Nghiên cứu lựa chọn công nghệ ngăn dòng sông có lưu lượng lớn, ứng dụng cho công trình thủy điện bản chát

LỜI CÁM ƠN
Luận văn “NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ NGĂN DỊNG SƠNG
CĨ LƯU LƯỢNG LỚN, ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT”

bắt đầu được thực hiện từ tháng 10 năm 2012, với sự nỗ lực hết mình của bản thân
và sự động viên giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình
tác giả đã hồn thành luận văn sau 5 tháng thực hiện.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Quốc Thưởng đã
trực tiếp, tận tình hướng dẫn và cung cấp những thông tin cần thiết cho tác giả để
có thể hồn thành luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Phòng Đào tạo Đại học và Sau đại học, các
thầy cô giáo tận tâm giảng dạy trong q trình học tập để học viên có được nền
tảng kiến thức như ngày hôm nay đồng thời đã giúp đỡ cung cấp những tài liệu cần
thiết để tác giả hoàn thành luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Phòng nghiên cứu trọng điểm
quốc gia về động lực học sông biển, các anh, chị đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều
kiện không chỉ về thời gian mà còn cả về kiến thức thực tế để tác giả đem vào vận
dụng trong luận văn.
Tuy nhiên, do trình độ vẫn cịn hạn chế, số liệu và công tác xử lý số liệu với
khối lượng lớn nên những thiếu sót của luận văn là khơng thể tránh khỏi, tác giả rất
mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô cũng như những ý kiến đóng
góp quý báu của bạn bè và đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội,

tháng

năm 2013.

Tác giả

Vũ Mạnh Hùng


LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là

: Vũ Mạnh Hùng

Học viên

: Lớp CH19C21

Nghành

: Xây dựng cơng trình thủy

Trường

: ĐH Thủy lợi

Tơi xin cam đoan quyển luận văn này được chính tơi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của PGS.TS Trần Quốc Thưởng với đề tài nghiên cứu trong luận văn là “NGHIÊN CỨU
LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ NGĂN DỊNG SƠNG CĨ LƯU LƯỢNG LỚN, ỨNG DỤNG
CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT” đây là đề tài nghiên cứu mới, không
giống với các đề tài luận văn nào trước đây do đó khơng có sự sao chép của bất kì luận
văn nào. Nội dung luận văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu
nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn.
Nếu xảy ra vấn đề gì đối với nội dung luận văn này, tơi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm theo quy định.
Hà Nội, ngày tháng năm 2013

Người viết cam đoan

Vũ Mạnh Hùng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
T
9
2

T
9
2

I.Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................1
T
9
2

T
9
2

II. Mục tiêu của đề tài. ................................................................................................1
T
9
2

T

9
2

III. Phạm vi nghiên cứu. ..............................................................................................2
T
9
2

T
9
2

IV.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu. ...........................................................2
T
9
2

T
9
2

1. Phương pháp tiếp cận. .........................................................................................2
T
9
2

T
9
2

2. Phương pháp nghiên cứu. ....................................................................................2
T
9
2

T
9
2

IV. Nội dung luận văn .................................................................................................2
T
9
2

T
9
2

CHƯƠNG 1 ................................................................................................................3
T
9
2

T
9
2

NGĂN DỊNG THI CƠNG .........................................................................................3
T
9

2

T
9
2

1.1. Các phương pháp dẫn dịng thi cơng . ..............................................................3
T
9
2

T
9
2

1.1.1. Đắp đê quai ngăn dòng một đợt. ................................................................3
T
9
2

T
9
2

1.1.2. Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt: .............................................................3
T
9
2

T

9
2

1.2. Các phương pháp ngăn dòng và tính tốn thủy lực ngăn dịng. .......................5
T
9
2

T
9
2

1.2.1. Các phương pháp ngăn dòng: ........................................................................5
T
9
2

T
9
2

1.2.1.1 Phương pháp lấp đứng (đổ lấn dần): ........................................................5
T
9
2

T
9
2

1.2.1.2 Phương pháp lấp bằng (đổ toàn tuyến): ...................................................7
T
9
2

T
9
2

1.2.1.3 Phương pháp hỗn hợp: .............................................................................7
T
9
2

T
9
2

1.2.1.4. Một số phương pháp khác: ......................................................................8
T
9
2

T
9
2

1.2.1.5. Thứ tự ngăn dịng: ...................................................................................9
T
9

2

T
9
2

1.2.2 Xác định các thơng số tính tốn trong thiết kế ngăn dịng. .........................9
T
9
2

T
9
2

1.2.2.1. Chọn ngày tháng ngăn dòng: ..................................................................9
T
9
2

T
9
2

1.2.2.2 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dịng:.......................................................10
T
9
2

T

9
2

1.2.2.3. Xác định vị trí cửa ngăn dịng: ..............................................................10
T
9
2

T
9
2

1.2.2.4 Xác định chiều rộng cửa ngăn dòng:......................................................11
T
9
2

T
9
2

1.2.2.5. Đập ngăn dòng (băng két): ....................................................................11
T
9
2

T
9
2

1.2.3. Tính tốn thuỷ lực ngăn dịng. .................................................................12
T
9
2

T
9
2


1.2.3.1. Tính tốn năng lực tháo nước của cơng trình dẫn dịng. .......................13
T
9
2

T
9
2

1.2.3.2. Tính tốn lưu lượng điều tiết tích lại ở lịng hồ trong q trình ngăn
T
9
2

dịng. ..........................................................................................................................14
T
9
2

1.2.3.3 Dự tính lưu lượng thấm qua kè đá ngăn dịng........................................15

T
9
2

T
9
2

Lưu lượng tháo của cửa khẩu Q g có thể dùng cơng thức sau để tính: ...............19
T
9
2

R

R

T
9
2

1.3: Dẫn dịng và ngăn dịng thi cơng một số cơng trình đã xây dựng trong và ngồi
T
9
2

nước. ..........................................................................................................................21
T
9
2

1.3.1.Dẫn dịng và ngăn dịng thi cơng một số cơng trình đã xây dựng ở Việt
T
9
2

Nam. ..........................................................................................................................21
T
9
2

1.3.2.Dẫn dịng và ngăn dịng thi cơng một số cơng trình đã xây dựng trên thế giới
T
9
2

. ..................................................................................................................................25
T
9
2

1.4 Kết luận chương 1. ..............................................................................................32
T
9
2

T
9
2

1. Tầm quan trọng của cơng tác ngăn dịng thi cơng cơng trình thủy lợi thủy điện.
T
9
2

T
9
2

...................................................................................................................................32
2. Một số vấn đề cần đặt ra và định hướng nghiên cứu. ........................................33
T
9
2

T
9
2

CHƯƠNG 2 ..............................................................................................................34
T
9
2

T
9
2

TÍNH TỐN NGĂN DỊNG CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT ..............34
T

9
2

T
9
2

BẰNG CÔNG THỨC LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM ....................................34
T
9
2

T
9
2

2.1. Giới thiệu về cơng trình thủy điện Bản Chát. ....................................................34
T
9
2

T
9
2

2.1.1. Khái qt về quy mơ cơng trình. [7]............................................................34
T
9
2

T
9
2

2.1.2. Hình thức cơng trình ....................................................................................35
T
9
2

T
9
2

2.1.3. Điều kiện địa chất cơng trình .......................................................................35
T
9
2

T
9
2

2.1.4. Cấp cơng trình .............................................................................................36
T
9
2

T
9
2

2.2. Cơng tác dẫn dịng thủy điện Bản Chát..............................................................39
T
9
2

T
9
2

2.3. Tính tốn xác định các thơng số thủy lực ngăn dòng. ........................................45
T
9
2

T
9
2

2.3.1. Chọn tần suất và thời đoạn ngăn dòng. .......................................................45
T
9
2

T
9
2

2.3.2. Xác định khả năng tháo qua cống dẫn dịng khi tiến hành giai đoạn ngăn
T

9
2

dịng. ..........................................................................................................................45
T
9
2

2.3.3. Tính tốn các thơng số ngăn dịng cơng trình thủy điện Bản Chát. ...........47
T
9
2

T
9
2


2.3.3.1. Ngăn sông bằng một băng két thượng lưu. ...........................................47
T
9
2

T
9
2

2.3.3.1. Ngăn sông bằng hai băng két thượng hạ lưu kết hợp............................48
T
9

2

T
9
2

2.4. Kết luận chương 2. .............................................................................................58
T
9
2

T
9
2

CHƯƠNG 3 ..............................................................................................................59
T
9
2

T
9
2

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM NGĂN DỊNG THI CƠNG ...............................59
T
9
2

T

9
2

CHO CƠNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN CHÁT. ....................................................59
T
9
2

T
9
2

3.1. Lý thuyết mơ hình thủy lực cơng trình...............................................................59
T
9
2

T
9
2

3.1.1.Luật tương tự trong mơ hình thủy lực cơng trình. ........................................59
T
9
2

T
9
2

3.2.Thiết kế mơ hình thủy lực ngăn dịng thủy điện Bản Chát. ................................65
T
9
2

T
9
2

3.2.1. Mục đích của cơng tác nghiên cứu thủy lực ngăn sống trên mơ hình ở cơng
T
9
2

trình thủy điện Bản Chát. ..........................................................................................67
T
9
2

3.2.2. Chọn tỷ lệ mơ hình. .....................................................................................67
T
9
2

T
9
2

3.2.3. Xây dựng hàm thực nghiệm. .......................................................................68
T

9
2

T
9
2

3.2.4. Chọn vật liệu làm mơ hình ..........................................................................69
T
9
2

T
9
2

3.2.5. Chọn vật liệu, phương tiện cho nghiên cứu thí nghiệm lấn sơng và lấp sơng.
T
9
2

...................................................................................................................................70
3.2.6. Bố trí thiết bị đo và đánh giá sai số. ............................................................70
T
9
2

T
9
2

3.3.Các kết quả thí nghiệm mơ hình và xác định các yếu tố thủy lực. [11] ..............74
T
9
2

T
9
2

3.4.Phân tích các kết quả nghiên cứu và so sánh với tính tốn lý thuyết. .................83
T
9
2

T
9
2

3.5.Lựa chọn phương pháp ngăn dịng, quy trình cơng nghệ thi cơng ngăn dịng thủy
T
9
2

điện bản Chát.............................................................................................................84
T
9
2

3.6. Kết luận chương 3 .............................................................................................85

T
9
2

T
9
2

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................87
T
9
2

T
9
2

I. Kết luận ..................................................................................................................87
T
9
2

T
9
2

II. Kiến nghị. .............................................................................................................88
T
9
2

T
9
2

III. Một số vấn đề còn đặt ra và hướng nghiên cứu tiếp . .........................................89
T
9
2

T
9
2

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................90
T
9
2

T
9
2

T
9
2


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ biểu thị phương pháp ngăn dịng lấp đứng. ......................................6

TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.2:: Sơ đồ quan hệ v-t trong phương pháp hỗn hợp. ........................................7
TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.3: Sơ đồ phương án đắp đê quây thượng lưu trước.........................................9
TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí cửa ngăn dịng (hạp long)......................................................10

TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.5: Sơ đồ bố trí vật liệu chống xói cửa ngăn dịng (hạp long). .......................11
TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo đập ngăn dịng – đê qy....................................................12
TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.7: Tính thấm qua kè, đổ theo lấp bằng ..........................................................17

TU
9
2

T
9
2
U

Hình 1.8: Đường cong m và Z o - ngăn dịng lấp đứng. ............................................20
TU
9
2

R
U

RU

T
9
2
U

Hình 1.9: Đường cong m và Z o trong ngăn dòng lấp bằng. ......................................20
TU
9
2

R

U

RU

T
9
2
U

Hình 2.1: Mặt bằng lấp sơng Nậm Mu – Thủy điện bản Chát ..................................49
TU
9
2

T
9
2
U

Hình 2.2: Mặt cắt ngang băng két thượng lưu lấp sông Nậm Mu – Thủy điện bản
TU
9
2

Chát ...........................................................................................................................50
T
9
2
U

Hình 2.3: Mặt cắt ngang băng két hạ lưu lấp sơng Nậm Mu – Thủy điện bản Chát 51
TU
9
2

T
9
2
U

Hình 3.1a,b: Sơ đồ bố trí đo vận tốc cửa hạp long thượng hạ lưu – Phương án lấp
TU
9
2

sông bằng hai băng két. .............................................................................................72
T
9
2
U

Hình 3.1: Sơ họa hướng đổ vật liệu khi ngăn dòng. .................................................86
TU
9
2

T
9
2
U

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1:Hệ số thấm chảy rối của vật liệu thả..........................................................17
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 1.2:Lưu lượng thấm thực đo của một số cơng trình. .......................................18
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 1.3 : Trình tự ngăn sơng Đà đợt 1- cơng trình thủy điện Hịa Bình. ...............22
TU
9
2

T
9

2
U

Bảng 1.4: Bảng các thơng số chính của sơ đồ dẫn dịng thi cơng cơng trình thuỷ
TU
9
2

điện Sơn La - Chạy máy số 1 năm 2010. ..................................................................24
T
9
2
U

Bảng 1.5: Khối lượng vật liệu dự trù dùng cho giai đoạn hàn khẩu ........................25
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 1.6 : Ngăn dịng một số cơng trình trên thế giới. .............................................26
TU
9
2

T

9
2
U

Bảng 1.7 :Chỉ tiêu ngăn dòng của một số cơng trình. ...............................................27
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 2.1: Các thơng số kỹ thuật và chỉ tiêu chính của cơng trình Bản Chát. ...........36
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 2.2: Các thơng số của sơ đồ dẫn dịng . ..........................................................44
TU
9
2

T

9
2
U

Bảng 2.3 : Kết quả tính tốn khả năng tháo nước cống dẫn dòng. ...........................46
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 2.4 : Bảng dự trù khối lượng hợp long ............................................................53
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 2.5 : Bảng dự tính nhu cầu thiết bị chính cho cơng tác hợp long ....................54
TU
9
2

T

9
2
U

Bảng 2.4 :các thơng số tính tốn ngăn sơng nậm mu, PA 1 băng két .......................55
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 2.5 .các thơng số tính tốn bk thương lưu ngăn sơng nậm mu, PA 2 băng két
TU
9
2

T
9
2
U

...................................................................................................................................56
Bảng2.6. các thơng số tính tốn bk hạ lưu ngăn sông nậm mu, PA 2 băng két ........57
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm ngăn sơng nậm mu phương án 2, băng két thượng lưu
TU
9
2

T
9
2
U

...................................................................................................................................76
Bảng 3.2. Kết quả thí nghiệm ngăn sông nậm mu phương án 2, băng két hạ lưu ...77
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm về lưu tốc phục vụ cho việc lấp sông......................78
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 3.5 :So sánh thông số ngăn dòng khi ngăn kênh bằng hai băng két. ...............83
TU
9
2

T
9
2
U

Bảng 3.6 : So sánh đường kính viên đá khi ngăn kênh bằng hai băng két. ..............84
TU
9
2

T
9
2
U


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 2.1: Quan hệ lưu lượng xả qua cơng trình dẫn dịng và chênh lệch mực nước
TU

9
2

thượng hạ lưu trong q trình lấp sơng .....................................................................46
T
9
2
U

Đồ thị 2.2 : Biểu đồ quan hệ V=f(D), V=f(B tb ), Z=f(B tb ), khi ngăn sông bằng một
TU
9
2

RU
U

RU
U

RU
U

RU
U

băng két .....................................................................................................................52
T
9
2

U

Đồ thị 2.3 : Biểu đồ quan hệ V=f(D), V=f(B tb ), Z=f(B tb ), khi ngăn sông bằng hai
TU
9
2

RU
U

RU
U

RU
U

RU
U

băng két (Phần băng két thượng lưu) ........................................................................52
T
9
2
U

Đồ thị 2.4 : Biểu đồ quan hệ V=f(D), V=f(B tb ), Z=f(B tb ), khi ngăn sông bằng hai
TU
9
2

RU
U

RU
U

RU
U

RU
U

băng két (Phần băng két hạ lưu) ................................................................................53
T
9
2
U

Đồ thị 3.1 : Biểu đồ quan hệ V=f(D), V=f(B tb ), Z=f(B tb ) thực nghiệm tại Băng két
TU
9
2

RU
U

RU
U

RU

U

RU
U

thượng lưu, khi ngăn sông bằng Hai băng két ..........................................................79
T
9
2
U

Đồ thị 3.2 : Biểu đồ quan hệ V=f(D), V=f(B tb ), Z=f(B tb ) thực nghiệm tại Băng két
TU
9
2

RU
U

RU
U

RU
U

RU
U

hạ lưu, khi ngăn sơng bằng Hai băng két ..................................................................79
T

9
2
U

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Ảnh 1a:Tổng thể mơ hình cơng trình Bản Chát – nhìn từ thượng lưu ......................75
TU
9
2

T
9
2
U

Ảnh 1b:Tổng thể mơ hình cơng trình Bản Chát – nhìn từ hạ lưu. ............................75
TU
9
2

T
9
2
U

Ảnh 1c: Vật liệu ngăn sông .......................................................................................80
TU
9
2

T
9
2
U

Ảnh 2: Hàn khẩu ở giai đoạn: ...................................................................................81
TU
9
2

T
9
2
U

B(hạp long) = 0; ∇(đê quai) = 367m.........................................................................81
TU
9
2

T
9
2
U

Ảnh 3: Giai đoạn hàn khẩu ở: ...................................................................................81
TU
9
2

T
9
2
U

∇(đê quai) = 367m; B(hạp long) = 10m ...................................................................81
TU
9
2

T
9
2
U

Ảnh 4: Hạp long hoàn toàn. ......................................................................................82
TU
9
2

T
9
2
U

Ảnh 5: Hạp long hoàn toàn. ......................................................................................82
TU
9
2

T
9
2
U


1

MỞ ĐẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Ngăn dịng là cơng việc ngăn dịng chảy trên con sơng chính chuyển dịng
chảy sang cơng trình dẫn dịng. Cơng tác ngăn dịng rất quan trọng nó có ý nghĩa
quyệt định tới tiến độ xây dựng và giá thành xây dựng cơng trình. Khi chọn tuyến
xây dựng đập, chọn phương án xây dựng hệ thống cơng trình đầu mối thủy lợi thủy
điện, ln ln phải xem xét đến phương án dẫn dịng và ngăn dịng. Đơi khi
phương án dẫn dịng chi phối cả việc lựa chọn hình thức kết cấu cơng trình cũng
như bố trí hệ thống cơng trình đầu mối. Nếu cơng tác ngăn dịng mà thất bại thì có
thể làm chậm tiến độ xây dựng cơng trình tới một năm thi cơng làm tăng giá thành
xây dựng cơng trình. Cơng tác ngăn dòng phụ thuộc vào nhiều yếu tố đặc biệt là
diễn biến lưu lượng trên sông. Đối với những công trình xây dựng trên con sơng có
lưu lượng lớn thì việc lựa chọn giải pháp cơng nghệ ngăn dịng thích hợp không chỉ
quyết định tới thành công của công tác ngăn dịng mà cịn giảm đáng kể chi phí cho
cơng tác ngăn dịng. Trong thực tiễn xây dựng cơng trình trên các con sông lớn của
nước ta cho thấy rõ việc lựa chọn phương pháp cũng như tính tốn ngăn dịng
khơng chỉ đơn thuần là tính tốn theo các cơng thức thực nghiệm hay lý thuyết mà
còn phải thực hiện trên mơ hình vật lý. Để giải quyết vấn đề phức tạp trong việc lựa
chọn phương pháp ngăn dòng hợp lý trong xây dựng cơng trình thủy lợi, thủy điện
học viên đã lựa chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ NGĂN
DỊNG SƠNG CĨ LƯU LƯỢNG LỚN, ỨNG DỤNG CHO CƠNG TRÌNH THỦY
ĐIỆN BẢN CHÁT”

Kết quả của đề tài không chỉ giúp cho học viên giải quyết được vấn đề khoa
học mà còn đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn khi ngăn dịng để xây dựng các cơng trình
thủy lợi – thủy điện.
II. Mục tiêu của đề tài.
Nghiên cứu lựa chọn cơng nghệ ngăn dịng hợp lý cho thủy điện Bản Chát, tạo
cơ sở cho việc áp dụng các cơng trình khác có điều kiện tương tự ở Việt Nam.


2
III. Phạm vi nghiên cứu.
Phạm vi nghiên cứu là Công trình thủy điện Bản Chát.
IV.Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu.
1. Phương pháp tiếp cận.
- Kế thừa kết quả nghiên cứu cũng như thực tiễn cơng tác ngăn dịng cơng
trình thủy lợi thủy điện
- Lý thuyết ngăn dịng ; phân tích.
2. Phương pháp nghiên cứu.
- Sử dụng phương pháp tổng hợp phân tích cơng tác ngăn dịng đã được thực
hiện.
- Sử dụng phương pháp tính tốn lý thuyết.
- Sử dụng phương pháp mơ hình vật lý.
IV. Nội dung luận văn
Lời cám ơn.
Mở đầu.
Chương I: Tổng quan về công tác dẫn dịng và ngăn dịng thi cơng.
Chương II: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết trong tính tốn ngăn dịng thi cơng
Chương III: Nghiên cứu thực nghiệm ngăn dịng thi cơng cho cơng trình thủy
điện Bản Chát.
Kết luận và kiến nghị.

3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC DẪN DỊNG VÀ
NGĂN DỊNG THI CƠNG
Đặc điểm của việc thi cơng cơng trình thuỷ lợi, thủy điện là xây dựng các cơng
trình phần lớn trên các ao hồ, kênh rạch, sông suối bãi bồi. Móng cơng trình thường
nằm sâu dưới mặt đất thiên nhiên hay mực nước ngầm. Do đó q trình thi cơng
khơng tránh khỏi những ảnh hưởng bất lợi của dòng nước mặt, ngầm, mưa v.v...
Khối lượng cơng trình lớn hàng trăm, ngàn m3 bêtơng, đất v.v... Điều kiện địa hình,
P

P

địa chất khơng thuận lợi. Đa số cơng trình thuỷ lợi sử dụng vật liệu địa phương hay
vật liệu tại chỗ. Quá trình thi cơng phải bảo đảm hố móng được khơ ráo đồng thời
phải bảo đảm yêu cầu lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở hạ lưu tới mức cao nhất.
Xuất phát từ những đặc điểm ấy trong quá trình thi cơng người ta phải tiến hành dẫn
dịng thi cơng.
1.1. Các phương pháp dẫn dịng thi cơng .
Dẫn dịng thi cơng có 2 phương pháp:
- Đắp đê quai ngăn dịng một đợt.
- Đắp đê quai ngăn dòng nhiều đợt (thường là 2 đợt).
1.1.1. Đắp đê quai ngăn dòng một đợt.
Đắp đê quai ngăn dòng một đợt là đắp ngăn cả dòng sơng trong một đợt,
dịng nước được tháo qua cơng trình tạm thời hay lâu dài đã được xây dựng.
Đầu tiên người ta xây dựng cơng trình dẫn dịng như kênh dẫn dòng, máng,
tuynen, đường hầm, cống ngầm… Lúc này lưu lượng nước vẫn dẫn qua lịng sơng
tự nhiên. Sau khi cơng trình dẫn dịng xong người ta tiến hành đắp đê qy ngăn
tồn bộ lịng sơng chuyển dỏng chảy sang cơng trình dẫn dịng đã xây trước đó.

Tiếp theo là nạo vét hố móng xây dựng các cơng trình ở phần lịng sơng.
1.1.2. Đắp đê quai ngăn dịng nhiều đợt:
Thường chia ra các giai đoạn dẫn dòng khác nhau. Thường gặp nhất là 2 hay
nhiều giai đoạn dẫn dòng sau đây.


4
a. Giai đoạn đầu:
Dẫn dịng qua lịng sơng thu hẹp hay không thu hẹp. Theo phương pháp này
người ta đắp đê qy ngăn một phần lịng sơng (thường phía cơng trình trọng điểm
trước) hay cơng trình tháo nước. Dịng chảy được dẫn về hạ lưu qua phần sông đã
thu hẹp. Giai đoạn đầu phải tiến hành thi công bộ phận cơng trình nằm trong phạm
vi bảo vệ của đê qy. Mặt khác phải xây xong cơng trình tháo nước để chuẩn bị
dẫn dịng giai đoạn sau.
Phạm vi sử dụng:
Cơng trình đầu mối thuỷ lợi, thủy điện có khối lượng lớn. Có thể chia thành
từng đợt, từng đoạn để thi cơng. Lịng sơng rộng, lưu lượng và mực nước (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, nuôi cá, cấp nước cho nông nghiệp v.v...
- Khi sử dụng phương pháp này cần chú ý :
+ Khi thi cơng có thể chia cơng trình thành nhiều đoạn thi cơng và nhiều giai
đoạn dẫn dịng (thực tế thường 2 giai đoạn). Trong mỗi giai đoạn có thể thi cơng
một hay nhiều đoạn cơng trình.
+ Khi thu hẹp lịng sơng phải bảo đảm thoả mãn u cầu thi công, thoả mãn
điều kiện lợi dụng tổng hợp và chống xói lở.
b. Giai đoạn sau:
Dẫn dịng thi cơng qua cơng trình lâu dài hay chưa xây dựng xong cịn lại ở
giai đoạn đầu. Dẫn dòng qua cống đáy, khe răng lược, chỗ lõm chừa lại ở thân đập
hay cho nước tràn qua đê qy, hố móng và cơng trình đang thi công…Trong giai
đoạn này việc xây dựng ở giai đoạn đầu vẫn được tiếp tục và lưu lượng dẫn dòng

được tháo qua cơng trình dẫn dịng đã chuẩn bị ở giai đoạn đầu. Khi tồn bộ các
cơng trinh trên tuyến dâng nước đã được xây dựng tới một cao độ an tồn người ta
phá bỏ ( bịt, lấp..) các cơng trình dẫn dịng tạm thời để tích nước trong hồ. Đồng
thời cơng trình dẫn nước được xây dựng tới cao trình thiết kế. Tốc độ lên đập phải
cao hơn độ dâng nước thượng lưu không để nước tràn qua đập.


5
1.2. Các phương pháp ngăn dịng và tính tốn thủy lực ngăn dịng.
Trong q trình thi cơng các cơng trình thuỷ lợi, thủy điện trên sông hầu hết
phải tiến hành ngăn dịng. Nó là một khâu quan trọng hàng đầu khống chế tồn bộ
tiến độ thi cơng đặc biệt là việc thi cơng cơng trình đầu mối. Kỹ thuật và tổ chức thi
cơng cơng trình rất phức tạp. Diện hoạt động bé mà phải thi công với cường độ cao,
khối lượng lớn với u cầu ít tốn kém. Do đó chúng ta phải nắm chắc quy luật dòng
chảy để chọn đúng thời cơ, xác định được lưu lượng, thời gian ngăn dịng thích hợp.
Khi thiết kế cơng trình ngăn dịng cần thấy hết tầm quan trọng và tính phức tạp của
nó để có thái độ thận trọng trong việc phân tích, nghiên cứu, chọn phương án.
1.2.1. Các phương pháp ngăn dịng:
Có nhiều cách ngăn dịng như : Đổ đá ngăn dịng; đánh chìm xà lan; đắp đất
bằng phương pháp thuỷ lực; nổ mìn định hướng; ngăn dịng bằng cọc bản; đóng cửa
cống v.v...Trong các phương pháp trên phương pháp ngăn dòng phổ biến nhất hiện
nay là phương pháp đổ đá, vật liệu để ngăn dịng chảy. Ở Việt Nam cơng trình thủy
điện lớn nhất đơng nam Á – Thủy điện Sơn La, và hầu hết cơng trình đều lựa chọn
phương pháp này. Do vậy luận văn được tập trung vào nghiên cứu phương pháp
này.
Yêu cầu cơ bản đối với công tác đổ đá, vật liệu vào dòng chảy là phải khẩn
trương liên tục với cường độ cao cho tới khi đập nhơ lên khỏi mặt nước dịng chảy
cơ bản được ngăn lại hồn tồn. Dựa vào điều kiện địa hình, địa chất khu vực, đặc
điểm thủy văn của dòng chảy, điều kiện vật liệu ngăn dòng và khả năng thi cơng để
tính tốn lựa chọn trình tự và phương pháp ngăn dòng khác nhau.

1.2.1.1 Phương pháp lấp đứng (đổ lấn dần):
Là dùng vật liệu (đất, cát, đá, bêtông đúc sẵn, bó cành cây v.v...) đắp từ bờ
này sang bờ kia hay đắp từ hai bờ lại cho tới khi dòng chảy bị ngăn lại. Dịng chảy
được dẫn qua cơng trình dẫn dòng. Phương pháp lấp đứng được thể hiện ở hình 1.1


6

Hình 1.1: Sơ đồ biểu thị phương pháp ngăn dịng lấp đứng.
Ưu điểm của phương pháp này là :Công tác chuẩn bị đơn giản, nhanh chóng,
rẻ tiền, khơng cần làm cầu công tác hay cầu nổi. Nhưng phạm vi hoạt động nhỏ dẫn
tới tốc độ thi cơng chậm do đó giai đoạn cuối lưu tốc dòng chảy lớn làm cho cơng
tác ngăn dịng thêm khó khăn, phức tạp. Vì vậy cường độ yêu cầu phải cao, vật liệu
phải thả đúng kích cỡ theo diễn biến dịng chảy để khơng bị cuốn trôi. Những vật
liệu này được chuyển tới đầu kè ngăn dịng bằng ơ tơ rồi đổ xuống dịng chảy khi
cần thiết có thể dùng cáp buộc một số khối đá hay bê tong thành chuỗi rồi đẩy
xuống bằng máy ủi. Cho tới khi đập ngăn dịng nhơ lên khỏi mặt nước hai đầu kè
nối liền với nhau thì cơng tác ngăn dịng coi như thắng lợi cơ bản.
Q trình ngăn dòng được bắt đầu từ khi đắp đập ngăn dịng (băng két) thu
hẹp lịng sơng đến một giới hạn tính tốn gọi là cơng tác thu hẹp lịng sơng, phần
còn lại của dòng chảy gọi là cửa hạp long. Cơng tác hạp long là giai đoạn hai của
q trình ngăn dịng nhưng nó lại là giai đoạn quan trọng quyết định thắng lợi của
q trình ngăn dịng. Sau khi ngăn dịng cơng việc tiếp theo là củng cố đê quây, tôn
cao và đắp đầy đê quây để chống thấm. Do vận tốc dòng chảy giai đoạn cuối ngăn
dòng lớn nên chỉ thích hợp nơi nền chống xói tốt. Trong thực tế khi sử dụng phương
pháp này ngoài điều kiện tự nhiên chống xói tốt ta phải chú ý bảo vệ chống xói.
Việc chọn cách lấn dần từ bờ này sang bờ kia hay từ hai bên bờ vào giữa phụ thuộc
vào điều kiện địa hình và điều kiện cung cấp vật liệu tại khu vực ngăn dòng.

7
1.2.1.2 Phương pháp lấp bằng (đổ toàn tuyến):
Theo phương pháp này người ta đổ vật liệu đắp đập ngăn dòng trên tồn bộ
chiều rộng tuyến ngăn dịng cho tới khi đập nhơ khỏi mặt nước dịng chảy được
chuyển qua cơng trình dẫn dịng.
Ưu điểm của phương pháp này là do vận tốc trong q trình ngăn dịng nhỏ
hơn so với phương pháp lấp đứng đặc biệt là trong giai đoạn cuối cho nên việc ngăn
dòng sẽ dễ dàng, đơn giản hơn. Diện thi công rộng, tốc độ thi công nhanh. Nhưng
phải làm cầu công tác nên tốn vật liệu, nhân lực, thời gian làm cầu cơng tác. Phương
pháp này có thể dùng cả với nền cứng và nền mềm đặc biệt là trong trường hợp
sơng có lưu lượng lớn. Phương pháp này có thể tiến hành lấp bởi một băng két hay
đồng thời hai băng két.
1.2.1.3 Phương pháp hỗn hợp:
Lúc đầu lưu tốc nhỏ sử dụng phương pháp lấp đứng đắp dần từ bờ này sang bờ
kia hay hai bờ tiến vào giữa. Khi lưu tốc lớn sử dụng phương pháp lấp bằng hay vừa
lấp bằng, vừa lấp đứng. Để trong thời gian ngắn đập nhô khỏi mặt nước. Ưu điểm
của phương pháp là khắc phục được các nhược điểm ở hai phương pháp trên, thi
công nhanh nhơn. Nhưng tổ chức thi cơng phức tạp, tốn vật liệu.

Hình 1.2:: Sơ đồ quan hệ v-t trong phương pháp hỗn hợp.


8
1.2.1.4. Một số phương pháp khác:
a, Ngăn dòng tức thời bằng nổ mìn định hướng.
Nếu 2 bên bờ dốc, khe sâu, chênh lệch về cuối lớn thì dùng nổ mìn định
hướng để ngăn dịng, cũng có thể dùng nổ mìn các khối bê tông đúc sẵn lớn đặt ở
bên bờ để ngăn dịng. Lúc đó ngồi những luận chứng về kỹ thuật nổ mìn, cịn cần
những luận chứng khi một khối lượng lớn vật liệu đột nhiên xuống nước gây ra
sóng dâng ảnh hưởng gây nguy hiểm cho kè đá, các cơng trình vĩnh cửu, hoặc đột

ngột ngăn sơng gây ảnh hưởng tới hạ lưu.
b, Ngăn dòng bằng cọc bản.
Với địa hình lịng sơng là đất mềm có thể dùng phương pháp đóng cọc bản.
Các cọc được đóng dần từ hai bên bờ vào giữa sơng, dịng sơng càng bị thu hẹp lại
thì chiều sâu bị xói càng tăng lên, do đó chiều dài các cọc bản phần được đóng vào
đất cũng phải tăng lên. Cọc được đóng tới đâu người ta tiến hành đổ đất phía thượng
lưu để chống thấm tới đó và tăng sự ổn định cho đê quây.
c, Ngăn dòng bằng chuồng gỗ.
Được áp dụng với các lịng sơng khơng bị xói. Từ ha bên bờ của cửa hạp
long người ta đóng cách chuồng gỗ rồi thả lần dần từ bờ dọc theo tuyến đập ngăn
dòng. Hai chuồng gỗ cuối cùng có rãnh để thả phai. Để hạp long người ta tiến hành
thả phai vào hai rảnh phai có sẵn rồi đổ đất vào giữa để chống thấm. Ngồi ra để
hạp long người ta có thể làm các chuồng gỗ hình nêm rồi dùng tời cáp điều khiển di
chuyển cho trôi từ từ vào cửa hạp long sau đó đổ đất đá đắp thành đê qy. Ngăn
dịng bằng thả phai cần những luận chứng tin cậy về điều kiện hạ phai và phương
pháp thao tác. Rồng tre, bó cây để ngăn dịng đã có nhiều kinh nghiệm tận dụng
được vật liệu địa phương. Thường dùng ngăn dòng vùng đồng bằng tầng phủ là cát
nhỏ và dùng cho cơng trình vừa và nhỏ.
d, Ngăn dịng bằng phương pháp bồi.
Phương pháp này dựa trên nguyên lý đổ hỗn hợp bùn cát xuống đập ngăng
dòng. Độ đậm đặc của bùn cát được lựa chọn rất cao rới mức mà năng lượng của
dịng chảy cũng khơng thể cuốn trơi các hạt đất xuống hạ lưu, do đó các hạt sẽ lắng


9
đọng lại đáy sông và bồi cao thành đập ngăn dòng. Nếu trường hợp khi bồi lắng mà
vận tốc dòng chảy tăng lên cuốn trôi đất về hạ lưu phải tiến hành bồi tồn tuyến
bằng vật liệu có kích cỡ hạt lớn hơn. Phương pháp này chỉ được áp dụng ở những
sơng có dịng chảy nhỏ.
1.2.1.5. Thứ tự ngăn dịng:

Thực tế có thể gặp 3 trường hợp sau:
- Ngăn dịng đê quây thượng lưu trước: Trong trường hợp này đê hạ lưu ngăn
dịng dễ vì ngăn trong nước tỉnh, mực nước thấp nhưng khi ngăn dòng đê quai
thượng vật liệu trơi vào hố móng làm tăng khối lượng nạo vét.
- Ngăn đê quây hạ lưu trước: Ưu điểm ngăn dòng đê quây thượng trong nước
tĩnh rất dễ dàng nhưng có nhược điểm có hiện tượng nước vật kéo theo bùn cát vật
nổi lắng đọng vào hố móng. (đồng thời yêu cầu đê quây hạ cao nếu có).
- Đồng thời ngăn dòng cả đê quây thượng và hạ lưu.
Ưu điểm: Phân chia được chênh lệch mực nước nên giảm bớt được khó khăn
cho cơng tác ngăn dịng.
Nhược điểm: Tổ chức thi cơng phức tạp.

Hình 1.3: Sơ đồ phương án đắp đê qy thượng lưu trước
1.2.2 Xác định các thơng số tính tốn trong thiết kế ngăn dịng.
1.2.2.1. Chọn ngày tháng ngăn dòng:
Các nguyên tắc cần quán triệt khi chọn ngày tháng ngăn dịng:
- Bảo đảm sau khi ngăn dịng có đủ thời gian đắp đê quây, bơm cạn và nạo
vét xử lý hố móng và xây lắp cơng trình chính hay bộ phận cơng trình chính đến cao
trình chống lũ khi lũ đến.


10
- Bảo đảm có đủ thời gian trước khi ngăn dịng làm cơng tác chuẩn bị như
đào đắp các cơng trình tháo nước, chuẩn bị thiết bị, vật liệu v.v... ảnh hưởng ít nhất
đến việc lợi dụng tổng hợp dịng chảy.
- Chọn vào lúc nó kiệt trong mùa khơ.
1.2.2.2 Chọn lưu lượng thiết kế ngăn dòng:
- Lưu lương (Q) thiết kế ngăn dòng phụ thuộc vào tần suất thiết kế ngăn
dịng. Theo QCVN 04-05/2012 về thiết kế cơng trình thuỷ lợi. Tần suất lưu lượng
lớn nhất tính tốn ngăn dịng lấy 5% đối với cơng trình cấp I, II và 10% đối với

cơng trình cấp III trở xuống. Trong trường hợp cụ thể tăng hay giảm tần suất thiết
kế thì cơ quan thiết kế đề nghị cơ quan duyệt nhiệm vụ thiết kế quyết định.
1.2.2.3. Xác định vị trí cửa ngăn dịng:
Khi bố trí cửa ngăn dịng (hạp long) cần chú ý các vấn đề sau đây:
- Nên bố trí giữa dịng chính vì dịng chảy thuận. Khả năng tháo nước lớn.
- Bố trí vào vị trí chống xói tốt, nếu gặp nền xấu, bùn v.v... thì phải nạo vét
và gia cố bảo vệ trước.
- Bố trí ở vị trí mà xung quanh có đủ hiện trường rộng rãi để tiện việc vận
chuyển vật liệu, chất đống dự trữ.

Hình 1.4: Sơ đồ bố trí cửa ngăn dịng (hạp long).


11
1.2.2.4 Xác định chiều rộng cửa ngăn dòng:
Chiều rộng cửa ngăn dòng phụ thuộc các yếu tố sau đây :
- Lưu lượng thiết kế ngăn dịng.
- Điều kiện chống xói của nền.
- Cường độ thi công.
- Yêu cầu tổng hợp lợi dụng dòng chảy đặc biệt và vận tải thuỷ.
Chú ý: Đối với nền đất cần lát đá xung quanh để phịng xói. Có thể dùng cọc, rọ đá,
U

U

bao tải đựng đất làm vật liệu bảo vệ. ở hai bên cửa ngăn dòng cần phải đặc biệt chú
ý.
Khi

v = 1,5 ~ 2m/s dùng bao tải đất, đá hộc, phên cỏ.

v = 2,5 ~ 3m/s dùng rọ đá, bao tải nhồi đất.

Hình 1.5: Sơ đồ bố trí vật liệu chống xói cửa ngăn dòng (hạp long).
1.2.2.5. Đập ngăn dòng (băng két):
- Đập ngăn dòng là đống vật liệu (thường là đá, bê tơng đúc sẵn) được đổ vào
cửa ngăn dịng để khi đống đá nhơ khỏi mặt nước, dịng nước cơ bản bị ngăn lại
(nước được dẫn qua cơng trình tháo nước).
- Các thơng số của đập ngăn dịng.
a. Vị trí tuyến đập ngăn dòng:
Tuyến đập ngăn dòng nên cách tuyến đê quây một khoảng cách nhất định về
hạ lưu để đắp đất phịng thấm và tơn cao, đắp dày đạt yêu cầu của thiết kế của đê
quây.


12

Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo đập ngăn dịng – đê quây
b. Cao trình đỉnh đập:
Cao trình đỉnh đập ngăn dòng phụ thuộc vào mực nước thượng lưu cộng
thêm độ vượt cao an toàn. Mực nước thượng lưu được xác định thơng qua tính tốn
thuỷ lực và tính tốn điều tiết dòng chảy.
c. Chiều rộng đỉnh đập
Chiều rộng đỉnh đập ngăn dòng phải thoả mãn điều kiện ổn định và yêu cầu
về thi công. Thực tế chiều rộng đỉnh phần giữa hẹp hơn và thấp hơn so với hai bên
do lưu tốc phân bố ở giữa ngày càng lớn và xói mạnh do đó cần phải chú ý bộ phận
này.
d. Mái dốc đập ngăn dòng:
Mái dốc đập ngăn dòng phụ thuộc đặc tính của vật liệu, tình hình diễn biến
của dòng nước: Đối với đá hộc thường mtl = 1,25, mhl = 1,75.
1.2.3. Tính tốn thuỷ lực ngăn dịng.

Mục đích tính tốn thuỷ lực ngăn dịng: Tìm ra quy luật diễn biến vận tốc
của dịng chảy tại vị trí cửa ngăn dịng trong q trình đắp đập ngăn dịng từ đó xác
định được cỡ đá thích hợp với lưu tốc dòng chảy trong từng thời gian để cho hòn đá
ổn định không bị trôi. Xác định được khối lượng vật liệu ngăn dòng, thời gian ngăn
dòng và cường độ thi cơng cần thiết [3].
Cơ sở phương pháp tính tốn đều xuất phát từ phương trình cân bằng nước
sau :
Q = Q g + Qd + Qr + Q s

(1-1)


13
Trong đó:
Q - Lưu lượng dịng chảy (lưu lượng thiết kế ngăn dòng)
Q g - Lưu lượng qua cửa ngăn dịng;
R

R

Q d - Lưu lượng qua các cơng trình tháo nước;
R

R

Q r - Lưu lượng tích lại ở lịng hồ;
R

R

Q s - Lưu lượng thấm;
R

R

Trên đây là vấn đề tháo nước đồng thời có thể dùng phương pháp đồ thị, trước tiên
cần tìm quan hệ Q g , Q r , Q s , và Q d với mực nước thượng lưu.
R

R

R

R

R

R

R

R

Khi ngăn dòng bằng phương pháp đổ lấn dần thay Q g bằng Q hl trong q
R

R

R

R

trình ngăn dịng lưu lượng Q g sẽ giảm đi và khi đập ngăn dịng nhơ lên khỏi mặt
R

R

nước hay nối liền nhau thì Q g = 0 . Ở thời kì tiếp theo khi đập ngăn dịng được
R

R

chống thấm phía thượng lưu hiện tượng thấm khơng cịn nữa, mực nước trước đập
ngăn dòng tiếp tục dâng lên, đòi hỏi phải tăng chiều cao đập ngăn dòng cho tới khi
Q s = 0. Khi kết thúc q trình ngăn dịng thì Q g = Q r = Q s = 0; Q = Q d
R

R

R

R

R

R

R

R

R

1.2.3.1. Tính tốn năng lực tháo nước của cơng trình dẫn dịng.
Các cơng trình dẫn dịng thường thấy: kênh, đường hầm, cống tháo nước lâu
dài, cống xả đáy và cửa sót lại ở đê quai đợt trước chưa phá dỡ hết, mố kè cịn lại...
Dịng chảy có thể là chảy tự do, chảy có áp hoặc chảy tràn. Các cơng trình phân
dịng thực tế thường là tổ hợp của một số cơng trình đã nêu ở trên.
Tính tốn ngăn dòng cần vẽ được đường quan hệ phân dòng Qd = f (∇H ) . Đối với
cơng trình trọng yếu, phức tạp cần luận chứng qua thí nghiệm mơ hình.
a. Tháo nước dẫn dòng qua cống đáy.
Khi dẫn dòng qua cống xả đáy , lưu lượng dẫn dịng được tính theo công thức:
Khi chảy tự do:

Q d = mN.ω (2gH )1/2 (m3/s).

(1-2)

Chảy ngập

Q d = mN.ω (2gZ)1/2 (m3/s).

(1-3)

:

R

R

R

P

R

P

P

P

P

P

P

P

Trong đó:
N : Số lượng cống đáy trên 1 cao độ.
H : Cột nước áp lực tính đến tâm cửa ra cống (m).
Z : Chênh lệch mực nước thượng hạ lưu (m).


14
m : Hệ số lưu lượng.
ω : Tiết diện cửa ra cống (m2)
P

P

Khi biết lưu lượng thiết kế dẫn dòng có thể dùng phương pháp thử dần để
xác định kích thước số lượng và cao độ cống đáy.
b. Tháo nước dẫn dòng qua khe răng lược.
Lưu lượng chảy qua khe răng lược được tính theo cơng thức:
(1-4)
Trong đó:

K: Cấp của khe răng lược.
h : Chiều cao cột nước trên đỉnh cấp cao nhất (m).
m: hệ số lưu lượng, m=0,32 ~ 0,35
ε : Hệ số co hẹp dòng chảy qua khe ε = 0,85-0,95
b, n: Chiều rộng 1 khoang, số khoang tràn.

c. Tháo nước dẫn dòng qua chỗ lõm chừa lại ở thân đập, khoang tràn .
Khi tháo nước qua chỗ lõm chừa lại ở than đập, khoang tràn lưu lượng tính
theo cơng thức:
Q = m.b c σ n (2g)1/2 H 0 3/2
R

Trong đó :

R

R

R

P

P

R

RP

P

(1-5)

m : hệ số lưu lượng.
b c : tổng chiều rộng tràn, phần chừa lại.
R

R

σ n : Hệ số chảy ngập.
R

R

1.2.3.2. Tính tốn lưu lượng điều tiết tích lại ở lịng hồ trong q trình ngăn
dịng.
Trong q trình ngăn dịng lưu lượng điều tiết tích lại ở lịng hồ Q r tính tốn
R

R

theo cơng thức sau:

Qr =

∆W
∆H
=S
∆t
∆t

(1-6)

Trong đó:
∆t - Mỗi thời đoạn trong q trình ngăn dịng, (s);

∆H - Trị số mực nước thượng lưu biến đổi tương ứng trong thời đoạn ∆t , (m);


15
∆W - Trị số dung tích kho biến đổi tương ứng với ∆t , (m )
3
P

P

2
S - Diện tích trung bình mặt hồ chứa tại đầu và cuối thời đoạn ∆t , (m )
P

P

Tính tốn ∆t khi ngăn dịng theo phương pháp lấp bằng
∆t = 3600 x

(

m P22 − P12
Iu

)

(1-7)

Trong đó:
m - Giá trị trung bình hệ số mái thượng hạ lưu của kè thả đá;
I u - Cường độ thả vật liệu trên đơn vị chiều rộng, m3 (h.m) ;

P 1 , P 2 - Chiều cao kè lúc đầu và cuối thời đoạn ∆t
R

R

R

R

Tính tốn ∆t khi ngăn dòng theo phương pháp lấp đứng

(

(

)

)(

P a + mP B1 − B 2
Ω P22 − P12
=
∆t 3600x
= 3600
I
I

)

(1-8)

Trong đó:
Ω - Diện tích mặt cắt ngang trung bình của kè, (m )
2
P

P

a - chiều rộng của kè,( m);
m - Giá trị trung bình hệ số mái thượng hạ lưu kè;

P - Chiều cao kè, (m);
B 1 , B 2 - Độ rộng trung bình cửa ngăn dịng tại thời điểm đầu và cuối thời

R

R

R

R

đoạn, (m);
I - Cường độ thả đá ngăn dịng, (m3/h).
P

P

Trong q trình ngăn dịng, lưu lượng điều tiết thượng lưu sông Q r biến đổi. Nếu
R

R

giá trị Q r rất lớn, cần tính thêm Q r vào. Nếu cường độ thả đá khơng lớn, khi diện
R

R

R

R

tích kho nước thượng lưu và mực nước tăng không đáng kể không cần tính Q r .
R

R

1.2.3.3 Dự tính lưu lượng thấm qua kè đá ngăn dòng.
Ngăn dòng bằng phương pháp lấp bằng, nếu đường kính vật liệu thả lớn, lưu
lượng thấm có thể lớn, khơng thể bỏ qua. Ngăn dịng bằng phương pháp lấp đứng,
do độ rộng đỉnh kè lớn, thông thường phần lớn thả đá thải vụn, nên Q s nói chung
R

R


16
nhỏ, trong tính tốn cũng có thể khơng xét. Nhưng khi tính tốn chi tiết, trong đoạn
khó khăn sắp hợp long xong, tuy tỷ lệ Q s và Q tương đối nhỏ, nhưng so sánh giữa
R

R

Q s và lưu lượng tháo qua cửa kè Q g có khả năng cùng cấp số như nhau, không nên
R

R

R

R

bỏ qua.
Thấm qua kè đá nói chung là thấm chảy rối. Nhưng đại bộ phận các đoạn trong

quá trình lấp đứng do dùng hỗn hợp đá thải vụn, nên độ dốc dịng thấm nhỏ, có khả
năng thuộc trạng thái thấm chảy quá độ. Dùng công thức thấm chảy rối của vật liệu
có đường kính hạt đều nhau, lưu lượng thấm dự tính thường thiên về rất lớn.
a. Dự tính lưu lượng thấm Q s qua kè bằng phương pháp lấp bằng.
R

R

I-zơ-bas cùng nhiều tác giả đã đề ra nhiều cơng thức, trong cơng trình thường
dùng cơng thức gần đúng sau:
Qs = K s BP

Trong đó:

Z
(m3 s)
ls

(1-9)

B - Độ rộng trung bình cửa ngăn dịng, (m);

P - Độ cao kè đá trong quá trình lấp đứng, (m);
Z - Chênh lệch cột nước thượng hạ lưu, (m);
l s - Đường thấm trung bình, như hình (1-8). Có thể lấy l s =1.7P hoặc ls ≈ L với
R

R

R

R

L là độ rộng của kè đá (m)
K s - Hệ số thấm chảy rối, (m/s). Khi dùng đá ngăn dòng có thể chọn theo bảng
R

R

(1-1) hoặc theo cơng thức Izơbas:
A

K s = n 20 −  D
D


(1-10)

n - Hệ số lỗ rỗng của kè;
D - Đường kính tính đổi của vật liệu thả, cm;
A - Hệ số đặc tính của vật liệu; đá trịn, trơn A=14, đá nghiền có góc cạnh A=5.


17
Phương pháp trên thích ứng với mặt cắt chặt của kè có dạng gần như tam
giác. Nếu khơng có thể tham khảo tác giả Izơbas và các tác giả khác xét tới sự hình
thành kè đá trong các giai đoạn khác nhau tiến hành phân tích tỉ mỉ.

Hình 1.7: Tính thấm qua kè, đổ theo lấp bằng
Bảng 1.1:Hệ số thấm chảy rối của vật liệu thả

Đơn vị: cm/s
Khối lượng (kg) 1.36

10.5

80

160

500 1000 3000 5000 10000

10

20

40

50

75

90

130

160

200

23.5

34.5

50

57

69

-

-

-

-

61

68

83

93

110

120

136

76

93

100

120

140

150

Vật liệu thả
D (cm)
Đá n=0.4
Bê tông lập phương n=0.475
Bê tơng tứ diện n=0.5

b. Dự tính lưu lượng thấm Q s qua kè bằng phương pháp lấp đứng
R

(

R

)

Qs = K s Bo − B H

Z
(m3 s)
ls

(1-11)

Trong đó:
Bo - Độ rộng trung bình cửa khẩu lúc đầu, (m);
B - Độ rộng trung bình cửa khẩu trong quá trình lấn dần ngăn dịng, (m);

H - Cột nước trung bình thượng lưu kè, (m);