(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu lựa chọn các thông số hợp lý kênh dẫn dòng khi thi công công trình thủy lợi, thủy điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.54 MB, 152 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ
PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
PHẠM VĂN TRỤ
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ HỢP LÝ
KÊNH DẪN DỊNG KHI THI CƠNG CƠNG TRÌNH
THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI, NĂM 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ
PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI
PHẠM VĂN TRỤ
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ HỢP LÝ
KÊNH DẪN DỊNG KHI THI CƠNG CƠNG TRÌNH
THỦY LỢI, THỦY ĐIỆN
Chun ngành: Xây dựng cơng trình
thủy Mã số:
60-58-40
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. LÊ KIM TRUYỀN
HÀ NỘI, NĂM 2015
LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy giáo
GS.TS Lê Kim Truyền, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hồn
thành Luận văn của mình.
Tác giả xin cảm ơn các thầy, cô giáo Trường Đại học Thủy lợi, khoa
Cơng trình, khoa Sau đại học về sự giúp đỡ trong thời gian tác giả học tập và
nghiên cứu.
Tác giả xin cảm ơn Lãnh đạo cùng các đồng nghiệp trong Công ty cổ
phần Tư vấn xây dựng Thủy lợi Thanh Hóa đã tạo điều kiện và động viên tác
giả trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn.
Cuối cùng tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Gia đình và
những người thân.
Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2015
Tác giả luận văn
Phạm Văn Trụ
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác
giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực,
không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào.Việc
tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu
tham khảo đúng quy định.
Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2015
Tác giả luận văn
Phạm Văn Trụ
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG VÀ
KÊNH DẪN DỊNG KHI THI CƠNG CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI,
THỦY ĐIỆN.....................................................................................................3
1.1. Vị trí, ý nghĩa của cơng tác dẫn dịng thi cơng...........................................3
1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi cơng . 5
1.3. Các phương án dẫn dịng thi cơng và những ưu nhược điểm, điều kiện
ứng dụng..........................................................................................................10
1.4. Những yêu cầu cấu tạo của đê quai và ảnh hưởng của nó đến việc lựa
chọn phương án dẫn dịng...............................................................................16
1.5. Các tiêu chí đánh giá việc lựa chọn phương án dẫn dịng........................25
1.6. Tổng quan chung về cơng tác dẫn dịng qua kênh...................................26
Kết luận chương 1...........................................................................................27
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ DỐC KÊNH DẪN DÒNG
ĐẾN MỰC NƯỚC THƯỢNG LƯU..............................................................28
2.1. Nguyên tắc và những nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn độ dốc kênh
dẫn dịng..........................................................................................................28
2.2. Tính tốn lựa chọn vận tốc hợp lý trong kênh dẫn dòng..........................29
2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng độ dốc kênh dẫn dòng đến mực nước thượng lưu
kênh dẫn dịng.................................................................................................36
2.4. Phân tích lựa chọn độ dốc hợp lý kênh dẫn dịng khi thi cơng cơng trình
thủy lợi, thủy điện...........................................................................................49
Kết luận chương 2...........................................................................................50
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU RỘNG ĐÁY
KÊNH DẪN DÒNG ĐẾN MỰC NƯỚC THƯỢNG LƯU............................51
3.1. Những nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn chiều rộng đáy kênh dẫn
dòng.................................................................................................................51
3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều rộng đáy kênh dẫn dòng đến mực nước
đầu kênh dẫn dịng..........................................................................................51
3.3. Phân tích lựa chọn chiều rộng đáy kênh dẫn dịng khi thi cơng cơng trình
thủy lợi, thủy điện...........................................................................................66
Kết luận chương 3...........................................................................................67
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CAO TRÌNH CỬA VÀO
KÊNH DẪN DÒNG ĐẾN KHỐI LƯỢNG ĐÀO KÊNH VÀ ĐẮP ĐÊ QUAI
THƯỢNG LƯU..............................................................................................68
4.1. Những nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn cao trình cửa vào kênh dẫn
dịng.................................................................................................................68
4.2. Tính tốn xác định cao trình đê quai thượng lưu.....................................68
4.3. Tính tốn xác định kinh phí thi cơng kênh và đê quai thượng lưu...........75
4.4. Phân tích lựa chọn cao trình cửa vào kênh dẫn dòng...............................77
Kết luận chương 4...........................................................................................78
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................79
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................81
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Cấu tạo đê quai bằng đất..................................................................17
Hình 2.1: Đường mặt nước b1.........................................................................37
Hình 2.2: Đường mặt nước b2.........................................................................38
Hình 2.3: Biểu đồ quan hệ i ~ H (với i
Hình 3.1: Biểu đồ quan hệ b ~ H.....................................................................65
Hình 4.1: Mặt cắt đê quai ứng với cao trình đỉnh 94,6 m................................73
Hình 4.2: Mặt cắt đê quai ứng với cao trình đỉnh 95,1 m................................74
Hình 4.3: Mặt cắt đê quai ứng với cao trình đỉnh 95,6 m................................74
Hình 4.4: Mặt cắt đê quai ứng với cao trình đỉnh 96,1 m................................74
Hình 4.5: Biểu đồ giá thành cơng trình dẫn dịng............................................78
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Tỷ lệ giá thành cơng trình dẫn dịng so với giá thành đập................4
Bảng 1.2: Hệ số độ dốc nhỏ nhất của mái đê quai bằng đất............................18
Bảng 2.1: Vận tốc trung bình cho phép đối với đất khơng dính......................30
Bảng 2.2: Vận tốc trung bình cho phép đối với đất dính.................................31
Bảng 2.3: Vận tốc trung bình cho phép đối với đá..........................................32
Bảng 2.4: Vận tốc trung bình cho phép đối với lớp áo, mặt gia cố nhân tạo...33
Bảng 2.5: Quan hệ giữa dtb (mm) và (mm/s)..............................................35
Bảng 2.6: Bảng tổng hợp quan hệ i ~ H (ứng với i
Bảng 3.1: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 20 m3/s).....................54
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 30 m3/s).....................56
Bảng 3.3: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 50 m3/s).....................58
Bảng 3.4: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 100 m3/s)...................59
Bảng 3.5: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 200 m3/s)...................61
Bảng 3.6: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 300 m3/s)...................63
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp quan hệ b ~ H (ứng với Q = 500 m3/s)...................65
Bảng 4.1: Bảng tính cột nước đầu kênh hđ......................................................71
Bảng 4.2: Bảng tính cao trình đỉnh đê quai thượng lưu...................................73
Bảng 4.3: Bảng tính khối lượng đào kênh.......................................................75
Bảng 4.4: Bảng tính chi phí đào kênh..............................................................75
Bảng 4.5: Bảng tính khối lượng đắp đê quai thượng lưu.................................76
Bảng 4.6: Bảng tính chi phí đắp đê quai thượng lưu.......................................76
Bảng 4.7: Bảng quan hệ cao trình cửa vào ZCTDD (m) và tổng hợp chi phí đào
kênh và đắp đê quai thượng lưu K (106 đồng).....................................................77
1
MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của Đề tài:
Q trình xây dựng các cơng trình thủy lợi, thủy điện trên các dịng
sơng, cơng tác dẫn dịng thi cơng đóng một vai trị đặc biệt quan trọng và là
một trong những cơng tác chính có vai trị quyết định đến tiến độ và chi phí
đầu tư xây dựng. Việc lựa chọn các sơ đồ dẫn dòng để sử dụng phải đảm bảo
thỏa mãn nhiệm vụ dẫn dòng, đồng thời phải đảm bảo việc xây dựng cơng
trình được tiến hành thuận lợi với mục tiêu: “ Thi cơng nhanh nhất, kinh phí ít
nhất, dễ thi cơng và an tồn tuyệt đối ”.
Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, đểcó được kết quả
tính tốn hợp lý, người thi cơng cần có cái nhìn tổng quan và qua khảo sát
điều kiện thi cơng thực tế của cơng trình mà đưa ra phương án và phương
pháp thi công hợp lý nhất, nhằm bảo đảm hiệu quả trong việc quản lý xây
dựng.
Dẫn dòng thi công qua kênh là một trong những phương pháp thường
được sử dụng ở nước ta bởi có nhiều ưu điểm thi công nhanh, khả năng điều
tiết lớn, giá thành hạ,… Nhưng khi thiết kế kênh dẫn dòng việc lựa chọn các
thông số kênh như: chọn độ dốc i gần như theo cơng thức và điều kiện của
dịng đều loại kênh tưới, tiêu mà chưa xác định đến điều kiện kinh tế; chiều
rộng đáy kênh b chủ yếu xác định theo điều kiện thi công mà chưa xác định
được ảnh hưởng của b đến cao trình đê quai, hầu hết mới chú ý đến mối quan
hệ của cao trình mực nước đầu kênh và cao trình đê quai.
Để lựa chọn được các thông số kênh hợp lý cần đi sâu phân tích ảnh
hưởng của các thơng số kênh dẫn dịng đến mực nước thượng lưu, đến khối
lượng đào kênh và đắp đê quai thượng lưu. Đây là bài toán mang nhiều ý
nghĩa kinh tế, kỹ thuật và yêu cầu thực tế đặt ra.
II. Mục đích của Đề tài:
- Lựa chọn thơng số độ dốc kênh dẫn dòng i tương ứng với các cấp lưu
lượng, sau khi phân tích biểu đồ quan hệ i ~ H cột nước thượng lưu kênh dẫn
dòng theo các cấp lưu lượng khác nhau.
- Lựa chọn thông số chiều rộng đáy kênh dẫn dòng b ứng với các cấp
lưu lượng sau khi phân tích biểu đồ quan hệ b ~ H, ảnh hưởng của b đến mực
nước thượng lưu theo các cấp lưu lượng khác nhau.
- Lựa chọn cao trình cửa vào kênh dẫn dịng theo phương án hiệu quả
kinh tế nhất.
III. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp thống kê, phân tích đánh giá các cơng trình đã có, các
số liệu thu thập được.
- Phương pháp điều tra đo đạc, quan sát thực tế, quan sát hiện trương...
- Phương pháp so sánh lựu chọn tối ưu.
- Phương pháp mơ hình tốn sử dụng các phần mềm thơng dụng để
làm cơng cụ tính tốn.
- Phương pháp chuyên gia: Tranh thủ các ý kiến của các nhà khoa
học, các nhà quản lý có kinh nghiệm.
- Ứng dụng cơng trình thực tế.
IV. Kết quả đạt được:
Lựa chọn được các thơng số kênh dẫn dịng đảm bảo u cầu kinh tế,
kỹ thuật thi cơng các cơng trình thủy lợi, thủy điện. Ứng dụng kết quả nghiên
cứu vào công trình thực tế.
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG THI CƠNG VÀ
KÊNH DẪN DỊNG KHI THI CƠNG CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI,
THỦY ĐIỆN
1.1. Vị trí, ý nghĩa của cơng tác dẫn dịng thi cơng
Dẫn dịng thi cơng là một hạng mục cơng trình thường khơng thể thiếu
được trong q trình xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện. Đây là một
trong những nội dung chủ yếu của thiết kế tổ chức xây dựng các cơng trình
thủy cơng và phụ thuộc nhiều vào việc bố trí các cơng trình đầu mối. Lựa
chọn phương án dẫn dịng hoặc cơng trình dẫn dịng ảnh hưởng lớn đến kế
hoạch tiến độ thi công và giá thành cơng trình. Khi lựa chọn phương án dẫn
dịng cần phải tính tốn sao cho kinh phí nhỏ nhất, thi cơng thuận lợi, an tồn
nhất mà vẫn đảm bảo nước từ thượng lưu về hạ lưu, duy trì dịng chảy tự
nhiên và phát huy yếu tố lợi dụng tổng hợp. Ngồi ra, việc chọn phương án
dẫn dịng thi cơng hợp lý cịn cho phép sớm phát huy hiệu quả cơng trình
ngay trong thời gian thi cơng.
Với mỗi cơng trình, quy mô và thời gian xây dựng khác nhau, điều kiện
địa hình, địa chất từng cơng trình khác nhau, u cầu lợi dụng tổng hợp nguồn
nước khác nhau do đó phương án dẫn dịng thi cơng khơng giống nhau. Tuy
nhiên cơng tác dẫn dịng có chung những nội dung chính sau:
- Lựa chọn xác định phương án dẫn dịng.
- Tính tốn thiết kế các cơng trình dẫn dịng (Kênh, cống, tuy nen, tràn
tạm,…).
- Thiết kế cơng trình ngăn dịng và đê quai bao quanh hố móng đảm
bảo hố móng được thi cơng khơ ráo.
- Lợi dụng tổng hợp dịng chảy tự nhiên ở mức cao nhất.
Có trường hợp đặc biệt do điều kiện dẫn dịng thi cơng khó khăn phải
thay đổi tuyến cơng trình chính để đơn giản sơ đồ dẫn dòng, mặc dù điều này
làm tăng khối lượng cơng trình chính. Ví dụ như cơng trình thủy điện Tam
Hiệp ở Trung Quốc và cơng trình thủy điện Sơn La, hồ chứa Nà Tấc ở nước
ta, trong thiết kế đã phải điều chỉnh tuyến công trình để đơn giản hóa phương
án dẫn dịng.
Theo nghiên cứu tỷ lệ giá thành của các cơng trình dẫn dịng thường
chiếm (7 ÷ 20)% giá thành xây dựng đập (Bảng 1-1):
Bảng 1.1: Tỷ lệ giá thành cơng trình dẫn dịng so với giá thành đập
Lưu lượng dẫn
Tên cơng trình
dịng tính tốn
Tỷ lệ giá thành
Tháo lưu lượng thi cơng trình dẫn
cơng qua
(m3/s)
Hồ Gò Miếu
dòng so với đập
(%)
11,5 Kênh dẫn
8
Hồ Khuổi Khe
76 Cống dẫn dịng
18
Hồ Bó Vàng
7 Cống dẫn dịng
10
Hồ chứa Hà Động
23,98 Lỗ xả tràn
15
Hồ Hồng Kếnh
4,21 Kênh dẫn
7
Thủy điện Na
Hang
Hồ suối Nứa
Thủy điện Sơn La
4938
Kênh dẫn và đập
xây dựng dở
171 Kênh dẫn
16562
18
9
Kênh dẫn + 2 lỗ xả
của cống
16
Cơng trình dẫn dịng ảnh hưởng trực tiếp đến giá thành và thời gian thi
cơng hồn thành cơng trình. Dẫn dịng thi cơng chiếm vị trí quan trọng trong
cơng tác thiết kế tổ chức thi cơng và bố trí tổng thể các cơng trình lâu dài. Do
vậy, việc nghiên cứu để lựa chọn giải pháp dẫn dịng thi cơng hợp lý cho mỗi
cơng 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.
1.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương án dẫn dòng thi
cơng
Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn phương án dẫn dòng, nhưng
chủ yếu tập trung vào các nhân tố sau:
1.2.1. Điều kiện tự nhiên
1.2.1.1. Địa hình
Điều kiện địa hình của khu vực cơng trình đầu mối thường là yếu tố
chủ yếu quyết định phương án dẫn dòng: Độ dốc hai bờ, lịng sơng rộng hay
hẹp, bãi bồi ở khu vực lịng sơng; địa hình lân cận dốc hay thoải; khả năng
cho phép thu hẹp dòng chảy, khả năng đào kênh dẫn dịng, lợi dụng n ngựa
để xả lũ.
Ví dụ: Cơng trình thuỷ điện Nậm Na 2 được xây dựng trên sơng Nậm
Na thuộc địa phận xã Phìn Hồ, huyện Sìn Hồ, tỉnh Lai Châu cách thị xã Lai
Châu khoảng 15km về phía Tây Bắc.
Đặc điểm về địa hình của khu vực dự án là núi cao và lòng sơng rộng,
địa hình dốc, bị chia cắt nhiều bởi khe và suối từ hai bên đổ vào sông Nậm
Na.
Từ những phân tích địa hình: với lịng sơng rộng, bên bờ trái cơng trình
đầu mối có bãi bồi về mùa kiệt có thể dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp bờ
phải. Lợi dụng vị trí tuyến kênh dẫn vào và kênh dẫn ra Nhà máy lựa chọn
phương án đào kênh dẫn dòng bờ trái, phục vụ dẫn dòng trong mùa lũ năm
thứ nhất và các giai đoạn sau.
Phương án dẫn dịng thi cơng được chọn như sau:
TT P(%) Thời gian Biện pháp dẫn dòng
1
2
3
4
5
6
7
Qđến/Qtháo
(m3/s)
10
Từ tháng 12 năm 2008
Dẫn dịng qua lịng
đến tháng 04 năm 2009
sơng thu hẹp bờ phải
(mùa kiệt năm XD1)
526/526
5
Từ tháng 05 năm 2009
Dẫn dịng qua lịng
đến tháng 11 năm 2009
sơng, kênh dẫn dịng
(mùa lũ năm XD1)
3260/3260
10
Từ tháng 12 năm 2009
Dẫn dòng qua kênh
đến tháng 04 năm 2010
dẫn dòng bờ trái
(mùa kiệt năm XD2)
526/526
5
Từ tháng 05 năm 2010 Dẫn dòng qua kênh
đến tháng 11 năm 2010 dẫn dòng bờ trái và
(mùa lũ năm XD2)
đập tràn xây dở
3260/3260
10
Từ tháng 12 năm 2010 Dẫn dòng qua 04 hầm
đến tháng 04 năm 2011 dẫn dòng: bxh =
(mùa kiệt năm XD3)
5x6m
526/526
5
Từ tháng 05 năm 2011 Dẫn dòng qua 04 hầm
đến tháng 11 năm 2011 dẫn dòng và 04
(mùa lũ năm XD3)
khoang tràn xây dở
3260/3260
10
Từ tháng 12 năm 2011 Dẫn dòng qua 04 hầm
đến tháng 04 năm 2012 dẫn dòng
(mùa kiệt năm XD4)
526/526
1.2.1.2. Đặc điểm địa chất và địa chất thủy văn
Địa chất có ảnh hưởng đến việc mở mái dốc hai bên bờ, thi cơng bóc
bỏ hay xử lý tầng phủ lịng sơng, mức độ thu hẹp lịng sông và bờ sông, do
vậy ảnh hưởng trực tiếp đến phương án dẫn dòng. Với điều kiện địa chất tốt
có thể tăng mức độ thu hẹp lịng sơng khi dẫn dịng vào mùa lũ; nền cơng
trình nứt nẻ ít khơng phải khoan phụt xử lý nền.
Ví dụ: Cơng trình Hồ Hà Động (Quảng Ninh) mùa lũ dẫn dòng qua
phần lịng sơng thu hẹp, gia cố mái đập phần tiếp giáp với dịng chảy bằng
tấm bê tơng lát mái thượng lưu, lòng suối vùng hạ lưu đập đảm bảo ổn định
chống xói. Thủy điện Supan ở Sơn La, nền cơng trình ít bị nứt nẻ, khơng phải
khoan phụt gia cố nền do vậy thời gian mùa khô tập trung cho việc đắp đập
đẩy nhanh tiến độ. Cơng trình thủy điện Bình Điền tỉnh Thừa Thiên Huế nền
tuyến cơng trình bị nứt nẻ nhiều nên mùa khô năm đầu tiên phải tập trung
khoan phụt dung dịch chống thấm để xử lý nền do vậy tiến độ thi công đập bị
chậm lại.
Địa chất thủy văn, vấn đề nước ngầm dưới đất cao hay thấp cũng ảnh
hưởng đến việc chọn vật liệu làm đê quai cho phù hợp với địa chất nền, hình
thức tiêu nước hố móng.
1.2.1.3. Đặc điểm khí tượng thủy văn dịng chảy
Sơng có lưu lượng lớn hay nhỏ, chênh lệch cột nước và biên độ lưu
lượng của mùa lũ và mùa khô, lưu lượng đỉnh lũ và quy luật xuất hiện … đều
trực tiếp ảnh hưởng tới phương án dẫn dịng. Đối với dịng sơng có lưu lượng
lớn, q trình xây dựng thường chia ra hai thời đoạn dẫn dòng, mùa khơ có
thể dẫn dịng qua kênh hoặc cống, mùa lũ dẫn dịng qua cơng trình khác hoặc
qua lịng sơng thu hẹp.
Ví dụ: Cơng trình thủy điện Nậm Na 2 có lưu lượng mùa khơ và mùa lũ
chênh nhau rất lớn (Lưu lượng tính tốn dẫn dịng mùa kiệt max là QKiệt10% =
526 m3/s; QLũ5% = 3260 m3/s ). Vì vậy, năm thứ nhất mùa kiệt dẫn dịng qua
lịng sơng thu hẹp; mùa lũ lưu lượng lớn dẫn dòng qua lịng sơng và kênh dẫn
dịng bờ trái.
Cơng trình Hồ Hà Động (Quảng Ninh) lưu lượng thiết kế dẫn dịng
mùa lũ Qlũ = 987,0 m3/s, mùa khơ QTkdd kiệt = 23,98 m3/s, lưu lượng mùa lũ và
mùa khơ chênh nhau rất lớn, mùa khơ dịng chảy được dẫn qua lỗ xả dưới
tràn, mùa lũ dẫn dòng qua lịng sơng thu hẹp phần bờ trái.
Với dịng sơng có lưu lượng mùa khô không lớn, thường đê quai ngăn
nước làm khơ hố móng, cơng trình dẫn dịng là cống ngầm dưới thân đập kết
hợp với kênh dẫn dịng, ví dụ như ở cơng trình hồ chứa nước Nậm Pơng tỉnh
Điện Biên; cơng trình hồ Qn Chẽ tỉnh Thái Ngun; Hồ suối Nứa tỉnh Bắc
Giang…
Mùa khô kéo dài hay ngắn cũng ảnh hưởng đến thời gian thi công,
cường độ đắp đập vượt lũ.
Trường hợp chênh lệch mực nước và lưu lượng giữa mùa khơ và mùa
lũ khơng lớn có thể đào kênh dẫn dòng đủ rộng để phục vụ dẫn dịng cả mùa
khơ và mùa lũ.
1.2.1.4. Hình thức và bố trí cơng trình chính
Hình thức kết cấu cơng trình thủy cơng, bố trí tổng thể và khối lượng
cơng trình chính … là một trong những yếu tố quan trọng để đề xuất và lựa
chọn phương án dẫn dịng. Q trình dẫn dịng cần lợi dụng cơng trình lâu dài
tham gia vào dẫn dòng để giảm giá thành xây dựng. Đối với đập đá đổ hoặc
đá xây, đập bê tơng có thể xem xét đến phương án cho nước tràn qua cơng
trình đang xây dở trong mùa lũ. Tuy nhiên trường hợp này cần phải so sánh
phương án dựa trên cơ sở kỹ thuật và kinh tế …
Ví dụ: Cơng trình thủy điện Nậm Na 2 lợi dụng vị trí và sử dụng cơng
trình lâu dài tham gia dẫn dịng nên tiết kiệm được giá thành xây dựng cơng
trình tạm là rất lớn, cụ thể như sau:
+ Kênh dẫn vào và Kênh dẫn ra Nhà máy thủy điện. Thiết kế tuyến
kênh dẫn dịng có vị trí tuyến và chiều rộng chính là vị trí tuyến và kích thước
kênh dẫn vào và kênh dẫn ra của Nhà máy thủy điện.
+ Mùa lũ năm xây dựng thứ 2 dẫn dòng qua Kênh và Đập tràn xây dở;
Mùa lũ năm xây dựng thứ 3 dẫn dòng qua 4 hầm dẫn dòng và 4 khoang tràn
xây dở.
1.2.2. Điều kiện xã hội, điều kiện thi công
1.2.2.1. Yêu cầu lợi dụng tổng hợp
Trong thời gian thi cơng cơng trình chính, khu vực hạ lưu vẫn cần phải
có nước để phục vụ các mục đích như: tưới, ni trồng thủy sản, giao thơng
thủy, nước dùng cho sản xuất công nghiệp và sinh hoạt v.v… Do vậy khi thiết
kế cơng trình dẫn dịng, ngồi yêu cầu dẫn đủ lưu lượng, cần lưu ý đến vấn đề
lợi dụng tổng hợp, cấp nước cho hạ lưu trong suốt q trình thi cơng, đây
cũng là vấn đề khó khăn cho cơng tác dẫn dịng.
1.2.2.2. Điều kiện dân sinh, kinh tế
Cơ sở hạ tầng khu vực cơng trình (đường giao thông, điện, nước,…)
cũng là những yếu tố thuận lợi hay khó khăn cho phương án dẫn dịng. Ví dụ
như mặt bằng khu vực cơng trình đủ rộng, giao thơng thuận lợi thì phương án
dẫn dịng sẽ đơn giản nhiều so với trường hợp đường giao thơng khó khăn.
1.2.2.3. Điều kiện và khả năng thi công
Điều kiện về thời gian thi công, khả năng cung cấp thiết bị xe máy,
nhân lực và vật liệu …
Trình độ tổ chức sản xuất và quản lý công trường là những yếu tố quyết
định của cơng tác dẫn dịng. Việc tổ chức cơng trường một cách khoa học
tránh được sự chồng chéo, phát huy tối đa hiệu quả nhân cơng và máy móc …
Phương án dẫn dịng có ảnh hưởng rất lớn tới việc lập tổng tiến độ thi
cơng. Phương án dẫn dịng khác nhau thì trình tự thi cơng khác nhau và thời
gian hoàn thành cũng khác nhau. Việc phân các giai đoạn dẫn dịng và bố trí
cơng trình dẫn dịng quyết định đến trình tự thi cơng và thời gian hồn thành
cơng trình. Việc lập trình tự thi cơng hợp lý cho phép rút ngắn tổng thời gian
xây dựng cơng trình. Vì vậy, khi chọn phương án dẫn dịng cần xét tới trình tự
và phương pháp thi cơng, cường độ và tiến độ thi cơng, việc bố trí mặt bằng
và đường giao thơng bên ngồi và bên trong cơng trường.
Cơng trình thủy điện Hịa Bình vào giai đoạn mùa khơ năm 1982 đã
phải đào đắp với khối lượng lớn (302÷360).10
3
m3/ tháng, tương ứng
(12÷13).103 m3/ ngày đêm, địi hỏi đơn vị thi cơng phải có năng lực, kinh
nghiệm tổ chức thi cơng mới đáp ứng được các mốc khống chế và hoàn thành
khối lượng công việctheoyêu cầu. Hiện nay với khảnăng cung cấp máy móc
thiết bị cũng như trình độ sản xuất và quản lý, chúng ta thi công thành công
các công trình lớn như thủy điện Na Hang, Hồ Cửa Đạt, cơng trình thủy điện
Sơn La …
1.3. Các phương án dẫn dịng thi cơng và những ưu nhược điểm, điều
kiện ứng dụng
Tùy điều kiện dẫn dòng và chặn dòng khác nhau, chia phương pháp dẫn
dòng làm 2 loại: đắp đê quai ngăn dòng 1 đợt và đắp đê quai ngăn dòng nhiều
đợt.
- Đắp đê quai ngăn dòng một đợt.
- Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt.
1.3.1. Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng một đợt
Thực chất của phương pháp này là đắp đê quai ngăn tồn bộ lịng sơng
và dịng chảy tự nhiên sẽ được dẫn qua các cơng trình lâu dài hoặc tạm thời
về hạ lưu để cơng trình thi cơng được an tồn và đảm bảo u cầu lợi dụng
tổng hợp dòng chảy ở hạ lưu.
Cơng trình dẫn dịng thường dùng là kênh dẫn bên bờ, máng dẫn, cống
dưới sâu, tràn tạm, tuy nen.
1.3.1.1. Dẫn dòng qua máng
Nước được chảy qua máng bắc ngang đê quai thượng lưu và hạ lưu.
Vật liệu làm máng: thường làm bằng gỗ, bê tông, bê tông cốt thép, thép.
Máng dẫn được áp dụng trong trường hợp lưu lượng dẫn dịng khơng lớn hơn
2,0 m3/s, khối lượng xây dựng có thể thi cơng trọn vẹn trong một mùa khơ. Ví
dụ hồ chứa Đồng Men - Thái Nguyên dùng máng dẫn dịng thi cơng.
Phạm vi ứng dụng:
- Dịng sơng nhỏ, lịng hẹp lưu lượng không lớn (1-:-3) m3/s.
-Dùng các phương pháp khác khó khăn và tốn kém.
- Khi sửa chữa cơng trình thuỷ lợi mà cơng trình tháo nước hiện có,
khơng sử dụng được hay khả năng tháo Qtktc không đủ.
Ưu điểm:
- Dựng ghép ván đơn giản nhanh chóng.
- Sử dụng được vật liệu địa phương.
- Trường hợp sử dụng máng thép, thép, bê tơng cốt thép lắp ghép thì sử
dụng được nhiều lần nên tiết kiệm và phí tổn ít.
Nhược điểm:
- Khả năng tháo nước nhỏ nên đê quai cao.
- Thường rị rỉ gây ướt át hố móng, khó khăn cho thi cơng do các giá
chống đỡ.
1.3.1.2. Dẫn dịng qua kênh
Kênh dẫn bên bờ được dùng khi xây dựng công trình đầu mối thủy lợi –
thủy điện trên đoạn sơng có bờ thoải và rộng, điều kiện địa hình, địa chất
thuận lợi cho việc đào một con kênh để dẫn lưu lượng thi công.
Ưu điểm:
- Thi cơng đào kênh tương đối đơn giản, có thể sử dụng cơ giới lớn,
cũng có thể dùng nhân công để đào.
- Tiến độ thi công nhanh, rút ngắn thời gian hồn thành cơng trình.
- Giá thành rẻ, hiệu quả kinh tế
cao. Nhược điểm:
- Phụ thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất, điều kiện thi cơng khu vực
cơng trình đầu mối.
Nếu dịng sơng nhỏ, địa hình khu vực là đồi núi dốc, địa chất đá cứng
thì khơng thể đào kênh.
1.3.1.3. Dẫn dòng qua cống ngầm
Cống ngầm là một cơng trình lấy nước lâu dài nằm trong thân đập đất
hoặc đất đá tổng hợp, thông thường cống ngầm được xây dựng sớm ngay từ
đầu mùa khô năm thi công đầu tiên để tham gia cơng tác dẫn dịng. Hầu hết
các cơng trình miền núi đều lợi dụng cống ngầm làm cơng trình dẫn dịng thi
cơng vào mùa khơ khi lưu lượng dẫn dịng khơng lớn.
Phạm vi sử dụng: Thường dùng xây dựng các đập đất hay đập đất đá
hỗn hợp ở sơng suối nhỏ, lịng hẹp, lưu lượng khơng lớn.
Ưu điểm: Mặt bằng thi công không bị chia cắt, giao thơng thuận tiện
hai bờ, cơng trình dẫn dịng khơng cản trở đến giao thơng, thi cơng cơng trình
khác.
Nhược điểm:
- Nếu sử dụng cống tạm thời thì phải lấp cống, nếu sử dụng cống tưới
thì khả năng tháo nước nhỏ.
- Kỹ thuật thi cơng cống dẫn dịng khơng đảm bảo dễ phát sinh nguy
hiểm tiềm ẩn trong thân đập.
Mặt khác các vật nổi như gỗ, cành cây,…, bùn cát lắng đọng gây tắc,
cản trở dòng chảy nguy hiểm cho đập, đặc biệt những cống tháo lũ với lưu
lượng lớn nếu khơng có biện pháp kịp thời sẽ dẫn đến tràn đập, vỡ đập.
1.3.1.4. Dẫn dòng qua tràn tạm
Tràn tạm thường là tràn chính đang xây dở được dùng làm cơng trình
dẫn dịng khi xây dựng hồ chứa, đập dâng vùng núi, lợi dụng địa hình n
ngựa có độ cao và bề rộng thích hợp để xả nước về hạ lưu.
Ưu điểm: Khắc phục được những tồn tại của phương án dẫn dòng qua
cống nhưng thường làm tăng khối lượng đào đắp.
1.3.1.5. Dẫn dịng qua đường hầm
Nói chung việc dẫn dòng qua đường hầm chủ yếu ứng dụng ở các cơng
trình miền núi, lịng sơng hẹp, bờ dốc, khu vực cơng trình là đá rắn chắc. Thi
cơng đào đường hầm thường gặp nhiều khó khăn: Phải đào đá, điều kiện thi
công chật hẹp, yêu cầu thiết bị hiện đại. Khơng ít trường hợp trong q trình
thi cơng dẫn đến trường hợp sập hầm, sập cửa vào, cửa ra của hầm gây tai nạn
và quá trình xử lý cũng phức tạp dẫn đến kéo dài thời gian thi công …
Mặt khác chi phí đào hầm thường cao, làm tăng giá thành xây dựng
cơng trình. Vì vậy chỉ dùng phương án này khi khơng thể dùng phương pháp
dẫn dịng khác được do thi công (đào, đổ bê tông, khoan phụt, lấp v.v...)
đường hầm rất phức tạp, khó khăn, tốn kém.
Các cơng trình dẫn dịng qua đường hầm như: Thủy điện Hịa Bình –
Hịa Bình; Na Hang – Tun Quang; Hồ chứa nước Cửa Đạt – Thanh Hóa.
Ưu điểm: Mặt bằng thi công không bị chia cắt, giao thông thuận tiện
không cản trở đến giao thơng, thi cơng cơng trình.
Nhược điểm: Chi phí xây dựng lớn.
1.3.1.6. Dẫn dịng qua cống đáy
Với cơng trình bê tơng hay đá xây, q trình thi cơng có thể tạo cống xả
đáy cùng với kênh tham gia cống dẫn dòng. Cống này thường được lấp vào
mùa khô năm thi công cuối cùng. Nhiều trường hợp cống đáy được thiết kế
làm nhiệm vụ xả cát trong quá trình khai thác.
Ưu nhược điểm phương pháp này:
- Phải thi cơng lấp cống rất khó khăn, chất lượng chỗ lấp kém, ảnh
hưởng đến tính hồn chỉnh của cơng trình.
- Khi tháo nước dẫn dòng dễ bị vật nổi làm tắc.
- Ưu điểm dẫn dịng khơng gây trở ngại đến cơng tác thi cơng. Với việc
thi cơng cao mà có cống đáy lâu dài thì càng có lợi kinh tế và kỹ thuật.
Cơng trình có sử dụng cống đáy tham gia vào dẫn dịng như: Cơng trình
Thủy điện Nậm Chiến 2 – Sơn La; Đập thủy điện Hịa Bình (2 cống nằm dưới
đập tràn;
1.3.2. Phương pháp đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt
Phương pháp này thường dùng trong trường hợp lịng sơng rộng, nhất
là lịng sơng có bãi bồi, bãi nổi giữa sông, đảo đá ngầm v.v… thuận lợi cho
việc đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt.
1.3.2.1. Dẫn dòng qua lịng sơng thu hẹp
Biện pháp dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp thường được sử dụng để thi
cơng cơng trình đầu mối thủy lợi, thủy điện có khối lượng lớn. Khi thi cơng
có thể chia thành nhiều đợt, nhiều đoạn thi cơng và nhiều giai đoạn dẫn dịng.
Phương pháp này người ta đắp đê quai ngăn một phần lịng sơng. Dịng chảy
được dẫn về hạ lưu qua phần lịng sơng đã bị thu hẹp. Giai đoạn đầu tiến hành
thi công bộ phận cơng trình nằm trong phạm vi bảo vệ của đê quai. Mặt khác
phải xây dựng xong cơng trình tháo nước để chuẩn bị dẫn dòng cho giai đoạn
sau. Khi thu hẹp lịng sơng phải đảm bảo thỏa mãn yêu cầu thi công, thỏa mãn
điều kiện lợi dụng tổng hợp và chống xói lở.
Phạm vi sử dụng:
- Cơng trình đầu mối thuỷ lợi có khối lượng lớn. Có thể chia thành từng
đợt, từng đoạn để thi cơng.
- Lịng sơng rộng Q, Z biến đổi nhiều trong 1 năm.
- Trong thời gian thi công vẫn phải lợi dụng tổng hợp dòng chảy như
vận tải, phát điện, ni cá, v.v...
Dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp thường rất hay sử dụng. Ví dụ:
+ Cơng trình Thủy điện Nậm Na 2.
+ Cơng trình Thủy điện Nậm Chiến 2 tỉnh Sơn La, cơng tác dẫn dịng
như sau:
TT
P% Thời gian Biện pháp dẫn dòng
Qđến/Qtháo
(m3/s)
1
10
Từ tháng 01 đến Dẫn dịng qua lịng sơng
tháng 05 năm 2007 thu hẹp
32,5
2
10
Từ tháng 6 đến tháng Dẫn dịng qua lịng sơng
10 năm 2007
thu hẹp
1252
3
10
Từ tháng 11năm 2007
đến tháng 5 năm Dẫn dòng qua cống
2008
32,5
4
10
Từ tháng 6 đến tháng Dẫn dòng qua cống và
10 năm 2008
đập tràn xây dở
1252
10
Từ tháng 11năm 2008
đến tháng 5 năm Dẫn dòng qua cống
2009
32,5
5
1.3.2.2. Dẫn dòng qua khe răng lược
Biện pháp dẫn dòng qua khe răng lược ít dùng, thường được áp dụng
khi thi cơng cơng trình đập bằng đá xây hoặc bê tơng có cột nước thấp và việc
lấp khe răng lược thường khó khăn và ảnh hưởng đến chất lượng và tính
chỉnh thể của cơng trình.
Theo phương pháp này trong giai đoạn đầu thi cơng, khi xây dựng các
cơng trình bê tông, bê tông cốt thép xây dựng thành 1 hệ thống khoang tràn
(có dạng gần giống răng lược) để tháo nước thi cơng cho giai đoạn sau.
1.3.2.3. Dẫn dịng qua chỗ lõm ở thân đập
Dẫn dòng qua chỗ lõm chừa lại trên thân đập hiện nay được dùng rộng
rãi, loại cơng trình này thường phối hợp với cống đáy hoặc các cơng trình
tháo nước khác trở thành biện pháp dẫn dịng thi cơng vượt lũ khi xây dựng
đập bê tơng, đập đá xây.
Ví dụ: Cơng trình đập đáđổ Na Hang - Tuyên Quang và Cửa Đạt
Thanh Hóa đã áp dụng biện pháp dẫn dòng qua chỗ lõm thân đập.
1.4. Những yêu cầu cấu tạo của đê quai và ảnh hưởng của nó đến việc lựa
chọn phương án dẫn dịng
1.4.1. Mở đầu
Đê quai là hạng mục cơng trình tạm, là đập ngăn dịng chảy để tạo điều
kiện thi cơng hố móng được khơ ráo và thuận lợi.
Bố trí đê quai, giải pháp thi cơng và giá thành đê quai có quan hệ chặt
chẽ với cơng trình dẫn dịng, khơng thể chỉ nghiên cứu giải pháp dẫn dịng mà
khơng nghiên cứu đến cấu tạo hình thức và bố trí đê quai. Cơng trình dẫn
dịng và đê quai có quan hệ chặt chẽ với nhau về kỹ thuật, kinh tế và thời gian
thi công chúng.
