Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dòng thi công hợp lý cho công trình thủy điện bản chát luận văn thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy 60 58 4
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.11 MB, 122 trang )
LỜI CẢM ƠN
Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng Cơng trình thủy với đề tài:
“Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dịng thi cơng hợp lý cho cơng trình thủy điện
Bản Chát” là nghiên cứu của tác giả về giải pháp dẫn dịng thi cơng cho cơng trình
thủy điện Bản Chát, tỉnh Sơn La.
Luận văn được hoàn thành với sự giúp đỡ nhiệt tình của Phịng Đào tạo đại
học & Sau đại học, khoa Cơng 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 Phịng 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 q báu đó để tác giả hồn 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 thơng 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 lịng 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 chun mơn nên
Luận văn khơng 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 dịng thi
cơng hợp lý cho cơng 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 hồn thành.
Tơi xin cam đoan với Khoa Cơng trình và Phịng Đào tạo trường Đại học
Thủy lợi đề tài nghiên cứu này là cơng trình của cá nhân tơi./.
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 CƠNG TÁC DẪN DỊNG 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 cơng trình thủy lợi, thủy điện....................................8
1.1.7. Điều kiện và khả năng thi công .................................................................8
1.2. Đặc điểm của thi cơng các cơng 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 dịng ................................................11
1.5. Phân tích lựa chọn cấp cơng trình, tần suất thiết kế và phương pháp dẫn
dịng thi cơng .........................................................................................................11
1.5.1. Cấp thiết kế cơng trình dẫn dịng ...........................................................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 TỐN THỦY LỰC DẪN DỊNG QUA CỐNG VÀ QUA ĐẬP
BÊ TƠNG XÂY DỞ .................................................................................................18
T
0
T
0
2.1. Tính tốn dẫn dịng thi cơng qua cơng trình thủy lợi .....................................18
2.2. Dẫn dịng thi cơng qua lịng sông thu hẹp .....................................................19
2.2.1. Phương pháp thứ nhất: ............................................................................19
2.2.2. Phương pháp thứ hai: ..............................................................................20
2.3. Dẫn dịng thi cơng 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 tốn dẫn dịng thi cơng qua đập bê tơng xây dở .....................................24
2.4.1. Dẫn dịng thi cơng qua khe răng lược .....................................................24
2.4.2. Dẫn dịng thi cơng qua đập bê tơng xây dở .............................................25
2.4.3. Dẫn dịng 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 TỐN THỦY LỰC DẪN DỊNG THI CƠNG CHO CƠNG
TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT ..........................................................................28
T
0
T
0
3.1. Giới thiệu chung về cơng trình thủy điện Bản Chát .......................................28
3.2. Lưu lượng dẫn dịng thi cơng .........................................................................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 tốn thủy lực dẫn dịng thi cơng 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 tốn dẫn dịng 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 tốn khả năng xả qua tràn xây dở tại cao trình ∇ 365 ...................39
3.5.2. Tính tốn khả năng tháo qua cống ..........................................................41
3.5.3. Tính tốn đường mặt nước ......................................................................43
3.6. Tính tốn tiêu năng sau cống dẫn dịng ..........................................................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 TỐN VỚI NGHIỆM MƠ HÌNH CƠNG TRÌNH
THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT ........................................................................................50
T
0
T
0
4.1. Nội dung nghiên cứu thí nghiệm mơ hình cơng trình dẫn dịng ....................50
4.1.1. Thí nghiệm cống dẫn dịng ......................................................................50
4.1.2. Mơ hình dẫn dịng qua tràn xây dở đến cao trình 365m kết hợp với cống
dẫn dịng ............................................................................................................51
4.2. Xây dựng mơ hình ..........................................................................................52
4.2.1. Thiết kế và xây dựng mơ hình cống dẫn dịng .........................................52
4.2.2. Thiết kế và xây dựng mơ hình dẫn dịng thi cơng qua cống dẫn dịng và
tràn xây dở .........................................................................................................53
4.3. Kết quả thí nghiệm mơ hình của cống và đập tràn cơng trình thủy điện Bản
Chát........................................................................................................................55
4.3.1. Kết quả thí nghiệm mơ hình của cống .....................................................55
4.3.2. Kết quả thí nghiệm mơ hình dẫn dịng qua cống và tràn xây dở .............63
4.4. So sánh kết quả tính tốn và thí nghiệm mơ hình: .........................................77
4.4.1. So sánh kết quả tính tốn dẫn dịng thi cơng qua cống:..........................77
4.4.2. So sánh kết quả tính tốn dẫn dịng thi cơng 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 cơng trình dẫn dịng so với giá thành đập........................10
T
0
T
0
Bảng 1.2. Quan hệ cấp thiết kế giữa công trình chủ yếu – cơng trình thứ yếu – cơng
trình tạm thời trong một cơng 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 cơng trình tạm thời phục vụ
cơng tác dẫn dịng. .....................................................................................................13
T
0
T
0
Bảng 3.1. Các thơng số và chỉ tiêu chính của cơng trình theo TKKT giai đoạn 1 .29
T
0
T
0
Bảng 3.2: Tần suất và lưu lượng tính tốn lớn nhất trong mùa lũ ............................33
T
0
T
0
Bảng 3.3: Tần suất và lưu lượng tính tốn mùa kiệt .................................................33
T
0
T
0
Bảng 3.4: Các thơng số dẫn dịng thi cơng ...............................................................34
T
0
T
0
Bảng 3.5: Tính tốn dẫn dịng 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 tốn 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 tốn đường mặt nước ứng với Q = 3.200m3/s ...................45
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.12: Kết quả tính tốn đường mặt nước ứng với Q = 4.821m3/s ...................45
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.13: Kết quả tính tốn đường mặt nước ứng với Q = 5.000m3/s ...................46
T
0
P
P
T
0
Bảng 3.14: Kết quả tính tốn lưu lượng tiêu năng cho cống dẫn dịng.....................47
T
0
T
0
Bảng 3.15: Bảng thơng 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 cơng 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 mơ hình
dẫn dịng thi cơng 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 mơ hình
dẫn dịng thi cơng 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 mơ hình
dẫn dịng thi cơng 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 mơ hình
dẫn dịng thi cơng 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 mơ hình
dẫn dịng thi cơng 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 tốn và thí nghiệm mơ hình ..........................77
T
0
T
0
Bảng 4.11: So sánh khả năng xả qua cống và tràn xây dở giữa kết quả tính tốn và
thí nghiệm mơ hình ...................................................................................................78
T
0
T
0
Bảng 4.12: So sánh mực nước thượng lưu theo tính tốn và thí nghiệm mơ 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 dịng qua kênh cơng trình thủy điện ĐăkSin 1 (Đăk Nơng) ................6
Hình 1.3: Dẫn dịng qua cống cơng trình thủy điện Đồng Nai 3 ................................6
Hình 1.4: Dẫn dịng qua kênh và cống cơng trình thủy điện Lai Châu.......................7
Hình 1.5: Dẫn dịng qua tràn tạm cơng trình thủy điện Cửa Đạt ................................7
Hình 1.6: Chặn dịng cơng trình thủy điện Bản Chát ..................................................8
Hình 1.7: Mặt bằng sơ đồ dẫn dịng qua cống và đập xây dở ...................................15
Hình 2.1 Sơ đồ tính tốn thủy lực của dịng chảy qua lịng sơng thu hẹp.................21
Hình 2.2 Sơ đồ tính tốn thủy lực qua cống đáy .......................................................22
Hình 2.3. Sơ đồ dẫn dịng thi cơng qua đập bê tơng xây dở .....................................25
Hình 2.4. Sơ đồ dẫn dịng thi cơng qua cống và đập xây dở ....................................26
Hình 3.1: Tồn cảnh thi cơng cơng 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 dịng thi cơng 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 tốn bể tiêu năng sau cống ......................................................47
Hình 4.1: Mơ hình dẫn dịng thi cơng qua cống nhìn từ thượng lưu ........................53
Hình 4.2: Mơ hình dẫn dịng thi cơng 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 mơ hình cống dẫn dịng
tỷ lệ 1/36 ....................................................................................................................56
Hình 4.4: Kết quả thí nghiệm quan hệ µ~f(Q)- PATK mơ hình cống dẫn dịng tỷ lệ
1/36 ............................................................................................................................59
Hình 4.5: Kết quả thí nghiệm quan hệ m~f(Q)- PATK mơ hình cống dẫn dịng tỷ lệ
1/36 ............................................................................................................................59
Hình 4.6. Biểu đồ so sánh khả năng xả của cống theo kết quả tính tốn so với kết
quả thí nghiệm mơ hình.............................................................................................77
Hình 4.7. Biểu đồ so sánh mực nước thượng lưu theo tính tốn 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 cơng trình phục vụ
cho q trình dẫn dịng thi cơng đóng một vai trị quan trọng. Nó sẽ giúp q trình
thi cơng được liên tục và thuận lợi, hố móng ln được khơ ráo trong suốt q trình
thi cơng, tiến độ thi cơng nhanh, chất lượng cơng trình tốt, thi cơng an tồn, chi phí
xây dựng cơng trình giảm. Ngược lại, cơng tác dẫn dịng khơng tốt sẽ gây trở ngại
cho cơng tác thi cơng, chậm tiến độ, thi cơng khơng an tồn, tăng giá thành, thậm
chí gây hư hỏng, phá huỷ cơng 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 dịng thi cơng phù hợp cụ thể là xác định được các thơng số thủy lực
trong q trình lựa chọn giải pháp dẫn dịng.
Đối với những cơng trình thủy điện xây dựng trên lịng sơng hẹp, hai bên là
núi đá dốc, mặt bằng thi công bị hạn chế nên khơng thể sử dụng được các cơng trình
dẫn dịng kiểu hở mà thường dùng cống để dẫn dòng.
Cống dẫn dịng là một trong những cơng trình dẫn dịng hiệu quả cao và tương
đối an toàn. Ngoài ra, đối với cơng trình thủy điện khai thác theo kiểu đường dẫn có
cơng 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 tốn 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 cơng thức tính tốn 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 cơng trình dẫn dịng. Vì vậy ngồi việc tính tốn
theo lý thuyết và kinh nghiệm, cần thí nghiệm trên mơ hình thủy lực để so sánh.
Cơng trình thủy điện Bản Chát – Lai Châu cũng là công trình thủy điện lớn,
cơng tác dẫn dịng phức tạp. Đề tài “Nghiên cứu lựa chọn cống dẫn dịng thi cơng
hợp lý cho cơng trình thủy điện bản Chát” khơng những có ý nghĩa thực tiễn đối
với cơng trình thủy điện Bản Chát nói riêng mà cịn phần nào giúp các nhà chun
mơn có những đánh giá xác thực và tính tốn dẫn dịng thi cơng hợp lý trong thực tế
xây dựng các cơng 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 dịng thi
cơng qua đập xây dở và qua cống;
2.2. Tính tốn thủy lực dẫn dịng cho cơng trình thủy điện Bản Chát, kết hợp
với kết quả thí nghiệm mơ hình đã có của cơng 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 dịng thi cơng 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 dịng từ các cơng trình trong và ngồi nước.
3.2. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn, phương pháp tính tốn dẫn dịng thi cơng
qua cống và qua đập xây dở từ các tài liệu thu thập, kết hợp tài liệu thực hiện mơ
hình thủy lực;
- Tính tốn thủy lực dẫn dịng thi cơng qua đập bê tơng xây dở và cống, ứng
dụng cho cơng trình thủy điện Bản Chát;
- Bằng những luận chứng và lý luận xác thực kiểm tra kết quả tính tốn, so
sánh với kết quả của thí nghiệm mơ 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 tốn lý thuyết về chế độ chảy ở cống dẫn
dịng thi cơng;
- Thiết kế mơ hình thủy lực cống dẫn dịng thủy điện Bản Chát;
- Phân tích, kiểm chứng kết quả nghiên cứu giữa kết quả tính tốn với kết
quả thí nghiệm của cơng trình thủy điện Bản Chát, tạo cơ sở cho việc áp dụng đối
với các cơng trình khác có điều kiện tương tự.
4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG
QUA CỐNG VÀ QUA ĐẬP BÊ TƠNG XÂY DỞ
Cơng trình thủy lợi, thủy điện có một đặc thù riêng là thường phải xây dựng
trên các con sơng, con suối, những nơi có địa hình thi cơng khó khăn, phức tạp.
Móng của cơng trình thường nằm sâu dưới mặt đất tự nhiên hay mực nước ngầm.
Do đó q trình thi cơng khơng tránh khỏi những ảnh hưởng bất lợi của dòng nước
mặt, nước ngầm, mưa v.v…
Q trình thi cơng ln phải đảm bảo hố móng được khơ ráo đồng thời phải
đảm bảo u cầu lợi dụng tổng hợp và duy trì dịng chảy ở hạ lưu tới mức cao nhất.
Xuất phát từ những đặc điểm ấy trong q trình thi cơng người ta phải nghiên cứu
và biện pháp dẫn dịng thi cơng 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 dịng thi cơng. 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 mơ kích thước cũng như tầm quan trọng của cơng 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 lịng sơng, hai bên bờ và các khu vực lân cận tuyến cơng trình có ảnh
hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn quy mơ kích thước cơng trình chính như: mực
nước dâng bình thường, cột nước, dung tích lịng hồ, cơng suất, kích thước các cơng
trình phụ trợ…Phương án, quy mơ cơng trình dẫn dịng, từ đó ảnh hưởng đến tiến
độ thi cơng cơng trình. Do vậy người thiết kế cần phải căn cứ vào điều kiện địa hình
cụ thể để lựa chọn phương án và quy mơ cơng trình dẫn dịng cho cơng 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 cơng trình một cách kỹ
lưỡng và chính xác. Với mỗi điều kiện địa chất của mỗi cơng 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 mơ cơng trình chính, phương án, kết cấu cơng trình dẫn
dịng cho phù hợp với điều kiện địa chất khu vực cơng 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 dịng sơng thiên nhiên sẽ có một chế độ chảy khác nhau, dựa vào đặc
trưng dòng chảy, để lựa chọn được quy mơ kích thước cơng trình chính, từ đó lựa
chọn được phương án dẫn dịng hợp lý. Vì vậy từ số liệu thủy văn dịng chảy sẽ
được tính toán để lựa chọn lưu lượng và tần suất dẫn dịng, từ đó sẽ lựa chọn được
phương án, kết cấu cũng như trình tự của phương án dẫn dịng.
1.1.4. Điều kiện lợi dụng tổng hợp dịng chảy
Trong q trình dẫn dịng thi cơng nhu cầu dùng nước khơng 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 cơng nghiệp
(nếu có) v.v…
Vì vậy dẫn dịng là biện pháp nhằm giải quyết tất cả những điều kiện đó trong
suốt q trình xây dựng cơng trình.
6
Hình 1.2: Dẫn dịng qua kênh cơng trình thủy điện ĐăkSin 1 (Đăk Nơng)
Hình 1.3: Dẫn dịng qua cống cơng trình thủy điện Đồng Nai 3
7
Hình 1.4: Dẫn dịng qua kênh và cống cơng trình thủy điện Lai Châu
Hình 1.5: Dẫn dịng qua tràn tạm cơng trình thủy điện Cửa Đạt
1.1.5. Điều kiện dân sinh kinh tế, mơi trường và xã hội
Đối với cơng trình thủy lợi nói chung và cơng trình thủy điện nói riêng, thì lợi
ích kinh tế mà bản thân cơng trình đem lại từ lúc cơng trình bắt đầu xây dựng cho
tới khi cơng trình được đưa vào khai thác ln 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 cơng trình…
1.1.6. Cấu tạo và sự bố trí cơng trình thủy lợi, thủy điện
Giữa cơng trình đầu mối và phương án dẫn dịng thi cơng có mối quan hệ mật
thiết. Khi thiết kế các cơng 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 cơng trình để có kế hoạch khai thác và lợi dụng chúng vào
việc dẫn dịng. 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 cơng hồn thành đúng
hoặc vượt thời điểm mà tiến độ đề ra.
Hình 1.6: Chặn dịng cơng trình thủy điện Bản Chát
9
1.2. Đặc điểm của thi cơng các cơng trình thủy lợi và nhiệm vụ dẫn dịng
Cơng tác dẫn dịng thi cơng là dẫn dịng chảy trong sơng theo một phần của
lịng sơng thiên nhiên hoặc theo một đường dẫn nhân tạo khác, nhằm mục đích tạo
hố móng được cách ly với dịng chảy và ln được khơ ráo trong suốt q trình thi
cơng.
Dẫn dịng thi cơng có thể được thực hiện bằng cách đắp đê quai ngăn dòng
một đợt để ngăn tồn bộ lịng sơng, chuyển hướng dịng 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 dịng qua lịng sơng thu hẹp. Đắp đê quai ngăn dịng nhiều đợt
thường ứng dụng với sơng khu vực hạ du và khu vực trung du, nơi lịng sơng tương
đối rộng, thuận lợi nhất là nơi sơng có bãi bồi, bãi nổi, đảo đá ngầm. Chính vì vậy,
việc lựa chọn phương án dẫn dịng thi cơng hợp lý cịn cho phép sớm phát huy hiệu
quả cơng trình ngay cả trong thời gian thi công.
Cụ thể đối với mỗi cơng trình, quy mơ và thời gian xây dựng khác nhau, điều
kiện địa hình, địa chất từng cơng trình khác nhau, yêu 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 dòng ( Cống, kênh, tuy nen, tràn, tạm...)
- Thiết kế cơng trình ngăn dịng và đê quai bao quanh hố móng, đảm bảo hố
móng thi cơng trong điều kiện khơ ráo.
Có nhiều trường hợp đặc biệt do điều kiện dẫn dịng thi cơng khó khăn nên
phải thay đổi tuyến cơng trình để đơn giản hóa sơ đồ dẫn dịng, mặc dù điều này
làm tăng khối lượng thi cơng cơng trình chính. Ví dụ như cơng trình thủy điện Tam
Hiệp – Trung Quốc, cơng trình thủy điện Sơn La, hồ chứa Nà Tấc...trong thiết kế đã
phải điều chỉnh tuyến cơng trình để đơn giản hóa phương án dẫn dịng.
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
cơng trình dẫn dịng thường chiếm (7÷20)% giá thành xây dưng đập (bảng 1.1):
10
Bảng 1.1. Tỷ lệ giá thành cơng trình dẫn dịng so với giá thành đập
TT
Tên cơng trình
Lưu lượng dẫn
dịng tính tốn
(m3/s)
P
Cơng trình dẫn
dịng
P
Các cơng trình ngồi nước
A
Tỷ lệ giá
thành cơng
trình so với
đập (%)
1
Tracvac
1400
Tuynen
18
2
Trikey
1500
nt
10
3
Toktogun
2900
nt
10
4
Buktarmin
3120
Lịng sơng
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
Lịng sơng
7
......
......
......
......
Các cơng trình trong nước
B
1
Hồ Gị Miếu
11,5
Kênh dẫn
8
2
Hồ Khuổi Khe
76
Cống dẫn dịng
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 dịng thi cơng chiếm vị trí quan trọng trong
cơng tác thiết kế tổ chức thi cơng. Vì 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.
11
1.4. Những nguyên tắc chọn phương án dẫn dòng
Khi quyết định lựa chọn phương án dẫn dòng cần tuân theo những ngun tắc
sau đây:
-
Thời gian thi cơng ngắn nhất;
-
Phí tổn về dẫn dịng và đánh giá cơng trình rẻ nhất;
-
Thi cơng được thuận lợi, liên tục, an tồn 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 cơng
trình để giảm bớt khối lượng giá thành các cơng trình tạm;
+ Khai thác mọi khả năng và lực lượng tiên tiến về kỹ thuật, tổ chức và quản
lý như: máy móc có cơng 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 cơng trình tạm và chọn phương pháp thi cơng nên đơn giản,
dễ cho thi công và tiện lợi cho tháo dỡ, tạo điều kiện cho cơng trình chính thi cơng
sớm và thuận lợi. Đặc biệt là tạo điều kiện cho cơng trình sớm đi vào khai thác và
phát huy hiệu quả của nó.
1.5. Phân tích lựa chọn cấp cơng trình, tần suất thiết kế và phương pháp dẫn
dịng thi cơng
1.5.1. Cấp thiết kế cơng trình dẫn dịng
Khái niệm: Tùy thuộc vào quy mơ, địa điểm xây dựng cơng trình, năng lực
phục vụ, mức độ ảnh hưởng tích cực của cơng trình đến nền kinh tế xã hội, an ninh
quốc phịng,…cũng như tác động tiêu cực của cơng trình đến tài nguyên thiên nhiên
môi trường mà người ta chia ra các cấp cơng trình khác nhau. Trong xây dựng nói
chung và trong xây dựng cơng trình thủy lợi nói riêng thì cấp thiết kế cơng 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 cơng trình chủ yếu – cơng trình thứ yếu – cơng
trình tạm thời trong một cơng trình đầu mối hoặc hệ thống dẫn.
Cấp thiết kế của cơng trình đầu mối hoặc hệ
thống cơng trình dẫn dịng
I
II
III
IV
V
Cấp thiết kế cơng trình chủ yếu
I
II
III
IV
V
Cấp thiết kế cơng trình thứ yếu
III
III
IV
V
V
Cấp thiết kế cơng trình tạm thời
IV
IV
V
V
V
Chú thích: Theo thời gian sử dụng, cơng trình thủy trong hệ thống cơng trình
thủy lợi được chia thành cơng trình lâu dài và cơng trình tạm thời:
(1) Cơng trình lâu dài là cơng trình được sử dụng thường xuyên hoặc định kỳ
trong suốt quá trình khai thác. Tùy thuộc vào chức năng, cơng trình lâu dài được
chia thành cơng trình chủ yếu và cơng trình thứ yếu:
a. Cơng trình chủ yếu là cơng trình mà sự hư hỏng của chúng sẽ ảnh hường
trực tiếp đến sự làm việc bình thường của cơng trình đầu mối và hệ thống như: đập,
cửa cống, cơng trình xả, cơng trình lấy nước, trạm bơm, trạm thủy điện..., làm cho
chúng không đảm nhận được nhiệm vụ như thiết kế đặt ra.
b. Cơng trình thứ yếu là cơng trình mà sự hư hỏng của chúng khơng ảnh
hưởng đến sự làm việc bình thường của cơng trình đầu mối và hệ thống như: tường
chắn đất, tường hướng dịng, cầu cơng tác và cơng trình bảo vệ bờ.... Có thể phục
hồi được trong một thời gian ngắn
(2) Cơng trình tạm thời là cơng trình chỉ sử dụng trong thời kỳ xây dựng hoặc
chỉ sử dụng để sửa chữa cơng trình lâu dài trong thời kỳ khai thác (đê qy, cơng
trình dẫn, xả lưu lượng thi cơng, cầu tạm...).
1.5.2. Chọn tần suất thiết kế
Quá trình thiết kế cơng trình dẫn dịng thi cơng cần chọn một hay nhiều giá trị
lưu lượng để làm lưu lượng tính tốn các thơng số chủ yếu của các cơng trình dẫn
dịng. Trị số lưu lượng đó được gọi là lưu lượng thiết kế thi cơng hay lưu lượng
thiết kế dẫn dịng ứng với tần suất thiết kế dẫn dòng Q(m3/s).
P
P
13
Lưu lượng thiết kế thi cơng có một ý nghĩa vơ cùng quan trọng, nó ảnh hưởng
tới quy mơ, kích thước cơng trình dẫn dịng, tới an tồn thi cơng và chi phí xây
dựng cơng trình.
Việc chọn tần suất thiết kế dẫn dòng là rất quan trọng, nên cần phải xem xét
đánh giá, tính tốn một cách chính xác và kỹ lưỡng để sao cho công tác thi công là
an tồn và hiệu quả nhất.
Tần suất dẫn dịng thi cơng cơng 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
cơng tác dẫn dịng.
Tần suất lưu lượng mực nước lớn nhất để thiết kế các
Cấp công trình
cơng trình tạm thời phục vụ cơng tác dẫn dịng (%)
Trong 1 mùa khơ
≥ 2 mùa khơ
I
10%
5%
II
10%
5%
III
10%
10%
IV
10%
10%
V
10%
10%
Những cơng trình phải thi cơng 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 cơng 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 cơng trình dẫn dịng thì cơ quan thiết kế phải kiến nghị
tăng thêm mức bảo đảm cho công trình này.
Những cơng trình bê tơng 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 cơng 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 dịng, điều kiện và khả năng thi cơng, khối lượng thi cơng
cơng trình chính…để đề xuất và đưa ra được thời đoạn dẫn dòng hợp lý nhằm đảm
bảo cho việc thi cơng an tồn chất lượng cơng trình tốt, chi phí xây dựng thấp.
1.5.3.1 Những kinh nghiệm chung để chọn thời đoạn dẫn dịng
Đối với cơng trình đập đất, đá đổ nói chung là khơng cho nước tràn qua. Khối
lượng thi công lớn, khả năng và điều kiện thi công hạn chế vì vậy khơng thể thi
cơng hồn 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 cơng.
Đối với cơng trình bằng bê tơng, bê tơng cốt thép có thể cho phép nước tràn
qua nên trong q 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 lịng sơng thu hẹp hay qua cơng trình tháo nước tạm
thời hoặc lâu dài. Mùa lũ cơng trình được thi công theo phương pháp vượt lũ, một
phần nước được giữ lại lịng hồ, phần khác được dẫn qua cơng trình tạm như khe
răng lược, cống xả sâu…
Đối với cơng trình có quy mơ kích thước cũng như khối lượng thi cơng nhỏ có
thể thi cơng xong trong một mùa kiệt thì thời đoạn dẫn dịng là một mùa.
1.5.3.2 Cơ sở lý luận để tính tốn kinh tế kỹ thuật chọn Q TK
R
Đối với các cơng trình thủy lợi thi cơng trên các sơng 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 cơng trình bê tơng và bê tơng cốt thép là một ưu điểm nổi bật.
Nếu không cho nước tràn qua thì việc tính tốn và thiết kế cơng trình dẫn dịng sẽ
rất phức tạp và khó khăn: như đê quai rất cao, các cơng trình tháo nước sẽ lớn chi
phí dẫn dòng sẽ tăng, mặt khác điều kiện kỹ thuật và an tồn trong thi cơng lại thấp,
sẽ ảnh hưởng tới tiến độ cũng như chi phí và chất lượng cơng trình.
15
1.5.3.3 Trình tự tính tốn 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 cơng 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 cơng trình chính, để chia ra các thời đoạn tính tốn dẫn
dịng thi cơng từ đó chọn lấy một số lưu lượng tính tốn.
Thơng qua tính tốn thủy lực, tính tốn 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 tốn tìm ra các chi phí gián tiếp và trực tiếp trong q trình thi cơng.
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 dịng thi cơng cho cơng trình tương ứng.
Như vậy lưu lượng thời đoạn tính tốn dẫn dịng là rất quan trọng, khơng 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 tốn 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
cơng trình chính để lựa chọn lưu lượng dẫn dịng phù hợp.
Hình 1.7: Mặt bằng sơ đồ dẫn dòng qua cống và đập xây dở
16
Có rất nhiều phương án dẫn dịng thi cơng khác nhau như: dẫn dịng thi cơng
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 dịng 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 cơng trình.
Dẫn dịng thi cơng qua cống kết hợp với đập bê tông xây dở thường được ứng
dụng cho công trình bê tơng, bê tơng cốt thép, đập đá đổ, đá đổ bê tơng bản mặt…
Trong điều kiện địa hình lịng sơng hẹp khơng thể bố trí được kênh dẫn dịng
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 cơng kéo dài, lưu lượng dẫn dịng
thi cơng 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 dịng thi cơng
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 dịng thi cơng
qua cống (hầm) và đập bê tông xây dở rất đáng được quan tâm.
Với những điều kiện đó thì phương pháp dẫn dịng thi cơng 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 dịng thi cơng qua cống và đập
bê tông xây dở rất đơn giản và dễ dàng, kể cả trong tính tốn thiết kế và trong thi
cơng. Có thể tháo lũ lớn một cách nhanh chóng, làm giảm nhanh mực nước thượng
lưu, ít ảnh hưởng đến cơng trình chính.
- Nhược điểm của phương pháp:
+ Lưu lượng tháo lũ lớn dẫn đến dễ gây xói lở lịng sơng và bờ sơng cũng như
chân cơng trình phía hạ lưu đập, vì vậy phải xây dựng và gia cố hệ thống tiêu năng
17
phía hạ lưu cơng trình. Tiến độ thi cơng cơng 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 cơng trình dẫn dịng cũng như chi phí chung cho cơng trình chính.
+ Trong trường hợp phải đào hầm dẫn dịng, q trình thi cơng hầm rất khó
khăn và phức tạp, thời gian thi công chậm, công tác lấp bịt đường hầm (nếu hầm
khơng được tận dụng làm cơng trình lâu dài) rất lâu. Dẫn tới chi phí xây dựng cao.
1.6. Kết luận chương 1
Có rất nhiều phương án dẫn dịng thi cơng khác nhau, trong đó phương án dẫn
dịng 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 tơng xây dở thường
được ứng dụng cho cơng trình bê tông, bê tông cốt thép, đập đá đổ, đá đổ bê tơng
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 TỐN THỦY LỰC
DẪN DỊNG QUA CỐNG VÀ QUA ĐẬP BÊ TƠNG XÂY DỞ
2.1. Tính tốn dẫn dịng thi cơng qua cơng trình thủy lợi
Sau khi so sánh, phân tích, lựa chọn và đưa ra được những phương án dẫn
dịng thi cơng, dựa vào quy mơ kích thước cơng trình chính, thời gian và tiến độ thi
cơng, tài liệu thủy văn dòng chảy và các tài liệu liên quan để xác định được thời
đoạn và tần suất tính tốn dẫn dịng, tiến hành tính tốn thủy lực để xác định khả
năng tháo của cơng trình dẫn dịng trong mùa kiệt và trong mùa lũ, xác định khả
năng thu hẹp của lịng sơng, xác định được chiều cao đê quai của từng giai đoạn,
kích thước và khả năng tháo nước của cơng trình. Cuối cùng đưa ra được khối
lượng và tiến độ cho cơng trình dẫn dịng, từ đó lựa chọn được phương án dẫn dòng
tối ưu. Đối với cơng trình thủy lợi, thủy điện hiện nay thời gian thi cơng thường kéo
dài, khơng thể hồn thành trong một mùa khơ nên biện pháp dẫn dịng thi cơng
thường chọn là biện pháp dẫn dịng thi cơng 2 đợt. Đợt một dẫn dịng qua lịng sơng
thu hẹp, đợt hai dẫn dịng thi cơng qua cơng trình tháo đã được thi cơng trong giai
đoạn 1. Trình tự tính tốn được trình bày dưới đây:
- Tính tốn 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 dịng chảy, tiến hành tính tốn các thơng số thủy lực qua
các cơng trình dẫn dịng như: lịng sơng 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 thơng số thủy lực, xác định kích thước và cao trình đê quai trong
từng giai đoạn dẫn dịng thi cơng. Kích thước và kết cấu cơng trình dẫn dịng.
- Tính tốn tiêu năng sau cơng 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…
