11

CHNG 1
TNG QUAN V CC LOẠI ĐẬP TRÀN TRONG
CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN
1.1

Các đập tràn đã xây dựng trên thế giới
Thủy điện chiếm 1/5 sản lượng điện trên thế giới. Trong thực tế, nó đóng vai

trị chủ yếu trong việc cung cấp điện ở 55 quốc gia. Công suất lắp đặt thủy điện hiện
nay là 737,4 GW, với tổng điện lượng hàng năm ước tính là 2.767 TWh, có khoảng
118 GW cơng suất đang được xây dựng. Hai phần ba tiềm năng thủy điện khả thi về
kinh tế kỹ thuật của thế giới chưa được khai thác. Tuy nhiên phạm vi khai thác ở
các vùng khác nhau một cách đáng kể. ở Châu Âu và Bắc Mỹ hầu hết tiềm năng
thủy điện đã được khai thác hết. Châu Á, Châu Phi và Nam Mỹ nơi mà phần lớn
nhu cầu về nước và năng lượng là cấp thiết lại vẫn còn những tiềm năng đáng kể
chưa được sử dụng.
Theo số liệu của tổ chức Hiệp hội năng lượng Quốc tế (IEA) đến năm 1996,
chỉ tính 10 nước trong tổ chức này là: Canada, Trung Quốc, Phần Lan, Pháp, Italia,
Nhật Bản, Nauy, Tây Ban Nha, Thụy Điển và Anh (ở Trung Quốc chỉ tính thủy
điện nhỏ) đã có tổng cơng suất thủy điện là 263 GW, điện lượng hàng năm 956.9
TWh, đem lại thu nhập hàng năm khoảng 30 tỉ USD ( bảng 1-1)
Bảng 1-1:Khai thác thủy điện của 10 nước trong tổ chức năng lượng Quốc tế (IEA)
Tên nước

Năm

Canađa
Trung Quốc
Phần Lan
Pháp
Italia
Nhật Bản
Nauy
Tây Ban Nha
Thy in
Anh

1995
1995
1995
1995
1995
1995
1996
1996
1996
1996

Cụng sut
lp mỏy
(GW)
64,5
49
2,8

25
16,4
42,1
28
17,7
16,15
1,35

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

in năng
( TWh)

Tiềm năng lí
thuyết

Tiềm năng
khả thi

330,7
185
9,3
69
52
88,7
112,7
41,6
64
3,9

183,6 GW
680 GW

118GW
139 GW

500 TWh
150 TWh
200 TWh

178,3 TWh
64 TWh
130 TWh

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

12

Canaa l mt trong nhng nước khai thác nguồn thủy năng lớn nhất trên
thế giới, hiện nay có cơng suất lắp đặt vào khoảng 64,5 GW, điện năng bình quân
hàng năm 330,7TWh, chiếm tỉ trọng 69% cơ cấu nguồn trên 60% tiềm năng khả thi
đã khai thác, ( có thể ví dụ về khai thác thủy điện ở một vài hệ thống lưu vực sông)
(bảng 1-2)
Bảng 1-2 : Khai thác bậc thang trên một vài lưu vực sơng ở Canađa
Lưu vực sơng
và nhà máy

Năm hồn
thành

Cột nước
(m)

Số tổ
máy

Cơng suất
lắp máy
(MW)

Điện năng
bình qn
năm (GWh)

Betsiamit 2
Betsiamit 1
Outardes 2
Outardes 3
Manic 1
Manic 2
Manic 3

1960
1959
1978
1969
1967

1967
1976

116
266
82
144
37
70
94

5
8
3
4
3
8
6

718
936
454
756
184
1015
1183

2386
4354
1633

3372
247
4931
4057

Nauy là nước Bắc Âu có tiềm năng thủy điện phong phú, hiện nay có cơng
suất lắp đặt khoảng 28GW, điện năng bình quân hàng năm 112,7 TWh, chiếm tỉ
trọng khoảng 99% cơ cấu nguồn, trên 70% tiềm năng khả thi đã được khai thác.
Nauy có 10 hệ thống sơng lớn với lưu lượng bình qn trên 100m3/s, cùng với địa
P

P

hình dốc là thuận lợi cho việc xây dựng cho các nhà máy thủy điện lớn có cột nước
cao, ( bảng 1-3) thống kê 10 cơng trình lớn nhất của Nauy.
Bảng 1-3 : Một số nhà máy thủy điện lớn nhất Nauy
Tên nhà máy

Thuộc vùng

Kvilldal
Sima
Tonstad
Aurlad I-1956
Saurlad (PPS)
Rana
Tokke
Evanger
Brokke
Svartesen

Rogaland
Hordaland
Vest-Agder
Sogn og Fjordane
Rogaland
Nordland
Telemark
Hordaland
Aust-Agder
Nordland

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Cụng sut lp máy
( MW)
1240
1120
960
675
640
500
430
330
330
310

Điện năng bình
qn năm (GWh)
2913

2812
3666
1956
846
1890
2142
1229
1417
1200

Häc viªn : Ngun Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

13

Vi cỏc nc chõu và ASEAN, tình hình phát triển thủy điện tới năm
2003 trong hệ thống điện lực được tóm tắt trong (bảng 1-4). Từ các số liệu thống kê
cho thấy tỉ trọng công suất thủy điện trong hệ thống điện của các quốc gia khu vực
châu Á: Trung Quốc (24%), Nhật Bản (20%), Ấn Độ (24%), Hàn Quốc (7.6%), Đài
Loan (14%), Thái Lan (13%), Malaysia (14%), Indonesia(14%), Philipin (18%),
Việt Nam (37%), Lào (97%), Myama (30%). Các số liệu cho thấy vai trò của thủy
điện chiếm một tỉ trọng lớn (trên 20%) ở các nước như Trung Quốc, Ấn Độ, Việt
Nam, Lào, Myanma, Nhật Bản.
Bảng 1-4 : Tiềm năng và hiện trạng khai thác thủy điện ở một số nước láng giềng
STT

Tên nước, Tỉnh

1
2
3
4
5
6

Campuchia
Lào
Myanma
Thái Lan
Việt Nam
Tỉnh Vân Nam (TQ)
Tổng cộng

Tiềm năng khả thi
(TWh)
41
102
366
49
85
400
1043

Tổng điện năng đã khai
thác (TWh)
3,6
1,1
6,9

19
28,1
58,7

Một số nước và vùng lân cận Việt Nam có tiềm năng về khả thi thủy điện
khá lớn chưa được khai thác, đó là điều kiện thuận lợi cho Việt nam có thể nhập
khẩu điện năng từ các nước này. Trung Quốc là một trong các nước giàu tiềm năng
thủy điện nhất thế giới, tiềm năng lý thuyết 6,870 tỉ kWh/năm,tiềm năng kỹ thuật
với công suất lắp máy 447,32 GW, điện lượng 2,318 tỉ kWh/năm. Đến năm 2003,
tổng công suất thủy điện của Trung Quốc khoảng 83GW, điện lượng hàng năm
285TWh. Có thể nói, Trung Quốc là nước đang phát triện thủy điện mạnh mẽ nhất
thế giới, bởi vì tiềm năng thủy điện cịn khá lớn chưa được khai thác và nhu cầu
phát triển điện năng hàng năm tăng trưởng khá lớn. Những công nghệ mới, tiên tiến
nhất trong xây dựng các cơng trình thủy điện đang được áp dụng ở Trung Quốc.
Bảng 1-5 và 1-6 giới thiệu các thơng số chính của một số cơng trình có đập
cao nhất thế giới và các cơng trình thủy điện có đập cao hơn 100m đã và đang c
xõy dng th gii v Trung Quc.
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

14

Bng 1-5 : Cỏc p cao nhất thế giới (Tất cả các loại đập)
Quốc gia

Loại đập

Rogun
Nurek
Grande Dixence
Inguri
Vajont
Tehri
Chicoasen

Năm hoàn
thành
1991
1980
1961
1980
1961
1997
1980

CIS
CIS
Switzerland
CIS
Italya
India
Mexico

ER
TE
PG

VA
VA
TE/ER
TE/ER

Chiều cao
(m)
335
300
285
272
262
261
261

8

Kishau

1995

India

TE/ER

253

9

Mauvoisin

1957

Switzerland

VA

250,5

10

Guavio

1989

Colombia

TE/ER

246

11
12
13
14
15
16
17
18
19

20
21
22

Sayano Shushensk
Mica
Chivor
Kishau
El Cajon
Chirkey
Oroville
Bhakra
Hoover
Contra
Mrantinje
Dworshak

1989
1973
1957
1995
1985
1978
1968
1963
1936
1965
1976
1973

CIS
Canda
Colombia
India
Honduras
CIS
USA
India
Honduras
CIS
USA
India

VA/PG
TE/ER
TE/ER
PG
VA
VA
TE
PG
VA/PG
VA
VA
PG

245
242
237
236

234
233
230
226
221
220
220
219

23

Gien Canyon

1966

USA

VA

215

24
25

Toktogul
Daniel Johnson
Upper Miill Branch
Taillings
Luzzone
Keban

Dez
Khudomi

1978
1968

USA
Canada

PG
MV

214
213

1963

USA

TE

213

1963
1974
1962
1991

Switzerland
Turkey

Iran
CIS

VA
TE/ER/PG
VA
VA

208
207
203
201

STT

Tên cụng trỡnh

1
2
3
4
5
6
7

26
27
28
29
30

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Ngun Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

15

Bng 1-6: Cỏc cụng trỡnh thủy điện đập cao trên 100m đã xây dựng ở Trung Quốc

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18
19
20
21
22

Năm
Tên cơng trình hồn
thành
Ertan
1999
Deji
1974
Tianshengqiao1 2000
Longyangxia
1989
Dongfeng
1997
Wujiangdu
1983
Dongjiang
1990
Lijiaxia
1997
Geheyan
1995
Baishan
1986
Liujiaxia
1969

Zengwen
1973
Shimen
1964
Manwan
1995
Jiangya
1999
Hunanzhen
1979
Ankang
1997
Guxian
1995
Feicui
1987
Baiyun
1997
Wushe
1959
Yunfeng
1965

23

Fengtan

1977

24

25
26
27
28
29
30

Taotan
Yantan
Huoanglongtan
Panjiakou
Xin'anjiang
Zhaxi
Chaishitan

1998
1995
1978
1984
1960
1962
1999

Tỉnh

Loại
đập

Tứ Xun
VA

Đài Loan
VA
Vân Nam
ER
Thanh Hải
VA
Q Châu
VA
Quý Châu
PG
Hồ Nam
VA
Thanh Hải
VA
Hồ Bắc
VA
Cát Lâm
VA
Cam Túc
PG
Đài Loan TE/ER
Vân Nam TE/ER
Hồ Nam
PG
Triết Giang
PG
Sơn Tây
CB
Hà Nam
PG

Đài Loan
PG
Hồ Nam
VA
Đài Loan
ER
Cát Lâm
PG
Hồ Nam
PG
Quảng
VA
Đông
Quảng Tây
ER
Hồ Bắc
PG
Hồ Bắc
PG
Triết Giang
PG
Hà Nam
PG
Vân Nam
CB
Triết Giang
ER

Dung tích
hồ (Triệu

m3)
5800
232
8900
27630
9150
2100
9150
1630
3400
5320
6120
9924
316
9204
1750
2060
2580
1175
406
360
150
3708
1644
96
2610
1162.5
2930
21626
3505

437

Chiều
cao (m)
240
181
178
178
168
165
157
155
151
149.5
147
136.5
133
132
131
129
128
125
122.5
120
114
113.8
113
111
110
107

106
105
104
103

Ghi chú : VA- Đập vòm; CB-Đập bản chống; TE-Đập đất đá, PG-Đập bê tơng
trọng lực, MV-Đập liên vịm, ER-Đập đá .
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

16

Vi lch s phỏt trin cơng trình thủy lợi- thủy điện nói chung, cơng trình
thủy cơng nói riêng, ngày càng có nhiều cơng trình có quy mơ lớn được thiết kế và
xây dựng. Có thể nói chủ yếu các cơng trình thủy điện lớn đều thuộc dạng cơng
trình cột nước cao H ≥15m. Cơng trình tháo lũ ở các cơng trình này cần phải tháo
với lưu lượng lờn từ vài ngàn m3/s tới hàng trăm ngàn m3/s (cơng trình Tam HiệpP

P

P

P

Trung Quốc), tỉ lưu có thể lên tới 400 m3/s.m. Chính vì vậy việc nghiên cứu hình
P

P

dạng của cơng trình tràn xả lũ từ xưa đã được các nhà khoa học quan tâm.
Ngược dòng lịch sử, từ những năm 1886-1888 Bin gin đã công bố kết quả
nghiên cứu rất chi tiết về đập tràn thành mỏng, rồi năm 1889 Pascan cũng căn cứ
vào các nguyên tắc tiến hành nghiên cứu thực nghiệm.
Phương trình mặt dưới của luồng nước tràn tự do có dạng tổng quát:
2

 X 
 X 
Y
= A
 + B
+C + D
Hd
H
H
 d
 d

(1-1)

Theo số liệu của US Bereau of Reclamation (Mỹ) và Hinds, Creager, Justin,
Ippen, Blaisdell đã đưa ra phương trình sau cho các hệ số A, B, C , D:
A 0.425 + 0.25
=

hv

Hd

0.411 − 1.603
B=

=
C 0.15 − 0.45

(1-2)

 h 
hv
h
− 1.568  v  − 0.892 v + 0.127
Hd
Hd
 Hd 

hv
Hd

(1-3)

(1-4)
5

  h
 2
0.57 − 0.02 10  v − 0.208  
D=


  Hd

(1-5)

Như vậy, nếu cột nước lưu tốc tới gần h v = 0 thì :
R

A = 0.425; B = 0.055;

C= 1.15;

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

R

D= 0.559

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

17

Cỏc phng trỡnh trờn khụng có giá trị với

h
X
≤ 0.50; và khi v > 0.20 thì

Hd
Hd

phải có số liệu kiểm định riêng. Các phương trình trên được thiết lập trong điều kiện
dòng tới đập chảy êm (Fr<1).
Trong thực tế chịu ảnh hưởng của nhiều nhân tố nên mặt cắt tràn khơng cịn
được đúng như lý thuyết. Vì thế sau này người ta đã nghiên cứu hoàn thiện hơn và
lần lượt ra đời các mặt cắt sau:
+ Mặt cắt De Marchi (1928)
+ Mặt cắt Creager (1929) dựa trên số liệu của Bazin
+ Mặt cắt Creager cải tiến (1945) dựa trên số liệu của US Bureau of
Reclamation ( từ các thử nghiệm ở Denver Mỹ)
+ Mặt cắt Scimemi (1930)
+ Mặt cắt Escande (1937)
+ Mặt cắt Smetana (1948-1949)
+ Mặt cắt Creager- Ophicerop
+ Mặt cắt Lane- Dvis (1952) dựa trên số liệu của của Bagin, Scimemi và
US Bureau of Reclamation (từ các thử nghiệm ở Fort-Collins Mỹ)
+ Mặt cắt WES (1952) của Weterways Exoriment Station (Mỹ)
Dưới đây là bốn dạng phương trình mặt cắt tràn được áp dụng và nhắc đến
nhiều nhất.
* Mặt cắt Scimemi:
1.85

 X 
Y
= 0.5 

Hd
 Hd 

(1-6)

* Mặt cắt Creager:
1.80

 X 
Y
= 0.47 

Hd
 Hd

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

(1-7)

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

18

Mt ct ny ng vi hệ số an toàn 10% đối với cột nước:
* Mặt cắt Creager- Ophicerop:
1.80

 X 
Y

= 0.475 

Hd
 Hd 

(1-8)

* Mặt cắt WES :
X n = k .H dn −1Y

(1-9)

Trong đó:
- k, n là các thông số phụ thuộc vào độ dốc mặt thượng lưu đập
- X, Y là tọa độ của mặt đập
Trong bốn dạng mặt cắt đập tràn nêu trên, hai dạng mặt cắt được dùng phổ
biến nhất là mặt cắt đập tràn không chân không Creager- Ophixerop , nó được các
nhà khoa học Liên Xơ (cũ) nghiên cứu và ứng dụng trong một thời gian dài, rồi
Trung Quốc và các nước xã hội chủ nghĩa theo đó áp dụng rộng rãi.
Mặt cắt dạng WES được các nhà khoa học Mỹ nghiên cứu và áp dụng phổ
biến ở các nước Bắc Mỹ, Tây Âu, Trung Quốc và Việt Nam trong những năm gần
đây cũng được áp dụng nhiều như đập tràn thủy điện Sê San 4, thủy điện Bản Vẽ,
đập tràn hồ Cửa Đạt, đập tràn thủy điện Sơn La.

Hình 1-1: Cơng trình tràn xả lũ thủy điện Xin’anjiang H Nam Trung Quc
Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

19

Hỡnh 1-2: Cụng trỡnh trn xả lũ thủy điện Ankang Hà Nam – Trung Quốc
1.2

Các đập tràn đã xây dựng ở Việt Nam
Nước ta có 2360 con sơng có chiều dài trên 10km, trong đó có 9 hệ sơng

chình và diện tích lưu vực hơn 10.000 km2. Tổng lượng dòng chảy trong năm 835 tỷ
P

P

m3. Đây là nguồn tài nguyên dồi dào nhưng lại phân bổ không đều cả về không gian
P

P

và thời gian, khoảng 70÷75% lượng dịng chảy năm tập trung vào 3-4 tháng mùa
mưa. Trong đó 3 tháng mùa khơ chỉ chiếm 5÷8%. Vì vậy vào mùa mưa thì gây lũ
lụt cịn mùa kiệt thì gây hạn hán khắc nghiệt cho một số khu vực. Với điều kiện tự
nhiên của nước ta như đã nêu trên và nhu cầu dùng nước, nhu cầu phịng lũ nhất là
đối với vùng đồng bằng Bắc bộ....thì biện pháp hồ chứa để điều tiết nước là biện
pháp thy li ph bin v hiu qu nht.

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

20

Theo con s thng kờ của Bộ NN & PTNT năm 2002 cả nước có 1967 hồ
(dung tích mỗi hồ trên 2.105m3). Trong đó 11 hồ thủy điện có tổng dung tích 19 tỷ
P

P

m3 cịn lại 1956 hồ thủy nơng với dung tích 5,842 tỷ m3. Nếu chỉ tính hồ có dung
P

P

P

P

tích 1 triệu m3 trở lên thì nước ta có 587 hồ có nhiệm vụ tưới là chính. Hầu hết các
P

P

đập được xây dựng ở nước ta sử dụng bằng vật liệu địa phương như đập đất, đập đá
đổ, đập đất đá hỗn hợp, gần đây một số đập bê tông và bê tông cốt thép đã được xây
dựng.
Các sông cung cấp cho một nguồn năng lượng lớn, tổng tiềm năng khai thác

hợp lý về thủy điện của cả nước ước khoảng 85 tỉ KWh. Hiện nay mới khai thác
được 19 tỉ KWh chiếm 22% tổng tiềm. Trong khi tỉ trọng công suất thủy điện trong
hệ thống điện của quốc các quốc gia chỉ chiếm 73%.
Trong những năm gần đây thực hiện đường lối mở cửa cửa Đảng và Nhà
nước, tình hình phát triển kình tế ngày càng tăng, đời sống nhân dân ngày một nâng
cao, nhiều thành phố, các khu đô thị mới, các khu công nghiệp và các khu chế xuất
được quy hoạch và xây dựng. Với sự phát triển mạnh mẽ đó điều tất yếu là nhu cầu
về điện năng hàng loạt cơng trình thủy điện vừa và lớn đã được khởi công và xây
dựng.
Trong (bảng 1-7) là các thông số chính của một số cơng trình thủy lợi, thủy
điện đã và đang xây dựng ở nước ta. Đập đất có chiều cao lớn nhất là 47m ( đập
Đức Hạnh- Thác Mơ),đập đất đá hỗn hợp 128m (đập Hịa Bình), đập đá đổ lõi sét
93.5m (đập Hàm Thuận), đập đá bê tông bản mặt 90m (đập Tuyên Quang), đập bê
tông trọng lực 79m (Se San3), đập bê tông đầm lăn 80m (đập A Vương)....
Theo thống kê cho thấy, ở nước ta các cơng trình thủy nơng có cột nước
thấp thường sử dụng hình thức tràn đỉnh rộng, tràn bên.... Đối với cơng trình đập có
cột nước cao có tới 80% cơng trình sử dụng hình thức tràn tháo lũ có mặt cắt tràn
thực dụng dạng Creager-Ophicerop. Gần đây ở một số cơng trình đã thiết kế tràn có
mặt cắt tràn thực dụng dạng WES như cơng trình thủy điện Sơn La, sơng Tranh 2,
Cửa Đạt.... Các cơng trình thủy điện thường có đập cao trên 30m ( thủy điện Sơn La
Chuyªn ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

21

cú p cao n 138m), lưu lượng xả lớn từ vài nghìn m3/s đến vài chục nghìn m3/s,

P

P

P

P

tỉ lưu có thể từ 100m3/s.m đến 350 m3/s.m.
P

P

P

P

Bảng 1-7: Các cơng trình thủy điện đã xây dựng ở Việt Nam

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Lưu lượng
Khoang tràn
Chiều
Chiều rộng
Cơng trình
q
Số
Kích cao đập tràn (m)
3
Q (m /s) 3
(m)
(m /sm) khoang thước
Sơng Hinh
6 182
85.9
6
12x13.2

42
72
Ngịi Nhì
1 291
19.9
8
65
Thác Nhồng
540
9.8
2
55
Thơng Gót
1 530
7.7
5.5
200
Hồ Bình
35 400
394
6
15x18
128
90
Thác Bà
3 230
108
3
10x13
45

30
Trị An
18 700 156
8
15x19
45
120
Thác Mơ
4 122
94
4
11x11
46
44
Đa Nhim
4 500 102.3
4
11x13.7
69
44
Ialy
13 733 152.6
6
15x18.8
69
90
Tuyên Quang 12 736 283
4
15x15
90

45
Quảng Trị
1 159
38.6
3
10x8.73
75
30
Bái Thượng 9 700
44.1
12
17
220
Cấm Sơn
476
24.4
3
5
19.5
Thác Huống 3 000
32.4
5
93
Lịng Sơng
2 093
43.6
6
48
Bàn Thạch
36.72

2.8
6
4.2
13.2
Đại Lải
366
11.4
4
12.5
32
An Trạch
1 800
37.5
12
48
Đập Nại
270
6
3
45
Sê san 3
14 036
156
6
15x16
69
90
Sụng Ba H 28 945 160.8
12
15x16

45.5
180
P

P

P

P

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

22

Hỡnh 1-3: Cụng trỡnh trn x l thy in Sờsan 3

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

23
Tim đập dâng

MNLKT 516.8 MNDBT 515.0
Kênh dẫn vào

KN29
KN25

i=0

41

20

IIA

i=0.1
1.5

20

0
R3

KN73

IA1

8'5
5"

471.00

i=0.19
8

4.00

1:2

IV-26

IV-25

4

.00

IIB

Mũi phóng

Anke Xem bản vẽ
2697-KN03-TH27

4 95

5

486.0

1

480

.7

.7

476.0
1:1.5

4 94

99
.8.8
94
4494

464.0
1:1

486.0

496.0

7

1:1.5

0

95
1
56

496.0

.7

7

476.0

456.0
1:0.5

1
56

0
90

Tim tuyến tràn

i = 0.1

1:1.5

1:1.5

1:1

476.0

1:1.5

mc 0+300

1

0

1

20

56

mc 0+480

mc 0+390

mc 0+330

0

15

56

2

56

500.0

mc 0+240

510.0

mc 0+210

5.
0
51

1:0.5
Đuờng thi công

486.0

mc 0+360

n
trà

mc 0+180 520.
0

505.0

ập

456.0
464.0

486
.0

mc 0+420

476.0
1:1
.5

520.40

Đ

0
45

525

520.0

mc 0+90

515.0

67
15

mc 0+150

505.0

67
15

0
50

510.0

d

o
và

525.0

nh

ẫn

510.5

mc 0+120

Kê

1:1
ữ

1:1

495.0

1:0.5

500.0

67
15

1:1.5

TD

493

493

0
55

đáy442.5

0
10

T1A

Hố xói

1:2

i = 0.198

mc 0+450

495.0

4 94

ốc

.8

ớc
nu

1:1.5

497.5

490.0

ối
kh
h n

tín trà
p
n
ạ ậ
ih đ
iớ g
G ượn
l

D

1:1.405

6

4 94

4 94

495

.0

1:1.5

2
56

0
00

Gi? i h?n tính kh?i
lu ? ng d?p dâng

20 .75
4 96

1:1.5

+491.81

K

Hình 1-4: Cơng trình tràn xả lũ thủy điện An Khờ

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh S¬n


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

24

KT LUN CHNG 1
Trong chng I, luận văn đã đề cập tới những vấn đề như sau :
-

Tiềm năng và tình hình xây dừng đập tràn trên thế giới

-

Tiềm năng và tình hình xây dưng đập tràn ở Việt Nam

-

Khái quát quá trình nghiên cứu gắn liền với sự ra đời của các dạng mặt cắt
đập tràn
Từ các nội dung trên, tác giả có những nhận xét như sau :

-

Đập tràn là một trong những cơng trình chủ yếu và quan trọng ở đầu mối
thủy lợi, thủy điện, có nhiệm vụ đảm bảo cho sự làm việc an toàn và ổn định
lâu dài của hồ chứa nước.

-

Dạng mặt cắt đập tràn được sử dụng rộng rãi nhất là dạng mặt cắt Creager Ophicerov. Mặt cắt dạng WES mới ra đời, được nghiên cứu tại Mỹ có ưu
điểm hơn, vì thế Việt Nam cũng đã tiếp thu và đang ứng dụng vào xây dựng
một số công trình thủy lợi, thủy điện như : thủy điện Sơn La, h cha nc
Ca t, thy in Bn V...

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn


Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật

25

CHNG 2
NGHIấN CU C S LÝ THUYẾT VỀ TÍNH TỐN
THỦY LỰC QUA ĐẬP TRÀN
2.1 Khả năng tháo qua đập tràn
2.1.1 Khả năng tháo của đập tràn Creager - Ophicerov
• Xác định mặt cắt tràn Creager – Ophicerov

n'

n
x

o'
A α
n
G

B

a

P

C
α
E

y

R

n'

D

d

Hình 2-1: Mặt cắt tràn dạng Creager - Ophicerov
Để xác định được mặt cắt đập tràn Ôphixêrốp ta thực hiện theo các bước sau:
- Xác định cột nước H TK
R

- Căn cứ vào tọa độ ở bảng 2-2 để vẽ đường cong O’B
- Vẽ đường thẳng BC và DE tiếp tuyến với đường cong đó cùng với đường
thẳng nằm ngang tạo thành góc α 2 .
R

R

- Đoạn cong ngược có bán kính R khơng ảnh hưởng tới khả năng tháo mà
chủ yếu là có liên quan đến việc nối tiếp dòng chảy với hạ lưu. Nếu nối tiếp tốt thì
lấy giá trị R theo bảng 2-1 trong đó H tr là cột nước trên đỉnh đập tràn. Khi thiết kế
R

R

có thể lấy giá trị R như sau:
+ Đối với đập thấp trên nền mềm có cột nước trên đỉnh tràn lớn thì :

R = (0.50÷1.0) (H TK +Z max )
R

R

R

(2-1)

R

+ Đối với đập cao trên nền đá, cột nước trên đỉnh nhỏ hơn 5m thì:
R = (0.25÷0.50) (H TK +Z max )
R

Chuyên ngành: Xây dựng công trình thủy

R

R

R

(2-2)

Học viên : Nguyễn Thanh Sơn