Bài viết này, trình bày tóm tắt kết quả nghiên cứu trên mô hình vật lý về chế độ thủy lực nối tiếp dòng chảy do mực nước hạ lưu thay đổi và đề xuất giải pháp đảm bảo an toàn tiêu năng phòng xói cho đập dâng Bảy Yển trên sông Kôn - Hà Thanh, Bình Định.
KHOA HỌC CƠNG NGHỆ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH VẬT LÝ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP TIÊU NĂNG HIỆU QUẢ CHO ĐẬP DÂNG BẢY YỂN TRÊN SÔNG KÔN - HÀ THANH Nguyễn Thanh Khởi, Đặng Thị Hồng Huệ Phịng Thí nghiệm Trọng điểm quốc gia động lực học sông biển Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam Tóm tắt: Mực nước hạ lưu cơng trình thủy lợi ảnh hưởng lớn đến chế độ thủy lực tiêu hạ lưu cơng trình vận hành Đối với đập dâng có kết cấu tiêu đáy, mực nước hạ lưu thay đổi tác động lớn đến chế độ thủy lực, nối tiếp tiêu hạ lưu, uy hiếp an tồn xói lở hạ lưu cơng trình nguy hiểm đe dọa đến ổn định cơng trình Đập dâng Bảy Yển (An Nhơn, Bình Định) nằm hạ du sơng Kơn trình vận hành vừa qua mực nước sau cơng trình bị hạ thấp, dịng chảy bị thay đổi, gây tình trạng xói lở chân đập, sạt lở mái taluy, sân tiêu có tượng bong tróc đến gần 40m2, hố xói sâu tới 1,2m, xói lở mái bờ vùng gia cố cầu Phụ Ngọc hạ lưu cơng trình Bài báo này, trình bày tóm tắt kết nghiên cứu mơ hình vật lý chế độ thủy lực nối tiếp dòng chảy mực nước hạ lưu thay đổi đề xuất giải pháp đảm bảo an tồn tiêu phịng xói cho đập dâng Bảy Yển sơng Kơn - Hà Thanh, Bình Định Từ khóa: Đập dâng Bảy Yển, giải pháp tiêu năng, mực nước hạ thấp Summary: The downstream water level of the weir, which have a bottom energy dissipation structure, dramatically affects the hydraulic regime, the sequence, and the downstream energy dissipation The variation of water level downstream could threaten the safety of erosion downstream of the structure and even threaten the stability of the structure In recent times, operating the Bay Yen weir (in An Nhon, Binh Dinh province) located in the lower part of the Kone river is a typical example Due to the lowered downstream water level, the flow was changed suddenly, causing erosion of the dam toe, slope of the talus The energy dissipation yard was peeling up to nearly 40m2, the scour hole was up to 1.2m deep, and the bank's roof was eroded at Phu Ngoc bridge reinforcement area (downstream of the work) This paper presents a summary of the research results on the physical model of the flow-sequential hydraulic regime due to the downstream water level change and proposes solutions to ensure the safety of energy dissipation to prevent erosion for the Bay Yen roller dam on the Kone-Ha Thanh River, Binh Dinh Keywords: Bay Yen roller dam, energy dissipation solution, lower water level ĐẶT VẤN ĐỀ * Với cơng trình thủy lợi tràn xả lũ, cống, đập dâng … mực nước hạ lưu thay đổi gây ảnh hưởng lớn đến an tồn vận hành cơng trình, làm thay đổi chế độ thủy lực dòng chảy, thay đổi tốn nối tiếp tiêu hạ lưu cơng Ngày nhận bài: 08/11/2021 Ngày thông qua phản biện: 30/11/2021 trình, tác động lớn đến an tồn tiêu phịng xói hạ lưu, gây hư hỏng thiết bị tiêu năng, xói lở hạ lưu, mái đập, gây nứt gãy… dẫn đến phá hủy kết cấu gia cố gây ổn định cơng trình Trên lưu vực sơng Kơn - Hà Thanh có khoảng Ngày duyệt đăng: 02/12/2021 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 69 - 2021 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ gần 100 đập dâng để lấy nước tưới phục vụ dân sinh với hàng trăm hồ chứa thủy lợi, thủy điện lớn nhỏ vận hành nên mực nước sông thay đổi ảnh hưởng đến an tồn tiêu phịng xói cơng trình, nguy hiểm gây phá hủy cơng trình vấn đề xảy nguy hiểm họa khó lường, vùng hạ du đập dâng chịu ảnh hưởng lớn mực sông thay đổi hạ thấp Vì nghiên cứu giải pháp tiêu hiệu cho đập dâng vùng hạ du điều kiện mực nước sông thay đổi hạ thấp cần thiết Đập dâng Bảy Yển nằm hạ du sơng Kơn - Hà Thanh có nhiệm vụ dâng nước điều phối dòng chảy sơng để phân phối nhánh sơng để tưới để tưới cho 10.020 đất canh tác, tiêu lũ dịng khơng ảnh hưởng ngập thượng lưu Cơng trình gồm đập dâng tổng chiều dài 220m, cao trình đỉnh đập 11,30m, chiều cao đập 2,40m; 14 cửa điều tiết cao trình ngưỡng 10,10m, bề rộng cửa điều tiết 2,0m; 10 cửa xả cát cao trình ngưỡng 9,10m bề rộng cửa xả cát 2,0m Cao trình sân tiêu 9,10m, sân tiêu gồm hàng mố bố trí so le Nối tiếp sân tiêu đá xây, rọ đá, chiều dài gia cố sân sau rọ đá 14,0m Cắt dọc tuyến đập dâng xem hình (thiết kế sửa chữa 2001) Hiện trạng phần kết cấu tiêu phịng xói cơng trình, tóm tắt sau: Sân sau hạ lưu phần đá nối tiếp giáp với chân khay bị xói trơi tróc đá, kích thước hố xói L=6,0m, B=6,0m, chiều sâu xói bình qn Hx=1,0m điểm xói sâu Hx_max=1,2m so với đỉnh chân khay hạ lưu Mái hạ lưu (bên tả) vị trí hố xói, phần mái đá bị xói sập 2/3 tính từ chân khay, chiều dài mái sập L=13,5m, chiều cao bị sập Hsập=8,0m điếm sâu bị xói sập khoảng 1,2m Đập dâng xây dựng năm 1958 nâng cấp sửa chữa năm 2001: gia cố bổ sung kết cấu cơng trình, thân đập, trụ pin, cửa xả cát, cửa điều tiết, sân trước sân sau Hình 1: Cắt dọc tuyến đập dâng Bảy Yển Vị trí tuyến đập dâng sau cửa chi lưu nhánh Tân An Gò Chàm, dòng chảy khu vực biến đổi phức tạp mùa khô mùa lũ, lũ lớn lũ nhỏ, ảnh hưởng mực nước nên q trình vận hành dịng chảy bị thay đổi, gây tình trạng xói lở chân đập, sân tiêu có tượng bong tróc, sân sau hạ lưu phần đá rối tiếp giáp với chân khay bị xói trơi tróc đá, hạ lưu xói lở mái bờ vùng gia cố Lũ mực nước sau cơng trình thay đổi ảnh hưởng an tồn cơng trình Bài báo trình bày số kết nghiên cứu giải pháp tiêu phịng xói hiệu cho cơng trình mơ hình vật lý CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đánh giá ảnh hưởng thay đổi mực nước đến vận hành đập dâng Bảy Yển chế độ thủy lực dòng chảy, nối tiếp tiêu hạ lưu sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mơ hình vật lý 2.1 Mơ hình hóa xây dựng mơ hình - Tiêu chuẩn tương tự: Mơ hình thiết kế theo tiêu chuẩn Froude - Loại mơ hình tỷ lệ mơ hình: mơ hình mặt cắt thái, lịng cứng, tỷ lệ: λL=10 Mơ hình xây dựng máng kính có b=0,50m, kích thước mơ hình L×B×H= 20×0,5×1,0m - Mơ hình thỏa mãn điều kiện theo TCVN 8214:2009 điều kiện làm việc khu tự động mơ hình với (Re min)mh= 47300 ≥ Regh=5600 2 Các phương án nghiên cứu 2.2.1 Phương án nghiên cứu trạng Với kết cấu cơng trình trạng (PAHT): mơ cơng trình với kết cấu tiêu năng, gia cố bảo vệ cơng trình theo hồ sơ thiết kế, nghiên cứu với trường hợp: TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THỦY LỢI SỐ 69 - 2021 KHOA HỌC (1) Thực trạng cơng trình: tổ hợp xảy vận hành; (2) Mực nước hạ thấp theo trạng: Các tổ hợp bất lợi cho tiêu phòng xói hạ thấp mực nước hạ lưu (3) Mực nước dự đoán tương lai: Các tổ hợp với mực nước tiếp tục hạ thấp (dự kiến theo xu thế); 2.2.2 Phương án nghiên cứu giải pháp đề xuất 2.2.2.1 Mục tiêu Với cơng trình Bảy Yển theo thiết kế giải toán tiêu với lũ trung, lũ nhỏ với Q1500 m /s mực nước cao, nối tiếp sau đập nước nhảy ngập chân đập; - Lũ lớn, lưu lượng qua đập Q=1000÷1500m3/s nối tiếp sau đập nước nhảy phóng xa sân tiêu đoạn mái dốc - Lũ trung, lưu lượng Q=600m3/s÷1000m3/s hiệu mố tiêu tốt, nhiên sau hàng mố sân tiêu có nhảy thứ cấp với chế độ nhảy sóng nhảy mặt, trạng thái dòng ZHL: theo quan hệ Q~ZHL mặt sóng kéo dài hạ lưu, mực nước hạ thấp sân tiêu dòng xiết, nước nhảy phóng xa vị trí dịch chuyển chiều dài đoạn mái dốc - Lũ nhỏ, lưu lượng Q